I lighed med dieselmotorer er benzinmotorer afhængige af forbrændingen af en blanding af brændstof og luft i deres cylindre for at holde motoren i gang, hvilket er grunden til, at de under ét kaldes forbrændingsmotorer. Men i modsætning til en dieselmotor, hvor forbrændingen kan ske spontant under komprimering af brændstof/luft-blandingen, kræver en benzinmotor en gnist for at antænde blandingen, hvilket opnås ved hjælp af tændrør.

Når gnisten opstår, kontrolleres den præcist af motorens styringssystem, men på det helt rigtige tidspunkt leverer tændingssystemet et kort udbrud af højspændingsenergi til tændrøret, som skaber en gnist, der bevæger sig over et lille mellemrum fra den centrale elektrode til jordelektroden i spidsen af tændrøret, som er skruet ind i toppen af motorens cylinder. I centrum af denne gnist kan temperaturen kortvarigt nå eller endda overstige 10.000 °C, hvilket giver tilstrækkelig varme til at antænde blandingen i cylinderen.

Forbrændingsprocessen er derfor en af de vigtigste dele af hele motorens driftscyklus, og hvis forbrændingen ikke er effektiv, vil motoren ikke producere den nødvendige kraft. Derudover vil ineffektiv forbrænding skabe høje niveauer af forurenende stoffer og resultere i et for stort brændstofforbrug.

Det er varmen fra forbrændingsprocessen, der får de komprimerede gasser i cylinderen til at udvide sig og skubbe stemplet ned i cylinderen, men tændrøret er nødvendigt for at skabe den første gnist ved høj temperatur, som starter hele forbrændingsprocessen, og tændrøret skal kunne blive ved med at give en gnist i mange tusinde kilometer og mange millioner forbrændingscyklusser.

Så selvom formålet med tændrøret er at sikre, at brændstof/luft-blandingen antændes konsekvent og effektivt, er dets primære opgave at bruge højspændingsenergi til at producere en meget hurtig og intens varm gnist. Spændingerne ligger typisk i området 10.000 til 40.000 volt (10kV til 40kV), men den stigende tendens går mod spændinger på 45kV og højere endnu. Tændrørets konstruktion skal derfor give god isolering mellem de forskellige tændrørskomponenter for at sikre, at højspændingen ikke slipper ud eller kortslutter til andre komponenter.

Kompressions- og forbrændingscyklussen producerer også meget høje tryk, hvilket betyder, at der skal være en effektiv tætning mellem tændrørshuset og motoren. Tændrørets konstruktion skal dog også sikre en intern forsegling for at forhindre varme gasser under højt tryk i at passere mellem de forskellige tændrørskomponenter, for hvis gasser kan passere gennem tændrørsenheden, vil det, ud over at forårsage tryktab, beskadige tændrørskomponenterne.

De vigtige egenskaber ved tændrørsdesign er derfor evnen til at modstå høje temperaturer og temperaturændringer samt evnen til at modstå høje tryk. Men samtidig skal tændrøret fungere med høje spændinger for at producere en varm gnist hvert par tusindedele af et sekund i hele tændrørets levetid.

For at forhindre de skadelige virkninger af høje temperaturer skal tændrøret være i stand til at sprede eller overføre varme væk fra tændrøret og gennem motorhuset. Men endnu vigtigere er det, at hvis der ledes for meget varme væk fra tændrøret, kan det reducere gnisttemperaturen og forårsage dårlig tænding og forbrænding. Og hvis der afgives for meget varme, er tændrøret måske ikke i stand til at forbrænde de forurenende stoffer.

Konstruktion af tændrør

For at kunne fungere effektivt under disse vanskelige driftsforhold og opfylde de korrekte krav til ydeevne er tændrør konstrueret i tre hovedafsnit: huset, isolatoren og elektroderne, og disse afsnit indeholder derefter individuelle komponenter, der er fremstillet af omhyggeligt udvalgte materialer.

Eksemplet ovenfor viser opbygningen af et DENSO Iridium Power tændrør.

Huset (punkt 1) danner en ydre skal, der omgiver og understøtter isolatoren og fastgør tændrørsenheden til motoren. Ringskiven eller pakningen (punkt 2) giver en isolerende forsegling mellem tændrørshuset og motoren for at forhindre, at der slipper gasser ud under kompression og forbrænding. Jordelektroden (punkt 10) er monteret på den nederste del af huset med gevind, som gør, at elektrisk strøm kan løbe gennem motoren tilbage til batteriet.

Den keramisk baserede isolator (punkt 3) giver elektrisk isolering mellem terminalen, centerakslen, huset og centerelektroden. Nogle moderne tændingssystemer har gnistspændinger på over 40 kV, og med en tykkelse på kun få millimeter skal isolatoren have de nødvendige isolerende egenskaber. Derfor indeholder DENSO-tændrør et keramisk materiale med aluminiumoxid af høj renhed, der giver overlegne varmebestandige egenskaber, mekanisk styrke og fremragende elektrisk isolering. De to ringpakninger (punkt 4) giver en sikker pasform og lufttæt forsegling mellem huset og isolatoren.

Højspændingen tilføres gennem terminalen (punkt 5), enten fra en direkte tilslutning til tændspolens base eller ved hjælp af en tændrørsledning/et kabel, der forbinder tændrørsterminalen med tændspolen.

Centerakslen i stål (punkt 6) forbinder terminalen og centerelektroden og gør, at højspændingsstrøm kan løbe fra terminalen til centeret. Modstanden (punkt 7), som også kaldes en suppressor, reducerer gnistspidsstrømmen. Uden en modstand vil spidsstrømmen skabe udbrud af elektromagnetiske felter eller radiostøj, som kan forstyrre det elektriske udstyr i bilen.

Midterelektroden (punkt 9) er lavet af materialer, der kan modstå høje temperaturer, såsom nikkellegeringer. Disse materialer skal også være ekstremt hårde og holdbare for at minimere det slid, der forårsages af gnisterosion. Den midterste del af elektroden (punkt 8) indeholder ofte en kobberkerne for at forbedre varmeledningsevnen.

For at forbedre ydeevnen og holdbarheden kan centerelektroder også fremstilles med en elektrodespids lavet af ædelmetaller, der er endnu hårdere end de traditionelle elektrodematerialer. Disse mere slidstærke materialer kan arbejde ved højere temperaturer med mindre slid, men en anden stor fordel er, at de giver mulighed for at bruge finere elektroder, hvilket resulterer i en bedre tændingsevne. Disse mindre elektroder reducerer den nødvendige spænding, sikrer en pålidelig gnist og reducerer slukningseffekten, så tændingsevnen forbedres.

Jordelektroden (punkt 10) er udsat for de ekstreme temperaturændringer inde i forbrændingskammeret, og selvom der bruges en nikkel-krom-legering til de fleste af disse elektroder, kan der tilsættes platin for at forlænge deres levetid. Nogle tændrør er dog udstyret med en jordelektrode med kobberkerne for at forbedre varmeledningsevnen. Som med midterelektroden reducerer de mindre nåleformede jordelektroder den nødvendige spænding og sikrer en pålidelig gnist, hvilket reducerer slukningseffekten og forbedrer tændingsydelsen.

Du kan finde flere oplysninger om tændrørsteknologi i DENSO‘s tændrørsmanual.

Skal de udskiftes?

Fordi tændrøret arbejder i et meget fjendtligt miljø med høje temperaturer og højt tryk, vil dets effektivitet, uanset tændrørets kvalitet, med tiden blive reduceret, og det skal udskiftes, hvilket er grunden til, at bilproducenterne inkluderer udskiftning af tændrør i deres planlagte serviceintervaller.

Hvordan finder man det rigtige tændrør?

Selvom der er mange faktorer at overveje, såsom dimensioner, projektion og varmeområde, er den nemmeste metode til at finde den rigtige DENSO-tændrør at gå efter mærke- og modeloplysninger eller krydsreferencer via DENSO‘s e-katalog.

Yderligere oplysninger om DENSO's tændrør er tilgængelige online i DENSO's produktområde og download-område.