Świece zapłonowe zostały wynalezione i zaczęły być stosowane w silnikach spalinowych w XIX wieku. Pierwsze próby zastosowania świec zapłonowych w silnikach gazowych miały miejsce już w latach 60. XIX wieku, jednak ich powszechne stosowanie rozpoczęło się dopiero w latach 80. XIX wieku, kiedy to technologia świec zapłonowych została udoskonalona i zaczęła być stosowana masowo w silnikach benzynowych i wysokoprężnych. Świece zapłonowe odegrały kluczową rolę w rozwoju motoryzacji, umożliwiając efektywne i niezawodne rozpalanie mieszanki paliwowej w komorze spalania silnika, co przyczyniło się do poprawy wydajności, osiągów i ekonomii spalania pojazdów.
Spis treści
Zanim wynaleziono świece zapłonowe
Przed wprowadzeniem świec zapłonowych do użytku w silnikach, stosowano inne metody zapłonu mieszanki paliwowo-powietrznej. Jedną z tych metod była używana w niektórych starszych konstrukcjach świeca nagrzewająca, która podgrzewała mieszankę paliwowo-powietrzną w komorze spalania, aby wywołać jej zapłon. Świece nagrzewające, zwłaszcza popularne w silnikach wysokoprężnych, były istotne w procesie rozruchu silnika. Inną metodą była ręczna inicjacja zapłonu, gdzie paliwo mogło być zapalane ręcznie za pomocą zewnętrznego źródła ognia, takiego jak zapałka, lampa naftowa lub palnik. W niektórych silnikach można było również spotkać łopatkę grzewczą, umieszczoną w komorze spalania, która podgrzewała mieszankę paliwowo-powietrzną, aby zapewnić jej zapłon. Dodatkowo, iskrowniki zewnętrzne były wykorzystywane w starszych konstrukcjach silników do wywołania iskry potrzebnej do zapłonu mieszanki. Te różne metody zapłonu były ważne w rozwoju i historii technologii silników spalinowych przed wynalezieniem świec zapłonowych.
Kto wynalazł świecę zapłonową?
Prototyp świecy zapłonowej stworzył Francuz Étienne Lenoir, który był pionierem w dziedzinie silników spalinowych. Lenoir był pionierem silnika gazowego, który był jednym z pierwszych urządzeń wykorzystujących zapłon mieszanki paliwowo-powietrznej za pomocą iskry elektrycznej wywoływanej przez świecę zapłonową. Jego prace nad silnikiem gazowym i świecą zapłonową datują się na lata sześćdziesiąte XIX wieku.
Świece zapłonowe zostały w 1902 roku opatentowane przez Roberta Boscha, niemieckiego inżyniera i wynalazcę, który jest również założycielem firmy Bosch. Świece zapłonowe odegrały kluczową rolę w rozwoju motoryzacji, umożliwiając efektywne i niezawodne zapłonowanie mieszanki paliwowej w komorze spalania silnika, co przyczyniło się do poprawy wydajności, osiągów i ekonomii spalania pojazdów.
Choć niemiecki inżynier nie wynalazł świec zapłonowych, to jego firma, Robert Bosch GmbH, odegrała kluczową rolę w ich udoskonaleniu i wprowadzeniu na rynek. Bosch założył swoje przedsiębiorstwo w 1886 roku, a w 1902 roku firma Bosch opatentowała udoskonalony model świecy zapłonowej, który przyczynił się do rozwoju motoryzacji. Bosch jest znany przede wszystkim ze swoich innowacyjnych osiągnięć w dziedzinie elektroniki motoryzacyjnej, w tym w zakresie systemów zapłonowych i wtryskowych. Choć Bosch nie wynalazł pierwotnie świec zapłonowych, to firma ta odegrała kluczową rolę w ich powszechnym stosowaniu w silnikach i dalszym rozwoju.
Ewolucja konstrukcji świecy zapłonowej
1860-1880 Pierwsze świecie zapłonowe były stosunkowo proste w budowie. Prototypy, takie jak ten stworzony przez Étienne’a Lenoira, składały się z metalowej obudowy zawierającej izolator, na którym umieszczano elektrodę oraz ujście do wtrysku mieszanki paliwowo-powietrznej. Iskra była wywoływana między elektrodami przy pomocy zewnętrznego źródła zapłonu.
1880-1890 Frank J. Sprague, amerykański wynalazca, wprowadził znaczące ulepszenia w konstrukcji świecy zapłonowej, w tym lepsze izolowanie elektryczne i wytrzymałość na wysokie temperatury.
1900-1920 Wraz z rozwojem motoryzacji i zapotrzebowaniem na bardziej niezawodne rozwiązania, firmy, takie jak Robert Bosch GmbH, wprowadziły udoskonalenia w konstrukcji świec zapłonowych. Kluczowe zmiany obejmowały dodanie izolatora ceramicznego w celu zwiększenia odporności na wysokie temperatury oraz uszczelnienia obudowy, co zapobiegało wyciekom płynów i zanieczyszczeń do wnętrza.
1920-1940 W okresie międzywojennym nastąpił dalszy rozwój w dziedzinie świec zapłonowych. Zastosowanie elektrod miedzianych pozwoliło na lepsze przewodzenie prądu elektrycznego oraz zwiększyło trwałość świec, co przyczyniło się do poprawy wydajności i niezawodności zapłonu. W kolejnych latach następowała dalsza ewolucja materiałów używanych do produkcji świec zapłonowych. Opracowywano nowe stopnie metali, ceramiki i izolatorów.
1950-1960 Wraz z rozwojem technologii, świece zapłonowe stały się coraz bardziej zaawansowane, wprowadzając np. świecę irydową, której elektroda była wykonana z irydu, co zwiększało jej trwałość i wydajność.
1990-2000 W miarę postępu technologicznego, świece zapłonowe zostały zintegrowane z systemami zarządzania silnikiem, co umożliwiło lepszą kontrolę procesu zapłonu i optymalizację pracy silnika.
Nowoczesne świece zapłonowe
Najnowocześniejsze świece zapłonowe, dostępne po 2020 roku, cechują się zaawansowanymi technologiami, które mają na celu poprawę wydajności, trwałości i ekologiczności silników spalinowych. Obecnie produkowane świece często wykorzystują elektrody wykonane z irydu lub innego trwałego materiału, co zwiększa ich trwałość i wydajność. Dodatkowo, ceramiczne izolatory używane w nowoczesnych świecach zapewniają doskonałą izolację elektryczną przy jednoczesnym ograniczeniu rozpraszania ciepła, co sprawia, że są bardziej niezawodne i trwałe. Niektóre z nich mogą także korzystać z technologii plazmowej do generowania iskry, co zwiększa ich skuteczność. Ponadto, niektóre świece zapłonowe są zaprojektowane z myślą o integracji z zaawansowanymi systemami zarządzania silnikiem, co umożliwia lepszą kontrolę procesu zapłonu i optymalizację wydajności silnika. Dążąc do zmniejszenia zużycia energii i poprawy wydajności energetycznej, w niektórych przypadkach stosuje się również technologie niskiego napięcia. Wreszcie, nowoczesne świece zapłonowe są projektowane z myślą o minimalizacji emisji szkodliwych substancji, co przyczynia się do poprawy ekologiczności silnika i spełnienia coraz bardziej restrykcyjnych norm emisji spalin.
Artykuł powstał we współpracy ze specjalistami i pasjonatami motoryzacji z Hurtowni motoryzacyjnej CerMotor.
