|
|
|
|
A
gépjármű-motorok üzeme közben a gyertyákat többirányú igénybevétel éri. Mindemellett
a gyújtógyertya állapota alapvető tényező a gazdaságos és tartós működés szempontjából,
hiszen a - sokszor üzem közben észre sem vehető - kihagyások növelik az üzemanyagfogyasztást,
az olajba szivárgó benzin pedig rontja annak állapotát. Éppen ezért cseréjük
akkor célszerű, amikor állapotuk miatt az már gazdaságosabb, mint a további
üzemeltetés. Mivel öregedésük fokozatosan következik be, a tulajdonos sokszor
észre sem veszi a változásokat - aztán a csere után a motor egyenletesebb alapjárata,
közvetlenebb gázreakciója jelzi, hogy az bizony bőven aktuális volt. Mivel az
olcsóbb, hagyományos típusok ára ma már nem túlzottan magas, így nem szükséges
a csere halogatása - persze idő előtti kidobásuk is felseleges.
A
régi szakirodalom szerint a gyújtógyertyák élettartama – minőségtől függően
– négyütemű motorban 10 000-15 000 km (kétüteműek esetében 5000 - 8000 km, a
kétszeres terhelés és az olajlerakódások miatt). A mai gyárak - pedig nekik
a gyakori csere lenne alapvető érdekük - a hagyományos gyújtógyertyák esetében
20-30 ezer kilométer után javasolják csak a cserét, platina elektródás gyertyáiknál
ennek két-háromszorosát is ígérik. Ebben egyrészt a finomított gyártástechnológia,
másészt a modern üzemanyagok is segítenek, nem különben a mai autók keverékképző
rendszerei. A mai benzinek kéntartalma alacsony, ezáltal az égés során képződő
kénvegyületek (pl. kénsav) hatása ma már nem olyan magas. Az oktánszám növelése
javarészt alkoholok, aromás szénhidrogének és egyéb adalékok felhasználásával
történik (ólommentes benzinek), melyek nem képeznek vezető réteget a szigetelőn,
mint a korábbi ólom-alkilek. Azonban figyelembe véve autóink korát és keverékképző
rendszereik színvonalát, a gyakorlatban a 15-25 ezer kilométer lehet a reális
üzemidő, ezt kopottabb motornál, gyakori városi használatban érdemes csökkenteni.
Élettartama
alatt a gyertya mintegy 20-30 millió szikrát ad le, melyek mintegy 8-15 kV -os
feszültsécsúcsokkal veszik igénybe a szigetelő anyagát, impulzus jellegű igénybevételként.
A hengerben lezajló égés hőhatása, hidegindításkor a lecsapódó benzin, égés
közben a kondenzációs és egyéb termékek mind-mind hatnak rá. Agyújtógyertya
működése közben fokozatosan elhasználódik. Ez a szigetelőtest és az elektródok
anyagának elöregedéséből adódik, illetve az utóbbiak méretcsökkenésével jár.
Az alkatrészek elöregedése kevésbé, míg az elektródok méretcsökkenése egyszerű
méréssel figyelemmel kísérhető, ezáltal részben nyomon követhető (1000 km -enként
körülbelül 0,01mm -rel növekszik az elektródahézag).
Az elöregedés folyamatát tehát elektromos-, hő-, mechanikai- és vegyi hatások idézik elő.
Elektromos és termikus hatás, hőterhelés
A
gyújtórendszer által létrehozott szikra elektromos és termikus hatására az ívképződés
során az elektródok anyagaiból elemi részecskék válnak le, melyeket az égéstér
áramló gáza magával ragad. Ez az ismétlődő folyamat rövidíti a középelektród
hosszát, elvékonyítja a testelektródot. A munkaütem során keletkező magas (2500
°C) hőmérsékletű gáz hevíti a gyújtógyertyát. A megfelelő hőértékű gyújtógyertya
annyi hőt képes átadni környezetének, hogy szerkezeti részei üzemi hőmérsékleten
dolgoznak. Ez a hőmérséklet a szigetelőcsúcson a legmagasabb, 400 - 800 °C közötti,
a többi szerkezeti rész a hővezetéstől függően ennél "hidegebb". Ez
alaposan igénybeveszi a hengerbe nyúló elektródokat, illetve a szigetelőtestet.
A hőigénybevétel a terhelés nagyságától (lényegében a gázpedálállástól) és a
gyújtások, vagyis a hengerben végbemenő égések számától függ (minél magasabb
a percenkénti fordulat, annál több ütem esik azonos idő alatt, annál rövidebb
idő jut a konverziós hőleadásra). A szívóütemben beáramló hűvösebb keverék okozta
hőmérsékleti ingadozás is jelentős. A rosszul beállított gyújtás, vagy a rosszul
megválasztott kis hőértékű gyújtógyertya, illetve a túlterhelt motor esetében
a gyertya képtelen az összes felesleges hőt átadni környezetének. Túlmelegszik,
a hőterhelése növekszik (ráadásul öngyulladást okozhat, ami detonációs égéshez
vezet). Szélsőséges esetben ekkor a túlhevült elektródok megduzzadnak, láthatóan
kiégettek. Ez az állapot fokozza az elektromos és termikus hatás okozta anyagleválást,
továbbá segíti az elektródok anyagának elöregedési folyamatát.
A villamos terhelésről már írtunk, a szigetelő villamos igénybevétele a gyújtások számától és a feszültségtől függ (utóbbi eset a mai szegénykeverékes motorok esetében érdekes).
Mechanikus hatás
A munkaütem alatt 780-820 °C hőmérsékletre felmelegedett gyertyát a szívóütemben a környezeti hőmérsékleten beáramló benzin-levegő keverék hűti. A hőmérséklet-különbség hatására számottevő hőtágulási feszültség ébred, mind a szigetelőtestben, mind pedig az elektródokban. Ez a hőtágulási feszültség a fentiek alapján egyenes arányban nő a hőterheléssel és olyan méreteket ölthet, hogy a szigetelőtesten, az elektródokon hajszálrepedések keletkeznek, illetve mikro-nagyságú anyagdarabok válnak le a szigetelőtest és az elektródok felületéről. A nagy hőterhelés és mechanikai igénybevétel hatására érdesedik ki a testelektród felülete.
Az égés során létrejövő nyomásváltozások a gyertya tömítéseit teszik próbára, ezek a tömítések azonban rendkívül sokat fejlődtek a 30-40 évvel ezelőtti átlagos termékekhez viszonyítva.
Vegyi hatás
A benzin-levegő keverék elégésekor keletkezett kénvegyületek és a részben gőzzé vált kopogásgátló ólomtetraetil megtámadta az elektródok felületeit és lassan roncsolta azokat - a régi benzinek esetében. Ma is adalékolják a benzint, de ezek az adalékok semlegesebbek, kevésbé agresszív vegyületeket képeznek, vagy elégnek.
Az óhatalanul az égéstérbe jutó olaj (szelepek, gyűrűk mellett egy új motornál is, bár ott kevéssé érzékelhető) is javarészt elég. Azonban égése nem olyan tökéletes, így kopottabb motornál egy része lerakódhat a gyertyán - ezért javasolták régen kopott motorba az eggyel alacsonyabb hőértékű gyertyát. A mai, erősen adalékolt olajok adalékai (például nehézfémek) viszont mindenképpen az égéstermékek közé jutnak, egy részük a gyertyán kiválik. Ezek azután hasonló hatást hozhatnak létre, mint anno az ólom-tetraetilből létrejövő ólom-bromidok vagy ólom-kloridok: üzemi hőmérsékleten relatíve vezető réteg jön létre, mely hidegen még magas fajlagos ellenállású. Rajta keresztül létrejövő söntáram gyengíti a szikrát, gyújtáskihagyást okoz. Magyarul ha motorunk kopott, akkor a gyertya hamarabb öregszik.
A hatások gyakorlati jelentősége
A szakirodalom szerint a felsorolt károsító jelenségek közül az elektródok méretcsökkenésében elsődleges jelentőségű az elektromos és termikus hatás. A többinek: a hőterhelésnek, a mechanikai és vegyihatásnak másodlagos szerep jut ebből a szempontból. Azonban nem szabad elfelejteni, hogy általában nem a méretbeni elváltozások okozzák a legtöbb problémát. A gyakorlatban, jó állapotú motor esetében egyrészt a szigetelő villamos fáradása és a lerakódások hatása az, ami a kialakuló söntáramok elősegítésével gyengíti az ívet; másrészt az elektródák anyagának fáradása, gyengülő ionizációs készségük. Ezért lehet az, hogy 50 ezer kilométer lefutása után egy márkás, jó minőségű gyertyával is kissé egyenetlenül jár az egyébként kiváló állapotú motor, mindemellett a gyertyák "szemre" szintén nem jelentősen elhasználtak. Mivel a gyertya értékéhez mérten a csere elmulasztása jóval drágább lehet, az elfogadott futásteljesítmény után mindig érdemes cserélni!
