Tændrørskonstruktion

tændrør er en af de mest misforståede komponenter i en motor. Talrige spørgsmål er dukket op gennem årene, efterlader mange mennesker forvirrede.

denne vejledning er designet til at hjælpe teknikeren, hobbyisten eller racemekanikeren med at forstå, bruge og fejlfinde tændrør. Oplysningerne i denne vejledning gælder for alle typer forbrændingsmotorer: to takts motorer, roterende motorer, højtydende / racing motorer og gade køretøjer.

tændrør er “vinduet” i din motor (dit eneste øjenvidne til forbrændingskammeret) og kan bruges som et værdifuldt diagnostisk værktøj. Ligesom en patients termometer viser tændrøret symptomer og betingelser for motorens ydeevne. Den erfarne tuner kan analysere disse symptomer for at spore årsagen til mange problemer eller for at bestemme luft/brændstofforhold

tændrøret har to primære funktioner:

• for at antænde luft/brændstofblandingen
• for at fjerne varme fra forbrændingskammeret

tændrør transmitterer elektrisk energi, der omdanner brændstof til arbejdsenergi. En tilstrækkelig mængde spænding skal leveres af tændingssystemet for at få det til at gnistre over tændrørets hul. Dette kaldes ” elektrisk ydeevne.”

temperaturen på tændrørets affyringsende skal holdes lav nok til at forhindre forantændelse, men høj nok til at forhindre begroning. Dette kaldes “termisk ydeevne” og bestemmes af det valgte varmeområde.

det er vigtigt at huske, at tændrør ikke skaber varme, de kan kun fjerne varme. Tændrøret fungerer som en varmeveksler ved at trække uønsket termisk energi væk fra forbrændingskammeret og overføre varmen til motorens kølesystem. Varmeområdet er defineret som et Plugs evne til at sprede varme.

hastigheden af varmeoverførsel bestemmes af:

• isolatorens næse længde
• gasvolumen omkring isolatorens næse
• materialerne/konstruktionen af centerelektroden og porcelænisolatoren

et tændrørsvarmeområde har intet forhold til den faktiske spænding, der overføres gennem tændrøret. Snarere er varmeområdet et mål for tændrørets evne til at fjerne varme fra forbrændingskammeret. Målingen af varmeområdet bestemmes af flere faktorer; længden af den keramiske centerisolatornæse og dens evne til at absorbere og overføre forbrændingsvarme, isolatorens materialesammensætning og centerelektrodematerialet.

Varmeklassificering – Varmestrømningsvej

isolatorens næse længde er afstanden fra isolatorens brændespids til det punkt, hvor isolatoren møder metalskallen. Da isolatorspidsen er den varmeste del af tændrøret, er spidstemperaturen en primær faktor i forantændelse og begroning.

uanset om tændrørene er monteret i en plæneklipper, båd eller en racerbil, skal tændrørets spidstemperatur forblive mellem 500C-850 liter C. Hvis spidstemperaturen er lavere end 500 liter C, vil isolatorområdet omkring centerelektroden ikke være varmt nok til at afbrænde kulstof-og forbrændingskammeraflejringer.

disse akkumulerede aflejringer kan resultere i begroning af tændrør, der fører til fejltænding. Hvis spidstemperaturen er højere end 850 liter C, vil tændrøret blive overophedet, hvilket kan medføre, at keramikken omkring centerelektroden blister og elektroderne smelter. Dette kan føre til forantændelse/detonation og dyre motorskader. I identiske tændrørstyper er forskellen fra et varmeområde til det næste evnen til at fjerne ca.70 liter C til 100 liter C fra forbrændingskammeret. En projiceret stil tændrør fyring tip temperatur øges med 10 liter C til 20 liter C.

Tip temperatur og fyring ende udseende

fyring ende udseende afhænger også af tændrøret tip temperatur. Der er tre grundlæggende diagnostiske kriterier for tændrør: god, snavset og overophedet. Grænsen mellem tilsmudsning og optimale driftsområder (500 liter C) kaldes tændrørets selvrensende temperatur. Temperaturen på dette tidspunkt er, hvor de akkumulerede kulstof-og forbrændingsaflejringer brændes af.

i betragtning af at isolatorens næse længde er en afgørende faktor i varmeområdet for et tændrør, jo længere isolator næse, jo mindre varme absorberes, og jo længere varmen skal rejse ind i cylinderhovedets vandtidsskrifter. Dette betyder, at stikket har en højere indre temperatur og siges at være et varmt stik. Et varmt tændrør opretholder en højere intern driftstemperatur for at forbrænde olie-og kulstofaflejringer og har intet forhold til gnistkvalitet eller intensitet.

omvendt har en kold tændrør en kortere isolator næse og absorberer mere forbrændingskammervarme. Denne varme bevæger sig en kortere afstand og gør det muligt for stikket at fungere ved en lavere indre temperatur. Et koldere varmeområde er nødvendigt, når motoren ændres til ydeevne, udsættes for store belastninger eller køres ved høje omdrejninger i en betydelig periode. Den koldere type fjerner varmen hurtigere og reducerer risikoen for forantændelse/detonation og smeltning eller beskadigelse af affyringsenden. (Motortemperaturen kan påvirke tændrørets driftstemperatur, men ikke tændrørets varmeområde).

nedenfor er en liste over nogle af de mulige eksterne påvirkninger på tændrørets driftstemperaturer. Følgende symptomer eller tilstande kan have indflydelse på tændrørets faktiske temperatur. Tændrøret kan ikke skabe disse forhold, men det skal være i stand til at klare niveauet af varme…hvis ikke, vil ydelsen lide, og motorskader kan opstå.

luft / brændstofblandinger påvirker motorens ydeevne og tændrørets driftstemperatur alvorligt.

• rige luft/brændstofblandinger får spidstemperaturen til at falde, hvilket forårsager begroning og dårlig kørbarhed
• Lean air/brændstofblandinger får plug tip og cylindertemperatur til at stige, hvilket resulterer i forantændelse, detonation og muligvis alvorlig tændrør og motorskade
• det er vigtigt at læse tændrør mange gange under tuningsprocessen for at opnå den optimale luft/brændstofblanding

højere kompressionsforhold/tvungen induktion hæver tændrørspidsen og in-cylinder temperaturer

• komprimering kan øges ved at udføre et af følgende ændringer:

1. reduktion af forbrændingskammervolumen (dvs.: kuplede stempler, mindre kammerhoveder, fræsehoveder osv.)
2. tilføjelse af tvungen induktion (Nitrous, turboladning eller Supercharging)
3. ændring af knastaksel

• når kompressionen øges, er et koldere varmeafstandsstik, højere brændstofoktan og omhyggelig opmærksomhed på tændingstiming og luft/brændstofforhold nødvendigt. Hvis du ikke vælger et koldere tændrør, kan det medføre tændrør/motorskader

• fremrykning af tændingstimeringen med 10 liter får spidstemperaturen til at stige med ca. 70 liter -100 liter C

• stigninger i affyringstemperatur er proportionale med motorhastighed og belastning. Når du kører med en konstant høj hastighed eller bærer / skubber meget tunge belastninger, skal der installeres et koldere tændrør

• når lufttemperaturen falder, bliver lufttætheden/luftvolumenet større, hvilket resulterer i slankere luft/brændstofblandinger. Dette skaber højere cylindertryk / temperaturer og medfører en stigning i tændrørets spidstemperatur. Så brændstoflevering bør øges. Når temperaturen stiger, falder lufttætheden, ligesom indsugningsvolumen, og brændstofforsyningen skal reduceres.

• efterhånden som fugtigheden stiger, falder luftindtagsvolumen
• resultatet er lavere forbrændingstryk og temperaturer, hvilket medfører et fald i tændrørets temperatur og en reduktion i den tilgængelige effekt.
• luft – / brændstofblandingen skal være slankere afhængigt af omgivelsestemperaturen.

• påvirker også tændrørets spidstemperatur
• jo højere højde, jo lavere cylindertryk bliver. Når cylindertemperaturen falder, forsøger plug tip temperatur
• mange mekanikere at “jage” tuning ved at ændre tændrørsvarmeområder
• det virkelige svar er at justere jetting eller luft / brændstofblandinger i et forsøg på at sætte mere luft tilbage i motoren

• defineret som: tænding af luft/brændstofblandingen før det forudindstillede tændingstimingsmærke
• forårsaget af hot spots i forbrændingskammeret…kan forårsages (eller forstærkes) af over avanceret timing, for varmt tændrør, lavt oktanbrændstof, magert luft/brændstofblanding, for høj kompression eller utilstrækkelig motorkøling
• en ændring til et højere oktanbrændstof, et koldere stik, rigere brændstofblanding eller lavere kompression kan være i orden
• du skal muligvis også forsinke tændingstimingen og kontrollere køretøjets kølesystem
• forantændelse fører normalt til detonation; forantændelse og detonation er to separate begivenheder

• tændrørets værste fjende! (udover begroning)
• kan bryde isolatorer eller afbryde jordelektroder
• forantændelse fører oftest til detonation
• Stikspidstemperaturer kan stige til over 3000 liter F under forbrændingsprocessen (i en racermotor)
• hyppigst forårsaget af hot spots i forbrændingskammeret.
• Hot spots gør det muligt for luft/brændstofblandingen at antænde. Da stemplet tvinges opad ved mekanisk påvirkning af forbindelsesstangen, vil den forantændte eksplosion forsøge at tvinge stemplet nedad. Hvis stemplet ikke kan gå op (på grund af kraften i den for tidlige eksplosion), og det ikke kan gå ned (på grund af forbindelsesstangens opadgående bevægelse), rasler stemplet fra side til side. Den resulterende stødbølge forårsager en hørbar pinglyd. Det er detonation.
• det meste af den skade, som en motor opretholder, når “detonerer”, skyldes overdreven varme
• tændrøret er beskadiget af både de forhøjede temperaturer og den ledsagende stødbølge eller hjernerystelse

• et tændrør siges at have fejlet, når der ikke er leveret tilstrækkelig spænding til at slukke for alt brændstof, der er til stede i forbrændingskammeret på det rette tidspunkt for strømslaget (et par grader før topdød), og center)
• et tændrør kan levere en svag gnist (eller slet ingen gnist) af forskellige årsager…defekt spole, for meget kompression med forkert stikspalte, tør tilsmudset eller våd tilsmudset tændrør, utilstrækkelig tænding timing, etc.
• lette fejl kan forårsage et tab af ydeevne af åbenlyse grunde (hvis brændstof ikke tændes, skabes der ingen energi)
• alvorlige fejl vil forårsage dårlig brændstoføkonomi, dårlig kørbarhed og kan føre til motorskader

begroning

• vil forekomme, når tændrørets tipstemperatur ikke er tilstrækkelig til at afbrænde kulstof, brændstof, olie eller andre aflejringer
• vil forårsage, at gnisten udvaskes til metal shell…no gnist på tværs af stikspalten vil forårsage fejltænding
• Vådbelastede tændrør skal skiftes…tændrør vil ikke affyre
• Tørbelagte tændrør kan nogle gange rengøres ved at bringe motoren op til driftstemperatur
• før du skifter tilsmudset tændrør, skal du sørge for at fjerne årsagen til tilsmudsning