อะไรคือหน้าที่ของหัวเทียนรถยนต์?

เครื่องยนต์เบนซินทั้งหมดมีหัวเทียนสำหรับแต่ละกระบอกสูบ เครื่องยนต์เบนซินความเร็วสูงแต่ละรุ่นมีหัวเทียนสองหัวต่อกระบอกสูบ แม้ว่าหัวเทียนจะเป็นส่วนเล็กๆ น้อยๆ แต่ก็มีความสำคัญอย่างยิ่ง หากไม่มีเครื่องยนต์จะไม่เคลื่อนที่ ใครที่ขับรถบ่อยๆคงจะคุ้นกับเจ้าเครื่องนี้
หน้าที่ของหัวเทียนคือการส่งไฟฟ้าแรงสูง (มากกว่า 10,000 โวลต์) ที่สร้างโดยคอยล์จุดระเบิดเข้าไปในกระบอกสูบเครื่องยนต์ และสร้างประกายไฟระหว่างขั้วไฟฟ้าของหัวเทียนเพื่อจุดประกายส่วนผสม สภาพแวดล้อมการทำงานของหัวเทียนแย่มาก เอาหัวเทียนของเครื่องยนต์เบนซิน 4 จังหวะธรรมดา เช่น อุณหภูมิเพียง 60 องศา ความดัน 90 KPa ระหว่างจังหวะไอดี ในระหว่างการจุดระเบิดและการเผาไหม้ อุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นทันทีถึง 3,000 องศา และความดันจะสูงถึง 4,000KPa ความถี่สลับของการดับและความร้อนสูงมาก ซึ่งไม่ใช่สิ่งที่วัสดุธรรมดาสามารถรับมือได้ แต่ยังช่วยให้มั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพของฉนวน ดังนั้นข้อกำหนดด้านวัสดุสำหรับหัวเทียนจึงเข้มงวดมากเช่นกัน
หัวเทียนมีขนาดเล็ก แต่โครงสร้างไม่เรียบง่าย มีส่วนประกอบหลักสองส่วน: ฉนวนและเปลือกโลหะ: เปลือกโลหะมีเกลียวสำหรับขันสกรูเข้ากับกระบอกสูบ มีการติดตั้งฉนวนในเปลือกซึ่งเชื่อมต่อกับอิเล็กโทรดกลางและปลายด้านบนของอิเล็กโทรดกลางมีน็อตสำหรับต่อสายไฟฟ้าแรงสูงจากแผงจำหน่าย ปลายด้านล่างของเปลือกถูกเชื่อมด้วยอิเล็กโทรดสายดิน มีช่องว่าง 0.6-1.0 มม. ระหว่างอิเล็กโทรดกลางและอิเล็กโทรดที่ต่อลงดิน เมื่อไฟฟ้าแรงสูงลงสู่ดินผ่านช่องว่างนี้ มันจะปล่อยประกายไฟเพื่อจุดส่วนผสม
ส่วนสำคัญของหัวเทียนคือฉนวน ถ้าลูกถ้วยไม่ทำงาน ไฟฟ้าแรงสูงจะ "เดินทาง" ลงดินโดยไม่ผ่านขั้วทั้งสองทำให้ไม่เกิดประกายไฟ ฉนวนของหัวเทียนต้องมีคุณสมบัติเชิงกลที่ดีและสามารถทนต่อไฟฟ้าแรงสูง การกระแทกที่อุณหภูมิสูง และการกัดกร่อนของสารเคมีได้ หัวเทียนทั่วไปส่วนใหญ่ทำจากเซรามิกที่มีส่วนผสมของอลูมินา ขนาดของหัวเทียนมีขนาดเท่ากันทั่วโลก และใช้ได้กับยานพาหนะทุกประเภท อย่างไรก็ตาม เนื่องจากเครื่องยนต์เบนซินมีหลายประเภท หัวเทียนพื้นฐานจึงมีอยู่ 2 ประเภท ได้แก่ หัวเทียนเย็นและหัวเทียนร้อน ชนิดเย็นจะสัมพันธ์กับชนิดร้อน ซึ่งสะท้อนถึงลักษณะความร้อนของหัวเทียน หัวเทียนจะทำงานได้ดีก็ต่อเมื่อมีอุณหภูมิที่เหมาะสม และสามารถทำงานได้ตามปกติก็ต่อเมื่อไม่มีคราบเขม่าสะสม การปฏิบัติได้พิสูจน์แล้วว่าเมื่อรักษาอุณหภูมิของฉนวนหัวเทียนไว้ที่ 500-600 องศา หยดน้ำมันที่ตกลงบนฉนวนสามารถเผาไหม้ได้ทันทีโดยไม่ก่อให้เกิดการสะสมของคาร์บอน สูงกว่าอุณหภูมินี้ มันจะติดไฟเร็ว และต่ำกว่าอุณหภูมินี้ จะมีการสะสมของคาร์บอน อุณหภูมิของเครื่องยนต์ต่างๆ จะแตกต่างกัน ดังนั้นผู้ออกแบบจึงใช้ความยาวของฉนวนกระโปรงเพื่อแก้ปัญหานี้ กระโปรงบางตัวสั้น มีพื้นที่ให้ความร้อนน้อยและกระจายความร้อนได้เร็ว ดังนั้นอุณหภูมิกระโปรงจึงต่ำกว่าซึ่งเรียกว่าหัวเทียนเย็น เหมาะสำหรับเครื่องยนต์กำลังสูงที่มีความเร็วสูงและอัตราส่วนกำลังอัดสูง กระโปรงบางตัวยาวและบาง มีพื้นที่ทำความร้อนขนาดใหญ่และกระจายความร้อนได้ช้า ดังนั้นอุณหภูมิกระโปรงจึงสูงขึ้นซึ่งเรียกว่าหัวเทียนความร้อน เหมาะสำหรับเครื่องยนต์กำลังขนาดเล็กที่มีความเร็วปานกลางและความเร็วต่ำและอัตราส่วนการอัดต่ำ หัวเทียนที่ใช้ในรถของคุณควรเลือกตามข้อกำหนดของผู้ผลิต ใช้หัวเทียนไม่ได้ทั้งหมด
หัวเทียนดูเหมือนง่ายแต่ทำไม่ง่าย มีข้อกำหนดด้านวัสดุและเทคโนโลยีการผลิตสูงมาก เนื่องจากสภาพแวดล้อมการทำงานเลวร้ายมาก ฉนวนหัวเทียนมักจะหักและความล้มเหลวของอิเล็กโทรดคาร์บอนจึงมักเกิดขึ้น ดังนั้นจึงเป็น "ส่วนที่เปราะบาง" ผู้ขับขี่หลายคนมีหัวเทียนอยู่ในกล่องเครื่องมือเพื่อเปลี่ยนได้ทุกเมื่อ แน่นอนว่าด้วยการพัฒนาของเทคโนโลยี ความทนทานของหัวเทียนก็ดีขึ้นเช่นกัน โลหะผสมแพลทินัมใช้เป็นวัสดุอิเล็กโทรดเพื่อแทนที่โลหะผสมทองแดง-นิกเกิลแบบดั้งเดิม ซึ่งช่วยยืดอายุการใช้งานของหัวเทียน ระยะทางการบริการของหัวเทียนสำหรับรถยนต์สมัยใหม่คือประมาณ 50,000 กิโลเมตร
มีหลายปัจจัยที่ต้องพิจารณาเมื่อเลือกหัวเทียน เช่น รุ่นเครื่องยนต์ โหมดระบายความร้อน จำนวนจังหวะ เกรดเชื้อเพลิง อุณหภูมิแวดล้อม และสภาพการทำงานทั่วไป โดยทั่วไปแล้ว รุ่นของหัวเทียนจะถูกกำหนดเมื่อรถจักรยานยนต์และรถยนต์ออกจากโรงงาน หากขนาดการติดตั้งสอดคล้องกัน ผู้ใช้สามารถเลือกหัวเทียนได้ตามอุณหภูมิแวดล้อม สภาพถนน และค่าความร้อนของเครื่องเก่าและใหม่ ตัวอย่างเช่น ภายใต้เงื่อนไขมาตรฐานของหัวเทียนในประเทศ โมเดลค่าความร้อนโดยทั่วไปคือ 6 เมื่ออุณหภูมิต่ำกว่า 5 องศา ควรเลือกหัวเทียนที่มีค่าความร้อนต่ำกว่าเพื่อให้แน่ใจว่าอุณหภูมิการทำงานของกระโปรงหัวเทียน . สำหรับเครื่องยนต์เก่า สามารถเลือกหัวเทียนที่มีค่าความร้อนต่ำกว่าเพื่อต้านทานมลพิษของหัวเทียนเนื่องจากการสึกหรอของชิ้นส่วนและท่อน้ำมัน
หลายครั้งสตาร์ทเครื่องยนต์ตอนเย็นหรือร้อนได้ยาก บางครั้งต้องสตาร์ทเครื่องยนต์หลายครั้งจึงจะสามารถสตาร์ทได้ หลังจากลงจอด ความเร็วรอบเดินเบาจะไม่เสถียร กระวนกระวายใจ อัตราเร่งต่ำ กำลังไฟไม่เพียงพอ และรอบเดินเบาจะหยุดโดยอัตโนมัติบ่อยครั้ง และการใช้น้ำมันและก๊าซจะเพิ่มขึ้น สาเหตุนี้เกิดจากความเสียหายของหัวเทียน
ก่อนอื่น ตรวจสอบความผิด หลังจากทำความสะอาดลิ้นปีกผีเสื้อ เปลี่ยนหัวเทียนและสายไฟฟ้าแรงสูงแล้ว อาการผิดปกติไม่ดีขึ้น ปรากฏการณ์ความผิดปกติจะชัดเจนยิ่งขึ้นเมื่อเปิดเครื่องปรับอากาศ เชื่อมต่อมาตรวัดแรงดันน้ำมันเพื่อทดสอบ เมื่อความเร็วรอบเดินเบาสั่นและหยุดลง แรงดันน้ำมันจะอยู่ที่ 260 kPa แสดงว่าจ่ายน้ำมันเป็นปกติ ตรวจสอบการจุดระเบิดและสถานะการทำงานของกระบอกสูบแต่ละอันโดยใช้วิธีคัตเอาต์ของกระบอกสูบ ถอดสายไฟฟ้าแรงสูงของกระบอกสูบตัวแรกออก และใช้หัวเทียนที่ดีในการทดสอบการจุดระเบิด เครื่องยนต์ไม่หยุดแม้ว่ามันจะสั่น อย่างไรก็ตาม เมื่อถอดสายแรงดันสูงของกระบอกสูบ 2, 3 และ 4 ออกเพื่อทดสอบไฟ เครื่องยนต์จะสตาร์ทได้ยากและจะหยุดโดยอัตโนมัติแม้ว่าจะสตาร์ทเป็นครั้งคราวก็ตาม ตรวจพบว่าหัวเทียนของกระบอกสูบที่ 1 ทำงานผิดปกติ
ประการที่สอง ดำเนินการแก้ไขปัญหา หลังจากเปลี่ยนหัวเทียนใหม่ของกระบอกสูบที่ 1 แล้ว ความผิดปกติจะหายไปอย่างสมบูรณ์
สุดท้าย จากการวิเคราะห์ข้อผิดพลาดและการตรวจสอบข้อมูลระบบจุดระเบิดของรถรุ่นดังกล่าว เป็นที่ทราบกันดีว่ารถใช้ระบบจุดระเบิดไฟฟ้าแรงสูงแบบคงที่แบบจุดประกายไฟแบบแยกส่วน มีคอยล์จุดระเบิดสองตัวในตัวจำหน่ายไฟฟ้าแรงสูงแบบคงที่ และคอยล์จุดระเบิดทุติยภูมิแต่ละตัวมีขั้วต่อเอาต์พุตสองขั้ว ซึ่งเชื่อมต่อกับหัวเทียนของแต่ละกระบอกสูบผ่านสายไฟฟ้าแรงสูงเพื่อสร้างวงจรจุดระเบิดสองครั้ง เมื่อคอยล์จุดระเบิดติดไฟตามปกติ หากช่องว่างระหว่างหัวเทียนทั้งสองเป็นปกติ กระบอกสูบทำงานอยู่ที่จุดศูนย์กลางตายบนสุดของแรงอัด และแรงดันแก๊สผสมที่ติดไฟได้จะถูกบีบอัด อิมพีแดนซ์ที่เกิดขึ้นระหว่างขั้วไฟฟ้าของหัวเทียนจะมีค่าน้อย ซึ่งง่ายต่อการหักและจุดระเบิด และกำลังการจุดระเบิดจะรวมอยู่ที่หัวเทียนของกระบอกสูบทำงานเพื่อจุดระเบิด เนื่องจากกระบอกสูบอีกกระบอกอยู่ที่จุดศูนย์กลางตายบนของไอเสีย อิมพีแดนซ์ที่เกิดจากก๊าซในกระบอกสูบจึงค่อนข้างใหญ่ ซึ่งไม่ง่ายที่จะถูกทำลายและจุดระเบิด ดังนั้นจึงมั่นใจได้ว่าการจุดระเบิดตามปกติของกระบอกสูบกำลัง เมื่อหัวเทียนเกิดการลัดวงจร แรงดันพังทลายของหัวเทียนจะลดลง และพลังงานไฟฟ้าส่วนใหญ่สูญเสียผ่านหัวเทียนที่ชำรุด ส่งผลให้การจุดระเบิดของกระบอกสูบอีกอันล้มเหลว ส่งผลให้การทำงานไม่ดี ของกระบอกสูบทั้งสองและเครื่องยนต์สตาร์ทไม่สะดวก เมื่อหัวเทียนมีวงจรเปิด เนื่องจากแรงดันพังทลายของหัวเทียนสูงเกินไป พลังงานการจุดระเบิดจะพุ่งผ่านหัวเทียนปกติ ดังนั้นกระบอกสูบที่อยู่ตรงข้ามกันยังสามารถจุดระเบิดได้ตามปกติ และเครื่องยนต์สามสูบสามารถทำงานได้ ดังนั้นความเสถียรและพลังงานจึงแย่มาก