火花塞是汽油机点火系统的重要元件,它可将高压电引入燃烧室,并使其跳过电*间隙而产生火花,从而点燃气缸中的可燃混合气。主要由接线螺母、绝缘体、接线螺杆、中心电*、侧电*以及外壳组成,侧电*焊接在外壳上。
火花塞工作原理
在高电压的作用下,火花塞中心电*与侧电*间的空气将迅速发生电离作用,形成带正电的离子和带负电的自由电子。当电*间的电压达到一定值时,气体中的离子、电子数目像雪崩一样增加,从而使空气失去绝缘性,间隙便形成放电通道,发生“击穿”现象。此时,气体形成发光体,即“火花”。伴随其受热膨胀,还发生“啪啪”声响。这种电火花的温度可高达2000~3000℃,足以点燃气缸燃烧室内的混合气。
火花塞常见分类
按照热值高低来分,有冷型和热型;按照电*材料来分,有镍合金、银合金和铂合金等;如果更专业一些,火花塞的类型大体上有如下几种:
1、准型火花塞:其绝缘体裙部略缩入壳体端面,侧电*在壳体端面以外,是使用*广泛的一种。
2、缘体突出型火花塞:绝缘体裙部较长,突出于壳体端面以外。它具有吸热量大、抗污能力好等优点,且能直接受到进气的冷却而降低温度,因而也不易引起炽热点火,故热适应范围宽。
3、电*型火花塞:其电*很细,特点是火花强烈,点火能力好,在严寒季节也能保证发动机迅速可靠地起动,热范围较宽,能满足多种用途。
4、座型火花塞:其壳体和旋入螺纹制成锥形,因此不用垫圈即可保持良好密封,从而缩小了火花塞体积,对发动机的设计更为有利。
5、*型火花塞:侧电*一般为两个或两个以上,优点是点火可靠,间隙不需经常调整,故在电*容易烧蚀和火花塞间隙不能经常调节的一些汽油机上常常采用。
6、面跳火型火花塞:即沿面间隙型,它是一种*冷型的火花塞,其中心电*与壳体端面之间的间隙是同心的。
7、标准型与突出型火花塞
标准型火花塞是绝缘体裙部端略低于壳体螺纹端面的单侧电*火花塞,它采用侧置气门式发动机应用*广泛的传统发火端结构。为区别于后来出现的”突出型”,此结构被称为”标准型”。
突出型火花寒*初是为顶置气门式发动机配套设计的。它的绝缘体裙部突出壳体螺纹端面而伸入燃烧室内。在燃烧的混合气中吸收较多热量,息速时有较高的工作温度,避免污损;高速时由于气门顶置,吸入的气流对准绝缘体裙部,将其冷却,使*高温度提高不多,因而热范围较大。突出型火花塞由于进气道拐弯多,气流对绝缘体裙部冷却作用不大,因此不适用于侧置气门式发动机。
8、单侧*与多侧*火花塞
传统单侧*火花塞有一个明显的缺陷,即侧电*盖住了中心电*。当两*间高压放电时,火花间隙处的混合气将吸收火花热量并因电离被激活而形成“火核”。火核形成的场所一般在接近侧电*处,热量将较多地被侧电*吸收,即电*的“消焰作用”,它减少了火花能量,降低了跳火性能。
于是,在上世纪20年代,出现了三侧*火花塞。与单侧*相比,多侧*的火花间隙由多个侧电*的断面(冲成圆孔)和中心电*的圆柱面构成,这种旁置式的火花间隙消除了侧电*盖住中心电*的缺点,增加了火花的“可达性”,火花能量较大,较容易深入汽缸内部,有助于改善混合气燃烧状况并减少废气排放。由于多侧*提供了多个跳火通道,因而延长了使用寿命,提高了点火的可靠性。这里必须指出,放电的瞬间只能是一条通道跳火,不可能多侧*同时跳火。高速摄影的放电过程证明了这一点。
国产火花塞型号中的后缀字母(热值数后面的字母)D、J、Q分别表示双侧*、三侧*、四侧*。
9、镍基合金与铜芯电*火花塞
对伸入燃烧室电*的*基本要求是耐烧蚀(电蚀和化学腐蚀)和良好的导热性。随着材料科学和工艺技术的发展,电*材料经历了铁、镍、镍基合金、镍-铜复合材料、贵金属的演化过程。现在用得*普遍的是镍基合金。通常,纯金属的导热性优于合金,但纯金属(例如镍)对燃烧气体及其形成的固状沉积物的化学腐蚀反应比合金灵敏。因此电*材料采用镍基加入铬、锰、硅等元素,铬提高抗电蚀能力,锰和硅提高耐化学腐蚀能力,特别是对危害性很大的氧化硫的抗腐蚀能力。
10、普通型与电阻型火花塞
火花塞作为火花放电发生器,是一种宽带连续型的电磁辐射干扰源。为了抑制因跳火产生的电磁辐射对无线电场的强干扰,保护无线电通讯并防止车载电子装置的误动作,世界各国自上世纪60年代以来,加快了电阻型火花塞的开发。我国也发布了一系列强制性电磁兼容的国家标准,对于火花塞点火发动机驱动的车辆装置无线电干扰特性作了严格的限制,因此对电阻型火花塞的需求也大为增加。电阻型火花塞在结构上与普通型没有大的区别,仅仅是将绝缘体内的导体密封剂改为电阻密封剂。
火花塞检测标准:
GB/T 34586-2017 道路车辆 燃气火花塞 试验方法和要求
GB/T 7825-2017 道路车辆 火花塞 试验方法和要求
GB/T 6791-2012 道路车辆 火花塞及其气缸盖安装孔 基本特征及尺寸
GB/T 2900.9-1994 电工术语 火花塞
BS ISO 11565-2006(R2010)道路车辆.火花塞.试验方法和要求
GB/T 34586-2017道路车辆 燃气火花塞 试验方法和要求
ISO/TR 15409-2002道路车辆 火花塞的热量评估
JIS B8031-2006内燃机用火花塞
JIS D1606-1987汽车火花塞适用性能试验
KS W4511-1997航空顺用活塞发动机用火花塞