โครงสร้างหัวเทียน

โครงสร้างหัวเทียน

ด้านบนของหัวเทียนมีขั้วต่อสำหรับ connect กับระบบจุดระเบิด

โครงสร้างขั้วต่อที่แน่นอนจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับการใช้หัวเทียน สายหัวเทียนของรถยนต์นั่งส่วนบุคคลส่วนใหญ่จะติดเข้ากับขั้วของปลั๊ก แต่สายไฟบางเส้นจะมีขั้วต่อจอบซึ่งติดอยู่กับปลั๊กใต้น็อต
ปลั๊กที่ใช้สำหรับการใช้งานเหล่านี้มักจะมีส่วนปลายของขั้วต่อซึ่งมีจุดประสงค์สองประการคือเป็นน็อตบนเพลาเกลียวบางๆ เพื่อให้สามารถใช้สำหรับการเชื่อมต่อประเภทใดประเภทหนึ่งได้

สิ่งเหล่านี้เป็นส่วนที่จำเป็นของหัวเทียน

เส้นผ่านศูนย์กลางของสนาม

เส้นผ่านศูนย์กลางของหัวเทียนจะพาดผ่านเกลียว ระยะพิทช์ของหัวเทียนแต่ละขนาดมีดังต่อไปนี้ ข้อมูลนี้มีประโยชน์เมื่อต้องการเจาะรูหัวเทียนที่หัวเทียน

M8 x 1.0มม
M10 x 1.0มม
M12 x 1.25มม
M14 x 1.25มม
M18 x 1.5มม
M22 x 1.5มม

ซี่โครง

โดยการยืดพื้นผิวระหว่างขั้วไฟฟ้าแรงสูงและกล่องโลหะที่ต่อสายดินของหัวเทียน รูปร่างทางกายภาพของโครงจะทำหน้าที่ปรับปรุงความเป็นฉนวนไฟฟ้าและป้องกันไม่ให้พลังงานไฟฟ้ารั่วไหลไปตามพื้นผิวฉนวนจากขั้วไปยังกล่องโลหะ ทางเดินที่หยุดชะงักและยาวขึ้นทำให้กระแสไฟฟ้าพบกับความต้านทานมากขึ้นตามพื้นผิวของหัวเทียน แม้ว่าจะมีสิ่งสกปรกและความชื้นก็ตาม

ฉนวน

ส่วนหลักของฉนวนทำจากพอร์ซเลน หน้าที่หลักคือการให้การสนับสนุนทางกลสำหรับอิเล็กโทรดตรงกลาง ขณะเดียวกันก็เป็นฉนวนไฟฟ้าแรงสูง

มันมีบทบาทรอง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเครื่องยนต์สมัยใหม่ที่มีปลั๊กที่เข้าถึงไม่ได้อย่างลึกซึ้ง ในการขยายขั้วเหนือฝาสูบเพื่อให้เข้าถึงได้ง่ายขึ้น

ซี่โครง

โดยการยืดพื้นผิวระหว่างขั้วไฟฟ้าแรงสูงและกล่องโลหะที่ต่อสายดินของหัวเทียน รูปร่างทางกายภาพของโครงจะทำหน้าที่ปรับปรุงความเป็นฉนวนไฟฟ้าและป้องกันไม่ให้พลังงานไฟฟ้ารั่วไหลไปตามพื้นผิวฉนวนจากขั้วไปยังกล่องโลหะ ทางเดินที่หยุดชะงักและยาวขึ้นทำให้กระแสไฟฟ้าพบกับความต้านทานมากขึ้นตามพื้นผิวของหัวเทียน แม้ว่าจะมีสิ่งสกปรกและความชื้นก็ตาม

ปลายฉนวน

ส่วนปลายของฉนวนซึ่งเป็นส่วนที่เป็นโลหะของปลั๊กจนถึงขั้วไฟฟ้าตรงกลางที่ยื่นเข้าไปในห้องเผาไหม้ จะต้องทนต่ออุณหภูมิสูงโดยยังคงความเป็นฉนวนไฟฟ้าไว้ เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้อิเล็กโทรดร้อนเกินไป อิเล็กโทรดจะต้องมีค่าการนำความร้อนที่ดีด้วย เครื่องเคลือบดินเผาของฉนวนหลักไม่เพียงพอ ดังนั้นจึงใช้เซรามิกอะลูมิเนียมออกไซด์เผาผนึก ซึ่งออกแบบมาให้ทนทานต่ออุณหภูมิ 650°c และ 60,000 v องค์ประกอบและความยาวของฉนวนที่แน่นอนจะกำหนดช่วงความร้อนของปลั๊ก ฉนวนชนิดสั้นคือปลั๊ก "คูลเลอร์" ปลั๊ก "ที่ร้อนกว่า" ถูกสร้างขึ้นโดยมีทางเดินที่ยาวขึ้นไปยังตัวเครื่องที่เป็นโลหะ โดยการแยกฉนวนออกจากความยาวส่วนใหญ่ด้วยร่องวงแหวน หัวเทียนรุ่นเก่า โดยเฉพาะในเครื่องบิน ใช้ฉนวนที่ทำจากไมกาซ้อนกัน ซึ่งถูกบีบอัดด้วยแรงตึงในอิเล็กโทรดตรงกลาง ด้วยการพัฒนาน้ำมันเบนซินที่มีสารตะกั่วในช่วงทศวรรษปี 1930 การสะสมของตะกั่วบนไมก้ากลายเป็นปัญหา และลดระยะเวลาระหว่างความจำเป็นในการทำความสะอาดหัวเทียน อลูมิเนียมออกไซด์เผาได้รับการพัฒนาโดยซีเมนส์ในประเทศเยอรมนีเพื่อแก้ไขปัญหานี้

ซีล

เนื่องจากหัวเทียนยังซีลห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์เมื่อติดตั้ง ซีลทำให้มั่นใจได้ว่าไม่มีการรั่วไหลจากห้องเผาไหม้ โดยทั่วไปการซีลจะทำโดยใช้ทองเหลืองประสานหลายชั้น เนื่องจากไม่มีส่วนประกอบของทองเหลืองที่จะทำให้ทั้งตัวเรือนเซรามิกและโลหะเปียก ดังนั้น จึงจำเป็นต้องใช้โลหะผสมตัวกลาง

เคสโลหะ

กล่องโลหะ (หรือ "แจ็กเก็ต" ตามที่หลายๆ คนเรียกกัน) ของหัวเทียนนั้นมีแรงบิดเท่ากับการขันปลั๊กให้แน่น ทำหน้าที่ระบายความร้อนออกจากฉนวนและส่งผ่านไปยังหัวเทียน และทำหน้าที่เป็นพื้นสำหรับ ประกายไฟที่ผ่านอิเล็กโทรดตรงกลางไปยังอิเล็กโทรดด้านข้าง เนื่องจากทำหน้าที่เป็นพื้นดิน จึงอาจเป็นอันตรายได้หากสัมผัสขณะจุดไฟ

อิเล็กโทรดกลาง

อิเล็กโทรดตรงกลางเชื่อมต่อกับขั้วต่อผ่านสายไฟภายใน และโดยทั่วไปแล้วจะเป็นตัวต้านทานแบบเซรามิกเพื่อลดการปล่อยสัญญาณรบกวนวิทยุจากประกายไฟ ส่วนปลายอาจทำจากทองแดง เหล็กนิกเกิล โครเมียม หรือโลหะมีค่าผสมกัน ในช่วงปลายยุค 70 การพัฒนาเครื่องยนต์ถึงขั้นที่ "ช่วงความร้อน" ของหัวเทียนธรรมดาที่มีขั้วไฟฟ้าตรงกลางโลหะผสมนิกเกิลแข็งไม่สามารถตอบสนองความต้องการได้ ปลั๊กที่ "เย็น" พอที่จะรับมือกับความต้องการในการขับขี่ด้วยความเร็วสูงจะไม่สามารถเผาผลาญคราบคาร์บอนที่เกิดจากสภาพเมืองที่หยุด-สตาร์ทได้ และจะเหม็นในสภาวะเหล่านี้ ส่งผลให้เครื่องยนต์ติดขัด

ในทำนองเดียวกัน ปลั๊กที่ "ร้อน" พอที่จะวิ่งได้อย่างราบรื่นในเมือง อาจละลายได้จริงเมื่อต้องรับมือกับการวิ่งด้วยความเร็วสูงบนมอเตอร์เวย์ ทำให้เกิดความเสียหายร้ายแรงต่อเครื่องยนต์ คำตอบสำหรับปัญหานี้ซึ่งคิดค้นโดยผู้ผลิตหัวเทียนก็คืออิเล็กโทรดตรงกลางที่นำความร้อนจากการเผาไหม้ออกไปจากปลายได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าที่เป็นไปได้กับโลหะผสมนิกเกิลที่เป็นของแข็ง

ทองแดงเป็นวัสดุที่เลือกสำหรับงานดังกล่าว และวิธีการในการผลิตอิเล็กโทรดกึ่งกลางแกนทองแดงถูกสร้างขึ้นโดย floform

อิเล็กโทรดตรงกลางมักเป็นอิเล็กโทรดที่ออกแบบมาเพื่อดีดอิเล็กตรอน (แคโทด) เนื่องจากเป็นส่วนที่ร้อนที่สุด (ปกติ) ของปลั๊ก การปล่อยอิเล็กตรอนออกจากพื้นผิวร้อนทำได้ง่ายกว่า เนื่องจากกฎทางกายภาพเดียวกันที่เพิ่มการปล่อยไอจากพื้นผิวร้อน (ดูการปล่อยความร้อน) นอกจากนี้ อิเล็กตรอนยังถูกปล่อยออกมาในบริเวณที่มีความแรงของสนามไฟฟ้ามากที่สุด นี่คือจากทุกที่ที่มีรัศมีความโค้งของพื้นผิวน้อยที่สุด i จากจุดหรือขอบที่แหลมคม แทนที่จะเป็นพื้นผิวเรียบ (ดูการปล่อยโคโรนา) มันจะง่ายที่สุดที่จะดึงอิเล็กตรอนออกจากอิเล็กโทรดปลายแหลม แต่อิเล็กโทรดปลายแหลมจะกัดกร่อนในเวลาเพียงไม่กี่วินาที ในทางกลับกัน อิเล็กตรอนจะปล่อยออกมาจากขอบคมของปลายอิเล็กโทรด เมื่อขอบเหล่านี้กัดกร่อน ประกายไฟก็จะอ่อนลงและเชื่อถือได้น้อยลง

ครั้งหนึ่งเป็นเรื่องปกติที่จะถอดหัวเทียน ทำความสะอาดคราบที่ปลายทั้งด้วยตนเองหรือด้วยอุปกรณ์พ่นทรายแบบพิเศษ และตะไบปลายอิเล็กโทรดเพื่อให้ขอบคมกลับคืนมา แต่การปฏิบัตินี้ลดน้อยลงเนื่องจากปัจจุบันเป็นเพียงหัวเทียนเท่านั้น เข้ามาแทนที่ในระยะเวลาที่ยาวนานกว่ามาก การพัฒนาอิเล็กโทรดอุณหภูมิสูงของโลหะมีค่า (โดยใช้โลหะ เช่น อิตเทรียม อิริเดียม แพลทินัม ทังสเตน หรือแพลเลเดียม รวมถึงเงินหรือทองที่ค่อนข้างธรรมดา) ช่วยให้สามารถใช้ลวดเส้นกลางที่มีขนาดเล็กกว่า ซึ่งมีขอบที่คมกว่า แต่จะไม่ ละลายหรือกัดกร่อนออกไป อิเล็กโทรดที่มีขนาดเล็กกว่ายังดูดซับความร้อนจากประกายไฟและพลังงานเปลวไฟเริ่มต้นได้น้อยลง จนถึงจุดหนึ่ง ไฟร์สโตนจำหน่ายปลั๊กที่มีพอโลเนียมอยู่ที่ปลาย ภายใต้ทฤษฎีที่น่าสงสัยที่ว่ากัมมันตภาพรังสีจะทำให้อากาศในช่องว่างแตกตัวเป็นไอออน และทำให้การก่อตัวของประกายไฟง่ายขึ้น

อิเล็กโทรดด้านข้างหรืออิเล็กโทรดกราวด์:rn อิเล็กโทรดด้านข้างทำจากเหล็กนิกเกิลสูงและเชื่อมเข้ากับด้านข้างของตัวเรือนโลหะ อิเล็กโทรดด้านข้างยังร้อนมากเช่นกัน โดยเฉพาะบริเวณปลั๊กจมูกที่ยื่นออกมา

การออกแบบบางอย่างมีแกนทองแดงให้กับอิเล็กโทรดนี้ เพื่อเพิ่มการนำความร้อน

อาจใช้อิเล็กโทรดหลายด้านเพื่อไม่ให้ทับซ้อนอิเล็กโทรดตรงกลาง