За более чем вековое существование свечи зажигания визуально и конструктивно практически не претерпели изменений. Даже несмотря на появление многоэлектродных образцов изначальная конструкция остаётся прежней. Металлический корпус с резьбой и боковым электродом, керамический изолятор находящийся внутри корпуса и уже в керамику изолятора заключён центральный контактный стержень, и токопроводящий электрод. Но несмотря на это свечи постоянно эволюционировали и в нынешнее время на мой взгляд достигли своей вершины простоты и максимального КПД.
Если конструкция остаётся прежней вот уже долгое время, то в чём же заключается эволюция свечей зажигания? Конечно же в используемых при производстве свечей материалах. В разное время в производстве свечей принимали участие: сталь, никель, медь, иттрий, хром, платина, серебро, золото, иридий. Лишь немногие из этих материалов сохранились в конструкции по сей день и получили массовое распространение. О них сегодня и пойдёт речь.
Жизнь свечи нелегка, ей во время работы постоянно нужно справляться с: высоким напряжением тока проходящим сквозь неё, температурными перепадами, высоким давлением внутри камеры сгорания, и достаточно кислотной средой в ней же. Для воспламенения смеси в цилиндре требуется мощная искра проскакивающая в результате пробоя смеси меж двух электродов свечи. Хотя сам термин "искра" не совсем верный , это самая, что ни на есть настоящая электрическая дуга пробивающая атмосферу внутри камеры сгорания, жгут плазмы хранящий в себе мощь, которая заставляет двигатель работать.
С повышением мощностных показателей двигателей, свечи также претерпевали изменения в используемых в них сплавах. Вся проблема упиралась в степень сжатия, чем выше степень сжатия двигателя, тем, более мощная дуга нужна для преодоления всё более возрастающего давления в камере сгорания. Также эволюция свечей позволила войти в мир простых автопотребителей двигателей с системами наддува (турбины, механические нагнетатели), прямиком из автоспорта, с сохранением ресурса. Нынче турбомотором на гражданском автомобиле никого не удивить.
1. Никель, медь.
Стояли на заре производства свечей. Степень сжатия тех моторов позволяла использовать простые сплавы для производства свечей. Показателей электропроводимости, антикоррозионной устойчивости, устойчивости дуги к давлению у этих сплавов хватало для того, чтобы они справлялись со своими задачами. Игра начала меняться когда люди захотели ехать быстрее. Никель и медь на форсированных двигателях быстро выходили из строя, свечи начинали работать с пропусками.
Кстати ещё один любопытный момент со свечами из никелевых сплавов. Когда пришла эра этилированного бензина ( для получения такого бензина в него добавляли тетраэтилсвинец, что позволяло повысить октановое число топлива и соответственно увеличить антидетонационные характеристики) сталеникелевые свечи быстро зарастали нагаром и выходили из строя их рабочая температура попросту не позволяла этот нагар с себя счищать. Поэтому предпочтение стали отдавать медному сплаву. Про ядовитость этилированного бензина сегодня речь не пойдёт.
При возросших температурах и давлениях внутри камеры сгорания металл попросту испарялся с электродов, увеличивая тем самым дуговой зазор свечи и для пробоя просто не хватало мощности системы зажигания.
Для решения этой проблемы автопроизводители пришли к такому выводу, чтобы увеличить ресурс свечи нужны более тугоплавкие сплавы. А чтобы получить более мощную дугу нужно не увеличивать напряжения тока в системе, а сделать электрод более тонким тогда и пробой получить будет легче, но ведь если сделать электрод из меди или никеля более тонким он расплавится ещё быстрее и ресурс не то чтобы уменьшится, свеча может и вовсе не заработать. Здесь-то и пришли на помощь благородные металлы.
2. Платина, иридий.
Если взглянуть в физические свойства платины, то можно прочитать о её тугоплавкости, устойчивости к вакууму, кислотам и повышенной электропроводимости даже при отрицательных температурах и высоком давлении. Эти условия вам ничего не напоминают? Да верно, что-то похожее происходит в камере сгорания. Причём применение платины повлекло за собой ещё один момент, от стали, меди и никеля не отказались, они по прежнему сохраняли преобладающий процент материала в готовой свече.
Для платины оставили лишь место на самых кончиках электродов, так скажем на острие атаки, припаивая небольшие пластинки драгоценного металла лазером. Ведь от всех вредных условий среды и от самой дуги всегда страдали торцы электродов.
И казалось бы вот он рецепт идеального баланса отдачи и ресурса, но нет, нашёлся ещё один металл, который был круче платины во всём. Более высокие устойчивость к плавлению, эррозии, стабильность дуги, пробивная мощь смеси оказались у иридия. Металла которого на земле так мало, что большая его часть из-за его плотности находятся намного ближе к ядру планете, а та часть, что на поверхности и вовсе имеет внеземное происхождение попадая к нам с метеоритами. Таким образом иридиевые свечи сегодня, являются наиболее совершенными.
P/S/
Кстати у кого свечи менять достаточно трудно, скажите спасибо платине и иридию ведь ресурс таких свечей часто переваливает за 100.000 км. соответственно и менять нужно не так часто, отсюда и усложнение ремонтопригодности и конструкции ДВС.