發動機的心臟“火花塞”教你一文看懂!

火花塞技術:

通過電極之間的放電現象產生火花,汽油發動機是通過燃料和混合氣體的適時燃燒使之產生動力,但是作為燃料的汽油即使處於高溫環境下也很難自燃,要想使其適時燃燒有必要用“火”來點燃。這裡說的火花點火便是“火花塞”的作用。發動機整體性能的好壞完全是取決於火花塞閃出火花的良否來決定的。我們往往把發動機比作為“汽車的心臟”,但是更能把火花塞比作為是汽油發動機或部分柴油機的心臟

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● 火花

在火花塞的中心電極和接地電極之間施加由點火裝置所產生的高電壓,由此電極間的絕緣狀態被破壞而產生電流,放電生成電火花。

火花能量決定能否使壓縮混合氣體點火爆發。

放電現象是在極短時間內(約千分之一秒)完成的,且極為複雜。

火花塞所的作用就是必須在規定的時間內使電極之間切實產生強火花,成為混合氣燃燒的始點。

● 著火

由電火花所引起的點火是通過電極之間的火花放電而使燃燒粒子活性化,產生化學反應(酸性),併發生熱效應,最終形成火焰核。該熱能使其周圍的混合氣活性化,最終形成以自身燃燒為中心向周邊擴大的火焰核。

但是如果電極的消焰作用比火焰核的作用大,火焰核會因此而消失導致熄火(指由於電極吸熱使火焰消除的作用)。

另外、如果火花隙較寬,火焰核會變大,消火作用也會變小,可保證確實點火。當火花隙過於寬時,則需要大的放電電壓,從而超過了線圈的性能界限,反而不能放電。

● 火花塞必要的性能

耐熱性:可適應極熱﹒極冷的情況

火花塞內部的受到的溫度在混合氣體燃燒時就達到了2000℃、在吸入行程中使低溫氣體受冷,讓4衝程式發動機的急熱急冷現象把發動機運轉中的2 迴轉變成一回轉。

與此耐熱性相同,也要求具有達不到表面著火的起點的放熱性。

機械的強度:可以適應激烈的壓力變化

在吸入行程中達到1氣體壓力以下,爆発行程中可達到45氣壓以上。唯一可以適應這種激烈壓力變化的機械強度。

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絕緣性:維持高電壓的絕緣性

在急劇的溫度變化壓力變化反覆的情況下,對於約10~30kV的高電壓要求可以維持充分的絕緣性。

氣密性:在惡略環境下保持氣密性

在急劇的溫度變化壓力變化下,要求保持機械箱與絕緣體間的氣密性。

耐消耗性:把電極的消耗降到最小

在惡略環境下,把電極的消耗降到最小,要求具有這種耐消耗性。

耐汙損性:把燃燒的汙垢減到最少

惡略環境下、抑制因混合氣體燃燒而產生的電極的汙垢。附著著的活性炭也會受熱燒盡,從而達到自我清潔的要求。因此,即使是低速行駛,也可以迅速提升火花塞的溫度,可達到(約500℃)。

火花塞將自身所受熱量的散發量稱為〔熱值〕,將可大量散熱稱為高熱值(冷型)、相對散熱量較小的稱為低熱值(燃燒型),然而熱值的高低,取決於缸內混合氣溫度和火花塞的設計。

● 低熱值和高熱值

低熱值火花塞絕緣體項部較長,被火焰覆蓋的表面積和氣窩的容積大。另外由於從絕緣體根部到外殼散熱較長,所以散熱少,容易造成中心電極溫度的上升。針對這些,高熱值火花塞的絕緣體項部相對較短,被火焰覆蓋的表面積和氣窩的容積小。另外由於散熱途徑較短,散熱多,不易造成中心電極溫度的上升。

火花塞溫度與車速火花塞溫度與車速,和熱值的關係如圖所示。在火花塞的上下限溫度,受下限溫度的自行清除溫度和上限溫度的過早點火溫度所制約。只有當中心電極溫度處在約500~950。C之間時,才能完全發揮機能。

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● 火花塞的壽命

電極的消耗

電極通過火花放電從容易放電的地方消耗電量。尤其是中心電極達到更高的溫度時,被酸化消耗掉。

電極消耗量,是根據電極材質的融點,強度,硬度而變化的。為了減少該消耗量,在電極中使用鎳合金或白金,銥等材質,即使是很細小的電極也可以延長壽命。另外,發動機種類,根據使用條件而定,使用普通火花塞的話,行車距離可達一萬公里,約0.1~0.15mm的範圍。

要求電壓的上升

要求電壓(間隙間的放電所需電壓)隨著行車距離的比例而升高。該電壓的上升是中心電極的銳角部分到一定程度完全消耗期間(約4000km)的電壓上升幅度增大,其後,依靠電極消耗間隙的擴大作為主要原因,電壓上升就會變小。

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● 火花塞的推薦轉矩與推薦迴轉角度

● 火花塞的點檢與更換

中心電極的前端完好消耗之後,會加重火花的飛濺,可能會引起混合氣體的點火不穩定。這樣一來,恐怕會導致發動機馬力的低下,燃油費用的惡性增長,發動機壽命減弱。因此推薦火花塞的交換。

普通火花塞的交換推薦時期

4輪轎車 : 15,000 ~ 20,000 km

小型汽車 : 7,000 ~ 10,000 km

2輪車 : 3,000 ~ 5,000 km

● 不良情況的診斷方法

火花塞有幾種,多少錢?

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鉑金火花塞

火花塞分很多種,就材料而言主要有:鎳合金、鉑金等,這些材料本身都有良好的導電性。火化塞散熱形式有冷型火花塞和熱型火花塞,火花塞的電極結構主要有單極、雙極、四極等。其中出於想提升車輛點火性能方面的考慮,很多人都會想著把自己的單極火花塞改為多極的,或者將自己的鎳合金火花塞改為鉑金的。

對於單極和多級,本文不做討論,但說不同材質的火花塞,是否值得更換呢?從價錢上看,貴金屬火花塞雖然比鎳合金的貴幾十元,但相對於動輒可以優惠上萬元的車價而言,它絕對價值並不高,為何原廠並不採用這些貴金屬的火花塞呢?是完全出於成本嗎?還是別的什麼原因?弄清楚這個問題,我們就能搞清楚,咱們自己的車子是不是值得更換鉑金火花塞了。

火花塞是由絕緣體和金屬殼體兩部分組成,金屬殼體帶有螺紋,擰在發動機氣缸上,在金屬殼體中有一箇中心電極,它通過絕緣材料與金屬殼體絕緣,在中心電極上端有接線螺母,連接從分電器的過來的高壓線,在金屬殼體下面還焊有接地電極,在中心電極與接地電極之間有很小的間隙,脈衝高壓電擊穿兩個電極之間的空氣,產生電火花點燃可然混合氣做功,由於火花塞工作在高溫高壓的惡劣環境,對它的材料和製造工藝都要求十分高,但在大多經濟型車常採用鎳合金火花塞,只有中高檔車才會使用鉑金火花塞或白金火花塞。

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『鉑金火花塞』

許多車友認為,廠家不給自己的車配備鉑金火花塞,完全是出於成本考慮,是偷工減料的表現,因此十分憤憤地掏錢將自己車上遠未到火花塞更換週期的鎳合金火花塞更換為鉑金的。這樣的更換顯然是出於對性能的考慮,而非耐久性。那麼估計十個車友會有九個覺得失望,因為這種性能的提升實在是有限,甚至絲毫感覺不出來。其實這才是原廠不採用貴金屬火花塞的主要原因。

提高整個發動機的點火性能是一個系統工程,單靠換火花塞對發動機性能是不會有太大的改觀。因為發動機的點火系統主要由高壓線、點火線圈、分電器、火花塞等組成。我們要想從根本上提高發動機性能,首先需要考慮提升點火電壓,更高的電壓才能提供更大的點火能量。提升電壓之後就更換線徑粗且導電性好的高壓線,因為一條高壓線的導電性與它的截面積、長度和材料有關係,如果線徑過細、過長以及導線中含雜質較多都會影響點火性能。只有這些更換以後,才有必要考慮更換鉑金火花塞。注意,這裡說的也僅僅是考慮,而不是必須,因為此時即使不更換鉑金火花塞,點火性能同樣也能獲得提升。

與單極和多級的區別不同,鉑金火花塞最主要的優點並不是提高點火能量,而是提高耐久性。它的使用壽命比鎳合金的長得多,適合更惡劣的工作環境,對於高性能發動機而言,它能更持久穩定的工作。至於在性能方面,它的點火能量與普通鎳合金是類似的,當然會在失火率方面有些優勢,但這更多的是出於其要滿足高轉速發動機的設計需求,而且這種優勢並不明顯。因此當我們修改了整套點火系統以後,發動機的工作狀況變得更加強了,燃燒室的工作環境變得更加惡劣,因此採用鉑金火花塞的優勢就體現出來。

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而對於價格較低的經濟型轎車,它的設計取向更多的是經濟性,在能滿足日常代步的情況下,剔除更多沒有意義的強化。而作為鎳合金的火花塞,完全可以滿足這類車型的工作需求,雖然每3萬公里左右需要更換一次,但成本要比鉑金的低很多,綜合來看其成本差別並不大。當然,後期的更換也會給廠家帶來一些售後利潤,這也是廠家考慮的因素之一,但並不是主要的。

鉑金火花塞最大的特點是壽命長,耐久性好,適合更惡劣的工況。因此在其他部件沒有做任何改動的情況下,更換鉑金火花塞,一般只能起到延遲更換火花塞週期的作用,而對於性能的提升則非常有限。對於那些並不想徹底修改點火系統的車主來說,如果在原廠火花塞還未到更換週期的時候更換鉑金火花塞,是非常得不償失的。

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而如果單純期望從性能提升的角度更換鉑金火花塞,還是放棄為妙,因為更換以後產生的效果很難讓你有任何驚喜。如果是出於壽命考慮,自己的車輛使用比較惡劣,短時間駕駛里程較多,不願意頻繁前往維修站更換火花塞的車友,採用鉑金火花塞是可以的,這樣可以減小更換次數,並且提高工作效率。

能不能不換火花塞?

有人說了,養車本來就很貴了,還要更換火花塞,又多了一些支出,真煩人,能不能不換火花塞呢?這樣還能省點錢。

可以,前提是您要有比較強的動手能力。下面簡單說下清理火花塞的過程,具體清理時間會與電氣線路不同和清洗的難易程度有很大關係。

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一般工作過程是先拆點火線圈,再使用專用的扳手拆卸火花塞,一定要提前清理周圍灰塵。下面就是清潔火花塞了,具體清潔火花塞的方法有很多種。很多神奇的網友甚至研究出非常規的方法,有用白醋的,有用潔廁靈的,還有用牙膏的,不過,一般清潔火花塞使用的是化油器清潔劑等有機溶劑,先浸泡一段時間,然後刷洗、風乾,再裝上就能繼續使用了。

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