อุปกรณ์หัวเทียน

ในเครื่องยนต์สันดาปภายในเบนซินหัวเทียนถูกใช้เพื่อจุดส่วนผสมของเชื้อเพลิงอากาศ การคายประจุด้วยไฟฟ้าที่มีแรงดันไฟฟ้าหลายพันโวลต์เกิดขึ้นระหว่างขั้วไฟฟ้าของหัวเทียนในแต่ละรอบของเครื่องยนต์และในบางครั้งก็ทำให้เกิดการผสมของเชื้อเพลิงกับอากาศภายในกระบอกสูบ

ครั้งแรกที่หัวเทียนดังที่เรารู้จักมาจนถึงทุกวันนี้ได้รับการพัฒนาในปี 1902 โดยนักวิทยาศาสตร์ Robert Bosch เพื่อขับเคลื่อนโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแรงสูงที่ออกแบบในการประชุมเชิงปฏิบัติการของ บริษัท บาร์นี้ ตั้งแต่วินาทีนั้นเป็นต้นมาหัวเทียนเริ่มถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในเครื่องยนต์สันดาปภายในและอุปกรณ์หัวเทียนยังไม่เปลี่ยนแปลงโครงสร้างเพียงวัสดุที่ใช้ในการพัฒนา

โดยพื้นฐานแล้วหัวเทียนประกอบด้วยองค์ประกอบหลักดังต่อไปนี้: ปลอกโลหะฉนวนและตัวนำกลาง เทียนบางชนิดมีตัวต้านทานในตัวระหว่างขั้วไฟฟ้าส่วนกลางกับขั้วสัมผัสอีกด้วย ในกรณีใด ๆ สามองค์ประกอบที่ปรับเปลี่ยนเป็นพื้นฐานของหัวเทียนใด ๆ

ที่ด้านบนของเทียนคือขั้วสัมผัสซึ่งมีการเชื่อมต่อสายไฟแรงสูงของระบบจุดระเบิดหรือขดลวดแรงดันสูงแยกต่างหาก การออกแบบอาจแตกต่างกันไป แต่บ่อยครั้งที่การสัมผัสแบบสแนปออนคงที่ด้านบนของเทียนหรือยึดด้วยน็อต โดยปกติแล้วเอาต์พุตของตัวนำกลางไปยังเทอร์มินัลผู้ติดต่อนั้นเป็นสากล: หน้าสัมผัสแบบสแนปติดตั้งบนเธรดและหากจำเป็นก็จะคลายเกลียวได้อย่างง่ายดาย

ฉนวนกันความร้อนเทียนมักจะทำจากอลูมิเนียมออกไซด์เซรามิก, ความต้านทานความร้อนถึง 1,000 ° C และแรงดันไฟฟ้าเสียอย่างน้อย 60 kV มันเป็นองค์ประกอบของฉนวนและขนาดที่กำหนดเครื่องหมายความร้อนของเทียนโดยเฉพาะ ที่สำคัญที่สุดคือส่วนบนของฉนวนซึ่งสัมผัสโดยตรงกับอิเล็กโทรดมันกำหนดว่าเทียนนี้จะทำงานได้ดีเพียงใด

บนขอบของฉนวนทำให้ขยายเส้นทางของซี่โครงปัจจุบันเพื่อให้การสลายไฟฟ้าที่ซับซ้อนบนพื้นผิว การแก้ปัญหานี้เทียบเท่ากับการทำให้ฉนวนยาวขึ้น แนวคิดของการใช้เซรามิกส์ในการสร้างหัวเทียนแรงดันสูงเป็นของวิศวกรชาวเยอรมัน Gottlob Honold

พื้นฐานของตัวเทียนคือสิ่งที่เรียกว่า“ กระโปรง” ซึ่งทำหน้าที่ในการติดตั้งและแก้ไขเทียนบนด้ายในหัวกระบอกสูบรวมถึงการกำจัดความร้อนจากทั้งฉนวนและขั้วไฟฟ้า กระโปรงดำเนินกระแสไฟฟ้าระหว่างอิเล็กโทรดด้านข้างของเทียนและ "มวล" ของระบบไฟฟ้าของยานพาหนะ มีการติดตั้งปะเก็นเหนือกระโปรงเพื่อป้องกันการลุกลามของก๊าซที่ติดไฟได้จากห้องเผาไหม้ไปยังด้านนอก

อิเล็กโทรดด้านข้างของเทียนทำจากเหล็กผสมกับแมงกานีสและนิกเกิล มันถูกเชื่อมเข้ากับร่างกายของเทียนด้วยการเชื่อมความต้านทาน อิเล็กโทรดนี้มักจะร้อนมากในระหว่างการทำงานของเครื่องยนต์สันดาปภายในซึ่งสามารถนำไปสู่การลุกไหม้ติดไฟ เทียนบางชนิดมีขั้วไฟฟ้าหลายด้าน

ความทนทานของอิเล็กโทรดเหล่านี้จะได้รับถ้าพวกเขาถูกเคลือบด้วยการเคลือบโลหะชั้นสูงเช่นแพลตตินัม - ด้วยวิธีนี้การทำเทียนที่มีราคาแพงกว่านั้นสามารถอยู่ได้ 100,000 กิโลเมตรซึ่งบางครั้งก็มีประโยชน์เพราะในเครื่องยนต์

ตัวเทียนเองยังสามารถทำหน้าที่เป็นอิเล็กโทรดด้านข้างได้ตั้งแต่ปี 1999 เทียนดังกล่าวปรากฏในตลาดภายใต้ชื่อหัวเทียนพลาสม่าพรีแคมแคม มีการติดตั้งหัวฉีดทรงกลมทนความร้อนพิเศษ

ช่องว่างที่จุดประกายในเทียนดังกล่าวเป็นแบบวงกลมและคายประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่มาที่นี่ในเส้นทางวงกลมและการจุดระเบิดหลักของส่วนผสมก๊าซอากาศเกิดขึ้นใน prechamber วิธีการแก้ปัญหานี้ช่วยให้การทำความสะอาดตัวเองของอิเล็กโทรดเนื่องจากพวกเขาจะถูกเป่าอย่างต่อเนื่องซึ่งทำให้มั่นใจได้ว่าการยืดอายุของเทียน เทียน prechamber ที่มีประสิทธิภาพยังคงเป็นจุดที่สงสัย

แกนของหัวเทียนคือขั้วไฟฟ้าส่วนกลาง มันเชื่อมต่อกับขั้วสัมผัสของผลิตภัณฑ์ผ่านทางน้ำยาซีลแก้วพร้อมตัวต้านทาน นี่คือการลดการรบกวนทางวิทยุที่เกิดจากระบบจุดระเบิด อิเล็กโทรดกลางมีปลายที่ทำจากโลหะผสมเหล็กนิกเกิลด้วยการเพิ่มโครเมียมและทองแดง อาจมีการฉีดพ่นอิตเทรียมบางครั้งอาจเกิดการบัดกรีแบบแพลทตินัมหรืออิเล็กโทรดอาจถูกทำให้บริสุทธิ์และทำจากอิริเดียมทั้งหมด

โดยทั่วไปแล้วอิเล็กโทรดกลางของหัวเทียนจะเป็นส่วนที่ร้อนที่สุด นอกจากนี้เขาจะต้องแน่ใจว่าระดับการปล่อยอิเล็กตรอนที่เหมาะสมเพื่อให้ประกายไฟปรากฏบนเช่นเดียวกับแคโทดได้อย่างง่ายดาย

เนื่องจากสนามไฟฟ้ามีความเข้มสูงสุดที่ขอบของขั้วไฟฟ้าประกายจึงเกิดขึ้นอย่างแม่นยำระหว่างขอบคมของขั้วไฟฟ้ากลางและขอบของขั้วไฟฟ้าด้านข้างดังนั้นในสถานที่เหล่านี้จึงสังเกตเห็นผลกระทบที่ใหญ่ที่สุดของการสึกกร่อนของไฟฟ้า

ในสมัยก่อนเป็นธรรมเนียมที่ผู้ขับขี่ยานยนต์จะหยิบเทียนออกเป็นระยะและทำความสะอาดร่องรอยการสึกกร่อนจากขั้วไฟฟ้า ตอนนี้ปัญหาได้รับการป้องกันโดยโลหะผสมที่ใช้ในเคล็ดลับ (แพลตตินั่ม, อิตเทรียม, อิริเดียม) ซึ่งทำให้อิเล็กโทรดมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น

ระยะห่างระหว่างอิเล็กโทรดด้านข้างของตัวเรือนและอิเล็กโทรดส่วนกลางของเทียนก่อให้เกิดช่องว่างสำหรับประกายไฟ ขนาดของช่องว่างคือการประนีประนอมระหว่างความสามารถในการเจาะผ่านช่องว่างในส่วนผสมของน้ำมันเบนซินอัดอากาศและปริมาตรของพลาสมาที่เกิดขึ้นในระหว่างการแยก ช่องว่างที่กว้างขึ้น - ประกายไฟยิ่งมากขึ้นความน่าจะเป็นของการจุดระเบิดของส่วนผสมเชื้อเพลิงที่สูงขึ้นความต้องการคุณภาพน้ำมันเชื้อเพลิงจะลดลง

แต่การกวาดล้างมากเกินไปอาจนำไปสู่การพังทลายของแถบเลื่อนสายไฟและส่วนอื่น ๆ ของรถ ช่องว่างที่กว้างขึ้นเป็นเรื่องยากสำหรับประกายไฟที่จะทะลุผ่านและมันก็มีแนวโน้มที่จะซึมผ่านฉนวน

ช่องว่างขนาดใหญ่ต้องการแรงดันไฟฟ้ามากขึ้นสำหรับการเกิดประกายไฟปกติ อย่างไรก็ตามระบบจุดระเบิดมีค่าแรงดันไฟฟ้าคงที่ แต่โดยหลักการแล้วช่องว่างของหัวเทียนสามารถเปลี่ยนแปลงได้ นอกจากนี้ยิ่งมีความคมชัดของขั้วไฟฟ้ามากเท่าไรก็จะยิ่งทำให้แรงดันสูงผ่านช่องว่างที่ง่าย แต่ยิ่งความดันในส่วนผสมของเชื้อเพลิงสูงขึ้นเท่าไหร่ก็จะยิ่งทำให้ช่องว่างยากขึ้นเท่านั้น การประนีประนอมเป็นสิ่งจำเป็นที่นี่

ระยะห่างของหัวเทียนนั้นไม่ใช่ค่าคงที่ที่ตั้งไว้ครั้งเดียว จะต้องปรับให้เข้ากับโหมดการทำงานปัจจุบันของเครื่องยนต์ เมื่อแปลงรถยนต์เป็นก๊าซเหลวและก๊าซอัดช่องว่างของประกายไฟจะลดลงเนื่องจากแรงดันพังทลายที่สูงกว่าส่วนผสมของก๊าซอากาศ