火花塞的特性和使用

浅谈火花塞的特性和使用

摘要：火花塞可以说是发动机的心脏，因为火花塞的发电性能好坏直接决定着发动机排气和动力性能。鉴于火花塞在汽车上在重要性，本文希望从火花塞的作用讲起，通过介绍其特性而了解到火花塞更多的在用知识。

关键词：火花塞材料；火花塞特性；点火性能

中图分类号：tk464 文献标识码：a 文章编号：1674-7712 （2013）02-0184-01

火花塞是汽车点火系统在一个部分，它的主要作用就是将气缸里在混合气体点燃。汽车点火系统直接制约汽车的动力性能，最终火花塞的点火是否良好直接影响汽车能否启动；火花塞在点火时刻是否精确又直接影响到汽车在各种车况下在动力表现。甚至影响到汽车是否发生过热及爆燃等情况的出现。

一、火花塞在作用

在传统汽车中，汽车电脑的点火信号通过放大后传到点火系统后，点火系统的初级线圈就有了一个间歇通断的电流回路，如此在点火线圈在初级线圈中就有了一个快速变化在磁场，初级线圈磁通量的快速变化会在点火线圈在次级回路中感应出一个瞬间高压，这个次级回路的瞬间高压根据发动机所需要在不同电压在7000～15000v左右，最终在火花塞形成一个约千分之几秒的放电过程。

火花塞的放电是将次级线圈的高压电传导到火花塞的中心极，而火花塞的侧电极通过螺纹直接和缸体相连，形成接地效果，高压电

把火花塞的中心极和侧电极之间的空气间隙击穿，传统火花塞的间隙一般在0.6～0.7mm，对于电子点火的火花塞其间隙一般在1.0～1.2mm之间，高强度的电场作用使两个电极之间的空气分子离子化，离子撞击电极从而使花火产生，并最终点燃混合气体。

二、火花塞电极的材料要求

火花塞的高压电及高温的作用好容易使得两个电极造成烧蚀，同时恶劣的燃烧环境使得电极在高温高压下非常容易氧化。所以对火花塞的两个电极要求非常高，它要求电极同时满足抗高温烧蚀性，以及抗氧化性。所以两电极的材料一般都用稀有金属合金制成。一般发动机在燃烧后使火花塞的温度高达900°c以上，当在此温度下进行点火时，火花塞两极将达到非常高的温度。一般的金、银等材料的熔点太低，所以不适合作为电极材料。而镍金属的熔点在1500℃左右，而且这种材料成本相对较低，所以在一般的火花塞上普遍使用。而对于一些较高要求的发动机，它对火花塞的电极要求跟严格，为此，利用白金合金和铱合金而开发出来的火花塞就有更好的耐抗高温烧蚀性和抗高温氧化性。这两者的熔点温度分别是1770℃和2450℃，这样的高熔点，基本满足大部分的车型要求，但都属于贵金属材料，不能在普遍车型上的火花塞中大量使用。

三、火花塞的热特性

火花塞的热值表示其散热快慢的参数，一般情况下热值越大则散热越快，也就表示火花塞的温度越低。出于发动机类型的不同，一般可以把火花塞分为冷型和热型两种，当然冷型与热型是相对的，

它反映了火花塞的热特性性能。火花塞的设计者一般利用火花塞的绝缘体群部的长短来控制好各种火花塞的散热快慢的问题，群部较短，则受热面积小，散热比较快，因此群部的温度要低些，这种称为冷型火花塞；如果群部较长，则受热面积大，散热比较慢，因此群部的温度要高些，这种称为热型火花塞。

对于冷型火花塞，因为其热值较大散热较快，发电部温度比较低，当混合气体中的燃料附在电极上面时，燃料不容易自行挥化掉，容易形成积碳，如此将使电极造成跑电，电极的间隙变小，不利于两极间火花的产生，甚至不能产生火花。这就造成了发动机不能启动或加速不良等问题。冷型火花塞一般用于高速、高压缩比的大功率发动机上。

对于热型火花塞，因为其热值较小，散热较慢，发电部温度较高，虽然高温的电极能使附在其上的积碳自行净化，但火花塞的温度过高，会在未放电之前即把混合气点燃的现象，容易导致爆燃，甚至使火花塞的头部陶瓷烧损，电极烧蚀溶解等。热型火花塞一般用在中低转速低压缩比的小功率发动机上。

四、火花塞的使用

当火花塞不能点火时，就应当检查火花塞是否积碳，注意清洗后确定是否有损坏，如果损坏的应该更换；此外，当火花塞的使用寿命到期后都必须更换。现在火花塞的寿命一般在10万公里左右。更换时应根据发动机的性能来选择合适的火花塞。

当拆下火花塞时发现电极积碳严重，则更换时应选用热值大一级

的火花塞；若发现发动机有炽热点火现象时，在更换时应当选热值小一级的火花塞。同时对于多缸发动机，应当保证火花塞的新旧程度及火花塞型号一致，否则将使各缸的点火程度不同，造成各缸的燃烧情况不同，建议更换时同时更换所有的火花塞。而对于难以找到与原装火花塞相同的火花塞时，则要求代用的火花塞的型号旋入螺纹长度、螺纹直径以及热值必须与原型号的一致。对于改装汽车时，切记不能把热值低散热慢的火花塞用来改装轿车发动机，因为热值低的火花塞相对于轿车上原装的火花塞群部过长，在气缸内可能会与活塞碰撞，从而损坏发动机。

五、火花塞的发展动向

现代的发动机有两个指标：一、出于对环境保护和节约资源的角度要求发动机低油耗低排气；二、出于快速行驶的角度要求发动机动力性能良好。由此稀薄燃烧和缸内直喷技术被研发和采用。为此，高性能的火花塞被开发出来，目前取用铱材料制作的细径化、长寿命的缸内直喷火花塞技术在逐渐被广泛使用。铱技术的缸内直喷火花塞可以根据负荷条件切换成均质燃烧和成层燃烧的不同模式。当发动机在中低负荷状态时，喷油主要集中在火花塞发电部近旁点火，由成层燃烧实现超稀薄燃烧；当发动机在高负荷状态时，喷油嘴将提前喷油，由均质混合气的燃烧来确保动力输出的效果。

随着当今发动机的技术发展要求，带自净功能的火花塞的也在研发中。自净火花塞在电极的使用上，希望可以使用对碳吸附能力更低的材料；同时，希望可以通过超声波的共振作用，使得在火花塞

电极上的积碳能自行脱落。

六、结束语

通过上述文章对火花塞的介绍，基本可以掌握其作用，了解过火花塞的特性后，基本可以认识到不同材料电极的火花塞有不同热特性，应用在不同状况的发动机上。为了更好地解决火花塞的点火问题，高性能的火花塞正在被研发和推广中，期待在未来更多价格便宜的高性能火花塞能普及应用。