Saturday, September 6, 2008

หัวเทียน


หัวเทียน
หัวเทียน (spark plug) เป็นอุปกรณ์ที่สำคัญชิ้นหนึ่งของเครื่องยนต์ หัวเทียนทำหน้าที่จุดประกายไฟทำให้ไอดีเกิดการ
เผาไหม้ หัวเทียนที่อยู่ในสภาพดี และการเลือกใช้หัวเทียนที่ถูกต้องกับสภาพของการใช้งานก็จะเป็นผลให้เครื่องยนต์ทำงาน
ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
โครงสร้างและหน้าที่ของส่วนประกอบต่าง ๆ ของหัวเทียนมีดังนี้
1. เครื่องกั้นการรั่วของกระแสไฟฟ้า (leakage-current barrier)
2. ขั้วหัวเทียน (terminal stud)
3. ฉนวนส่วนบน (pyranite insulator) ทำจากอะลูมิน่าหรืออะลูมิเนียมออกไซด์ ซึ่งมีคุณสมบัติพิเศษ เช่น การนำ
ความร้อนได้ดี ความแข็งแรงสูง ทนทานต่อความร้อน และทนต่อการกัดกร่อน
4. ส่วนโปร่งอันเกิดจากการอัดโค้งปิดหน้า (heat shrunk fitting zone) รอยอัด และการทำให้ปลอกเหล็กตัวยึดแน่น
หลังจากอบร้อนแล้ว
5. ซีลพิเศษ (special seal) เป็นฉนวนพิเศษป้องกันการรั่วของก๊าซและเป็นตัวนำไฟฟ้าแรงสูงได้
6. ปะเก็น (gasket) เป็นตัวป้องกันการรั่วไหลของก๊าซที่เกิดขึ้นจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิง
7. เกลียว (thread) ความยาวของเกลียวจะเป็นไปตามขนาดที่กำหนดในมาตรฐานอุตสาหกรรมสากล
8. ขั้วแกนกลาง (center electrode) ทำจากโลหะพิเศษที่ทนทานต่อการกัดกร่อนของเชื้อเพลิงที่เผาไหม้ และยังสามารถ
นำกระแสได้ดี
9. เขี้ยวดิน (ground electrode)
10. ฉนวนหุ้มแกนกลาง (insulator nose) เป็นส่วนกำหนดช่วงความร้อนของหัวเทียน (เบอร์หัวเทียน)
11. ช่องว่างระหว่างปลายล่างฉนวนกับเปลือกโลหะ (scavenging area) เป็นบริเวณที่สะสมคราบเขม่า ช่องนี้จะมีความ
กว้างหรือแคบจะส่งผลถึงอุณหภูมิของหัวเทียน เพราะก๊าซจะหมุนเวียนถ่ายเทได้ปริมาณต่างกัน ในช่องนี้
12. แหวนกันการรั่วด้านใน (internal seal)
13. ปลอกหรือเปลือกหัวเทียน (spark plug shell)
14. แหวนลูกฟูก (crimping ring)
15. ขั้วต่อสายไฟ (terminal nut)
คุณสมบัติของหัวเทียน
หัวเทียนที่ดีจะต้องมีคุณสมบัติดังนี้
1. ต้องรับความดันได้สูง 50 กิโลกรัมต่อตารางเซนติเมตร (700 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว)
2. ต้องทนอุณหภูมิได้สูง 2,500 องศาเซลเซียส (4,500 องศาฟาเรนไฮต์)
3. ต้องสามารถทนทานต่อแรงเคลื่อนไฟฟ้าสูง ๆ ได้
4. ต้องสามารถทนต่อการสั่นสะเทือนจากชิ้นส่วนของเครื่องยนต์ได้ดี
5. ต้องสามารถปรับสภาพให้รับกับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและความดันได้เป็นอย่างดี
6. ต้องทนต่อการกัดกร่อนของสารเคมี
7. ต้องมีการจุดประกายไฟที่แน่นอนในทุกสภาวะของการทำงานของเครื่องยนต์
8. ต้องป้องกันการรั่วไหลภายใต้ความกดดันสูง ๆ ได้
9. ต้องให้ค่าความร้อนที่ถูกต้อง
10. ต้องมีอายุการใช้งานยาวนาน
การผลิตหัวเทียนมีรายละเอียดดังนี้
1. ฉนวนกระเบื้อง (insulator) ทำจากสารอะลูมิน่าบริสุทธิ์ ซึ่งมีความทนต่อการกัดกร่อน แข็งแรง และ มีความทนทาน
ต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างกระทันหัน ส่วนประกอบส่วนใหญ่คืออะลูมิน่า ขึ้นรูปแล้วเผา ที่อุณหภูมิประมาณ 1,700
องศาเซลเซียส แล้วประทับเครื่องหมายการค้าและเบอร์ อาบมันแล้วอบที่อุณหภูมิประมาณ 900 องศาเซลเซียส
2. เปลือกโลหะ (metal shell) ใช้กรรมวิธีอัดขึ้นรูปแล้วกลึงแต่งให้เรียบร้อย จากนั้นเชื่อมขั้วดินเข้าตามตำแหน่งแล้ว
กลึงเกลียวก่อนที่จะนำไปชุบเคลือบผิว
3. ขั้ว (electrode) ปัจจุบันนี้จะทำจากโลหะผสมนิกเกิลกับโครเมียม แมงกานีส ซิลิคอนและสารอื่น ๆ ขั้วแกนกลาง
ทำจากโลหะท่อกลมเชื่อมต่อกับปลายแกนทองแดงหรือทองคำขาว (แพลทินัม) ซึ่งสามารถจุดประกายไฟได้ดี แม้แรง
เคลื่อนไฟฟ้าจะคงที่ก็ตาม
หัวเทียนทองคำขาว
หัวเทียนทองคำขาว (platinum spark plug) เป็นหัวเทียนที่แกนกลางทำจากโลหะทองคำขาวที่มีความบริสุทธิ์ถึง 99.99
เปอร์เซ็นต์ มีเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 0.3 ถึง 1.1 มิลลิเมตร (เล็กกว่าหัวเทียนแบบธรรมดา) มีจุดหลอมละลายสูงถึง
1,769 องศาเซลเซียส และมีคุณสมบัติพิเศษทนทานต่อการผุกร่อนที่มากระทบทั้งทางเคมีและทางไฟฟ้า และทนทานต่อ
การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิสูง-ต่ำอย่างฉับพลันได้ดี
จากการทดสอบรูปลักษณ์ต่าง ๆ ของแกนกลางของหัวเทียนพบว่าแกนกลางของหัวเทียนที่มีลักษณะ กลมมนจะเกิด
ประกายไฟได้ยาก ขณะที่แกนกลางของหัวเทียนเป็นรูปทรงกระบอกหรือปลายแหลมจะเกิดประกายไฟได้ง่าย
มีการออกแบบหัวเทียนและโครงสร้างภายในใหม่โดยใช้แกนกลางเป็นโลหะทองคำขาว ซึ่งเป็นโลหะที่เป็นตัวนำ
ทางไฟฟ้าได้ดีกว่าทองแดง (หัวเทียนแบบธรรมดา) และปลายของแกนกลางจะแหลม
ประสิทธิภาพของหัวเทียนทองคำขาวที่ดีกว่าหัวเทียนแบบธรรมดาคือ
1. ขยายช่วงความร้อนได้กว้างมากกว่า
2. ทำให้หัวเทียนร้อนถึงอุณหภูมิทำงานได้เร็วกว่า
3. การที่ร้อนเร็วกว่าและร้อนสูงกว่า ทำให้ฉนวนและปลายหัวเทียนไม่มีเขม่าเกาะ
4. เมื่อไม่มีเขม่าเกาะที่ปลายหัวเทียน การจุดระเบิดจะสมบูรณ์ยิ่งขึ้น
5. เมื่อใช้ความเร็วสูงหัวเทียนจะไม่ร้อนเกินไปเพราะมีการออกแบบส่วนต่าง ๆ สัมพันธ์กันอย่างดี
6. มีอายุการใช้งานยาวนานกว่า 100,000 กิโลกมตร (60,000 ไมล์) โดยไม่ต้องถอดหัวเทียนออกมา ทำความสะอาด
และปรับตั้งระยะห่างเขี้ยวหัวเทียน
อุณหภูมิของหัวเทียน
หัวเทียนในปัจจุบันจะมีขีดความร้อน (heat range) ต่าง ๆ กันคือ
1. หัวเทียนร้อน คือ หัวเทียนที่มีระยะทางระบายความร้อนจากเขี้ยวหัวเทียนถึงปลายล่างฉนวนยาว ทำให้ระยะเวลา
ในการระบายความร้อนนาน ความร้อนจึงสะสมอยู่ในตัวได้มาก ใช้สำหรับเครื่องยนต์ที่ทำงานความเร็วต่ำหรือระยะเวลา
ในการทำงานช่วงสั้น ๆ เครื่องยนต์จึงร้อนถึงอุณหภูมิทำงานเร็ว
2. หัวเทียนมาตรฐาน คือ หัวเทียนที่มีขีดความร้อนปานกลาง เหมาะสำหรับเครื่องยนต์ที่ทำงานด้วยความเร็วปานกลาง
3. หัวเทียนเย็น คือ หัวเทียนที่มีระยะทางระบายความร้อนจากเขี้ยวหัวเทียนถึงปลายล่างฉนวนสั้น ทำให้ระยะทาง
ในการระบายความร้อนน้อย ความร้อนจึงระบายได้เร็ว ทำให้เครื่องยนต์ไม่ร้อนจนเกินไป ใช้สำหรับเครื่องยนต์ที่ทำงาน
ด้วยความเร็วสูงหรือใช้วิ่งทางไกล
หมายเหตุ หัวเทียนร้อนหรือหัวเทียนเย็นไม่ได้ขึ้นอยู่กับขนาดความยาวของเกลียว ขึ้นอยู่กับระยะทางในการระบายความร้อน
การตั้งระยะห่างของเขี้ยวหัวเทียน
ระยะห่างของเขี้ยวหัวเทียนต้องตั้งตามคำแนะนำของบริษัทผู้ผลิต (ปกติจะถูกตั้งมาจากโรงงานเรียบร้อยแล้ว) โดย
ทั่วไปค่าระยะห่างมาตรฐานจะมีค่าประมาณ 0.6 ถึง 0.8 มิลลิเมตร (0.024 ถึง 0.31 นิ้ว) การตั้งเขี้ยว หัวเทียนต้องระวัง
ขั้วแกนกลางที่เป็นกระเบื้องหุ้มอยู่ อย่าให้กระเบื้องแตกเสียหายได้ การวัดระยะห่างเขี้ยวหัวเทียนให้ถูกต้องจริง ๆ ต้องใช้
ฟิลเลอร์เกจชนิดลวดกลม (round wire gauge) ระยะห่างเขี้ยวหัวเทียนที่ถูกต้องจะทำให้ ไฟแรงเคลื่อนสูงสามารถกระโดด
ได้ดี เครื่องยนต์ก็จะติดง่ายและมีกำลังสูง ได้แสดงระยะห่างของเขี้ยว หัวเทียนที่ถูกต้อง
การใส่หัวเทียน
การใส่หัวเทียนกับเครื่องยนต์ ครั้งแรกให้หมุนเข้าด้วยมือก่อน เพื่อป้องกันการปีนเกลียว เมื่อหมุนเข้า จนแน่นแล้ว
จึงใช้ประแจขันให้แน่นอีกครั้ง และถ้าใช้ประแจปอนด์ขันด้วยค่าแรงบิดที่บริษัทผู้ผลิตรถรุ่นนั้น ๆ กำหนดไว้ก็จะดียิ่งขึ้น
เพราะว่าถ้าขันด้วยแรงบิดน้อยไปจะทำให้กำลังอัดรั่วออกมาได้ แต่ถ้าขันมากเกินไปก็จะทำให้ฝาสูบเสียหายได้
การเลือกใช้หัวเทียนที่ถูกต้อง
1. เลือกใช้ขนาดความยาวเกลียวให้ถูกต้องกับฝาสูบ ไม่ยาวไปและไม่สั้นไป ถ้าหัวเทียนยาวไปจะทำให้ มีเขม่าจับที่
เกลียวหัวเทียน มีผลทำให้ถอดหัวเทียนยากและเขม่าจะทำให้หัวเทียนร้อนจัด ถ้าหัวเทียนสั้นไปจะทำให้มีเขม่าจับที่เกลียว
ฝาสูบและเมื่อใช้หัวเทียนที่มีความยาวถูกต้องก็จะทำให้ขันเข้าไปยากและกำลังอัดก็จะน้อยลง
2. เลือกใช้เบอร์หัวเทียนให้ถูกต้องกับสภาพของการขับขี่หรือตามคู่มือที่บริษัทผู้ผลิตรถได้กำหนด
การสังเกตสีและลักษณะของหัวเทียน
การสังเกตสีและลักษณะของหัวเทียน ทำได้ดังนี้
1. ถ้าหัวเทียนมีสภาพสีดำแห้ง และสามารถเช็ดออกได้ง่าย แสดงว่าส่วนผสมหนา ให้ทำการปรับซ่อมคาร์บูเรเตอร์ใหม่
2. ถ้าหัวเทียนมีสภาพน้ำมันเครื่องเปียก แสดงว่าลูกสูบ กระบอกสูบ หรือแหวนลูกสูบสึกหรอ ให้ทำการตรวจเช็ก
เครื่องหรือซ่อมใหญ่
3. ถ้าหัวเทียนมีสภาพแห้ง มีสีน้ำตาลอ่อน ๆ แสดงว่าการเผาไหม้ของเครื่องยนต์สมบูรณ์เป็นปกติ
4. ถ้าหัวเทียนมีสภาพไหม้และกร่อน แสดงว่าเครื่องยนต์ทำงานที่อุณหภูมิสูงเกินไป อาจใช้หัวเทียน ผิดเบอร์คือ
ใช้หัวเทียนร้อนเกินไป หรืออาจจะเกิดจากการชิงจุดระเบิด (pri ignition) อันเนื่องมาจากเครื่องยนต์ร้อนจัด
5. ถ้าหัวเทียนมีสภาพสีขาวจับหรือสีเหลืองจับ แสดงว่าไฟอ่อน แก้ไขโดยการตั้งไฟจุดระเบิดให้แก่ขึ้น และเปลี่ยน
หัวเทียนให้เป็นหัวเทียนที่ร้อนขึ้น
สาเหตุข้อขัดข้องของหัวเทียน
1. การสึกหรอของเขี้ยว
2. มีเขม่าหรือน้ำมันเครื่องจับมากเกินไป
3. ฉนวนที่หุ้มแตก
4. หัวเทียนหมดอายุการใช้งาน ถ้าหัวเทียนหมดอายุแล้วแต่เรายังใช้อยู่ จะทำให้เกิดผลเสียคือทำให้สิ้นเปลืองน้ำมัน
เชื้อเพลิง ทำให้ระบบไฟจุดระเบิดบกพร่อง และการเผาไหม้ไม่สมบูรณ์ทำให้เกิดก๊าซพิษ เพิ่มมากขึ้นในอากาศ
สาเหตุที่ทำให้มีคราบน้ำมันและเขม่าจับที่หัวเทียน คือ
1. ส่วนผสมหนา
5. ใช้หัวเทียนเย็นเกินไป
2. โช้กค้าง
6. ระบบไฟจุดระเบิดบกพร่อง
3. ขับขี่ด้วยความเร็วต่ำเป็นเวลานาน ๆ
7. เครื่องยนต์ไม่อยู่ในสภาพที่สมบูรณ์
4. ตั้งไฟจุดระเบิดอ่อนไป
สาเหตุที่ทำให้หัวเทียนร้อนจัด คือ
1. ตั้งไฟจุดระเบิดแก่เกินไป
4. ระบบหล่อลื่นและหล่อเย็นบกพร่อง
7. ใช้น้ำมันออกเทนต่ำเกินไป
2. ปรับส่วนผสมบางไป
5. เกิดเขม่าในห้องเผาไหม้มาก
8. บรรทุกหนักเป็นเวลานาน ๆ
3. ใช้หัวเทียนร้อนไป
6. ขันหัวเทียนไม่แน่นหรือไม่มีประเก็น
โค้ดของหัวเทียน
โค้ดของหัวเทียนจะเป็นตัวที่บอกให้เราได้รู้ว่าหัวเทียนนั้น ๆ เป็นหัวเทียนขนาดเท่าไร เป็นหัวเทียนร้อนหรือหัวเทียน
เย็น และเป็นหัวเทียนโครงสร้างแบบใด ซึ่งโค้ดของหัวเทียนทุกบริษัทจะถูกกำหนดเป็นมาตรฐานสากล เราสามารถที่จะใช้
ยี่ห้ออะไรก็ได้ใส่กับรถยนต์และรถจักรยานยนต์ โดยการเปรียบเทียบเบอร์โค้ดของหัวเทียน
S - แกนกลางเป็นทองแดง
M - ชนิดแกนสั้น
C - ชนิดใช้กับเครื่องยนต์ความเร็วสูง
A - แบบ 2 เขี้ยว ใช้กับเครื่องยนต์โรตารี
N - ใช้กับรถแข่งมีเขี้ยวตัวงอเป็นนิกเกล
R - ชนิดมีรีซิสเตอร์ที่แกนกลางของหัวเทียน

3 comments:

โปรแกรมเงินเดือน said...

ขอบคุณครับสำหรับบทความ

Anonymous said...

อ.กรุณาadd มาทีคับ TonTaKan_b@hotmail.com

Anonymous said...

ขอความกรุณาจากอาจารย์ด้วยครับคือผมอยากรู็เรื่องเครื่องยนต์ครับกรุณาอาจารย์สอนผมทีผมไม่มีวิฒิทางการศึกษาอยากคุยกับอาจารน์คับขอบคุณคับ TonTaKan_b@hotmail.com