小身材大作用-汽车发动机火花塞的基础知识
2017-08-16 08:25 艾森ECU升级(北京运营中心)
火花塞是汽油发动机的点火系统的重要组成部件,没有了火花塞,汽油发动机就会完全运作不了。火花塞的质量好坏也会影响着汽油发动机的性能输出和废气排放,所以一个质量好的火花塞是汽油发动机的必要部件。
火花塞,英文名称为spark plug,又叫火星塞,在粤港澳地区又叫火嘴。大多数情况下是指汽油发动机点火系统中的一个重要零部件。最早的商用火花塞设计专利是由德国博世公司于1902年申请。它的出现使得内燃机的实现成为可能。
作用:火花塞的作用是把点火线圈产生的高压电(1万伏特以上)引入发动机气缸,在火花塞电极的间隙之间产生火花点燃混合气。火花塞的工作环境极为恶劣,以一台普通四冲程汽油机的火花塞为例,在进气冲程时温度只有60℃,压力90kpa;而在点火燃烧时,温度会瞬间上升至3000℃,压力达到4000kpa;这种急冷急热的交替频率很高,不是一般材料所能应付得了,还要保证绝缘性能,因此对火花塞的材料要求也就很苛刻了。
火花塞很小,一只口袋可以放好几只,但它构造不简单。它有绝缘体和金属壳体两大组成部分:金属壳体带有螺纹,用于拧入气缸;在壳体内装有绝缘体,它里面贯通着一根中心电极、中心电极上端有接线螺母,连接从分电盘过来的高压电线;在壳体的下端面焊有接地电极,中心电极与接地电极之间有0.6-1.0毫米的间隙,高压电经过这个间隙入地就会迸发出火花点燃混合气。
火花塞关键部分是绝缘体,如果绝缘体不起作用,高压电就会“抄小路”而不经两极入地,造成无火花现象。火花塞的绝缘体必须要有良好的机械性能和耐高电压、耐高温冲击,耐化学腐蚀的能力,普通火花塞多采用以氧化铝为基础的陶瓷做成。火花塞的尺寸是全世界统一的,任何汽车上都可以通用,但由于汽油发动机类型有区别,因此火花塞也会分有二种基本类型,冷型和热型。冷型与热型是相对而言,它反映了火花塞的热特性性能。火花塞要有适当的温度才能工作良好,没有积炭才能工作正常。实践证明火花塞绝缘体保持在500-600℃温度时,落在绝缘体上的油滴能立即烧去不会形成积炭,高于这个温度会早燃,低于这个温度有积炭。在不同发动机上的温度会不一样,设计者就利用绝缘体裙部的长度来解决这个矛盾。有些裙部短受热面积小,散热快,因此裙部温度低些,称为冷型火花塞,适用于高速高压缩比的大功率发动机;有些裙部细长受热面积大,散热慢,因此裙部温度高些,称为热型火花塞,适用于中低速低压缩比的小功率发动机。自己的汽车用什么火花塞,要按照厂家的规定型号选用,不是什么火花塞都适用的。
分类:根据发动机的型号不同,所使用的火花塞型号都有着很大的区别。同样,四冲程汽油发动机与二冲程汽油发动机的火花塞的外观就并不一样。而按照材质来分,可分为大多数原厂车辆采用的镍锰合金火花塞,另外还有更具耐用型和更佳点火效果的铂合金火花塞和铱合金火花塞。另外,如果更专业的进行分类,可以分为大概6种:准型火花塞、缘体突出型火花塞、电极型火花塞、座型火花塞、极型火花塞和面跳火型火花塞等。
特性:
耐热性:可适应极热﹒极冷的情况
火花塞内部的受到的温度在混合气体燃烧时就达到了2000℃、在吸入行程中使低温气体受冷,让4冲程式发动机的急热急冷现象把发动机运转中的2 回转变成一回转。
与此耐热性相同,也要求具有达不到表面着火的起点的放热性。
机械的强度:可以适应激烈的压力变化
在吸入行程中达到1气体压力以下,爆発行程中可达到45气压以上。唯一可以适应这种激烈压力变化的机械强度。
绝缘性:维持高电压的绝缘性
在急剧的温度变化压力变化反复的情况下,对于约10~30kV的高电压要求可以维持充分的绝缘性。
气密性:在恶略环境下保持气密性
在急剧的温度变化压力变化下,要求保持机械箱与绝缘体间的气密性。
耐消耗性:把电极的消耗降到最小
在恶略环境下,把电极的消耗降到最小,要求具有这种耐消耗性。
耐污损性:把燃烧的污垢减到最少
恶略环境下、抑制因混合气体燃烧而产生的电极的污垢。附着着的活性炭也会受热烧尽,从而达到自我清洁的要求。因此,即使是低速行驶,也可以迅速提升火花塞的温度,可达到(约500℃)。
火花作为发动机点火系统的重要部件,其中热值就是火花塞受热和散热能力的一个指标。火花塞的热值用数字1-9表示,其中1-3为低热值,4-6为中热值,7-9为高热值。原厂车型一般配备5、6、7三种热值的火花塞。另外,能够大量散热的称为冷型火花塞,也就是高热值火花塞,反之,相对散热量较少的就叫做热型火花塞,也就是低热值火花塞。在更换火花塞时,其热值并不能低于原厂火花塞低,但也不能不断的追求高热值,应该参照原厂火花塞的热值进行匹配。
除了选用火花赛时需要注意热值之外,在使用一段时间后,火花赛间隙也是判定是否需要更换的重要依据。所谓火花塞间隙,指火花塞的中心电极与接地电极之间的距离,一般间隙为0.6-1.3mm之间,火花塞间隙越大所产生的电弧就越长,更容易点燃气缸中的油气混合物,当由于间隙大了,击穿空气所需要的电压也较大,所以不同发动机所想匹配的火花塞间隙各有不同。另外在火花塞使用一段时间后,由于电极损耗的原因导致间隙变大,影响发动机的输出水平,所以当火花塞间隙因损耗变大时,就应该及时更换。
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