Hur tändstift fungerar

Ett tändstift är en elektrisk anordning som passar in i cylinderhuvudet på vissa förbränningsmotorer och tänder komprimerad aerosolbensin med hjälp av en elektrisk gnista. Tändstift har en isolerad mittelektrod som är ansluten med en kraftigt isolerad ledning till en tändspole eller magnetkrets på utsidan och bildar, med en jordad terminal på stiftets bas, ett gnistgap inuti cylindern. Förbränningsmotorer kan delas in i gnisttändningsmotorer, som kräver tändstift för att börja förbränna, och kompressionständningsmotorer (dieselmotorer), som komprimerar luften och sedan sprutar in dieselbränsle i den uppvärmda tryckluftsblandningen där det självantänds. Motorer med kompressionständning kan använda glödstift för att förbättra kallstartsegenskaperna.

Tändstiftet har två primära funktioner:

För att antända luft/bränsleblandningen. Elektrisk energi överförs genom tändstiftet och hoppar över gapet i stiftets avfyrningsände om spänningen som tillförs till stiftet är tillräckligt hög. Denna elektriska gnista antänder bensin/luftblandningen i förbränningskammaren. För att ta bort värme från förbränningskammaren. Tändstift kan inte skapa värme, de kan bara ta bort värme. Temperaturen på änden av pluggens avfyrningsände måste hållas tillräckligt låg för att förhindra förtändning, men tillräckligt hög för att förhindra nedsmutsning. Tändstiftet fungerar som en värmeväxlare genom att dra oönskad värmeenergi från förbränningskammaren och överföra värme till motorns kylsystem. Värmeintervallet för ett tändstift definieras som dess förmåga att avleda värme från spetsen.

Operation:

Stickkontakten är ansluten till den högspänning som genereras av en tändspole eller magneto. När elektronerna strömmar från spolen utvecklas en spänningsskillnad mellan mittelektroden och sidoelektroden. Ingen ström kan flyta eftersom bränslet och luften i gapet är en isolator, men när spänningen stiger ytterligare börjar den förändra strukturen på gaserna mellan elektroderna. När spänningen överstiger den dielektriska styrkan hos gaserna blir gaserna joniserade. Den joniserade gasen blir en ledare och låter elektroner flöda över gapet. Tändstift kräver vanligtvis en spänning på över 20 000 volt för att "tända" ordentligt.

När elektronströmmen stiger över gapet höjer den temperaturen på gnistkanalen till 60 000 K. Den intensiva värmen i gnistkanalen gör att den joniserade gasen expanderar mycket snabbt, som en liten explosion. Detta är "klicket" som hörs när man observerar en gnista, som liknar blixt och åska.

Värmen och trycket tvingar gaserna att reagera med varandra, och i slutet av gnisthändelsen bör det finnas en liten boll av eld i gnistgapet eftersom gaserna brinner av sig själva. Storleken på denna eldklot eller kärna beror på den exakta sammansättningen av blandningen mellan elektroderna och nivån av förbränningskammarturbulens vid tidpunkten för gnistan. En liten kärna kommer att få motorn att gå som om tändningstiden var försenad, och en stor som om timingen var avancerad.