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火花塞是汽油機(jī)點(diǎn)火系的重要元件，它可將高壓電引入燃燒室，并使其跳過電極間隙而產(chǎn)生火花，從而點(diǎn)燃?xì)飧字械目扇蓟旌蠚狻Ｖ饕山泳€螺母、絕緣體、接線螺桿、中心電極、側(cè)電極以及外殼組成，側(cè)電極焊接在外殼上。
火花塞(spark plugs)，俗稱火嘴，它的作用是把高壓導(dǎo)線送來的脈沖高壓電放電，擊穿火花塞兩電極間空氣，產(chǎn)生電火花以此引燃?xì)飧變?nèi)的混合氣體。主要類型有：準(zhǔn)型火花塞、緣體突出型火花塞、電極型火花塞、座型火花塞、極型火花塞、面跳火型火花塞等。火花塞的功用是將上萬伏的高壓電引入燃燒室，并產(chǎn)生電火花點(diǎn)燃混合氣，與點(diǎn)火系統(tǒng)和供油系統(tǒng)配合使發(fā)動機(jī)作功，在很大程度上共同決定著發(fā)動機(jī)的性能
基本信息
| 中文名 | 火花塞 |
| 外文名 | spark plug |
| 別名 | 火嘴 |
| 類別 | 準(zhǔn)型火花塞、緣體突出型火花塞等 |
| 組成 | 由接線螺母、絕緣體、接線螺桿、中心電極、側(cè)電極以及外殼組成 |
| 類型 | 準(zhǔn)型火花塞、緣體突出型火花塞等 |
| 釋義 | 汽油機(jī) 點(diǎn)火系的重要元件 |
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簡介
火花塞，俗稱火嘴，它的作用是把高壓導(dǎo)線(火嘴線)送來的脈沖高壓電放出，擊穿火花塞兩電極間空氣，產(chǎn)生電火花以引燃汽缸內(nèi)的混合氣體。
火花塞安裝在發(fā)動機(jī)的側(cè)面或頂部，早期的火花塞靠缸線與分電器連接，最近十多年來，小汽車上的發(fā)動機(jī)基本上都改成了點(diǎn)火線圈與火花塞直接相連。火花塞的工作電壓至少為10000V，高壓電靠點(diǎn)火線圈由12V電生成，然后傳遞給火花塞。
火花塞
結(jié)構(gòu)介紹
工作原理
在高電壓的作用下，火花塞中心電極與側(cè)電極間的空氣將迅速發(fā)生電離作用，形成帶正電的離子和帶負(fù)電的自由電子。當(dāng)電極間的電壓達(dá)到一定值時(shí)，氣體中的離子、電子數(shù)目像雪一樣增，從而使空氣失去絕緣性，間隙便形成放電通道，發(fā)生“擊穿”現(xiàn)象此時(shí)，氣體形成發(fā)光體，即“火花”。伴隨其受熱膨脹，還將發(fā)生“啪啪”聲響。這種電火花的溫度可高達(dá)2000～3000℃，足以點(diǎn)燃?xì)飧兹紵覂?nèi)的混合氣。
火花塞
常見種類
1、準(zhǔn)型火花塞：其絕緣體裙部略縮入殼體端面，側(cè)電極在殼體端面以外，是使用最廣泛的一種。
2、緣體突出型火花塞：絕緣體裙部較長，突出于殼體端面以外。它具有吸熱量大、抗污能力好等優(yōu)點(diǎn)，且能直接受到進(jìn)氣的冷卻而降低溫度，因而也不易引起熾熱點(diǎn)火，故熱適應(yīng)范圍寬。
3、電極型火花塞：其電極很細(xì)，特點(diǎn)是火花強(qiáng)烈，點(diǎn)火能力好，在嚴(yán)寒季節(jié)也能保證發(fā)動機(jī)迅速可靠地起動，熱范圍較寬，能滿足多種用途。
4、座型火花塞：其殼體和旋入螺紋制成錐形，因此不用墊圈即可保持良好密封，從而縮小了火花塞體積，對發(fā)動機(jī)的設(shè)計(jì)更為有利。
5、極型火花塞：側(cè)電極一般為兩個(gè)或兩個(gè)以上，優(yōu)點(diǎn)是點(diǎn)火可靠，間隙不需經(jīng)常調(diào)整，故在電極容易燒蝕和火花塞間隙不能經(jīng)常調(diào)節(jié)的一些汽油機(jī)上常常采用。
6、面跳火型火花塞：即沿面間隙型，它是一種最冷型的火花塞，其中心電極與殼體端面之間的間隙是同心的。
7、標(biāo)準(zhǔn)型與突出型火花塞
標(biāo)準(zhǔn)型火花塞是絕緣體裙部端略低于殼體螺紋端面的單側(cè)電極火花塞，它采用側(cè)置氣門式發(fā)動機(jī)應(yīng)用最廣泛的傳統(tǒng)發(fā)火端結(jié)構(gòu)。為區(qū)別于后來出現(xiàn)的”突出型”，此結(jié)構(gòu)被稱為”標(biāo)準(zhǔn)型”。
突出型火花塞最初是為頂置氣門式發(fā)動機(jī)配套設(shè)計(jì)的。它的絕緣體裙部突出殼體螺紋端面而伸入燃燒室內(nèi)。在燃燒的混合氣中吸收較多熱量，吸速時(shí)有較高的工作溫度，避免污損；高速時(shí)由于氣門頂置，吸入的氣流對準(zhǔn)絕緣體裙部，將其冷卻，使最高溫度提高不多，因而熱范圍較大。突出型火花塞由于進(jìn)氣道拐彎多，氣流對絕緣體裙部冷卻作用不大，因此不適用于側(cè)置氣門式發(fā)動機(jī)。
8、單側(cè)極與多側(cè)極火花塞
傳統(tǒng)單側(cè)極火花塞有一個(gè)明顯的缺陷，即側(cè)電極蓋住了中心電極。當(dāng)兩極間高壓放電時(shí)，火花間隙處的混合氣將吸收火花熱量并因電離被激活而形成“火核”。火核形成的場所一般在接近側(cè)電極處，熱量將較多地被側(cè)電極吸收，即電極的“消焰作用”，它減少了火花能量，降低了跳火性能。
于是，在上世紀(jì)20年代，出現(xiàn)了三側(cè)極火花塞。與單側(cè)極相比，多側(cè)極的火花間隙由多個(gè)側(cè)電極的斷面（沖成圓孔）和中心電極的圓柱面構(gòu)成，這種旁置式的火花間隙消除了側(cè)電極蓋住中心電極的缺點(diǎn)，增加了火花的“可達(dá)性”，火花能量較大，較容易深入汽缸內(nèi)部，有助于改善混合氣燃燒狀況并減少廢氣排放。由于多側(cè)極提供了多個(gè)跳火通道，因而延長了使用壽命，提高了點(diǎn)火的可靠性。這里必須指出，放電的瞬間只能是一條通道跳火，不可能多側(cè)極同時(shí)跳火。高速攝影的放電過程證明了這一點(diǎn)。
國產(chǎn)火花塞型號中的后綴字母（熱值數(shù)后面的字母）D、J、Q分別表示雙側(cè)極、三側(cè)極、四側(cè)極。
對伸入燃燒室電極的最基本要求是耐燒蝕（電蝕和化學(xué)腐蝕）和良好的導(dǎo)熱性。隨著材料科學(xué)和工藝技術(shù)的發(fā)展，電極材料經(jīng)歷了鐵、鎳、鎳基合金、鎳-銅復(fù)合材料、貴金屬的演化過程。現(xiàn)在用得最普遍的是鎳基合金。通常，純金屬的導(dǎo)熱性優(yōu)于合金，但純金屬（例如鎳）對燃燒氣體及其形成的固狀沉積物的化學(xué)腐蝕反應(yīng)比合金靈敏。因此電極材料采用鎳基加入鉻、錳、硅等元素，鉻提高抗電蝕能力，錳和硅提高耐化學(xué)腐蝕能力，特別是對危害性很大的氧化硫的抗腐蝕能力。
10、普通型與電阻型火花塞
火花塞作為火花放電發(fā)生器，是一種寬帶連續(xù)型的電磁輻射干擾源。為了抑制因跳火產(chǎn)生的電磁輻射對無線電場的強(qiáng)干擾，保護(hù)無線電通訊并防止車載電子裝置的誤動作，世界各國自上世紀(jì)60年代以來，加快了電阻型火花塞的開發(fā)。我國也發(fā)布了一系列強(qiáng)制性電磁兼容的國家標(biāo)準(zhǔn)，對于火花塞點(diǎn)火發(fā)動機(jī)驅(qū)動的車輛裝置無線電干擾特性作了嚴(yán)格的限制，因此對電阻型火花塞的需求也大為增加。電阻型火花塞在結(jié)構(gòu)上與普通型沒有大的區(qū)別，僅僅是將絕緣體內(nèi)的導(dǎo)體密封劑改為電阻密封劑。
火花塞
特性
市售的火花塞熱值從5～13。數(shù)值越大，火花塞就越“冷”，即所謂的冷型，高壓縮比發(fā)動機(jī)需要使用冷型火花塞。數(shù)值越小，火花塞就越“熱”，即是熱型，低壓縮比發(fā)動機(jī)要使用熱型火花塞。
較冷的火花塞的制作比一般產(chǎn)品更加精良，所以在發(fā)動機(jī)高轉(zhuǎn)時(shí)，它能保證點(diǎn)火的準(zhǔn)確性和質(zhì)量，從而保證發(fā)動機(jī)極限時(shí)的最大動力。另外其電阻也被控制得非常小，跳火的次數(shù)絲毫不因轉(zhuǎn)速的升高而有所遺缺。所以使用數(shù)值較高的火花塞對習(xí)慣拉高發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速是大有好處的。
火花塞
技術(shù)要求
間隙要求
火花塞電極間的間隙對火花塞的工作有很大影響，間隙過小，則火花微弱，并且容易因產(chǎn)生積碳而漏電；間隙過大，所需擊穿電壓增高，發(fā)動機(jī)不易啟動，且在高速時(shí)容易發(fā)生“缺火”現(xiàn)象，故火花塞間隙應(yīng)適當(dāng)，一般蓄電池點(diǎn)火系統(tǒng)使用的火花塞間隙為0.7～0.8mm，個(gè)別火花塞間隙可達(dá)1.0mm以上。
溫度要求
火花塞絕緣體裙部（指火花塞中心電極外面的絕緣體錐形部分）直接與燃燒室內(nèi)的高溫氣體接觸而吸收大量的熱，吸入的熱量通過外殼分別傳到汽缸蓋和大氣中。實(shí)驗(yàn)表明，要保證汽車發(fā)動機(jī)正常工作，火花塞絕緣體裙部應(yīng)保持500～600℃的溫度（這一溫度稱火花塞的自潔溫度），若溫度低于此值，則將會在絕緣體裙部形成積碳而引起電極間漏電，影響火花塞跳火。若絕緣體溫度過高（超過900℃），則混合氣與這樣熾熱的絕緣體接觸時(shí)，將發(fā)生熾熱點(diǎn)火，從而導(dǎo)致發(fā)動機(jī)早燃。火花塞正常工作的溫度在450～870℃之間。這時(shí)火花塞呈黃褐色。如果火花塞工作溫度長期低于450℃，火花塞周圍會有很多積碳，火花塞呈黑色。
性能要求
火花塞主要要求是熱特性、抗拉強(qiáng)度、耐熱性能、導(dǎo)電性能、絕緣強(qiáng)度、密封性、耐腐蝕性。
火花塞必須是抗熱的，將其旋入部分置入已加熱到溫度為700℃的坩堝電爐或馬弗電爐中保溫10min以后，隨即在空氣中冷卻，在絕緣體表面上不應(yīng)有開裂和種裂。
火花塞密封性能要求：進(jìn)行抗熱試驗(yàn)后，在氣壓差為1MPa時(shí)，其漏氣量每分鐘不允許超過40cm(如果中心電極膠裝采用導(dǎo)體密封材料時(shí)，其漏氣量每分鐘不允許超過5cm)。
火花塞絕緣體組件應(yīng)能耐受工頻(50Hz)電壓2200vV(有效值)，歷時(shí)30s的試驗(yàn)。
材料：火花塞中心電極和側(cè)電極的導(dǎo)電性能取決于電極與混合氣接觸情況，所以，電極對抗腐蝕性的要求極高。同時(shí)，燃燒時(shí)的溫度極高，電極材料對耐熱性要求高。因此，許多火花塞采用鎳錳合金。為提高耐熱性能，也有的火花塞采用鎳包銅的材料。銅制墊圈除起導(dǎo)熱性能外，也起密封作用。絕緣體用高氧化鋁陶瓷制成。
發(fā)展改進(jìn)
隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，火花塞的性能也在不斷改進(jìn)，借以提高汽油機(jī)的工作質(zhì)量，例如為改善排氣凈化效果，采用了寬間隙火花塞（間隙為1.0~1.2mm）；為限制汽車電波的噪聲，研制了防干擾火花塞等。以往，火花塞的使用壽命很短，汽車廠家規(guī)定，汽車在行駛3000km后（或6個(gè)月）必須檢查或更換火花塞。隨著火花塞和有關(guān)點(diǎn)火裝置的改進(jìn)，再加上排氣凈化的一些措施，使火花塞的使用壽命大幅度提高。一般規(guī)定汽車在行駛10000km之后（或每1年），必須檢查或更換火花塞。白金電極的火花塞使用壽命更長，一般在汽車行駛100000km之內(nèi)無須檢查更換。
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