Gyújtógyertya

Látszólag egy semmitelen, egyszerű alkatrész, mely csinál egy kis szikrát, ami azután berobbantja a benzint – gondolhatná egy laikus -, holott az egyik legszélsőségesebb körülmények dolgozó, összetett felépítésű, az eltérő motorok működési igényeivel összehangolt szerkentyű. Könnyen belátható, hogy a szélsőséges igénybevételek, és az eltérő motortípusok megkívánják az eltérő tulajdonságú gyújtógyertyák alkalmazását, ugyanakkor az alap felépítésüket tekintve főbb vonalakban megegyezőek.

gyujtogyertya-reszei02A gyújtógyertyák szerkezete

Valamennyi gyújtógyertyának része a gyertyaház, a szigetelőtest, a közép- és a testelektróda. A szigetelőtesten belül a középelektródát egy speciális tömítőanyag köti össze a kivezetés menetes csatlakozójával. Ez általában réz-üveg ötvözet, melynek feladata a tömítésen túl a megfelelő hő- és villamos vezetőképesség (a réztartalom hivatott ezt a célt  szolgálni). Persze olyan megoldás is létezik, ahol a középelektróda és a menetes csatlakozó összehegesztése képen  egy alkatrészt képez, így elérhető, hogy a tömítőmasszának nem kell vezetnie a villamos áramot. A középelektróda nemes ötvözésű, a testelektróda szintén különleges anyagú – melyet hegesztéssel rögzítenek a gyertyaházhoz -, azonban a menetes csatlakozó “már csak” közönséges acél. . A gyújtógyertya egy igen fontos kelléke a külső tömítőgyűrű, mely a gyertyaházról – trükközések nélkül – nem eltávolítható.

A gyújtógyertyák igénybevétele

Ahhoz, hogy érthető legyen a gyújtógyertyák működésbeli összetettsége, az üzemelés során elkerülhetetlenül fellépő, a motor üzemét is befolyásoló elváltozások, valamint  meghibásodások oka, szükséges legalább alapszinten ismerni igénybevételüket.

  • Villamos jellegű igénybevétel: Az elektródák közötti szikrakisülés, és a magas gyújtófeszültség villamos igénybevételt okoz. A másodpercenkénti szikrakisülések száma kétütemű motoroknál megegyezik a motor fordulatszámával, míg négyüteműek esetében vagy megegyezik a másodpercenkénti főtengely fordulatszámával (parazitaszikrás gyújtási rendszer) vagy fele, de még ekkor is jelentős számú. Ez jelentős anyagveszteséget okoz az elektródáknál, ezért a szikraköz (elektródahézag) folyamatosan nő. A szikraképződéssel egy időben  a gyújtófeszültség a szigetelőtestet is jelentősen terheli. Belátható, hogy ez annál kritikusabb, minél vékonyabb falu a szigetelőtest, így természetese, hogy a kisebb méretű gyújtógyertyák esetében jóval nagyobb az ez irányú megterhelés.
  • Mechanikai igénybevétel: Alapvetően két tényező jelenti a mechanikai igénybevételt. Egyfelől gyújtógyertya ki-, és beszerelése. másfelől az égésterében kialakuló dinamikus gáznyomás.. Az égési csúcsnyomások elérik a 40-50 bar nagyságot, míg szívóütemben mindössze 0,5-0,9 bar nyomás van az égéstérben. Ezek a nyomás értékek, és ezek változásai erőteljesen terhelik a gyertya menetét, és belső tömítéseit
  • Hőigénybevétel: Itt egy kicsit el kell időznünk, hiszen gyertya számára a legkritikusabb igénybevétel a gyorsan változó és szélsőséges hőmérséklet. A téli hidegindításkor akár -30 °C, égési csúcshőmérsékletként pedig érheti 3000 °C hőmérséklet is a gyertyát.
    Itt álljunk meg egy pillanatra, és tisztázzuk. A gyújtógyertya nem termel hőt, mindössze üzem közben felmelegszik, mely olyan mértékű is lehetne, ami működés képtelenné tenné. A káros túlmelegedés megakadályozására a felesleges hőmennyiséget el kell vezetni.gyujtogyertya hőleadás Azt, hogy a gyújtógyertya mely része, milyen mértékben képes melegedni, az ott megjelenő hőt hogyan tudja leadni, az a gyertya,  ezen belül is a szigetelőtest kialakításától, és hőelvezető képességétől függ. Az ábrán jól látható, a felvett hő jelentős része itt távozik. Alapszabályként kell tekintenünk arra a fizikai korlátra, mely a a teljes terhelésnél működő motor esetében 850°C-ban maximálja a szigetelő csúcs  hőmérsékletét. Amennyiben ezt nem tudjuk biztosítani, a kialakuló öngyulladás miatt a motor működése rendellenessé válik. Mindennek fontos szerepe lesz a hőérték megválasztásában (lásd később).
  • Vegyi hatások: A motorbenzinekben előforduló szennyező anyagok elégése során olyan agresszív, korróziós hatású vegyületek keletkeznek, amelyek vegyi hatásuknál fogva ugyancsak az elektródák és a szigetelőcsúcs igénybevételét fokozzák.

A gyújtógyertyák csoportosítása

A gyártók az eltérő műszaki tartalomnak, és igénybevételnek megfelelően számtalan változatban gyártják a gyújtógyertyákat. Ahhoz, hogy eligazodhassunk ezek között, különböző csoportokba gyűjthetjük őket.

  • Középelektródák szerinti csoportosítás
    • Kombinált középelektródás: a kedvezőbb hőelvezetés érdekében a vegyi hatásoknak jobban ellenálló króm-nikkel ötvözetből készült elektróda-köpenyen belül réz, vagy jobb esetben ezüst mag segíti a hővezetést.
    • Platina elektróda: alkalmazásuk elsősorban a nagyobb igénybevétel esetén indokolt. A platina kedvező tulajdonságai miatt egyfelől ellenállóbb a gyertyát erő kedvezőtlen hatásokkal szemben – az elektród hézag lassabban változik -, másfelől vékonyabb elektróda készíthető, így javul a tüzelőanyag begyújtásának képessége.
  • Testelektródák szerinti csoportosítás

GYERTYA ELEKTRÓDA TIP

    • homlokelektródák (A-B): ide sorolhatók a “hagyományos” gyújtógyertyák
    • oldalelektródok (C-G): ennek a kialakításnak nagy előnye, hogy lehetővé teszi több testelektróda alkalmazását is. Sokan hiszik azt, hogy ezzel egyszerre több szikra is képződik, ezáltal javul a gyújtás minősége. Ki kell ábrándítsam az ebben hívőket. Szikra csak egy-egy testelektróda-középelektróda között jön létre, attól függően, melyik van Előnézetéppen legkisebb távolságban egymástól. Tehát nem a tüzelőanyag begyújtását befolyásolja, hanem a gyertya élettartamát.
    • kúszószikrás gyújtógyertyák (H): elektróda nélküli gyertyák, de miután nagy energiatartalmú szikrát igényel, kis gyújtófeszültésgű rendszerekben nem alkalmazható. Használatához elektronikus gyújtási rendszer szükséges.
  • Különleges gyújtógyertyák
    • Előtét szikraközös
    • zavarszűrő ellenállással készített
    • előugró szigetelőtestes

A gyújtógyertya hőértéke

 Eljutottunk a talán mindenkit legjobban foglakoztató kérdéshez, milyen “hőértékű gyertyát tegyünk a motorban, lehet változtatni a gyári előírásúhoz képest, és egyáltalán mi a fene az a hőérték, mi a bánatra jó.

Kezdjük egy kis elmélettel.

A hőérték kifejezi az adott gyújtógyertya melegedési, hővezetési tulajdonságait. Azt mutatja, hogy gyertya a vizsgálati motorban mikor okoz öngyulladást. Jelenleg azt a terhelési állapotot veszik figyelembe, amelynél a gyújtógyertya 3 percig öngyulladás nélkül üzemel. Leegyszerűsítve tehát, ez az érték a gyertya terhelhetőségének felső határát mutatja.

Mikor működik optimálisan a gyertya?

Valamennyi gyújtógyertya közös tulajdonsága, hogy 450°C – 850°C  hőmérsékleti tartományban kell tartani a szigetelőtest égéstérben lévő végét. Ha nem éri el ezt a hőfokot, akkor elmarad az öntisztulás, kokszosodás kezdődik a szigetelőtesten, ami zárlatot okoz és gyertya üzemképtelen lesz. Amennyiben meghaladja a felső értéket, úgy öngyulladás következik be, ami káros a motor üzemére.

gyrtyák melegedéseAz ábra jól mutatja a különböző hőértékű gyújtógyertyák melegedési görbéit.

  1. Alacsony hőértékű gyertya: a motor beindulását követően hamar eléri az öntisztulási hőmérsékletet, azonban hamar túlmelegszik és öngyulladást okoz.
  2. Normál hőértékű gyertya: a motor igényeihez igazított gyertya maximális hőterhelés esetén sem melegszik túl, ugyanakkr alapjáraton sem hűl le annyira, hogy az öntisztulás megszűnjön.
  3. Magas hőértékű gyertya: a motor beindulását követően lassan melegszik fel, így hajlamosabb a kokszosodásra, viszont bírja a folyamatos nagy hőterhelést.

Miért fontos ez? Ennek ismeretében még ha kis mértékben is, de motorunkhoz, motorozási szokásainkhoz igazíthatjuk a gyújtógyertyánk hőértékét. Ugyan alapszabály, hogy a gyári előírásnak megfelelő gyertyát kell használnunk, de ettől szinte állandó jelleggel eltérő szélsőséges üzemi körülmények között választhatunk hidegebb és melegebb gyújtógyertyát is.

  • zömében nagy teljesítményen üzemelő motor esetében (sport) alkalmazhatunk magasabb hőértékű gyertyát
  • rendszerint alacsony fordulaton, kis terheléssel üzemelő, vagy kopottabb motor esetében az alacsonyabb hőértékű gyertya használatára is lehetőség van.

A gyakorlatban honnan lehet tudni egy gyertyáról, alacsony- vagy magas hőértékű?

Az alacsony hőértékű gyertyák (a.) jellemzője, hogy szigetelőtestének (sárga színnel jelölve) vége viszonylag vékony, hosszan és nagy felületen érintkezik az égéstermékkel. A szigetelő és a ház között viszonylag kicsi a belső hőátadó felület és messze van a gyertya menetes részétől, ezáltal rosszabb a hővezetése, így gyorsabban felmelegszik. A magas hőértékű gyújtógyertyák (c,) esetében természetesen ennek ellenkezője az igaz. Mindez a gyertya “alsó” felén látható, így ennek alapján is következtetni lehet, meleg vagy hideg tartunk a kezünkben.

Az eddig leírtak szerint is belátható, a gyújtógyertyák élettartama sem végtelen. Az extrém körülmények miatt, a használat közben a szigetelőtesten és az elektródákon olyan maradandó károsodások keletkeznek, mely miatt a gyertya tulajdonságai romlanak. Átlagos gyertya esetében 15.000 – 20.000 km megtétele után már olyan mértékű az elhasználódás, mely indokolja a cserét. Természetesen az üzemelési körülmények,  a gyertya kialakítása, és anyaga jelentősen befolyásolhatják/befolyásolják a csere idejét.

A gyújtógyertyák jelölése

A megfelelő gyertya kiválasztást jelölésük alapján tehetjük meg.

BOSCH jelölési táblázat:

bosch tábla

NGK jelölési táblázat:

ngk tábla

(a táblázatok rákattintással nagyíthatók)

A gyújtógyertyák karbantartása, ki-, és beszerelése

A gyertyacsere nem egy bonyolult művelet, de azért egy-két dologra itt sem árt odafigyelni. Először a szerszám, vagyis gyertyakulcs:

  • lehetőleg a kulcsfej legyen kellően hosszú, és keskeny, hogy a mélyebb, szűkebb gyertyafészek se legyen akadálya a szerelésnek,
  • illeszkedjen pontosan a gyertya hatlapfejű testéhez, 
  • legyen benne gumidugó, ami segíti a mélyebb gyertyafészekből az alkatrész kiemelését, és segít meggátolni a “porcelántörést”,
  • előnyös, ha csuklós megoldású,
  • és jó, ha csatlakoztatható hozzá nyomatékkulcs.

Beszerelés:

A gyertya beszerelésénél jó, ha a következőkre odafigyelünk:

  • soha ne tegyünk a mentre kenőanyagot,
  • mindig kézzel tekerjük be, egészen addig, amíg a külső tömítés eléri a hengerfej felfekvő területét és  ott megszorul,
  • a kézzel behajtott gyertyát lehetőleg nyomatékkulccsal húzzuk meg, amennyiben nem áll rendelkezésünkre, úgy a következők szerint járjunk el (M8, M10 menetes gyertyánál ezt módszert kerülni kell, mert a legkisebb túlhúzás is a szigetelőtest sérülését okozhatja):

    • sík tömítésnél az új gyertyát az első megakadás után kb. 90 °-kal húzzuk tovább, használt gyertyánál kb. pedig 30 °-kal;
    • kúpos tömítésű gyertyánál kb. 15 °-kal húzzuk tovább,
  • nem szabad a gyertyát külső tömítőgyűrű nélkül, vagy egynél többel beszerelni,
  • oda kell figyelni a menethosszra, sem rövidebb, sem hosszabb nem lehet az előírtnál.

Kiszerelésnél ügyelni kell, hogy a gyertyakulcsot ne feszítsük oldal irányba.

Karbantartás:

karbantartásA jól beállított motorok esetében a gyújtógyertyák a gyertyahézag időszakonkénti állításán túl különösebb karbantartást nem igényelnek. A gyertyahézagot 5000 km-ként célszerű ellenőrizni, és szükség szerint utána állítani.

Mit tükröz a gyertyák kinézete? Hibafeltárás a gyertyakép alapján.

A végére hagytam az egyik legfontosabb, a barkácsoló motoros számára talán legizgalmasabb kérdéskört, mit is lehet kiolvasni a kiszerelt gyújtógyertya kinézetéből. Elég sok mindent, ami a motor megfelelő,  vagy helytelen/hibás működéséről árulkodik.

GYERTYAKÉP

1. Normál gyertyakép: Az előírás szerint beállított gyújtás, és a megfelelő hőértékű gyertya esetén a szigetelőcsúcs szürkésfehér-szürkéssárga, esetleg őzbarna színű. A szikraköz előírásnak megfelelő vagy attól csak kismértékben nagyobb.

2. Koromlerakódás: A gyertya elektródáit, a szigetelő csúcsot és magát a gyertyaházat is összefüggő vékony fekete színű koromréteg fedi. Oka lehet a túlságosan dús keverék, a jórészt rövid szakaszokon használt motorkerékpár vagy a magas hőértékű hőértékű gyertya. A koromlerakódás következményeként az elégtelen gyújtás, és a nehézkes hidegindítás a jellemző hiba. Teendőként állíttassuk be a motort, megfelelő hőértékű gyújtógyertyát használjunk.

3. Olajfilm kialakulása: Mind a gyertya szigetelőcsúcsán, az elektródákon és a gyertyaházon is olajos fényű korom, vagy koksz lerakódást figyelhetünk meg. Oka lehet az égéstérben megjelenő túl sok olaj, ami adódhat a túlzott olajszintből, a kopott hengerből, dugattyúgyűrűből vagy akár a hibás szelepvezetőkből (kétütemű motoroknál a nagyobb arányú olajat tartalmazó tüzelőanyag keverék). Következményeként az elégtelen gyújtás, és a nehézkes hidegindítás a jellemző, de akár a motor működésképtelenségét is okozhatja. Teendőnk, hogy mindig az előírt olajszintet tartsuk (ne töltsük a max. jel fölé az olajat), javíttassuk meg az égéstérbe jutó többlet olajat okozó hibákat.

4. Mázasodás: A szigetelőcsúcson barnássárga, ritkábban zöldes színű lerakódás figyelhető meg. Okaként a benzinben és a motorolajban lévő adalékokat említhetjük. Következménye lehet, hogy nagy terhelés esetén a “szennyeződés” megolvad, vezetővé válik, így gyújtás hibát okoz. Teendőnk: ma már ritka az olyan tüzelőanyag, mely ilyen hibát okozó adalékokat tartalmaz. Persze a “mutyikutakon” tankolás vagy az utólagosan használt adalékok okozhatnak ilyen rendellenességet. Kerüljük az ellenőrizetlen tüzelőanyagot “forgalmazó” kutakat, illetve hagyjuk el azt az adalékot, melyet utólag kevertünk az üzemanyagba.

5. Erőteljes elektróda fogyás: Jól láthatóan erőteljesen megfogyatkozott a közép- és/vagy a testelektróda. Okaként hasonlóan a mázgásodáshoz – az üzemanyagban lévő adalékokat nevezhetjük meg. Következménye lehet a gyertya túlhevülése, az égéstérben kialakuló kedvezőtlen áramlási viszonyok, melyek elégtelen motorüzemet okozhatnak. Teendőként elsődleges a gyertyacsere, illetve az üzemanyag, adalékok esetében ami a mázgásodásra  is vonatkozik

6. Lerakódás: Ugyancsak a nem megfelelő tüzelőanyagra vezethető vissza a szigetelőcsúcson és a testelektródán kialakuló erőteljes lerakódás.A felületen nagyobb részt világos színű, salakszerű réteg alakul ki. Okaként elsősorban is az olajban lévő ötvözetalakító anyagokat tekintjük, de egyéb szennyeződés is okozhatja. Következménye az öngyulladás, egyenetlen gyújtás, és akár motorkárosodás is. Teendő ezzel kapcsolatban a gyertya cseréje, és másfajta üzemanyag használata.

7. Megolvadt középelektróda: Magától értetődő gyertyakép. Okaként számos tényezőt fel lehet sorolni, úgymint: túlhevülés, nem megfelelő gyújtási időpont, meghibásodott szelepek, nem megfelelő minőségű üzemanyag, alacsony hőértékű, vagy nem előírásnak megfelelően meghúzott gyújtógyertya. Következménye, a gyújtás egyenetlenné válik jelentős teljesítmény veszteséget okozva. Az elsődleges teendő az elsírás szerint beszerelt, megfelelő hőértékű gyertya használata, a gyújtás és keverékképzés beállíttatása.

8. Megolvadt elektródák: Egyértelmű gyertyakép. Oka, következménye, és az ezzel kapcsolatos teendők megegyeznek a középelektróda megolvadásánál tárgyaltakkal.

9. Szigetelőcsúcs törés: A szigetelőcsúcson hajszálrepedések, anyaghiány figyelhető meg. Okaként egyértelműen a szakszerűtlenségből fakadó mechanikai sérülés jelölhető meg. Hatására egyenetlen szikraképződés alakul ki, gyújtáshibák, esetleges kopogó motorhang hallható. Teendő a gyertya cseréje.

alapforrás: MAMI