Świeca zapłonowa jest elementem konstrukcyjnym silnika, zarówno pod względem wartości cieplnej, jak i samej budowy. Podczas konstruowania silnika inżynierowie współpracują z konstruktorami świecy zapłonowej, a jej producent uzyskuje kontrakt na tzw. pierwszy montaż. Inni producenci świec z lepszym lub gorszym skutkiem kopiują oryginał, starając się obejść patenty.

Konstrukcja świecy zapłonowej ma wpływ na spalanie mieszanki paliwowo-powietrznej w silniku, a więc na osiągi i skład spalin jednostki napędowej. Istotne zmiany konstrukcyjne w świecach zapłonowych wymusiło rozpowszechnienie się silników downsizingowanych z bezpośrednim wtryskiem benzyny. Świece stały się dłuższe, gwinty coraz mniejsze (M10), a rekordowo cienka elektroda środkowa w świecy Denso Iridum TT ma średnicę 0,4 mm (masowa – 0,7 mm). Ze względu na konstrukcję, stopień sprężania czy doładowanie, silniki osiągają różne temperatury w komorze spalania.
Wartość cieplna świecy musi być tak dobrana, by zawierała się między 450°C (temperatura samooczyszczania), a 850°C. Najwięcej ciepła (ok. 60%) jest odprowadzane powyżej korpusu świecy zapłonowej i gwintu, ok. 35% ciepła oddaje pierścień uszczelniający do głowicy silnika, a reszta oddawana jest przez elektrodę środkową. O ile budowa świecy jest niezmieniana od lat, o tyle poszczególne elementy są wykonywane z materiałów o różnych właściwościach. Elektroda środkowa wykonana jest z rdzenia, z reguły miedzianego, pokrytego stopem niklowo-chromowym. Często stosuje się jedną elektrodę masową, ale produkowane są świece nawet z czterema elektrodami masowymi.
W takich świecach iskra przeskakuje do różnych elektrod, przez co zwiększa się okres użytkowania świecy. Elektrody standardowych świec Boscha są wykonane ze stopu niklowo-itrowego. By poprawić energię i przeskok iskry, Denso stosuje dodatkowo rowek w kształcie litery „U” na elektrodzie masowej. W świecach kolejnych generacji zaczęto stosować lepsze i drogie materiały. W celu zwiększenia trwałości świecy na końcu elektrody środkowej lub środkowej i masowej umieszczany jest element ze stopu platyny, która jest odporna na erozję elektryczną. Takie świece stosuje się do silników z bezpośrednim wtryskiem benzyny. Zamiast stopu platyny wykorzystuje się zamiennie stop irydowy, który ma wyższą gęstość od platyny i temperaturę topnienia (aż 2450°C). Końcówka irydowa lub platynowa jest przyspawana laserowo. Firma NGK twierdzi, że zastosowanie irydu powoduje dwukrotne wydłużenie okresu użytkowania świecy w porównaniu ze świecą standardową. Poza tym iryd pozwala wykonać znacznie cieńszą elektrodę środkową – rzędu 0,6 mm. Zdaniem producenta, takie rozwiązanie znacznie zmniejsza zapotrzebowanie na napięcie zapłonu i poprawia rozchodzenie się frontu płomienia w komorze spalania. W świecach Denso Iridum TT zastosowało elektrodę środkową ze stopu irydu i rodu, a masową – ze stopu platyny, ale producent ten oferuje także świece Double Platinum, w których elektroda środkowa i masowa wykonane są ze stopu platyny.
Poza materiałami zmienia się również kształt końcówki elektrod. W świecach NGK V-Line w elektrodzie środkowej wykonano nacięcie w kształcie litery „V”. Zdaniem firmy poprawia to zapłon w silnikach spalających ubogą mieszankę. Niektóre silniki mają tendencję do osadzania się nagaru. Do nich NKG opracowało świece z dodatkową drogą iskrzenia z korpusem umieszczonym blisko izolatora lub świece z tzw. iskrzeniem półślizgowym. Ułatwiają one rozruch zimnego silnika przy zanieczyszczonych elektrodach, zanim świeca osiągnie temperaturę samooczyszczania. Świeca NGK z iskrzeniem półślizgowym ma dwie elektrody masowe ze skośną końcówką.
Współczesne silniki mają jeszcze jedną cechę – dość niskie obroty biegu jałowego, co wynika z wymogów ekologii. Jeśli świeca jest niewłaściwa, na biegu jałowym może dochodzić do tzw. wypadania zapłonów. W przypadku aut z systemem start-stop wypadanie zapłonów jest szczególnie niekorzystne. W takiej sytuacji sterownik silnika, nie przejmując się ekologią, po prostu zwiększa prędkość obrotową biegu jałowego.

 

Pełny artykuł przeczytają Państwo w wydaniu nr 4/2018 „Auto Moto Serwisu”