Для повышения срока службы свечей зажигания применяются свечи с различными габаритными размерами и числом массовых электродов.
Форма электрода существенно влияет на зажигание топливовоздушной смеси, износ электродов, отвод теплоты и напряжение, необходимое для воспламенения смеси. Преимущественное распространение нашли массовые электроды с нижним расположением (рис. 6.23, а), боковым расположением (рис. 6.23, б) и круговым электродом (рис. 6.23, в).
Рис. 6.23. Форма расположения массового электрода:
1 – перемычка из токопроводящего стекла; 2 – воздушный зазор; 3 – изолятор; 4 – центральный электрод; 5, 6 – массовые электроды; а – нижнее расположение; б – боковое расположение; в – круговое расположение
Увеличение длительности эксплуатации свечей зажигания до нескольких сотен тысяч километров современных свечей зажигания достигается применением более жаропрочных материалов в качестве наплавок на центральных электродах, например платины (температура плавления 1772° С) или иридия (температура плавления 2450° С). Искрообразующее острие центрального электрода, выдерживающее высокие температуры и не расплавляющееся у таких электродов очень мало (0,4…0,6 мм), а сами свечи тоньше и длиннее, что позволяет использовать освободившуюся площадь камеры сгорания для установки клапанов с увеличенными диаметрами головок.
Применение центрального электрода малого диаметра позволяет снизить напряжение пробоя (рис. 6.24), что повышает надежность искрообразования, а характер горения искры таков, что в кольцевом зазоре между центральным электродом постоянно происходят разряды, выжигающие отложения продуктов сгорания.
Рис. 6.24. Необходимое напряжение пробоя обычной и иридиевой свечи:
U – напряжение пробоя, кВ
В случае применения обычных свечей распространению фронта пламени мешают массивные электроды, вследствие рассеивания значительной части энергии в тепло, а в иридиевых свечах фронт пламени распространяется значительно быстрее, так как тепловые потери при этом минимальны (рис. 6.25)
Рис. 6.25. Распространение фронта пламени в обычной и иридиевой свече
Применение свечей с тонким электродом позволяет избегать калильного зажигания, потому что электрод за время рабочего хода и выпуска успевает охладиться до безопасной температуры.
Новые разработки подачи электрической искры в цилиндры двигателя интенсивно проводят разные фирмы и в частности Saab, которая предлагает использовать одноэлектродную свечу.
В этом случае в качестве одного из электродов свечи используется головка поршня 1, а другой электрод расположен в самой свече 2 (рис. 6.26).
Рис. 6.26. Одноэлектродная свеча
Одноэлектродная свеча изготавливается с большой толщиной керамической изоляции, что позволяет значительно повысить напряжение пробоя. Зазор между электродами изменяется в зависимости от нагрузки. При малых нагрузках, с большим количеством отработавших газов в топливовоздушной смеси, искра подается при зазоре между электродами до 8 мм. На больших нагрузках искра подается при зазоре 1,5мм.