Nickel, platinum, iridium? Sådan adskiller tændrør sig

Fordele ved multielektroder

Tændrør med to, tre eller fire elektroder har en længere levetid, men øger ikke ydeevnen.

Tændrør med flere jordelektroder – for eksempel tre – er monteret i mange køretøjer. Den primære årsag til at anvende flere jordelektroder er at forlænge levetiden. Da gnisten kun springer til én elektrode ad gangen og aldrig til flere samtidigt, kan tændrørets levetid nemt og effektivt øges ved hjælp af flere elektroder. Nikkel‑multielektroder giver to til tre gange længere levetid end tændrør med enkelt elektrode – uden at øge ydeevnen. For mange eftermarkedsapplikationer er de derfor en økonomisk fordelagtig løsning. Tre nikkel­elektroder er billigere end en løsning i iridium eller platin og er lettere at fremstille.

Ikke egnet til moderne motorer

Flere elektroder stiller dog nye krav til motorudviklere: På tændrør med tre jordelektroder er det uforudsigeligt, hvilken af de tre gnisten vil springe til. Antændingspunktet varierer derfor en smule. Den præcise placering af antændingspunktet kan ikke klart defineres, hvilket gør målrettet forbrændingsoptimering vanskelig. Derfor betragtes multielektrode‑design i dag som forældet. Til moderne køretøjer, der skal opfylde strenge emissions‑ og ydelseskrav, er multielektrode‑tændrør uegnede på grund af deres upræcise tændingstidspunkt. Derfor anvender alle moderne motorer platin‑ eller iridiumlegeringer for at opfylde kravene til lang levetid.

Platin‑ eller iridiumelektroder?

Platin­tændrør er markant mere holdbare. De udgør et kompromis mellem økonomi (nikkel) og topydelse (iridium).

Et trin over simple tændrør med nikkel­elektroder er varianter med en platinchip: For at forlænge levetiden svejses en lille platinchip på nikkel­elektroden, som optager størstedelen af den erosion, der opstår ved gnistudladninger. Denne konstruktion beskytter elektroden mod mekanisk og termisk slid og sikrer ensartet tændingsydelse over en længere periode.

Tændrør med platinchip på jordelektroden kombineres altid med en centrelektrode af platin eller iridium. Denne materialekombination sikrer stabil antænding selv under krævende driftsforhold. Set ud fra et tændingsmæssigt perspektiv er dette en væsentligt bedre løsning end en konventionel nikkel‑multielektrode. Platinchippen giver optimeret gnistføring og reducerer sliddet på jordelektroden – en fordel, der især kommer til sin ret ved længere serviceintervaller.

Iridium – superantænding

Iridium­tændrør har ekstremt fine center‑ og jordelektroder. Det muliggør kraftige gnister under alle forhold.

Til applikationer med de højeste krav til tændingsydelse har DENSO udviklet super ignition plug‑teknologi. Denne anvender en ekstremt fin iridium‑centerelektrode med en diameter på kun 0,4 mm. På jordelektroden findes en præcist formet nål af iridium eller platin med en diameter på mellem 0,7 og 1,0 mm, hvilket skaber en punkt‑til‑punkt‑antænding. Fordelen ligger i den reducerede masse, som tændspolen skal oplade: Gnisten springer kun over et meget lille område, hvilket betyder, at selv små mængder energi er tilstrækkelige til at skabe pålidelig antænding. Derudover muliggør den meget fine jordelektrode en markant reduktion af slukningseffekten og sikrer uhindret flammeudbredelse. Dette forbedrer tændingsstabiliteten, især ved koldstart eller under høj belastning.

Denne kombination af fin centerelektrode og nålestruktur på jordelektroden er et kendetegn ved DENSOs Iridium TT‑tændrør, som er udviklet specifikt til eftermarkedet. Det kombinerer OE‑teknologi med bred køretøjskompatibilitet og er tilgængeligt til et stort antal modeller.

Kontrol af elektrodeafstanden er ikke længere nødvendig

En anden positiv sideeffekt vedrører elektrodeafstanden. Med konventionelle nikkel­tændrør var det standard praksis nøje at kontrollere afstanden mellem center‑ og jordelektroden før montering og om nødvendigt justere den med et bladmål – ofte ned til en tiendedel millimeter. Denne justering var afgørende for stabil antænding, især i ældre køretøjer.

Moderne iridium­tændrør som DENSO Iridium TT er betydeligt mere tolerante i denne henseende. Den høje energitæthed fra tændspolen er tilstrækkelig til at sikre en pålidelig gnist selv ved let varierende afstande, hvilket forenkler monteringen og reducerer risikoen for fejl. Derudover fraråder producenten at justere afstandene på disse iridium­tændrør, da det kan beskadige de følsomme elektroder.

Sammenligning af materialer

Laboratorietest viser forskellige hastigheder for flammefrontens udbredelse under ellers identiske forhold.

Placeringen af tændrørselektroderne direkte i forbrændingskammeret udsætter dem for ekstreme termiske og mekaniske belastninger. Høje temperaturer, trykspidser og hurtige skiftecyklusser kræver materialer, der fungerer pålideligt gennem millioner af forbrændingscyklusser – op til 180.000 kilometer for visse typer tændrør.

Gradueret materialestrategi

Nikkel er det gennemprøvede standardmateriale med en typisk elektrodediameter på 2,5 mm. Det giver solid tændingsydelse og er omkostningseffektivt, men når sine grænser ved stigende termiske krav.

Platin er kendetegnet ved høj temperatur‑ og oxidationsbestandighed. En påsvejset platintip gør det muligt at reducere elektrodediameteren til ca. 1,1 mm og forlænger levetiden betydeligt sammenlignet med nikkel. Platinløsninger var særligt udbredte i 1980’erne og 1990’erne, men er i stigende grad blevet erstattet af iridiumløsninger. Iridium er det hårdeste og mest temperaturbestandige materiale, der nogensinde er anvendt i tændrør.

DENSO anvender en patenteret iridium‑rhodium‑legering, som tilbyder en oxidationsbestandighed, der kan sammenlignes med platin. Takket være innovative fremstillingsteknologier, herunder en 360° laser­svejseproces, kan centerelektroder med diametre på kun 0,7 mm, 0,55 mm eller endda 0,4 mm fremstilles. Disse fine elektrodegeometrier muliggør præcis punktantænding med reduceret energiforbrug. Samtidig hindres flammeudbredelsen mindre, og varmeafledningen fra pilotflammen minimeres, hvilket reducerer den såkaldte slukningseffekt og forbedrer forbrændingseffektiviteten.

Endnu en fordel: De anvendte ædelmetaller har en meget lav elektrisk modstand, som forbliver konstant selv under barske driftsforhold. Dette sikrer, at tændspolen pålideligt kan generere en kraftig gnist gennem hele tændrørets levetid – selv ved høj motorbelastning og krævende kørselsforhold. www.denso-am.eu