ฟังก์ชันผลิตภัณฑ์หัวเทียนรถยนต์

เครื่องยนต์เบนซินส่วนใหญ่มีหัวเทียน 1 หัวต่อ 1 กระบอกสูบ เครื่องยนต์เบนซินความเร็วสูงบางรุ่นมีหัวเทียน 2 หัวต่อ 1 กระบอกสูบ แม้ว่าหัวเทียนจะเป็นชิ้นส่วนเล็กๆ แต่ก็มีความสำคัญมาก หากไม่มีหัวเทียน เครื่องยนต์จะไม่ทำงาน ใครก็ตามที่ขับรถเป็นประจำจะคุ้นเคยกับสิ่งนี้
หน้าที่ของหัวเทียนคือการส่งกระแสไฟฟ้าแรงสูง (มากกว่า 10,000 โวลต์) ที่สร้างโดยคอยล์จุดระเบิดเข้าไปในกระบอกสูบของเครื่องยนต์ และสร้างประกายไฟระหว่างช่องว่างของขั้วไฟฟ้าของหัวเทียนเพื่อจุดระเบิดส่วนผสม สภาพแวดล้อมในการทำงานของหัวเทียนนั้นรุนแรงมาก เมื่อนำหัวเทียนของเครื่องยนต์เบนซินสี่จังหวะทั่วไปมาเป็นตัวอย่าง อุณหภูมิในจังหวะไอดีจะอยู่ที่เพียง 60 องศาและแรงดันอยู่ที่ 90KPa ในระหว่างการจุดระเบิดและการเผาไหม้ อุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นทันทีถึง 3,000 องศาและแรงดันจะถึง 4,000KPa ความถี่สลับกันของการระบายความร้อนอย่างรวดเร็วและการทำความร้อนอย่างรวดเร็วนี้สูงมาก ซึ่งวัสดุทั่วไปไม่สามารถจัดการได้ นอกจากนี้ จะต้องมั่นใจถึงประสิทธิภาพของฉนวนด้วย ดังนั้น ข้อกำหนดวัสดุสำหรับหัวเทียนจึงเข้มงวดมากเช่นกัน
หัวเทียนมีขนาดเล็ก แต่โครงสร้างไม่เรียบง่าย มีส่วนประกอบหลัก 2 ส่วน ได้แก่ ฉนวนและเปลือกโลหะ เปลือกโลหะมีเกลียวสำหรับขันเข้ากับกระบอกสูบ ฉนวนติดตั้งอยู่ภายในเปลือก และมีอิเล็กโทรดกลางสอดผ่านเข้าไป มีน็อตสายไฟอยู่ที่ปลายด้านบนของอิเล็กโทรดกลาง ซึ่งเชื่อมต่อจากสายไฟแรงสูงที่มาจากแผงจ่ายไฟ อิเล็กโทรดกราวด์เชื่อมกับปลายด้านล่างของปลอกหุ้ม มีช่องว่าง 0.6-1.0 มม. ระหว่างอิเล็กโทรดกลางและอิเล็กโทรดกราวด์ เมื่อไฟฟ้าแรงสูงผ่านช่องว่างนี้และเข้าสู่กราวด์ ประกายไฟจะปะทุขึ้นเพื่อจุดไฟส่วนผสม
ส่วนสำคัญของหัวเทียนคือฉนวน หากฉนวนไม่ทำงาน ไฟฟ้าแรงสูงจะ "ไหลไปตามทางแคบ ๆ " และไม่ลงดินผ่านขั้วทั้งสอง ทำให้ไม่มีประกายไฟ ฉนวนของหัวเทียนต้องมีคุณสมบัติเชิงกลที่ดีและสามารถทนต่อแรงดันไฟฟ้าสูง แรงกระแทกจากอุณหภูมิสูง และการกัดกร่อนของสารเคมี หัวเทียนทั่วไปส่วนใหญ่มักทำจากเซรามิกที่มีพื้นฐานมาจากอะลูมินา ขนาดของหัวเทียนมีความสม่ำเสมอทั่วโลกและสามารถใช้กับรถยนต์ได้ทุกประเภท อย่างไรก็ตาม เนื่องจากเครื่องยนต์เบนซินแต่ละประเภทมีความแตกต่างกัน หัวเทียนจึงแบ่งออกเป็นสองประเภทพื้นฐาน ได้แก่ ประเภทเย็นและประเภทร้อน ประเภทเย็นสัมพันธ์กับประเภทร้อน ซึ่งสะท้อนถึงลักษณะความร้อนของหัวเทียน หัวเทียนจะต้องมีอุณหภูมิที่เหมาะสมจึงจะทำงานได้ดี และจะต้องไม่มีเขม่าสะสมเพื่อให้ทำงานได้อย่างถูกต้อง ในทางปฏิบัติได้พิสูจน์แล้วว่าเมื่อฉนวนของหัวเทียนถูกเก็บไว้ที่อุณหภูมิ 500-600 องศา หยดน้ำมันที่ตกลงบนฉนวนสามารถเผาไหม้ได้ทันทีโดยไม่เกิดเขม่าสะสม หากอุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิที่กำหนด จะจุดติดไฟก่อนเวลาอันควร และหากอุณหภูมิต่ำกว่านี้ จะเกิดการสะสมของคาร์บอน อุณหภูมิของเครื่องยนต์แต่ละรุ่นจะแตกต่างกัน นักออกแบบจึงใช้ความยาวของกระโปรงฉนวนเพื่อแก้ปัญหานี้ กระโปรงบางตัวสั้นและมีพื้นที่ทำความร้อนขนาดเล็กและกระจายความร้อนได้เร็ว อุณหภูมิของกระโปรงจึงต่ำกว่า เรียกว่าหัวเทียนเย็น เหมาะสำหรับเครื่องยนต์กำลังสูงที่มีความเร็วสูงและอัตราส่วนการอัดสูง กระโปรงบางตัวเพรียวบางและมีพื้นที่ทำความร้อนขนาดใหญ่และกระจายความร้อนได้ช้า อุณหภูมิของกระโปรงจึงต่ำกว่า หากอุณหภูมิสูงกว่า เรียกว่าหัวเทียนร้อน เหมาะสำหรับเครื่องยนต์กำลังต่ำที่มีความเร็วปานกลางถึงต่ำและอัตราส่วนการอัดต่ำ ควรเลือกหัวเทียนใดที่จะใช้ในรถตามข้อกำหนดของผู้ผลิต ไม่ใช่หัวเทียนทั้งหมดจะเหมาะสม
หัวเทียนนั้นดูเรียบง่ายแต่ไม่ง่ายในการผลิต มีข้อกำหนดด้านวัสดุและกระบวนการผลิตที่สูงมาก เนื่องจากสภาพแวดล้อมการทำงานที่รุนแรงมาก จึงมักเกิดการชำรุดของฉนวนหัวเทียนและการสะสมคาร์บอนของอิเล็กโทรด จึงทำให้เป็น "ชิ้นส่วนสิ้นเปลือง" ผู้ขับขี่หลายคนเก็บหัวเทียนไว้ในกล่องเครื่องมือเพื่อให้สามารถเปลี่ยนได้ตลอดเวลา แน่นอนว่าด้วยการพัฒนาของเทคโนโลยี ความทนทานของหัวเทียนก็ได้รับการปรับปรุงเช่นกัน วัสดุของอิเล็กโทรดใช้โลหะผสมแพลตตินัมแทนโลหะผสมทองแดง-นิกเกิลแบบดั้งเดิม ซึ่งช่วยยืดอายุการใช้งานของหัวเทียน หัวเทียนของรถยนต์สมัยใหม่โดยทั่วไปมีระยะทางวิ่งประมาณ 50,000 กิโลเมตร
มีหลายปัจจัยที่ต้องพิจารณาเมื่อเลือกหัวเทียน เช่น รุ่นเครื่องยนต์ วิธีการระบายความร้อน จำนวนจังหวะ ฉลากเชื้อเพลิง อุณหภูมิแวดล้อม และสภาพการทำงานทั่วไป โดยทั่วไปแล้ว รุ่นหัวเทียนของรถจักรยานยนต์และรถยนต์จะถูกกำหนดเมื่อออกจากโรงงาน หากขนาดการติดตั้งตรงกัน ผู้ใช้สามารถเลือกค่าความร้อนของหัวเทียนได้ตามอุณหภูมิแวดล้อม สภาพถนน และอายุของเครื่องจักร ตัวอย่างเช่น รุ่นค่าความร้อนที่ใช้โดยทั่วไปภายใต้เงื่อนไขมาตรฐานของหัวเทียนในบ้านคือ 6 เมื่ออุณหภูมิต่ำกว่า 5 องศา ควรเลือกหัวเทียนที่มีค่าความร้อนต่ำกว่าเพื่อให้แน่ใจว่ากระโปรงหัวเทียนมีอุณหภูมิในการทำงานของหัวเทียน สำหรับเครื่องยนต์เก่า การเลือกหัวเทียนที่มีค่าความร้อนต่ำกว่าสามารถป้องกันการปนเปื้อนของหัวเทียนจากการรั่วไหลของน้ำมันอันเนื่องมาจากการสึกหรอของชิ้นส่วนเครื่องจักร
หลายครั้งที่การสตาร์ทรถเป็นเรื่องยากเมื่อเครื่องยนต์เย็นหรือร้อน บางครั้งต้องสตาร์ทรถหลายครั้งกว่าจะสตาร์ทรถได้ หลังจากสตาร์ทรถแล้ว รอบเดินเบาจะไม่เสถียร สั่น เร่งได้ไม่ดี กำลังไม่เพียงพอ รอบเดินเบาบ่อยจนดับเอง และสิ้นเปลืองน้ำมันและก๊าซมากขึ้น สาเหตุเกิดจากหัวเทียนชำรุด
ควรตรวจสอบข้อบกพร่องก่อน หลังจากทำความสะอาดลิ้นปีกผีเสื้อ เปลี่ยนหัวเทียนและสายไฟแรงสูงแล้ว ข้อบกพร่องไม่ดีขึ้นและเห็นได้ชัดขึ้นเมื่อเปิดเครื่องปรับอากาศ ต่อมาตรวัดแรงดันน้ำมันและทดสอบ เมื่อเดินเบาและดับ แรงดันน้ำมันยังคงอยู่ที่ 260 kPa ซึ่งบ่งชี้ว่าการจ่ายน้ำมันเป็นปกติ ใช้วิธีตัดกระบอกสูบเพื่อตรวจสอบการจุดระเบิดและสถานะการทำงานของแต่ละกระบอกสูบ ถอดสายไฟแรงสูงของกระบอกสูบแรกออกและใช้หัวเทียนที่ดี เมื่อทำการทดสอบการกระพริบของเครื่องยนต์ เครื่องยนต์สั่นแต่ไม่ดับ เมื่อถอดสายไฟแรงสูงของกระบอกสูบที่ 2, 3 และ 4 ออกเพื่อทดสอบการกระพริบของเครื่องยนต์ เครื่องยนต์สตาร์ทยากและดับโดยอัตโนมัติแม้ว่าจะสตาร์ทเป็นครั้งคราว จากนี้จึงระบุได้ว่าหัวเทียนของกระบอกสูบที่ 1 ทำงานไม่ถูกต้อง
ขั้นตอนต่อไปคือการแก้ไขปัญหา หลังจากเปลี่ยนหัวเทียนใหม่ของกระบอกสูบแรกแล้ว ข้อผิดพลาดจะถูกกำจัดออกไปอย่างสมบูรณ์
ในที่สุด การวิเคราะห์ข้อบกพร่องก็ดำเนินการ และข้อมูลระบบจุดระเบิดของรุ่นนี้ก็ได้รับการยืนยันแล้ว: ยานยนต์คันนี้ใช้ระบบจุดระเบิดแรงดันสูงแบบสถิตย์แบบแยกส่วน ไร้ตัวจ่าย จุดระเบิดแรงดันสูงแบบสถิตย์สองจุด มีคอยล์จุดระเบิด 2 ตัวในตัวจ่ายแรงดันสูงแบบสถิตย์ และคอยล์จุดระเบิดแต่ละตัวมีขั้วเอาต์พุต 2 ขั้ว ซึ่งเชื่อมต่อกับหัวเทียนของแต่ละกระบอกสูบผ่านสายแรงดันสูงเพื่อสร้างวงจรจุดระเบิดคู่ เมื่อคอยล์จุดระเบิดจุดระเบิดตามปกติ หากช่องว่างระหว่างหัวเทียนทั้งสองเป็นปกติ และกระบอกสูบที่ทำงานอยู่ที่จุดศูนย์ตายบนสุดของการบีบอัด หลังจากส่วนผสมที่ติดไฟได้ถูกบีบอัด อิมพีแดนซ์ที่เกิดขึ้นระหว่างอิเล็กโทรดของหัวเทียนจะมีค่าน้อย และมีแนวโน้มที่จะพังทลายและวาบไฟ และกำลังจุดระเบิดจะรวมศูนย์อยู่ที่หัวเทียนของกระบอกสูบกำลังและวาบไฟ ในขณะที่กระบอกสูบอีกอันอยู่ที่จุดศูนย์ตายบนสุดของไอเสีย ก๊าซในกระบอกสูบจะมีความต้านทานสูง และไม่พังทลายและวาบไฟได้ง่าย จึงมั่นใจได้ว่ากระบอกสูบกำลังจุดระเบิดตามปกติ เมื่อหัวเทียนเกิดไฟฟ้าลัดวงจร แรงดันพังของหัวเทียนจะลดลง และพลังงานไฟฟ้าส่วนใหญ่สูญเสียไปผ่านหัวเทียนที่ชำรุด ทำให้กระบอกสูบอีกข้างไม่สามารถจุดระเบิดได้ตามปกติ ทำให้กระบอกสูบทั้งสองทำงานผิดปกติ และเครื่องยนต์สตาร์ทติดยาก และเมื่อหัวเทียนเกิดวงจรเปิด เนื่องจากแรงดันพังของหัวเทียนสูงเกินไป พลังงานจุดระเบิดจะวาบผ่านหัวเทียนปกติ ทำให้กระบอกสูบที่เกี่ยวข้องอีกข้างยังคงจุดระเบิดได้ตามปกติ เครื่องยนต์สามกระบอกสูบสามารถทำงานได้ตามปกติ ดังนั้น ความเสถียรและกำลังจึงแย่มาก