解读火花塞

解读火花塞(图)

汽油发动机上都有火花塞，一缸一个，个别的高速汽油发动机每缸还装有2个火花塞。火花塞虽然只有是一只小零件，但它却极其重要，没有它发动机会动弹不得。

一、作用

火花塞是点火系统末端的组件，其作用是将点火线圈所产生的脉冲高压电（1万V以上）引进燃烧室，利用火花塞电极的间隙之间产生的电火花点燃混合气，完成燃烧，因此火花塞的工作条件是高温高压，虽然小但却很重要。

二、制造工艺及材料

火花塞这个玩意儿看上去简单，做起来不容易，它对材料及制造工艺的要求十分高。

火花塞的工作环境极为恶劣，以一台普通四冲程汽油机的火花塞为例，在进气冲程时温度只有60℃，压力90kPa；而点火燃烧时，温度会瞬间上升至3000℃，压力达到4000kPa；这种急冷急热的交替频率很高，工作环境十分恶劣，火花塞绝缘体被击穿、电极积炭失效常会发生，因此它属于“易损件”，不少司机的工具箱里常备火花塞，以便随时更换。还要保证绝缘性能，因此对火花塞的材料要求也就很苛刻。随着技术的发展，火花塞的耐用性提高了，电极材料使用铂合金来代替传统的铜－镍合金，延长了火花塞的使用寿命，现代轿车的火花塞一般使用里程达15万km左右。

三、分类及基本构造

火花塞很小，一只口袋可以放好几只，但它构造不简单，如图1。它有绝缘体和金属壳体两大组成部分。金属壳体带有螺纹，用于拧入汽缸；在壳体内装有绝缘体，它里面贯通着一根中心电极、中心电极上端有接线螺母，连接从分电器过来的高压电线；在壳体的下端面焊有接地电极，中心电极与接地电极之间有0.7～1.3mm的间隙，高压电经过这个间隙入地就会迸发出火花点燃混合气。

火花塞关键部分是绝缘体，如果绝缘体不起作用，高压电就会“抄小路”而不经两极入地，造成无火花现

象。火花塞的绝缘体必须要有良好的机械性能和耐高电压、耐高温冲击、耐化学腐蚀的能力，普通火花塞多采用以氧化铝为基础的陶瓷做成。火花塞的尺寸是全世界统一的，任何汽车上都可以通用，但由于汽油发动机类型有区别，因此火花塞也会分有二种基本类型，冷型和热型。

冷型与热型是相对而言，它反映了火花塞的热特性性能。火花塞要有适当的温度才能工作良好，没有积炭才能工作正常。实践证明火花塞绝缘体保持在500～600℃温度时，落在绝缘体上的油滴能立即烧去不会形成积炭，高于这个温度会早燃，低于这个温度有积炭。在不同发动机上的温度会不一样，设计者就利用绝缘体裙部的长度来解决这个矛盾。有些裙部短、受热面积小、散热快，因此裙部温度低些，称为冷型火花塞，适用于高速高压缩比的大功率发动机；有些裙部细长、受热面积大、散热慢，因此裙部温度高些，称为热型火花塞，适用于中低速低压缩比的小功率发动机。自己的汽车用什么火花塞，要按照厂家的规定型号选用，不是什么火花塞都适用的。

普通火花塞都是单极的，但现在还有一种多极火花塞，例如博世（Bosch）公司生产的4极火花塞。这种4极火花塞采用铂中央电极，周围4个接地电极是用稀土金属钇制成。通电时电火花在电极之间来回穿梭跳跃，选择一个阻抗最小的打出火花，好像雷电闪光一样。由于多极火花塞电极之间的面积比单极大，使火花活动范围大，火花能够尽可能多地接触混合气以保证可靠点火燃烧，同时又能保证电极间隙尽可能小，在一般情况下均能够使点火电压形成可靠的电火花。经试车表明这种火花塞寿命长，燃油经济性比普通火花塞高5%。

图2以LD火花塞为例，解析火花塞各部分结构及特点。

四、更换时机及保养

一部发动机，其工作性能的正常与否、发挥好坏，燃油的节约与浪费，火花塞起到的作用功不可没。对于发动机的维护与修理，小小的火花塞却属于故障率较高的部件，因此常见到更换火花塞后的汽车行驶较以前轻松有力，油耗降低，排烟干净，无黑烟现象。

汽车需更换火花塞时大致有以下几个原因：

一为更换的火花塞出现积油。用手摸(或眼看)火花塞均会发现油渍。出现这种故障的原因多半是发动机长时间启动而未着火，也就是说，已经向火花塞喷油但油却未燃烧。这样油层覆盖火花塞电极，启动更为困难。所以有经验的司机在启动时油门不踩过大，以防止发动机启动出现“油闷”现象。

二是火花塞出现一层沉积的黑炭。故障原因大多因为发动机的供油混合气浓度过高或者内部润滑油上窜发生燃烧所致。出现积炭，容易造成发动机间歇断火，使之运转不灵。发动机有时感觉没力，往往是由于此原因。

三是发现火花塞两极(阴、阳极)之间的间隙过大。阴阳极之间的间隙大导致击穿电压高而且时间长。故高速运转时，容易出现个别汽缸断火现象。故障原因大多因为火花塞电极间隙调整不合适。

四是发现火花塞外面的绝缘体出现裂缝。当然，这个火花塞是不能用了，需要更换。为什么会出现这种情况呢？一般是因为发动机的温度剧变到强烈机械冲击所致。我们都知道，火花塞工作在高温的环境中，周围的散热条件又极其有限，所以由于高温爆裂是经常发生的现象。

基于以上４种原因，要求我们对发动机点火系统中火花塞的使用必须合理调整电极间隙，并且按时清洁火花塞，做好保养工作。

从发动机上拆下火花塞，假如出现积炭，可将火花塞浸泡在丙酮(一种化学溶剂)或煤油中一段时间，然后用细铜刷轻轻涮洗，直至将积炭清除干净后用压缩空气吹干后装回使用。

缸线又称高压线，高压导线顾名思义就是肩负着传输由高压线圈所发出的高压电流到火花塞的任务。一组优良的高压导线必须具备最少的电流损耗及避免高压电传输过程产生的电磁干扰。一般车上的高压导线由于包覆材质所限，因此设计成约有５ｋ的电阻值，以防止电磁干扰，但这电阻值确会降低导线的传输效率，造成电流的损耗。若将导线包覆的材料改为硅树脂，则干扰的问题可获得解决，电阻值也可大幅降低，高压电流因传输而造成的损耗也可降低，这也就是改用硅导线的目的。改用硅导线绝不可能让你的点火系统脱胎换骨，但能收强化体质之效，也可为后续的点火系统改装铺路

缸线是传统点火系中必不可少的一部分，是点火线圈把其能量传给火花塞的介质。缸线大体上分为四部分。第一：是导电材料，第二：绝缘胶皮，第三：是点火线圈接头，第四：是火花塞接头。（还有一些缸线外面再包裹一层隔热材料，防止缸线被烧坏）缸线数目与发动机缸数相同，多为四缸，六缸，八缸，很少是三缸，十二缸，还有就是一些特殊车辆，缸数不定。随着科技发展，现在很多车已经没有了缸线，缸线和点火线圈做到了一起，每缸一个点火线圈，体积大大减小，为单缸独立点火提供了更加便利的条件。

发动机点火线圈

电子点火系的基本组成和类里

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