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汽车发动机点火系统基础知识之火花塞的那些事

2018-01-04 07:55    艾森ECU升级(北京运营中心)

火花塞技术:

    通过电极之间的放电现象产生火花,汽油发动机是通过燃料和混合气体的适时燃烧使之产生动力,但是作为燃料的汽油即使处于高温环境下也很难自燃,要想使其适时燃烧有必要用“火”来点燃。这里说的火花点火便是“火花塞”的作用。发动机整体性能的好坏完全是取决于火花塞闪出火花的良否来决定的。我们往往把发动机比作为“汽车的心脏”,但是更能把火花塞比作为是汽油发动机或部分柴油机的心脏

 

火花

    在火花塞的中心电极和接地电极之间施加由点火装置所产生的高电压,由此电极间的绝缘状态被破坏而产生电流,放电生成电火花。

    火花能量决定能否使压缩混合气体点火爆发。

    放电现象是在极短时间内(约千分之一秒)完成的,且极为复杂。

    火花塞所的作用就是必须在规定的时间内使电极之间切实产生强火花,成为混合气燃烧的始点。

着火

    由电火花所引起的点火是通过电极之间的火花放电而使燃烧粒子活性化,产生化学反应(酸性),并发生热效应,最终形成火焰核。该热能使其周围的混合气活性化,最终形成以自身燃烧为中心向周边扩大的火焰核。

 


但是如果电极的消焰作用比火焰核的作用大,火焰核会因此而消失导致熄火(指由于电极吸热使火焰消除的作用)。

    另外、如果火花隙较宽,火焰核会变大,消火作用也会变小,可保证确实点火。当火花隙过于宽时,则需要大的放电电压,从而超过了线圈的性能界限,反而不能放电。

火花塞必要的性能

    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℃)。
 

铂金火花塞

    火花塞分很多种,就材料而言主要有:镍合金、铂金等,这些材料本身都有良好的导电性。火化塞散热形式有冷型火花塞和热型火花塞火花塞的电极结构主要有单极、双极、四极等。其中出于想提升车辆点火性能方面的考虑,很多人都会想着把自己的单极火花塞改为多极的,或者将自己的镍合金火花塞改为铂金的。

  对于单极和多级,本文不做讨论,但说不同材质的火花塞,是否值得更换呢?从价钱上看,贵金属火花塞虽然比镍合金的贵几十元,但相对于动辄可以优惠上万元的车价而言,它绝对价值并不高,为何原厂并不采用这些贵金属的火花塞呢?是完全出于成本吗?还是别的什么原因?弄清楚这个问题,我们就能搞清楚,咱们自己的车子是不是值得更换铂金火花塞了。

    火花塞是由绝缘体和金属壳体两部分组成,金属壳体带有螺纹,拧在发动机气缸上,在金属壳体中有一个中心电极,它通过绝缘材料与金属壳体绝缘,在中心电极上端有接线螺母,连接连接到高压线圈上,在金属壳体下面还焊有接地电极,在中心电极与接地电极之间有很小的间隙,脉冲高压电击穿两个电极之间的空气,产生电火花点燃可然混合气做功,由于火花塞工作在高温高压的恶劣环境,对它的材料和制造工艺都要求十分高,但在大多经济型车常采用镍合金火花塞,只有中高档车才会使用铂金火花塞、白金火花塞

 

    许多车友认为,厂家不给自己的车配备铂金火花塞,完全是出于成本考虑,是偷工减料的表现,因此十分愤愤地掏钱将自己车上远未到火花塞更换周期的镍合金火花塞更换为铂金的。这样的更换显然是出于对性能的考虑,而非耐久性。那么估计十个车友会有九个觉得失望,因为这种性能的提升实在是有限,甚至丝毫感觉不出来。其实这才是原厂不采用贵金属火花塞的主要原因。

     提高整个发动机的点火性能是一个系统工程,单靠换火花塞对发动机性能是不会有太大的改观。因为发动机的点火系统主要由高压线、点火线圈、分电器火花塞等组成。我们要想从根本上提高发动机性能,首先需要考虑提升点火电压,更高的电压才能提供更大的点火能量。提升电压之后就更换线径粗且导电性好的高压线,因为一条高压线的导电性与它的截面积、长度和材料有关系,如果线径过细、过长以及导线中含杂质较多都会影响点火性能。只有这些更换以后,才有必要考虑更换铂金火花塞。注意,这里说的也仅仅是考虑,而不是必须,因为此时即使不更换铂金火花塞,点火性能同样也能获得提升。  

    与单极和多级的区别不同,铂金火花塞最主要的优点并不是提高点火能量,而是提高耐久性。它的使用寿命比镍合金的长得多,适合更恶劣的工作环境,对于高性能发动机而言,它能更持久稳定的工作。至于在性能方面,它的点火能量与普通镍合金是类似的,当然会在失火率方面有些优势,但这更多的是出于其要满足高转速发动机的设计需求,而且这种优势并不明显。因此当我们修改了整套点火系统以后,发动机的工作状况变得更加强了,燃烧室的工作环境变得更加恶劣,因此采用铂金火花塞的优势就体现出来。

    而对于价格较低的经济型轿车,它的设计取向更多的是经济性,在能满足日常代步的情况下,剔除更多没有意义的强化。而作为镍合金的火花塞,完全可以满足这类车型的工作需求,虽然每3万公里左右需要更换一次,但成本要比铂金的低很多,综合来看其成本差别并不大。当然,后期的更换也会给厂家带来一些售后利润,这也是厂家考虑的因素之一,但并不是主要的。

  铂金火花塞最大的特点是寿命长,耐久性好,适合更恶劣的工况。因此在其他部件没有做任何改动的情况下,更换铂金火花塞,一般只能起到延迟更换火花塞周期的作用,而对于性能的提升则非常有限。对于那些并不想彻底修改点火系统的车主来说,如果在原厂火花塞还未到更换周期的时候更换铂金火花塞,是非常得不偿失的。 

 

  而如果单纯期望从性能提升的角度更换铂金火花塞,还是放弃为妙,因为更换以后产生的效果很难让你有任何惊喜。如果是出于寿命考虑,自己的车辆使用比较恶劣,短时间驾驶里程较多,不愿意频繁前往维修站更换火花塞的车友,采用铂金火花塞是可以的,这样可以减小更换次数,并且提高工作效率。

 

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