スパークプラグの仕組み

スパークプラグは、一部の内燃エンジンのシリンダーヘッドに取り付けられ、電気火花によって圧縮エアロゾルガソリンに点火する電気装置です。 スパークプラグには、厳重に絶縁されたワイヤによって外部の点火コイルまたは磁気回路に接続された絶縁された中心電極があり、プラグの基部の接地端子とともにシリンダー内にスパークギャップを形成します。 内燃エンジンは、燃焼を開始するために点火プラグを必要とする火花点火エンジンと、空気を圧縮し、加熱された圧縮空気混合物にディーゼル燃料を噴射し、そこで自己点火する圧縮点火エンジン (ディーゼル エンジン) に分類できます。 圧縮点火エンジンは、コールドスタート特性を改善するためにグロープラグを使用する場合があります。

スパークプラグには 2 つの主な機能があります。

空気/燃料混合物に点火します。 電気エネルギーはスパークプラグを介して伝達され、プラグに供給される電圧が十分に高い場合、プラグの点火端のギャップをジャンプします。 この電気火花は、燃焼室内のガソリン/空気混合気に点火します。 燃焼室から熱を取り除くためです。 スパークプラグは熱を発生させることはできず、熱を取り除くことしかできません。 プラグの点火端の端の温度は、プレイグニッションを防ぐために十分に低く保つ必要がありますが、ファウリングを防ぐために十分に高く保つ必要があります。 スパークプラグは、燃焼室から不要な熱エネルギーを引き出し、エンジンの冷却システムに熱を伝達することにより、熱交換器として機能します。 スパークプラグの熱範囲は、その能力が先端から熱を放散することとして定義されます。

手術 ：

プラグは点火コイルまたはマグネトによって生成される高電圧に接続されます。 電子がコイルから流れると、中心電極と側面電極の間に電圧差が生じます。 ギャップ内の燃料と空気は絶縁体であるため電流は流れませんが、電圧がさらに上昇すると、電極間のガスの構造が変化し始めます。 電圧がガスの絶縁耐力を超えると、ガスはイオン化します。 イオン化したガスは導体となり、電子がギャップを通過できるようになります。 スパークプラグが適切に「点火」するには、通常 20,000 ボルトを超える電圧が必要です。

電子の流れがギャップを横切って急増すると、スパーク チャネルの温度が 60,000 K まで上昇します。スパーク チャネル内の高熱により、イオン化したガスが小さな爆発のように非常に急速に膨張します。 これは、稲妻や雷鳴に似た、火花を観察するときに聞こえる「カチッ」という音です。

熱と圧力によりガスが互いに反応し、火花イベントの終わりにはガスが自然に燃焼して火花ギャップに小さな火の玉ができるはずです。 この火の玉または核のサイズは、電極間の混合物の正確な組成と、火花発生時の燃焼室の乱流のレベルによって異なります。 カーネルが小さいと、点火タイミングが遅らせられたかのようにエンジンが作動し、カーネルが大きいと、点火タイミングが進角したかのようにエンジンが作動します。