Świece żarowe

swieca zarowaDzięki prostej konstrukcji i stale ulepszanej technologii wytwarzania, świece żarowe stały się jednym z trwalszych elementów osprzętu silnika wysokoprężnego. Wielu kierowców zapomina o ich istnieniu i nie bierze pod uwagę, że w decydujący sposób wpływają na rozruch silnika. Niesprawna świeca żarowa może sprawić więcej kłopotów niż największy mróz.
Tłoki silnika wysokoprężnego, przesuwając się do dołu, zasysają do cylindrów czyste powietrze, które zostaje sprężone w trakcie ruchu powrotnego do ciśnienia 3-6 MPa. W zwrotnym punkcie tłoka powietrze zajmuje więc 1/30-1/60 początkowej objętości i zgodnie z zasadami termodynamiki ogrzewa się do temperatury 700-900°C, która wystarcza, aby spowodować samoczynne zapalenie paliwa wtryśniętego w tym momencie do cylindra.
Jak wynika z powyższego opisu, silniki wysokoprężne nie potrzebują do zainicjowania spalania mieszanki ani świec zapłonowych, ani pozostałych elementów układu zapłonowego, znanych z silników o zapłonie iskrowym. Charakteryzują się jednak trudnym rozruchem w niskich temperaturach otoczenia. Aby ułatwić lub wręcz umożliwić uruchomienie zimnego silnika, należy intensywnie podgrzewać powietrze napływające do cylindrów lub już wypełniające ich przestrzenie robocze. Do tego celu służą wkręcane z zewnątrz do komór spalania podgrzewacze elektryczne, nazywane potocznie świecami żarowymi.
W działaniu świecy (elektryczny grzejnik), wykorzystano efekt Joule’a wytwarzania się ciepła przy przepływie prądu z akumulatora przez rezystor, którym jest przewód grzejny w formie spirali. Po włączeniu napięcia zasilającego świecę temperatura przewodu grzejnego wzrasta do momentu, kiedy moc oddawana do otoczenia w postaci ciepła zrówna się z mocą doprowadzonego prądu. Jeżeli pominąć nieznaczne straty energii w przewodach doprowadzających prąd do świecy żarowej, to 100% dostarczonej energii elektrycznej zostaje zamienione w ciepło. Intensywność oddawania ciepła przez spiralę grzejną zależy od mocy wydzielanej na przewodzie, dochodzącej do 60 W, i od powierzchni oddawania ciepła. Dlatego spirala grzejna to na ogół kilka zwojów.
Każdy cylinder silnika ma oddzielną świecę żarową, wkręconą szczelnie w głowicę. Przewód grzejny świecy wystaje w miejscu powstawania mieszanki, a więc wewnątrz komory wstępnej lub wirowej (silniki wysokoprężne z dzielonymi komorami spalania), ewentualnie bezpośrednio w komorze spalania (silniki wysokoprężne z wtryskiem bezpośrednim).
Od początku powstania silników wysokoprężnych świece żarowe przechodziły kilka podstawowych zmian konstrukcji. Popularne niegdyś świece dwubiegunowe z odsłoniętą spiralą grzejną wyszły już z użycia i można je spotkać tylko w starszych samochodach. Powszechne zastosowanie znalazły natomiast świece żarowe jednobiegunowe z osłoniętą spiralą grzejną, nazywane również świecami trzpieniowymi lub sztabkowymi. Elementem grzejnym jest tutaj zamknięta rurka, w której znajduje się właściwa spirala grzejna, stanowiąca bardzo precyzyjnie wykonaną część. Precyzję wykonania ego typu świecy podaje się jako powód długiego czasu rozwoju konstrukcji. Podstawowa idea budowy świecy sztabkowej została opatentowana już w roku 1908. Jednak produkcję wielkoseryjną rozpoczęto dopiero w latach 60.