Do spalania mieszanki paliwowo-powietrznej w cylindrze silnika o zapłonie iskrowym niezbędne jest cykliczne powodowanie jej zapłonu. Zadanie to, jak wiadomo, spełnia świeca zapłonowa.

Posiada ona dwie elektrody (metalowe) rozdzielone materiałem izolacyjnym, który jest odporny na warunki panujące w komorze spalania (wysokie ciśnienie i temperaturę oraz chemiczne działanie gorących spalin). Odległość pomiędzy elektrodami waha się w granicach 0,5 do 1 mm (w zależności od rodzaju świecy i jej producenta). Zasada działania świecy zapłonowej polega na przeskoku iskry elektrycznej pomiędzy jej elektrodami w momencie podania na nie wysokiego napięcia z cewki indukcyjnej. Elektroda świecy zapłonowej osadzona jest w obudowie z wykorzystaniem izolatora. Obudowa świecy zapłonowej ma postać przelotowego gwintowanego króćca, wkręcanego w gwintowany otwór głowicy. Obecnie do osadzania świec zapłonowych stosuje się powszechnie gwinty metryczne o cylindrycznym kształcie. Najczęściej stosowany obecnie rozmiar to M-14x1,25, choć coraz częściej w nowych konstrukcjach pojazdów zetknąć się można z gwintem M-12. We współczesnych silnikach świece osadzone są zwykle w głębokich otworach w głowicy silnika. Do ich wymontowania konieczne jest zastosowanie specjalnych kluczy nasadowych z długimi trzpieniami i wkładkami gumowymi umożliwiającymi wyjęcie wykręconej świecy z ciasnego zagłębienia. Są one niezbędne również w procesie montażu świec zapłonowych. W pierwszej kolejności świecę osadza się ciasno w gumowym pierścieniu nasadki, a następnie wprowadza się wraz z kluczem do otworu. Osadzenie świecy zapłonowej należy do tej grupy połączeń gwintowych, w której bardzo ważny jest prawidłowy moment dokręcania. W przypadku świec zapłonowych wynosi on 3,5-4 kGm. Zbyt małe momenty dokręcenia mogą być przyczyną przedmuchów, poluzowania świecy i wynikającego z tego faktu uszkodzenia jej gwintu, czy przegrzania świecy. Przy zbyt dużych momentach dokręcania może nastąpić z kolei zerwanie gwintu i uszkodzenie głowicy.



Najnowszej generacji świece zapłonowe mają znacznie większą wytrzymałość niż w przeszłości. Pozwalają na wykonywanie przebiegów nawet do 100 tys. kilometrów.

Właściwy dobór świecy zapłonowej do konkretnego silnika nie polega tylko na zachowaniu właściwych wymiarów gwintu. Istotnym parametrem jest tzw. wartość cieplna, czyli intensywność chłodzenia elektrod i izolatora w trakcie pracy silnika. Sprawna świeca zapłonowa musi działać niezawodnie poprzez wytwarzanie zapłonu mieszanki paliwowo-powietrznej w odpowiednim momencie każdego cyklu spalania. Wpływ na to mają zarówno materiał użyty na wykonanie elektrod oraz kształt izolatora, a także jego masy ceramicznej. Dla prawidłowego działania świeca powinna utrzymywać stałą temperaturę w granicach 350 -4000C. Nie powinna się zatem zbyt mocno nagrzewać pod wpływem gorących gazów i nie stygnąć zbyt szybko podczas trwania suwów ssania i sprężania. Utrzymywanie przez świecę zapłonową stałej określonej temperatury ma istotne znaczenie na jej funkcjonowanie. Zbyt niska temperatura uniemożliwia samooczyszczanie się z nagaru i innych osadów, powstających w trakcie procesu spalania. Zanieczyszczony w ten sposób izolator powoduje zwarcia elektryczne między elektrodami, co w konsekwencji prowadzi do okresowego lub trwałego zaniku iskry. Zbyt wysoka temperatura świecy sprzyja z kolei występowaniu zjawiska samozapłonu, gdyż mieszanka zapala się od gorących elektrod i końcówki izolatora przed wystąpieniem iskry. Zbyt duża temperatura świecy powoduje również jej przyspieszone zużycie i zwarcia między elektrodami. Zdolność oddawania ciepła zależy od budowy świecy (głębokości osadzenia izolatora i kształtu oraz materiału elektrod). Ze względu na zdolność oddawania ciepła rozróżnia się dwa rodzaje świec:
- zimne – o wysokim przewodzeniu ciepła, przeznaczone do zastosowania w silnikach mających wyższe temperatury w komorze spalania,
- gorące – o niskiej zdolności do przewodzenia ciepła, przeznaczone do zastosowania w silnikach mających niższe temperatury w komorze spalania.
Właściwie dobraną wartość cieplną świecy zapłonowej pracującej w cylindrze silnika rozpoznajemy po szaro-brązowym zabarwieniu stopy izolatora. Świeca zbyt zimna będzie miała zaolejoną i zabrudzoną stopę izolatora oraz elektrody. Świeca zbyt gorąca będzie odznaczać się nadtopionymi elektrodami i popękaną stopą izolatora. Ogólne zużycie silnika wymusza stosowania świec cieplejszych niż te zalecane przez producenta pojazdu. Spowodowane jest to tym, że zmniejszenie stopnia sprężania w cylindrach przy zużytym silniku powoduje zmniejszenie temperatury w komorach spalania. Wymienione na cieplejsze świece zapewniają wówczas lepsze samooczyszczanie świec narażonych na silniejsze zanieczyszczenie niespalonym olejem. Dawniej używane świece zapłonowe miały trwałość około 20-30 tys. kilometrów przebiegu pojazdu. Obecnie stosowane starczają średnio na 100 tys. kilometrów. W stosowanych dotychczas świecach zapłonowych materiałem na elektrody był nikiel. Obecnie coraz częściej wykorzystuje się metale szlachetne: platynę i iryd. Dzięki temu możliwe jest wykonywanie cieńszych elektrod, zmniejszających zapotrzebowanie na napięcie zapłonowe, a tym samym poprawiających osiągi przy wysokiej temperaturze oraz zwiększających odporność na erozję. Prawidłowe działanie świecy zapłonowej uzależnione jest od wielu innych czynników (stopnia mechanicznego zużycia silnika, stanu technicznego układów zapłonowego i przygotowania mieszanki paliwowo-powietrznej lub wtryskowego). Przy normalnej, niczym niezakłóconej pracy silnika, bez występowania przeciążeń termicznych i przy prawidłowo przygotowanej mieszance paliwowo-powietrznej, a także właściwie dobranej wartości cieplnej świecy zapłonowej, jej wewnętrzna końcówka powinna mieć kolor jasno- lub żółto-szary, ewentualnie brązowo-czerwony. Na elektrodach, izolatorze i metalowym korpusie nie powinno być żadnego nagaru, ani nalotu z oleju silnikowego. Na podstawie wyglądu zdemontowanej świecy zapłonowej można określić poprawność procesów zachodzących w silniku.



Osadzenie świec zapłonowych głęboko w głowicy powoduje utrudnienia przy czynnościach montażowych.

W praktyce można się spotkać z następującym wyglądem świecy:
- stożek izolatora, elektroda i metalowa obudowa świecy pokryte są matowym czarnym nalotem – taka sytuacja świadczy o niewłaściwym (zbyt bogatym) składzie mieszanki paliwowo-powietrznej;
- stożek izolatora, elektroda i metalowa obudowa świecy pokryte są tłustym świecącym nalotem lub resztkami niespalonego nalotu – taki stan rzeczy wywołany jest nadmiernym smarowaniem cylindrów, spowodowanym najczęściej zużyciem pierścieni tłokowych;
- gruba warstwa popiołu na elementach świecy znajdujących się we wnętrzu cylindra – wynikająca ze stosowania niewłaściwego paliwa lub oleju silnikowego;
- nadpalona lub wypalona elektroda środkowa oraz porowata i miękka struktura stożka izolatora – spowodowana termicznym przeciążeniem;
- stopione obie elektrody – proces spowodowany również przeciążeniem termicznym;
- silne zużycie elektrody zewnętrznej – wywołane obecnością silnie agresywnych substancji w paliwie lub oleju silnikowym;
- pęknięcie stożka izolatora – będące następstwem niewłaściwego montażu świecy.
W przypadku tradycyjnych świec zapłonowych (wyposażonych w dwie zewnętrzne elektrody prętowe), których wygląd po demontażu nie budzi zastrzeżeń, konieczne jest przed ponownym zamontowaniem sprawdzenie odstępu elektrod szczelinomierzem i ewentualna korekcja do wartości podanej przez producenta. Regulacja odstępu wykonywana jest przez odpowiednie doginanie lub odginanie elektrody. Stosowana przez większość producentów wzajemna odległość elektrod mieści się w przedziale 0,6-0,7 mm.

mgr Andrzej Kowalewski