หน้าที่ของหัวเทียน
หัวเทียนเป็นส่วนประกอบสำคัญของระบบจุดระเบิดในเครื่องยนต์เบนซิน ทำหน้าที่ส่งแรงดันไฟฟ้าสูงเข้าไปในห้องเผาไหม้ ทำให้กระแสไฟฟ้ากระโดดข้ามช่องว่างระหว่างขั้วไฟฟ้าเพื่อสร้างประกายไฟ ส่งผลให้ส่วนผสมของเชื้อเพลิงในกระบอกสูบติดไฟได้ ส่วนประกอบหลักของหัวเทียนได้แก่ น็อตยึด ฉนวน สกรูยึด ขั้วไฟฟ้ากลาง ขั้วไฟฟ้าด้านข้าง และตัวเรือน โดยขั้วไฟฟ้าด้านข้างจะเชื่อมติดกับตัวเรือน
หัวเทียน หรือที่รู้จักกันทั่วไปว่า "หัวฉีดไฟ" มีหน้าที่ปล่อยกระแสไฟฟ้าแรงสูงแบบเป็นจังหวะที่ส่งมาจากสายไฟแรงสูง (สายหัวฉีดไฟ) ผ่านอากาศระหว่างขั้วไฟฟ้าทั้งสองของหัวเทียน และสร้างประกายไฟเพื่อจุดระเบิดก๊าซผสมในกระบอกสูบ ประเภทหลักๆ ได้แก่ หัวเทียนแบบกึ่งตัวนำ หัวเทียนแบบมีขอบยื่น หัวเทียนแบบขั้วไฟฟ้า หัวเทียนแบบที่นั่ง หัวเทียนแบบขั้วไฟฟ้า หัวเทียนแบบกระโดดหน้า ฯลฯ
หัวเทียนติดตั้งอยู่ด้านข้างหรือด้านบนของเครื่องยนต์ ในสมัยก่อน หัวเทียนเชื่อมต่อกับตัวจ่ายไฟผ่านสายไฟของกระบอกสูบ แต่ในช่วงสิบปีที่ผ่านมา เครื่องยนต์ส่วนใหญ่ในรถยนต์ขนาดเล็กได้รับการดัดแปลงให้ขดลวดจุดระเบิดเชื่อมต่อโดยตรงกับหัวเทียน แรงดันไฟฟ้าในการทำงานของหัวเทียนอย่างน้อยที่สุดคือ 10,000 โวลต์ แรงดันไฟฟ้าสูงนี้ถูกสร้างขึ้นโดยขดลวดจุดระเบิดจากไฟฟ้า 12 โวลต์ แล้วส่งไปยังหัวเทียน
ภายใต้ผลกระทบของแรงดันไฟฟ้าสูง อากาศระหว่างขั้วกลางและขั้วข้างของหัวเทียนจะเกิดการแตกตัวเป็นไอออนอย่างรวดเร็ว ก่อให้เกิดไอออนประจุบวกและอิเล็กตรอนอิสระประจุลบ เมื่อแรงดันไฟฟ้าระหว่างขั้วถึงค่าที่กำหนด จำนวนไอออนและอิเล็กตรอนในอากาศจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ทำให้อากาศสูญเสียคุณสมบัติเป็นฉนวน เกิดช่องทางการปล่อยประจุขึ้นในช่องว่าง และเกิดปรากฏการณ์ "การแตกตัว" ขึ้น ณ จุดนี้ อากาศจะก่อตัวเป็นวัตถุเรืองแสง ซึ่งเรียกว่า "ประกายไฟ" เมื่อมันขยายตัวเนื่องจากความร้อน ก็จะเกิดเสียง "ป๊อป ป๊อป" ขึ้นด้วย อุณหภูมิของประกายไฟนี้อาจสูงถึง 2,000 ถึง 3,000 องศาเซลเซียส ซึ่งเพียงพอที่จะจุดติดส่วนผสมในห้องเผาไหม้ของกระบอกสูบได้
ตามค่าความร้อนแล้ว หัวเทียนมีสองประเภทคือ แบบเย็นและแบบร้อน ส่วนตามวัสดุของขั้วไฟฟ้าก็มีโลหะผสมนิกเกิล โลหะผสมเงิน และโลหะผสมแพลทินัม เป็นต้น หากจะพูดให้ละเอียดกว่านั้น ประเภทของหัวเทียนโดยคร่าวๆ ก็มีดังนี้:
หัวเทียนแบบกึ่งตัวนำ: ส่วนฉนวนของหัวเทียนชนิดนี้จะหดเข้าไปในหน้าตัดของตัวเรือนเล็กน้อย และขั้วไฟฟ้าด้านข้างจะอยู่ด้านนอกหน้าตัดของตัวเรือน เป็นชนิดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด
หัวเทียนแบบมีส่วนยื่นออกมาจากขอบตัวเรือน: ส่วนฉนวนของหัวเทียนค่อนข้างยาวและยื่นออกมาจากส่วนปลายของตัวเรือน มีข้อดีคือสามารถดูดซับความร้อนได้ดีและป้องกันการเกิดคราบสกปรกได้ดี ยิ่งไปกว่านั้น ยังสามารถระบายความร้อนได้โดยตรงจากอากาศที่ดูดเข้าไปเพื่อลดอุณหภูมิ จึงลดโอกาสที่จะเกิดการจุดระเบิดร้อนจัด ดังนั้นจึงมีความสามารถในการปรับตัวเข้ากับอุณหภูมิได้หลากหลาย
หัวเทียนแบบอิเล็กโทรด: อิเล็กโทรดของหัวเทียนชนิดนี้ละเอียดมาก มีคุณสมบัติเด่นคือให้ประกายไฟแรง จุดระเบิดได้ดี และช่วยให้เครื่องยนต์สตาร์ทติดได้อย่างรวดเร็วและเชื่อถือได้แม้ในสภาพอากาศหนาวเย็น มีช่วงอุณหภูมิการใช้งานกว้าง และสามารถใช้งานได้หลากหลาย
หัวเทียนแบบมีที่นั่ง: ตัวเรือนและเกลียวของหัวเทียนทำเป็นรูปทรงกรวย ทำให้สามารถปิดผนึกได้ดีโดยไม่ต้องใช้ปะเก็น ส่งผลให้ปริมาตรของหัวเทียนลดลงและเป็นประโยชน์ต่อการออกแบบเครื่องยนต์มากขึ้น
หัวเทียนแบบมีขั้ว: โดยทั่วไปจะมีขั้วไฟฟ้าด้านข้างสองขั้วขึ้นไป ข้อดีคือจุดระเบิดได้อย่างน่าเชื่อถือและไม่จำเป็นต้องปรับระยะห่างของขั้วไฟฟ้าบ่อยๆ ดังนั้นจึงมักใช้ในเครื่องยนต์เบนซินบางประเภทที่ขั้วไฟฟ้าสึกหรอได้ง่ายและไม่สามารถปรับระยะห่างของหัวเทียนได้บ่อยๆ
หัวเทียนแบบหน้าสัมผัส: หรือที่รู้จักกันในชื่อแบบหน้าสัมผัส เป็นหัวเทียนชนิดที่เย็นที่สุด โดยช่องว่างระหว่างขั้วไฟฟ้ากลางและหน้าตัดของตัวเรือนจะเป็นวงกลมร่วมศูนย์กลาง
หัวเทียนแบบมาตรฐานและแบบยื่นออกมา
หัวเทียนมาตรฐานเป็นหัวเทียนที่มีขั้วไฟฟ้าด้านเดียว โดยปลายฉนวนจะอยู่ต่ำกว่าปลายเกลียวของตัวเรือนเล็กน้อย มันใช้โครงสร้างปลายจุดระเบิดแบบดั้งเดิมซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องยนต์วาล์วข้าง เพื่อแยกแยะจาก "แบบยื่นออกมา" ที่เกิดขึ้นในภายหลัง โครงสร้างนี้จึงเรียกว่า "แบบมาตรฐาน"
หัวเทียนแบบยื่นออกมานั้นเดิมทีออกแบบมาสำหรับเครื่องยนต์วาล์วเหนือลูกสูบ ส่วนที่เป็นฉนวนจะยื่นออกมาจากหน้าตัดเกลียวของตัวหัวเทียนและเข้าไปในห้องเผาไหม้ มันจะดูดซับความร้อนในส่วนผสมของการเผาไหม้ได้มาก มีอุณหภูมิการทำงานค่อนข้างสูงที่ความเร็วการเผาไหม้ และป้องกันการปนเปื้อน ที่ความเร็วสูง เนื่องจากวาล์วอยู่ด้านบน กระแสลมที่ดูดเข้าไปจะพุ่งตรงไปยังส่วนที่เป็นฉนวน ทำให้เกิดการระบายความร้อน ส่งผลให้อุณหภูมิสูงสุดไม่เพิ่มขึ้นมากนัก ดังนั้นช่วงอุณหภูมิการทำงานจึงค่อนข้างกว้าง หัวเทียนแบบยื่นออกมาไม่เหมาะสำหรับเครื่องยนต์วาล์วข้างลูกสูบ เนื่องจากมีทางโค้งหลายจุดในทางเดินอากาศ และกระแสลมมีผลในการระบายความร้อนต่อส่วนที่เป็นฉนวนน้อย
หัวเทียนแบบขั้วเดี่ยวและแบบหลายขั้ว
หัวเทียนแบบขั้วเดี่ยวแบบดั้งเดิมมีข้อเสียที่เห็นได้ชัด คือ ขั้วไฟฟ้าด้านข้างจะบังขั้วไฟฟ้าตรงกลาง เมื่อเกิดการปล่อยประจุไฟฟ้าแรงสูงระหว่างสองขั้ว ก๊าซผสมในช่องว่างประกายไฟจะดูดซับความร้อนจากประกายไฟและถูกกระตุ้นให้เกิดการแตกตัวเป็นไอออนจนเกิดเป็น "แกนประกายไฟ" โดยทั่วไปแล้วตำแหน่งที่แกนประกายไฟก่อตัวจะอยู่ใกล้กับขั้วไฟฟ้าด้านข้าง ในช่วงเวลานี้ ขั้วไฟฟ้าด้านข้างจะดูดซับความร้อนมากขึ้น ซึ่งเรียกว่า "ผลกระทบการยับยั้งเปลวไฟ" ของขั้วไฟฟ้า ทำให้พลังงานประกายไฟลดลงและประสิทธิภาพการดับเปลวไฟลดลง
ดังนั้น ในช่วงทศวรรษ 1920 หัวเทียนแบบสามขั้วจึงถือกำเนิดขึ้น เมื่อเปรียบเทียบกับขั้วไฟฟ้าด้านเดียว ช่องว่างประกายไฟของขั้วไฟฟ้าหลายด้านประกอบด้วยหน้าตัดของขั้วไฟฟ้าด้านข้างหลายอัน (เจาะเป็นรูทรงกลม) และพื้นผิวทรงกระบอกของขั้วไฟฟ้าตรงกลาง ช่องว่างประกายไฟที่ติดตั้งด้านข้างนี้ช่วยขจัดข้อเสียของขั้วไฟฟ้าด้านข้างที่บดบังขั้วไฟฟ้าตรงกลาง เพิ่ม "การเข้าถึง" ของประกายไฟ มีพลังงานประกายไฟมากขึ้น และแทรกซึมเข้าไปในกระบอกสูบได้ง่ายขึ้น ซึ่งช่วยปรับปรุงสภาพการเผาไหม้ของส่วนผสมและลดการปล่อยมลพิษไอเสีย เนื่องจากขั้วหลายด้านให้ช่องทางประกายไฟหลายช่อง อายุการใช้งานจึงยาวนานขึ้นและความน่าเชื่อถือของการจุดระเบิดจึงเพิ่มขึ้น ต้องชี้ให้เห็นว่าในขณะที่ปล่อยประจุ จะมีเพียงช่องเดียวเท่านั้นที่สามารถจุดประกายไฟได้ และเป็นไปไม่ได้ที่ขั้วหลายขั้วจะจุดประกายไฟพร้อมกัน กระบวนการปล่อยประจุของการถ่ายภาพความเร็วสูงพิสูจน์จุดนี้ได้
ตัวอักษรต่อท้าย (ตัวอักษรที่ตามหลังค่าความร้อน) D, J และ Q ในหัวเทียนรุ่นที่ใช้ในประเทศนั้น แสดงถึงแบบสองขั้ว สามขั้ว และสี่ขั้ว ตามลำดับ
หัวเทียนโลหะผสมนิกเกิลและแกนอิเล็กโทรดทองแดง
ข้อกำหนดพื้นฐานที่สุดสำหรับอิเล็กโทรดที่ยื่นเข้าไปในห้องเผาไหม้คือ ความต้านทานต่อการกัดกร่อน (ทั้งการกัดกร่อนทางไฟฟ้าและทางเคมี) และการนำความร้อนที่ดี ด้วยการพัฒนาด้านวิทยาศาสตร์วัสดุและเทคโนโลยีการผลิต วัสดุอิเล็กโทรดได้มีการพัฒนาจากเหล็ก นิกเกล โลหะผสมนิกเกล วัสดุผสมนิกเกล-ทองแดง ไปจนถึงโลหะมีค่า โลหะผสมที่ใช้กันมากที่สุดในปัจจุบันคือโลหะผสมนิกเกล โดยทั่วไป โลหะบริสุทธิ์มีการนำความร้อนที่ดีกว่าโลหะผสม แต่โลหะบริสุทธิ์ (เช่น นิกเกล) มีความไวต่อปฏิกิริยาการกัดกร่อนทางเคมีของก๊าซจากการเผาไหม้และคราบของแข็งที่เกิดขึ้นมากกว่าโลหะผสม ดังนั้น วัสดุอิเล็กโทรดจึงใช้โลหะผสมนิกเกลที่มีการเติมธาตุต่างๆ เช่น โครเมียม แมงกานีส และซิลิคอน โครเมียมช่วยเพิ่มความต้านทานต่อการกัดกร่อนทางไฟฟ้า ในขณะที่แมงกานีสและซิลิคอนช่วยเพิ่มความต้านทานต่อการกัดกร่อนทางเคมี โดยเฉพาะอย่างยิ่งความต้านทานต่อซัลเฟอร์ออกไซด์ที่เป็นอันตรายสูง
หัวเทียนแบบธรรมดาและแบบต้านทาน
หัวเทียนเป็นตัวสร้างประกายไฟ ซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าแบบต่อเนื่องในย่านความถี่กว้าง ตั้งแต่ทศวรรษ 1960 เป็นต้นมา ประเทศต่างๆ ทั่วโลกได้เร่งพัฒนาหัวเทียนแบบต้านทานเพื่อลดการรบกวนอย่างรุนแรงของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดจากประกายไฟต่อสนามวิทยุ ปกป้องการสื่อสารทางวิทยุ และป้องกันการทำงานผิดปกติของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในรถยนต์ ประเทศจีนเองก็ได้ออกมาตรฐานแห่งชาติที่บังคับใช้เกี่ยวกับความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าหลายชุด โดยกำหนดข้อจำกัดที่เข้มงวดเกี่ยวกับลักษณะการรบกวนทางวิทยุของอุปกรณ์ในรถยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์จุดระเบิดด้วยหัวเทียน ส่งผลให้ความต้องการหัวเทียนแบบต้านทานเพิ่มขึ้นอย่างมาก หัวเทียนแบบต้านทานไม่มีความแตกต่างทางโครงสร้างที่สำคัญจากแบบทั่วไป ความแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือ สารปิดผนึกตัวนำภายในตัวฉนวนเปลี่ยนเป็นสารปิดผนึกแบบต้านทาน
ถ้าอยากรู้เพิ่มเติม โปรดอ่านบทความอื่นๆ ในเว็บไซต์นี้ต่อไป!
โปรดติดต่อเราหากคุณต้องการผลิตภัณฑ์ดังกล่าว
Zhuo Meng Shanghai Auto Co., Ltd. มุ่งมั่นที่จะขาย MG&แม็กซ์ัสยินดีต้อนรับอะไหล่รถยนต์ ซื้อ.
