Κατά την ψυχρή εκκίνηση, είναι πολύ σηµαντικό να αποτρέπεται, µέσω των καλωδίων, η αγωγή της θερµότητας από τον πυρήνα της καύσης. Ένα σωστά σχεδιασµένο µπουζί πρέπει να απάγει όσο το δυνατόν λιγότερη θερµότητα για να εξελίσσεται οµαλά η διαδικασία της καύσης.
Οι διαστάσεις των ηλεκτροδίων ενός µπουζί και η διάµετρος του κεντρικού ηλεκτροδίου αποτελούν καθοριστικούς παράγοντες της αναφλεξιµότητας. Της ικανότητας, δηλαδή, ενός κινητήρα να µπορεί, επιτυχώς, να καίει ένα ευρύ φάσµα µιγµάτων αέρα/καυσίµου. Είναι, µάλιστα, τόσο σηµαντικοί παράγοντες, που από µερικούς κατασκευαστές προσδιορίζονται και στον κωδικό του εξαρτήµατος. Για παράδειγµα, σε ένα µπουζί µε κωδικό AGPR32CD1, το προτελευταίο ψηφίο, το D, περιγράφει τη διάσταση. Δηλαδή 1,7 mm η διάµετρος του κεντρικού ηλεκτροδίου και 2,8 mm το πλάτος του ηλεκτροδίου γείωσης. Εάν έγραφε Α θα είχαµε 1,5 mm διάµετρος κεντρικού ηλεκτροδίου και 2,8 mm πλάτος ηλεκτροδίου γείωσης. Εάν έλειπε αυτό το ψηφίο, θα είχαµε 1,25 mm διάµετρος κεντρικού ηλεκτροδίου και 2,8 mm πλάτος ηλεκτροδίου γείωσης.
Ας δούµε, όµως, γιατί οι διαστάσεις και η µάζα των ηλεκτροδίων είναι σηµαντικά:
Ο ρόλος του μπουζί είναι να παράγει αξιόπιστα έναν ισχυρό σπινθήρα μεταξύ των ηλεκτροδίων, με ακρίβεια, στον καθορισμένο χρόνο, για να «σηματοδοτήσει» την έναρξη καύσης του μίγματος.
Όταν εφαρμοστεί υψηλή τάση μεταξύ του κεντρικού ηλεκτροδίου και του ηλεκτροδίου γείωσης στο μπουζί, η μόνωση μεταξύ των ηλεκτροδίων διακόπτεται. Δημιουργείται τότε ένας ηλεκτρικός σπινθήρας. Αυτός αρχίζει την ανάφλεξη και την καύση του μίγματος. Η εκφόρτιση έχει εξαιρετικά μικρή διάρκεια, περίπου 1/1000 του δευτερολέπτου.
Η ανάπτυξη της φλόγας
Ειδικότερα, όταν υπάρξει ο σπινθήρας ανάμεσα στα ηλεκτρόδια του μπουζί, η υψηλή θερμοκρασία του διαμορφώνει έναν μικρό πυρήνα φλόγας μίγματος αέρα/καυσίμου. Η θερμότητα του πυρήνα φλόγας, που είναι περίπου 2.000 – 3.000°C, οδηγεί σε ανάφλεξη του επόμενου στρώματος μίγματος αέρα/καυσίμου. Ο πυρήνας φλόγας αναπτύσσεται, τότε αναφλέγεται το μίγμα ανάμεσα στο διάκενο μεταξύ των ηλεκτροδίων του μπουζί. Στη συνέχεια, επεκτείνεται στον υπόλοιπο θάλαμο καύσης, όπου συνεχίζει ως φλόγα μέχρι να καεί όλο το μίγμα.
Υπάρχουν τέσσερα στάδια από τη στιγµή που ξεσπά ο σπινθήρας: 1ο στάδιο: δηµιουργία σπινθήρα, 2ο στάδιο: δηµιουργία πυρήνα φλόγας, 3ο στάδιο: ανάπτυξη του πυρήνα της φλόγας, 4ο στάδιο: καύση του µίγµατος.
Το μέτωπο της φλόγας θα πρέπει, ιδανικά, να μεγαλώνει με σταθερό και ομοιόμορφο ρυθμό, έτσι ώστε, να καεί πλήρως το μίγμα. Η ομοιόμορφη ανάπτυξη της φλόγας εξαρτάται από το σχήμα του θαλάμου καύσης, τον στροβιλισμό και την αναλογία του μίγματος αέρα/καυσίμου εντός του θαλάμου καύσης. Το τυρβώδες μίγμα βοηθά, ώστε η φλόγα να αναπτυχθεί, ομοιόμορφα, σε ολόκληρο τον θάλαμο καύσης. Ωστόσο, είναι αδύνατο να δημιουργηθεί απόλυτα ομοιόμορφη ανάπτυξη φλόγας. Δεν είναι δυνατό να δημιουργηθεί το τέλειο σχήμα για έναν θάλαμο καύσης, που περιέχει βαλβίδες, μπουζί και, ενδεχομένως, μπεκ. Η ανάπτυξη της φλόγας μπορεί να διακοπεί εν μέρει ή να περιοριστεί και η φλόγα μπορεί ακόμη και να σβήσει, λόγω της διασποράς της θερμότητας προς μία κρύα επιφάνεια.
Το σβήσιµο της φλόγας
Στην αρχή αυτής της διαδικασίας, η φλόγα βρίσκεται πολύ κοντά στα ηλεκτρόδια, που έχουν χαμηλότερη θερμοκρασία. Με τον τρόπο αυτό απομακρύνεται η θερμότητα από τον πυρήνα της φλόγας. Το φαινόµενο ψύξης µπορεί, στην πραγµατικότητα, να προκαλέσει
µέχρι και κατάσβεση της φλόγας, κάτι που είναι γνωστό ως φαινόµενο απόσβεσης ή σβησίµατος ή µε τον αγγλικό όρο quenching effect.
Επειδή τα ψυχρά ηλεκτρόδια θα απορροφούν περισσότερη θερμική ενέργεια από τη φλόγα σε σχέση με τα θερμά, ο σχεδιασμός του μπουζί επιτρέπει σε αυτά να διατηρούν επαρκή θερμότητα για να μειώσουν το φαινόμενο αυτό.
Το φαινόµενο σβησίµατος µπορεί να µειωθεί µε τη σχεδίαση του µπουζί, καθώς επηρεάζεται από τρεις βασικές παραµέτρους: το σχήµα του ηλεκτροδίου, τη διάµετρό του και το διάκενο µεταξύ των ηλεκτροδίων.
Υπάρχουν, βέβαια, και άλλοι παράγοντες -εκτός από το μπουζί- που ασκούν σημαντική επίδραση στην απόσβεση της φλόγας, όπως τα κρύα τοιχώματα του θαλάμου καύσης κλπ.
Το διάκενο
Με ένα µικρό διάκενο µεταξύ των ηλεκτροδίων, αυτά θα βρίσκονται κοντά στον πυρήνα της φλόγας. Το γεγονός αυτό καθιστά εύκολη τη διασπορά της θερµότητας από τη φλόγα προς τα ηλεκτρόδια. Εποµένως, το αποτέλεσµα της ψύξης είναι µεγαλύτερο. Από τη στιγµή που υπάρχει επαρκής τάση για σπινθηρισµό, όσο µεγαλύτερο είναι το διάκενο, τόσο περιορίζεται το φαινόµενο σβησίµατος.
Το σχήµα
Στα ηλεκτρόδια µε αυλάκωση σχήµατος Βε (V-grooved), αυτή γίνεται στις 90° για το κεντρικό ηλεκτρόδιο, ώστε να διευκολύνεται η εκκένωση του σπινθήρα.
Με αυτό τον τρόπο, οι σπινθήρες ξεσπούν κοντά στην περίµετρο του κεντρικού ηλεκτροδίου. Έτσι, περιορίζεται το φαινόµενο σβησίµατος και αυξάνει η αναφλεξιµότητα. Τα µπουζί αυτά συµπεριφέρονται καλύτερα κατά την ψυχρή εκκίνηση του κινητήρα, το ρελαντί και την επιτάχυνση.
Η διάµετρος του ηλεκτροδίου
Μεγάλες και παράλληλες επιφάνειες στα άκρα των ηλεκτροδίων, απορροφούν σημαντική ποσότητα θερμότητας κατά την ψυχρή εκκίνηση και αυξάνουν το φαινόμενο σβησίματος.
Ηλεκτρόδια με μικρή επιφάνεια στη ζώνη του πυρήνα της φλόγας μπορούν, ουσιαστικά, να περιορίσουν τη θερμότητα που άγεται προς τα ψυχρά ηλεκτρόδια. Ταυτόχρονα, δεν εμποδίζουν τη διάδοση του μετώπου της φλόγας προς τον υπόλοιπο θάλαμο καύσης.
Όταν χρησιµοποιείται ένα κεντρικό ηλεκτρόδιο µε µικρότερη µάζα, θα έχει και µικρότερο εµβαδόν επιφάνειας, οπότε θα αποµακρύνει και λιγότερη θερµότητα από τον πυρήνα της φλόγας.
Το ίδιο ισχύει και με ένα μικρότερο ηλεκτρόδιο γείωσης, το οποίο θα έχει και πάλι το ίδιο αποτέλεσμα.
Αυτοί είναι και οι λόγοι που ένα μπουζί με ηλεκτρόδια ιριδίου, διαμέτρου μόλις 0,5mm, εξασφαλίζει καλύτερη αναφλεξιμότητα και ο κινητήρας ξεκινά ευκολότερα κατά τη διάρκεια της ψυχρής εκκίνησης.
