Den tändande gnistan

Den tändande gnistan

Villach i Kärnten markerade nästan slutet på det elektriska tändstiftet. På det icke-universitetsbaserade forskningscentret Carinthian Tech Research, eller förkortat CTR, var det möjligt att antända bränsle-luftblandningen i en testmotor med tidigare ouppnåelig precision och effektivitet – med hjälp av laserljus istället för den elektriska tändgnistan. "Laserpulsen varar bara några nanosekunder, skapar ett plasmamoln på flera hundra tusen grader, kan justeras exakt till den ideala vevaxelvinkeln och kan tända alla konventionella och alternativa bränslen lika bra", förklarar Gerhard Kroupa, chef för lasertändningsprojektet på CTR. Men trots dessa övertygande fördelar har lasertändstiftet som utvecklats tillsammans med Graz-baserade AVL List GmbH lagts på is av biltillverkarna tills vidare. – Tydligen fortfarande för dyrt för tillfället, kommenterar Kroupa kort beslutet och tröstar sig med att det högteknologiska tändstiftet, som mognat under år av utvecklingsarbete, snart kommer att användas i en bransch där inte varje krona vänds tre gånger: i rymdresor.

Innovationer krävs
Även om lasertändstiftet bara kommer att avfyra raketer tills vidare, har utvecklingen inom området elektriska tändstift för bilar på intet sätt stått stilla. Medan i naturligt aspirerade motorer en tändspänning på 20 000 till 30 000 volt är tillräcklig för tillförlitlig tändning av bränsle-luftblandningen, kräver högladdade motorer av den senaste generationen tändspänningar på upp till 40 000 volt. "När det kommer till tändstift måste inte bara renheten i keramiken utan också den övergripande designen vara rätt", förklarar Tobias Ruf, Vice President Engineering Spark Plugs på Bosch. Enligt hans åsikt är det stora ämnet inom tändstiftsutveckling just nu miniatyrisering. "Idag bevittnar vi övergången från pluggar med M14-gängor till M12, och från 2020 kommer pluggar med M10-gängor att spela en viktig roll", säger Ruf. Bosch har nyligen börjat tillverka mittelektroden i sina högpresterande tändstift av nickellegeringen Alloy 602, som är betydligt mer motståndskraftig mot högtemperaturkorrosion än tidigare använda legeringar.

Ny design av ljus 
Den japanska tillverkaren NGK, också en originalutrustningstillverkare för stora bil- och motorcykeltillverkare, ser framtiden inom olika typer av enmassiga ädelmetalltändstift. 2011 introducerade NGK en innovativ koppdesign för tändstiftskontakten, som möjliggör extrema tändspänningar i högladdade motorer utan risk för haveri eller överslag. NGK visar hur mycket högteknologi det kan finnas i ett tändstift med sitt serietändstift för den 360 hk fyrcylindriga turbo Mercedes A45 AMG. Förutom den nämnda "koppdesignen" är den utrustad med en lång isolator gjord av ny, särskilt dielektriskt resistent keramik. Den snabbt värmande isolatorbasen säkerställer goda kallstartegenskaper, den smala M12-gängan lämnar mer utrymme för kylkanaler. Den 0,8 mm fina tvåstegs iridiumcentrumelektroden minskar slitage, den fasade SPE-jordelektroden med platinablock på kanten förbättrar blandningens tillgänglighet och flamutbredning. 
Den japanska leverantören Denso använder också den silvriga ädelmetallen, som liknar platina, för sina "Iridium Power"-tändstift. Denso presenterar mätresultat enligt vilka iridiumtändstift ökar motorns prestanda med minst en halv hästkraft jämfört med konventionella tändstift. När det kommer till design går Denso sin egen väg och formar spetsen på jordelektroden i form av en fin kon. Detta minskar värmen som absorberas av elektroden och förbättrar antändningsprestandan eftersom området på jordelektroden som faktiskt kommer i kontakt med pilotlågan är mycket liten. Den strömlinjeformade konen gör att bränsle-luftblandningen kan flöda förbi med mindre friktion, vilket möjliggör konsekvent tändning. 
Den tyska leverantören BorgWarner Beru Systems har utvecklat en intelligent lösning för användning vid de högsta tändspänningarna med sin plug-in tändspole "Plug Top Coil". En speciell kompressionsfjäderanslutning tillåter användning av tändstift med en förlängd isolatorhals och en ny skålformad "skål"-anslutning, vilket säkerställer tillförlitlig antändning av bränsle-luftblandningen. En annan innovation från Beru är "Dual Coil Ignition System" med två magnetspolar i ett hus. Fördelarna gentemot konventionella tändspolar: Kortare tändintervall och mer exakt timing vid olika hastigheter och snabba laddningsförändringar.

Framtiden för tändning
Den amerikanska tändstiftstillverkaren Federal Mogul Motorparts har utvecklat det innovativa Corona-tändsystemet specifikt för bensinmotorer i lean-burn-drift och har bevisat bränslebesparingar på upp till tio procent i tester. Tändenheten på ett koronaljus består av en induktionsspole och en styrenhet som omvandlar tolvvolts inspänningen till en växelspänning med en frekvens på runt en MHz. Från fyra tändelektroder strålar ett starkt växlande elektriskt fält långt in i förbränningskammaren och omvandlar luft-bränsleblandningen i området för tändelektroderna till ett plasma som tänder laddningen inom några nanosekunder. Klaus Bolay, tekniktränare på Federal Mogul: "Corona-tändningen används redan framgångsrikt i stationära industrimotorer och har en god chans att användas i personbilsmotorer inom en snar framtid."