解讀火花塞

解讀火花塞 

 汽油發(fā)動機上都有火花塞，一缸一個，個別的高速汽油發(fā)動機每缸還裝有2個火花塞�；鸹ㄈ�雖然只有是一只小零件，但它卻極其重要，沒有它發(fā)動機會動彈不得。
一、作用
 火花塞是點火系統(tǒng)末端的組件，其作用是將點火線圈所產(chǎn)生的脈沖高壓電（1萬V以上）引進燃燒室，利用火花塞電極的間隙之間產(chǎn)生的電火花點燃混合氣，完成燃燒，因此火花塞的工作條件是高溫高壓，雖然小但卻很重要。
二、制造工藝及材料
 火花塞這個玩意兒看上去簡單，做起來不容易，它對材料及制造工藝的要求十分高。
 火花塞的工作環(huán)境極為惡劣，以一臺普通四沖程汽油機的火花塞為例，在進氣沖程時溫度只有60℃，壓力90kPa；而點火燃燒時，溫度會瞬間上升至3000℃，壓力達到4000kPa；這種急冷急熱的交替頻率很高，工作環(huán)境十分惡劣，火花塞絕緣體被擊穿、電極積炭失效常會發(fā)生，因此它屬于"易損件"，不少司機的工具箱里常備火花塞，以便隨時更換。還要保證絕緣性能，因此對火花塞的材料要求也就很苛刻。隨著技術(shù)的發(fā)展，火花塞的耐用性提高了，電極材料使用鉑合金來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的銅－鎳合金，延長了火花塞的使用壽命，現(xiàn)代轎車的火花塞一般使用里程達15萬km左右。
 
三、分類及基本構(gòu)造
 火花塞很小，一只口袋可以放好幾只，但它構(gòu)造不簡單，如圖1。它有絕緣體和金屬殼體兩大組成部分。
 金屬殼體帶有螺紋，用于擰入汽缸；在殼體內(nèi)裝有絕緣體，它里面貫通著一根中心電極、中心電極上端有接線螺母，連接從分電器過來的高壓電線；在殼體的下端面焊有接地電極，中心電極與接地電極之間有0.7～1.3mm的間隙，高壓電經(jīng)過這個間隙入地就會迸發(fā)出火花點燃混合氣。
 火花塞關(guān)鍵部分是絕緣體，如果絕緣體不起作用，高壓電就會"抄小路"而不經(jīng)兩極入地，造成無火花現(xiàn)象�；鸹ㄈ�的絕緣體必須要有良好的機械性能和耐高電壓、耐高溫沖擊、耐化學(xué)腐蝕的能力，普通火花塞多采用以氧化鋁為基礎(chǔ)的陶瓷做成�；鸹ㄈ�的尺寸是全世界統(tǒng)一的，任何汽車上都可以通用，但由于汽油發(fā)動機類型有區(qū)別，因此火花塞也會分有二種基本類型，冷型和熱型。
 冷型與熱型是相對而言，它反映了火花塞的熱特性性能。火花塞要有適當(dāng)?shù)臏囟炔拍芄ぷ髁己�，沒有積炭才能工作正常。實踐證明火花塞絕緣體保持在500～600℃溫度時，落在絕緣體上的油滴能立即燒去不會形成積炭，高于這個溫度會早燃，低于這個溫度有積炭。在不同發(fā)動機上的溫度會不一樣，設(shè)計者就利用絕緣體裙部的長度來解決這個矛盾。有些裙部短、受熱面積小、散熱快，因此裙部溫度低些，稱為冷型火花塞，適用于高速高壓縮比的大功率發(fā)動機；有些裙部細長、受熱面積大、散熱慢，因此裙部溫度高些，稱為熱型火花塞，適用于中低速低壓縮比的小功率發(fā)動機。自己的汽車用什么火花塞，要按照廠家的規(guī)定型號選用，不是什么火花塞都適用的。
 普通火花塞都是單極的，但現(xiàn)在還有一種多極火花塞，例如博世（Bosch）公司生產(chǎn)的4極火花塞。這種4極火花塞采用鉑中央電極，周圍4個接地電極是用稀土金屬釔制成。通電時電火花在電極之間來回穿梭跳躍，選擇一個阻抗最小的打出火花，好像雷電閃光一樣。由于多極火花塞電極之間的面積比單極大，使火花活動范圍大，火花能夠盡可能多地接觸混合氣以保證可靠點火燃燒，同時又能保證電極間隙盡可能小，在一般情況下均能夠使點火電壓形成可靠的電火花。經(jīng)試車表明這種火花塞壽命長，燃油經(jīng)濟性比普通火花塞高5%。
 圖2以LD火花塞為例，解析火花塞各部分結(jié)構(gòu)及特點。
 
四、更換時機及保養(yǎng)
 一部發(fā)動機，其工作性能的正常與否、發(fā)揮好壞，燃油的節(jié)約與浪費，火花塞起到的作用功不可沒。對于發(fā)動機的維護與修理，小小的火花塞卻屬于故障率較高的部件，因此常見到更換火花塞后的汽車行駛較以前輕松有力，油耗降低，排煙干凈，無黑煙現(xiàn)象。
 汽車需更換火花塞時大致有以下幾個原因：
 一為更換的火花塞出現(xiàn)積油。用手摸(或眼看)火花塞均會發(fā)現(xiàn)油漬。出現(xiàn)這種故障的原因多半是發(fā)動機長時間啟動而未著火，也就是說，已經(jīng)向火花塞噴油但油卻未燃燒。這樣油層覆蓋火花塞電極，啟動更為困難。所以有經(jīng)驗的司機在啟動時油門不踩過大，以防止發(fā)動機啟動出現(xiàn)"油悶"現(xiàn)象。
 二是火花塞出現(xiàn)一層沉積的黑炭。故障原因大多因為發(fā)動機的供油混合氣濃度過高或者內(nèi)部潤滑油上竄發(fā)生燃燒所致。出現(xiàn)積炭，容易造成發(fā)動機間歇斷火，使之運轉(zhuǎn)不靈。發(fā)動機有時感覺沒力，往往是由于此原因。
 三是發(fā)現(xiàn)火花塞兩極(陰、陽極)之間的間隙過大。陰陽極之間的間隙大導(dǎo)致?lián)舸╇妷焊叨�且時間長。故高速運轉(zhuǎn)時，容易出現(xiàn)個別汽缸斷火現(xiàn)象。故障原因大多因為火花塞電極間隙調(diào)整不合適。
 四是發(fā)現(xiàn)火花塞外面的絕緣體出現(xiàn)裂縫。當(dāng)然，這個火花塞是不能用了，需要更換。為什么會出現(xiàn)這種情況呢？一般是因為發(fā)動機的溫度劇變到強烈機械沖擊所致。我們都知道，火花塞工作在高溫的環(huán)境中，周圍的散熱條件又極其有限，所以由于高溫爆裂是經(jīng)常發(fā)生的現(xiàn)象。
 基于以上４種原因，要求我們對發(fā)動機點火系統(tǒng)中火花塞的使用必須合理調(diào)整電極間隙，并且按時清潔火花塞，做好保養(yǎng)工作。
 從發(fā)動機上拆下火花塞，假如出現(xiàn)積炭，可將火花塞浸泡在丙酮(一種化學(xué)溶劑)或煤油中一段時間，然后用細銅刷輕輕涮洗，直至將積炭清除干凈后用壓縮空氣吹干后裝回使用。