Świece zapłonowe w motocyklu: chcesz wiedzieć, ale boisz się zapytać [poradnik]

Jak zbudowana jest świeca zapłonowa? Czym jest świeca niklowa lub irydowa? O co chodzi z ciepłymi i zimnymi świecami? Jak dokręcać i kiedy wymieniać świece zapłonowe?

Świeca jest jednym z najważniejszych podzespołów w silniku motocyklowym. To dzięki niej sprężona mieszanka w odpowiedniej chwili zapala się, początkując życiodajny dla silnika suw pracy. Co powinniśmy wiedzieć o świecach i jaki wpływ ma ich właściwy dobór na pracę naszej maszyny?

W komorze spalania temperatura waha się pomiędzy 450 a 900 ºC, a ciśnienie osiąga nawet 100 atmosfer. Nie są to lekkie warunki pracy! Co więcej, w czasie swojego życia w silniku, świeca musi sprawnie wykonać miliony wyładowań, które zawsze muszą być odpowiednio mocne i powtarzalne.

Budowa świecy zapłonowej

Zasada działania świecy zapłonowej teoretycznie jest bardzo prosta. Ładunek wysokiego napięcia generowany przez cewkę zapłonową przechodzi przez rdzeń świecy, by na jego zakończeniu pojawić się w postaci iskry przeskakującej pomiędzy dwoma elektrodami – dodatnią (wewnętrzną), i ujemną (tak zwaną masową – połączoną bezpośrednio z kadłubem świecy wkręconym w głowicę silnika).

Obie części są oddzielone od siebie ceramicznym izolatorem. Budowa świecy zapłonowej może wydawać nam się mało złożona, ale tak naprawdę każdy szczegół jej konstrukcji jest niezmiernie ważny.

Ciepłota świecy zapłonowej

Świeca zapłonowa musi działać w odpowiednich warunkach. Przyjmuje się, że wartością minimalną jest 450 ºC zmierzone na elektrodach – wtedy zaczyna działać proces samooczyszczenia. Z kolei przekroczenie 900 ºC może prowadzić do uszkodzenia elektrod czy samozapłonów. Tak więc, ważne są nie tylko wizualne cechy świecy (gwint, mocowanie fajki zapłonowej, długość, ilość elektrod), ale też wartość cieplna. Jak to działa?

Świeca oddaje ciepło generowane w komorze spalania do głowicy silnika poprzez podkładkę uszczelniającą, gwint oraz na zewnątrz, z pomocą wystającej z głowicy części korpusu i izolatora. W zależności od warunków pracy i konstrukcji pojazdu, wartość cieplna świecy powinna być dobrana tak, by pozwolić na optymalne samooczyszczanie jej elektrod i poprawną pracę. Nie może być tutaj ani za zimno, ani zbyt gorąco.

Tak zwana zimna świeca przekazuje więcej ciepła. Ciepła świeca z kolei więcej ciepła zatrzymuje. Dobranie wartości cieplnej jest niezwykle istotne, ale uwaga – nie powinniśmy z tym za bardzo sami eksperymentować.

Z zasady świece używane na przykład w silnikach motocykli wyścigowych są zimniejsze od tych stosowanych w jeździe miejskiej, gdy ciężko nagrzać elektrody tak mocno, by dochodziło to ich samooczyszczania. W praktyce, poza szczególnymi wypadkami, po prostu trzymajmy się zaleceń producenta.

Specjalne materiały świec zapłonowych – nikiel czy iryd?

Świeca zapłonowa, ze względu na ciężkie warunki pracy (temperatura, ciśnienie, erozyjne działanie niespalonej do końca mieszanki i spalin) musi być wykonana z najlepszych materiałów. Szczególnie narażone na przegrzanie są elektrody świec, z tego względu nie mogą być one wykonane ze standardowych materiałów.

Typowe, najczęściej spotykane świece zapłonowe określa się mianem niklowych. Wynika to z zastosowania stopów tego metalu do budowy elektrod. Takie świece są niedrogie w produkcji i stosunkowo odporne na niewłaściwe warunki pracy. Dzielnie znoszą zalanie, częste zimne starty, a w razie potrzeby ich wymiana nie nadszarpnie domowego budżetu. 

A może świeca irydowa?

Iryd jest bardzo twardym, ciężkim (22g na cm3) i praktycznie niepodatnym na działanie agresywnych substancji metalem szlachetnym. Co więcej, zaczyna się topić dopiero w temperaturze 2450 ºC. Nie „poddaje się” się pod działaniem tlenu, chloru, kwasów, ani zasad, przez co sprawdza się w komorze spalania silnika, gdzie panują naprawdę ciężkie warunki.

W przyrodzie iryd występuje w bardzo małej ilości, co wpływa na jego cenę. Dlatego też nie stosuje się go do budowy całych elektrod, a tylko nakłada niewielką ilość za miejsca, w których przeskakuje iskra. NGK stosuje zaawansowaną i bardzo precyzyjną metodę spawania zakończeń elektrod irydowych laserem.

Świece irydowe, pomimo wyższej ceny, mają bardzo wiele zalet. Po pierwsze, w sprawnym silniku dużo wolniej się zużywają. A ma to duże znaczenie, szczególnie w konstrukcjach, w których uzyskanie dostępu do świec wymaga rozebrania przysłowiowej połowy motocykla. Dzięki stosowaniu świec irydowych możemy zaoszczędzić na robociźnie, albo własnym czasie. Zastosowanie irydu odczujemy szczególnie przy wyższych przebiegach – w świecach tego typu ryzyko powstania erozji iskrowej jest dużo niższe niż w przypadku standardowych produktów.

Kiedy wymieniać świece zapłonowe?

Prędzej czy później elektrody zaczynają się zużywać, dochodzi do tak zwanej erozji iskrowej. W zaniedbanych motocyklach pojawiają się także naloty, czy możliwość stopienia elektrod (w silnikach z bardzo ubogą mieszanką). Objawem zużytych świec są problemy z uruchomieniem silnika, wypadające zapłony, czy po prostu brak iskry.

Zazwyczaj interwał wymiany świec to około 20 000 km dla standardowych produktów niklowych i nawet 60 000 km dla „irydówek”. Ale nie jest to regułą – nawet w przypadku świec irydowych, niektórzy producenci zalecają wymianę już co 24 000 km. Kiedy jeszcze? Producenci świec zalecają ich wymianę po każdym demontażu – podkładka uszczelniająca wymaga odpowiedniego zagniecenia, a to można zrobić tyko przy pierwszym montażu.

Jak dokręcić świece zapłonowe?

Bardzo ważne jest odpowiednie dokręcenie świecy zapłonowej. NGK bardzo precyzyjnie określa procedurę tej czynności. Świece motocyklowe mają specjalną podkładkę, która musi być odpowiednio rozgnieciona. Tylko wtedy osiągamy oczekiwany moment dokręcenia, szczelność i zdolność do oddawania ciepła.

Wielu amatorów nie stosuje się do instrukcji i bojąc się uszkodzić gwint, dokręca świece tylko do pierwszego oporu. To oznacza zbyt lekkie dokręcenie. Po większym przebiegu taka świeca będzie przegrzana, co w ekstremalnych przypadkach może doprowadzić do wypalenia elektrod bądź samozapłonów. A wystarczy tylko spojrzeć na opakowanie, gdzie producent wyraźnie podaje procedurę – „do pierwszego oporu, a następnie xx stopni”. Trzymanie się tej zasady daje nam pewność, że nowa świeca jest dokręcona z właściwym momentem. Jeszcze łatwiej jest użyć klucza dynamometrycznego z ustawieniem odpowiedniej wartości Nm zaznaczonego na opakowaniu świecy .

NGK przygotowało klip instruktażowy o prawidłowym dokręcaniu świec:

Z kolei zbyt mocne dokręcenie świecy jest jeszcze bardziej niebezpieczne. Może nastąpić niewidoczne i niewyczuwalne rozwarstwienie konstrukcji świecy, co również prowadzi do ograniczenia oddawania ciepła i przegrzania. Nie jeden mechanik spotkał się z upaloną elektrodą zewnętrzną, która dostała się pod zamykający się zawór. Do środka cylindra przy demontażu może się też dostać fragment ułamanej ceramiki. Wtedy pozostaje już tylko kosztowna naprawa silnika.

Baza wiedzy o świecach zapłonowych

Więcej informacji o konstrukcji i działaniu świec zapłonowych można znaleźć na platformie technicznej marki NGK nazwanej “TekniWiki”. Znajdują się tam porady, filmy, e-learning i wiele cennych informacji technicznych. Za to by dobrać świece do danego motocykla, warto sięgnąć po wyszukiwarkę produktów NGK znajdującą się na stronie producenta.