自動車用スパークプラグの機能は何ですか?

すべてのガソリン エンジンには、各シリンダーに 1 つずつスパーク プラグがあります。 個々の高速ガソリン エンジンにも、シリンダーごとに 2 つのスパーク プラグがあります。 スパークプラグは小さな部品ですが、非常に重要です。 これがないとエンジンが動きません。 よく運転する人なら誰でも、このデバイスに精通しているでしょう。
スパークプラグの役割は、イグニッションコイルで発生した高電圧（10000ボルト以上）をエンジンのシリンダー内に導入し、スパークプラグの電極間に火花を発生させて混合気に点火することです。 スパークプラグの作業環境は極めて悪い。 たとえば、通常の 4 ストローク ガソリン エンジンのスパーク プラグを例にとると、吸気行程中の温度はわずか 60 度、圧力は 90 KPa です。 点火と燃焼の間、温度は瞬時に 3000 度に上昇し、圧力は 4000KPa に達します。 焼入れと加熱の交互の頻度は非常に高く、これは通常の材料では対応できないだけでなく、断熱性能も確保します。 したがって、スパークプラグの材料要件も非常に厳格です。
スパークプラグは小さいですが、その構造は単純ではありません。 絶縁体と金属シェルの 2 つの主要コンポーネントがあります。金属シェルには、シリンダーにねじ込むためのねじ山があります。 絶縁体はシェルに取り付けられ、中心電極に接続され、中心電極の上端には配電盤からの高圧線を接続するための配線ナットが付いています。 シェルの下端は接地電極で溶接されています。 中心電極と接地電極の間に 0.6-1.0 mm のギャップがあります。 この隙間から高電圧の電気が地面に侵入すると火花を散らして混合気に着火します。
スパークプラグの重要な部分は絶縁体です。 絶縁体が機能しない場合、高電圧の電気は「経路をたどり」、2 つの極を通過せずに地面に入り、火花が発生しません。 スパークプラグの絶縁体は、優れた機械的特性と、高電圧、高温の衝撃、および化学的腐食に耐える能力を備えている必要があります。 通常のスパークプラグは、ほとんどがアルミナ系セラミックスでできています。 スパークプラグのサイズは世界中で統一されており、あらゆる車両に使用できます。 ただし、ガソリンエンジンの種類が異なるため、スパークプラグには、コールドタイプとホットタイプの2つの基本的なタイプがあります。 コールドタイプは、スパークプラグの熱特性を反映するホットタイプと比較されます。 スパーク プラグは、適切な温度である場合にのみ正常に機能し、カーボン デポジットがない場合にのみ正常に機能します。 スパークプラグの絶縁体が 500-600 度の温度に保たれている場合、絶縁体に落ちた油滴は、炭素堆積物を形成することなく、すぐに燃焼できることが実践により証明されています。 この温度を超えると早期に発火し、この温度を下回ると炭素が堆積します。 エンジンが異なれば温度も異なるため、設計者は断熱スカートの長さを使用してこの問題を解決します。 一部のスカートは短く、加熱領域が小さく、熱放散が高速です。 したがって、スカート温度が低くなり、コールドスパークプラグと呼ばれます。 高速で高圧縮比の高出力エンジンに適しています。 一部のスカートは長くて薄く、加熱面積が大きく、熱放散が遅い. したがって、スカートの温度が高くなり、サーマルスパークプラグと呼ばれます。 中低速、低圧縮比の小出力エンジンに適しています。 車に使用するスパーク プラグは、メーカーの仕様に従って選択する必要があります。 すべてのスパークプラグが適用できるわけではありません。
スパークプラグはシンプルに見えますが、作るのは簡単ではありません。 材料と製造技術には非常に高い要件があります。 作業環境が非常に悪いため、スパークプラグの絶縁体が破損したり、電極のカーボン不良が発生したりすることが多いため、「脆弱な部品」です。 多くのドライバーは、いつでも交換できるようにツール ボックスにスパーク プラグを入れています。 もちろん、技術の発展により、スパークプラグの耐久性も向上しています。 従来の銅-ニッケル合金に代わる電極材料としてプラチナ合金が使用され、スパーク プラグの耐用年数が延長されます。 現代の車のスパークプラグの走行距離は約50000キロです。
エンジンモデル、冷却モード、ストローク数、燃料グレード、周囲温度、一般的な作業条件など、スパークプラグを選択する際に考慮すべき多くの要因があります。 通常、スパークプラグの型式はバイクや四輪車の工場出荷時に決定されています。 取り付けサイズが一定であれば、ユーザーは周囲温度、道路状況、および新旧のマシンの発熱量に応じてスパーク プラグを選択できます。 たとえば、国内のスパーク プラグの標準状態では、発熱量モデルは一般的に 6 です。温度が 5 度未満の場合、発熱量の低いスパーク プラグを選択して、スパーク プラグ スカートの動作温度を確保する必要があります。 . 古いエンジンの場合、発熱量の少ないスパーク プラグを選択して、部品の磨耗やオイルの流れによるスパーク プラグの汚染に耐えることができます。
多くの場合、エンジンを冷間または高温で始動するのは困難です。 場合によっては、エンジンを始動する前に何度も始動する必要があります。 着陸後、アイドリング速度が不安定、ジッター、加速不良、電力不足、アイドリング速度が頻繁に自動的に失速し、オイルとガスの消費が増加します。 これはスパークプラグの損傷が原因です。
まずは故障箇所を確認。 スロットルバルブの清掃、スパークプラグ、高圧線の交換を実施しましたが、不具合現象は改善しませんでした。 エアコンをオンにすると、障害現象がより顕著になりました。 テスト用の油圧計を接続します。 アイドリング速度が揺れて止まると、油圧は 260 kPa のままで、オイル供給が正常であることを示します。 シリンダーカットアウト法を使用して各シリンダーの点火および動作状態を確認し、最初のシリンダーの高電圧ワイヤーを取り外し、良好なスパークプラグを使用して点火テストを実行します。 揺れるのにエンジンが止まらない。 しかし、2番、3番、4番シリンダーの高圧ラインを燃焼試験のために外すと、エンジンが始動しにくく、たまに始動しても自動停止してしまう。 1番気筒のスパークプラグが正常に作動していないと判断。
次に、トラブルシューティングを実行します。 シリンダー1の新しいスパークプラグを交換した後、障害は完全に解消されました。
最後に、車両モデルの点火システム データの故障分析と検証を通じて、車両がモジュラー式、ディストリビューター不要、ダブル スパーク静的高電圧分配点火システムを採用していることがわかりました。 静的高電圧配電体には2つの点火コイルがあり、各点火コイルの2次側には2つの出力端子があり、高圧線を介して各シリンダーの点火プラグに接続され、二重点火回路を形成します。 イグニッションコイルが正常に点火され、2つのスパークプラグ間のギャップが正常であり、作業シリンダーが圧縮上死点にあり、可燃性混合気の圧力が圧縮されている場合、スパークプラグ電極間に形成されるインピーダンスは小さい、分解して点火しやすく、点火力は点火用の作動シリンダーのスパークプラグに集中します。 他のシリンダーは排気の上死点にあるため、シリンダー内のガスによって形成されるインピーダンスは比較的大きく、分解して点火するのは容易ではなく、パワーシリンダーの正常な点火を保証します。 スパークプラグが短絡すると、スパークプラグの絶縁破壊電圧が低下し、故障したスパークプラグを介してほとんどの電気エネルギーが失われ、他のシリンダーの点火が失敗し、作動不良が発生します。両方のシリンダーの、そしてエンジンの始動は容易ではありません。 スパーク プラグに開回路がある場合、スパーク プラグのブレークダウン電圧が高すぎるため、点火エネルギーが通常のスパーク プラグを通過するため、反対側の他のシリンダーは正常に点火し、エンジンの 3 つのシリンダーは動作します。通常、安定性とパワーは非常に貧弱です。