Świece żarowe są niezbędnymi elementami układu rozruchowego w silnikach wysokoprężnych. Ich zadanie polega na podgrzaniu komory spalania do temperatury, w której mieszanka paliwowo-powietrzna podana do cylindra bez trudu odparuje i ulegnie zapłonowi.

Pierwsze świece żarowe były stosunkowo mało wydajne, a ich czas nagrzewania wynosił kilkanaście sekund (niektóre katalogi podają typową wartość 15–20 sekund). Wpływało to negatywnie na komfort jazdy samochodem z silnikiem wysokoprężnym, gdyż każdy rozruch był nieco opóźniony i utrudniony, zwłaszcza w okresie zimowym.

Dla porównania: nowoczesne świece żarowe osiągają temperaturę roboczą przekraczającą 1000°C w czasie nie dłuższym niż 2–3 sekundy. Osiągnięcie tych parametrów było możliwe dzięki zastosowaniu nowoczesnych materiałów do konstrukcji elementów oporowych oraz obudów, które muszą dobrze znosić gwałtowne zmiany temperatury w krótkim czasie.

Im więcej ciepła potrafią dostarczyć świece żarowe i im krótszy jest czas potrzebny do osiągnięcia temperatury roboczej, tym lepsze są warunki rozruchu silnika wysokoprężnego. Nie chodzi tylko o czas, który upływa od przekręcenia kluczyka do rozruchu, ale także o jakość spalin emitowanych w pierwszym okresie pracy zimnego silnika. Spalanie mieszanki w zimnym cylindrze jest nieefektywne: pozostają wtedy niedopalone resztki, które wydostają się do atmosfery, obciążając przy okazji system oczyszczania spalin. Są to przede wszystkim tlenki azotu (NOx).

Nie tylko w zimie

W tradycyjnych, starszych silnikach wysokoprężnych świece żarowe były włączane tylko przed rozruchem silnika, przede wszystkim w zimie i wtedy, gdy temperatura otoczenia była na tyle niska, że utrudniała uruchomienie silnika. W większości współczesnych silników stosuje się tzw. dwufazowe świece żarowe. Są one uruchamiane przed rozruchem silnika, ale dostarczają ciepło także w fazie rozruchu, wspomagając silnik w osiągnięciu optymalnej temperatury cylindrów.

W nowoczesnych silnikach świece żarowe pracują częściej i więcej, gdyż włączają się także podczas pracy silnika, żeby zapewnić optymalną temperaturę mieszanki podawanej do cylindra. Włącza się je także po uruchomieniu procedury oczyszczania (wypalania) filtra cząstek stałych (DPF). Takie świece są nazywane świecami trójfazowymi.

Dodatkowe funkcje

Niektóre systemy sterowania silnikami wysokoprężnymi o niskim stopniu sprężania potrzebują informacji o aktualnym ciśnieniu i temperaturze w komorze spalania. Uzyskuje się je w różny sposób, ale jedna z metod polega na zastosowaniu specjalnych świec żarowych, wyposażonych w czujniki reagujące na ciśnienie i temperaturę. Komplikuje to konstrukcję samej świecy i podnosi jej cenę, ale dzięki takiemu podejściu unika się wykonywania dodatkowych otworów do osadzania osobnych czujników.

Tego typu świece mają wyprowadzone dodatkowe przewody, którymi przekazywany jest sygnał pomiarowy, a awaria takiej świecy nie musi oznaczać uszkodzenia elementu grzejnego. Świeca może osiągać pożądaną temperaturę w normalnym czasie, ale brak sygnału pomiarowego zostanie zauważony przez sterownik silnika i spowoduje wyświetlenie komunikatu o błędzie. Świeca sprawdzana tradycyjnymi metodami (czyli przez pomiar rezystancji elementu grzejnego) będzie wyglądała na całkowicie sprawną, a mimo to komunikat błędu będzie się pojawiał.

Awaria po awarii

Uszkodzenie świecy żarowej samo w sobie nie jest wielkim problemem. Elementy te są dostępne w tak wielu odmianach, że bez trudu można dopasować zamiennik do każdego typu silnika. Można przy tym wybierać świece różnych producentów w wielu przedziałach cenowych.

Prawdziwe kłopoty mogą się zacząć przy próbie demontażu uszkodzonej świecy. Pęknięcie obudowy i „ukręcenie” świecy zwiastuje mechanikowi dużą dawkę stresu i dodatkowej pracy, a klientowi znacznie wyższy rachunek za usługę. Usługa obejmuje kilka etapów, a na każdym z nich mogą pojawić się problemy niezależne od mechanika. Uszkodzenie świecy podczas demontażu najczęściej nie wynika z błędu w sztuce, tylko ze słabej kondycji świecy.

Trudno się temu dziwić. Świeca żarowa jest zbudowana z kilku materiałów o różnych właściwościach mechanicznych, połączonych w sposób, który teoretycznie gwarantuje trwałe zespolenie. Podczas normalnej eksploatacji temperatura świecy i jej obudowy wielokrotnie wzrasta do bardzo wysokich wartości, a następnie maleje i ten powtarzający się proces sprzyja powstawaniu naprężeń. Do tego dochodzą wibracje pochodzące od silnika, wpływ wody, która może się kondensować w pobliżu gwintu świecy, a także zanieczyszczenia.

W rezultacie konstrukcja mechaniczna świecy jest osłabiana i pojawiają się na niej mikropęknięcia, zwłaszcza w miejscu łączenia różnych materiałów. Gwint świecy „zapieka się” w gnieździe, co utrudnia jej wykręcanie. Ostatecznie użycie dużej siły powoduje tzw. ukręcenie świecy. Część świecy zazwyczaj udaje się wyjąć, ale druga pozostaje w bloku silnika. Najgorszy możliwy scenariusz to zerwanie gwintu gniazda świecy i wpadnięcie fragmentów świecy do silnika. Rozwiązanie tego problemu w najlepszym przypadku wymaga usunięcia fragmentów świecy i gwintu boroskopem, a potem naprawy gwintu przy pomocy tulejek regeneracyjnych. W najgorszym przypadku trzeba rozmontować silnik. Przed takimi niespodziankami do pewnego stopnia chroni okresowe wykręcanie świec żarowych, np. przy okazji kontroli prawidłowości ich działania. Niektórzy twierdzą, że taka poruszana od czasu do czasu świeca nie zdąży się zapiec. Z drugiej strony jednak można podczas takiej czynności niechcący uszkodzić świecę, która w przeciwnym razie mogłaby jeszcze długo pracować.

Jak wybierać świece?

Biorąc pod uwagę wspomniane problemy z demontażem, warto dobrze przemyśleć wybór producenta świec żarowych i związany z tym standard ich wykonania. Wymiana świecy żarowej, która nie stawia oporu przy wykręcaniu, to wydatek rzędu 20–100 zł za sztukę – w zależności od skomplikowania i problemów z dostępem do świecy. Usunięcie świecy zapieczonej albo pękniętej przy wykręcaniu kosztuje nie mniej niż 200–250 zł. Jeśli pojawiają się dodatkowe komplikacje, cena może wzrosnąć do ponad 1000 zł za sztukę, a czas naprawy wydłuży się do co najmniej kilku dni.

Wybierając dobrego, sprawdzonego i uznanego producenta świec żarowych, możemy radykalnie zmniejszyć ryzyko wystąpienia problemów podczas wymiany. Dobrym przykładem jest marka Starline, która oferuje świece żarowe wysokiej jakości, sprawdzone pod względem elektrycznym i mechanicznym. Świece żarowe marki Starline to znakomite połączenie wysokiej jakości z przystępną ceną.

Przed wymianą świecy żarowej należy oczywiście dokładnie sprawdzić jej zgodność z konkretnym typem silnika. Ważne są nie tylko parametry takie jak napięcie zasilania, moc i rezystancja, ale także wymiary, kształt i rodzaj styków. Kombinacji tych elementów jest bardzo dużo, a wielu różnic nie sposób dostrzec na pierwszy rzut oka. Jeżeli podczas montażu nowej świecy pojawią się jakiekolwiek trudności z jej dopasowaniem (np. nieuzasadniony opór przy wkręcaniu, mimo że gniazdo zostało wcześniej oczyszczone), warto się wycofać i bardzo dokładnie porównać obie świece – zdemontowaną i nową, a ewentualne wątpliwości wyjaśnić ze sprzedawcą. Użycie nadmiernej siły może skończyć się poważnymi problemami.

Świece żarowe montujemy jak każdy delikatny element: wkręcając je najpierw palcami, a następnie dociągając kluczem dynamometrycznym z momentem obrotowym zalecanym przez producenta. Chodzi przede wszystkim o ochronę silnika, a jest to szczególnie ważne w silnikach z blokiem aluminiowym albo wykonanym z innych lekkich stopów.

Piotr Kołaczek