火花塞
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4冲程发动机的工作行程
火花塞的放置位置
火花塞的放置环境
周波中火花塞能： ① 能反复承受常温ó2000～2500度的温度变化；② 能承受50kg/cm2的爆发压力；③ 能承受2000～3000Ｖ的高电压；④ 能承受因汽油及燃烧气体而产生的化学腐蚀环境。
电极间隙对点火工作的影响
4
博世
科技成就生活之美
铱金火花塞的演示
- 火花塞点火速度比较 燃料 : Propane
利用高速摄影瞬间点火图片进行点火分析 (镍)火花塞 (铂)火花塞
铱金火花塞
0.4mm
2.5mm
(千分之一 秒)
1.1mm
0 1.0 2.0 3.0 4.0
结构变形——单侧极与多侧极火花塞
于是，在上世纪20年代，出现 了三侧极火花塞。与单侧极相 比，多侧极的火花间隙由多个 侧电极的断面（冲成圆孔）和 中心电极的圆柱面构成，这种 旁置式的火花间隙消除了侧电 极盖住中心电极的缺点，削弱 了“消焰作用”，增加了火花 的“可达性”，火花能量较大， 较容易深入汽缸内部，拥有更 好的跳火性能，有助于改善混 合气燃烧状况并减少废气排放。
火花塞作为火花放电发生器，是一种宽带连续型的电磁辐射干扰源。为了抑制因跳火产生的电磁辐射对无线 电场的强干扰，保护无线电通讯并防止车载电子装置的误动作，目前抑制点火系统电磁辐射的措施是将电阻 体植入火花塞中，图2是常用的电阻型火花塞结构图。 世界各国自上世纪60年代以来，加快了电阻型火花塞的开发。我国也发布了一系列强制性电磁兼容的国家标 准，对于火花塞点火发动机驱动的车辆装置无线电干扰特性作了严格的限制，因此对电阻型火花塞的需求也 大为增加。电阻型火花塞在结构上与普通型没有大的区别，仅仅是将绝缘体内的导体密封剂改为电阻密封剂。
由于多侧极提供了多个跳火通道，因而延长了使用寿命，提高了点火的可靠性。这里 必须指出，放电的瞬间只能是一条通道跳火，不可能多侧极同时跳火。高速摄影的放 电过程证明了这一点。 国产火花塞型号中的后缀字母（热值数后面的字母）D、J、Q分别表示双侧极、三侧极、 四侧极。
结构变形——镍基合金与铜芯电极火花塞
结构变形——单侧极与多侧极火花塞
传统单侧极火花塞有一个明显的缺陷，即侧电极盖住了中心电极。 当两极间高压放电时，火花间隙处的混合气将吸收火花热量并因电离被激活而形成 “火核”。火核形成的场所一般在接近侧电极处，热量将较多地被侧电极吸收，即电 极的“消焰作用”，它减少了火花能量，降低了跳火性能。
1－中心电极，2－侧电极，3－火焰核，4－散热，5－火焰传播
结构变形——标准型与突出型火花塞
突出型火花塞最初是为顶置气门式发动机配套设计的，它的绝缘体裙部突出壳体螺纹 端面伸入燃烧室内。在燃烧的混合气中吸收较多热量，怠速时有较高的工作温度，避 免污损；高速时由于气门顶置，吸入的气流对准绝缘体裙部，将其冷却，使最高温度 提高不多，因而热范围较大。突出型火花塞不适用于侧置气门式发动机，因其进气道 拐弯多，气流对绝缘体裙部冷却作用不大。
9、电极间隙 10、中心电极和侧电极
11、型号
12、去干扰电阻（热收 缩工艺）
铱合金火花塞的制造工程概要
结构变形——标准型与突出型火花塞
1、标准型与突出型火花塞 标准型火花塞是绝缘体裙部端略低于壳体螺纹端面的单侧电极火花塞，它采用了侧置 气门式发动机应用最广泛的传统发火端结构。为区别于后来出现的“突出型”，此结 构被称为“标准型”。
RBCT/TA
火花塞的电极消耗
镍合金受热温度和消耗的关系
火花塞的Βιβλιοθήκη Baidu造
1、接线螺母
2、高氧化铝陶瓷绝缘体 具有沟状波纹（伞棱）， 使其就有较长的绝缘距 离防止飞弧。 提高对点火 系电磁 干扰 的抑制能力 3、商标 4、钢质壳体（六角形）
5、内垫圈（密封导热）
6、密封垫圈 7、中心电极导电杆
8、火花塞裙部螺纹
结构变形——标准型与突出型火花塞
从点火效果考虑，电火花应该在混合气流动最好的地方跳过。发动机燃烧室不同的结构设计要 求不同的最佳点火位置。点火位置可以理解为火花间隙在燃烧室内的位置，即火花塞中心电极 端面至壳体端面的距离。
普通突出型火花塞 的点火位置为3mm， 越野赛车和大排量 摩托车使用的“超 突出型”火花塞， 火花塞点火位置可 达7～10mm。点火 靠近燃烧室中心部 位，火焰传播距离 缩短，从而将缩短 燃烧周期并减小压 力变化的幅度，有 利于提高发动机的 动力性。
国产火花塞型号后缀中的C代表铜芯中心电极，CC代表双铜芯电极。
结构变形——铱/铂金火花塞产品结构
1、接线螺杆；2 、绝缘体；；3 、壳体shell ；4、电阻体；5 、内垫圈；6 、中心电 极；7、铱金电极； 8、侧电极；9、侧电极焊接铂金片（可选）
电极材料化学成份
结构变形——普通型与电阻型火花塞
对伸入燃烧室电极的最基本要求是耐烧蚀（电蚀和化学腐蚀）和良好的导热性。 随着材料科学和工艺技术的发展，电极材料经历了铁、镍、镍基合金、镍-铜复合材料、贵金属的演化过程。 现在用得最普遍的是镍基合金。通常，纯金属的导热性优于合金，但纯金属（例如镍）对燃烧气体及其形成 的固状沉积物的化学腐蚀反应比合金灵敏。因此电极材料采用镍基加入铬、锰、硅等元素，铬提高抗电蚀能 力，锰和硅提高耐化学腐蚀能力，特别是对危害性很大的氧化硫的抗腐蚀能力。镍基合金的导热性不如铜， 采用铜芯并将其外表裹以镍基合金（或其他贵金属合金）将大大改善电极的导热能力。
点火系统的电磁干扰主要来源于高压点火线、火花蓄电池点火开关点火线圈 高压点火 线、火花塞图1 汽车发动机火花点火系统电路示意图塞和点火线圈等几个部件。当次 级电路电压达到火花塞气隙击穿电压时，火花塞间隙被击穿，储存于火花塞分布电容 中的能量迅速释放，放电时间极短，仅数微秒，但形成的放电电流则非常大，可达几 十安培，这个过程称为电容放电过程。这一阶段的放电使次级电路的电压和电流形成 陡峭的脉冲形式，这种宽带脉冲通过裸露的高压点火线对外辐射电磁波，造成周围环 境的电磁干扰。随后，另一部分储藏在次级线圈电感中的能量将维持放电，其特点是 时间较长，为几毫秒，放电电流约几十毫安，这一过程称为电感放电(火花尾)，该电流 使气缸内的燃料得到充分燃烧，以保证点火可靠。可见需要抑制的是第一阶段的电容 放电电流，该电流为宽带脉冲电流，带宽在0．15～1000MHz范围，是30～300 MHz甚 至更高频无线电的主要干扰源。 由于火花塞高压放电引起的电磁干扰主要是通过高压点火线向外辐射的，因此高压点 火线此时成为干扰源的发射天线。天线的辐射功率与天线的激励电流的平方成正比…， 也就是说高压点火线上的电流越大，对外辐射的功率也就越大，造成的电磁干扰越强。 因此通过减小高压线上的点火电流，可从源头上抑制点火系统对外的电磁干扰。
火花塞的放置位置
火花塞的放置环境
周波中火花塞能： ① 能反复承受常温ó2000～2500度的温度变化；② 能承受50kg/cm2的爆发压力；③ 能承受2000～3000Ｖ的高电压；④ 能承受因汽油及燃烧气体而产生的化学腐蚀环境。
电极间隙对点火工作的影响
4
博世
科技成就生活之美
铱金火花塞的演示
- 火花塞点火速度比较 燃料 : Propane
利用高速摄影瞬间点火图片进行点火分析 (镍)火花塞 (铂)火花塞
铱金火花塞
0.4mm
2.5mm
(千分之一 秒)
1.1mm
0 1.0 2.0 3.0 4.0
结构变形——单侧极与多侧极火花塞
于是，在上世纪20年代，出现 了三侧极火花塞。与单侧极相 比，多侧极的火花间隙由多个 侧电极的断面（冲成圆孔）和 中心电极的圆柱面构成，这种 旁置式的火花间隙消除了侧电 极盖住中心电极的缺点，削弱 了“消焰作用”，增加了火花 的“可达性”，火花能量较大， 较容易深入汽缸内部，拥有更 好的跳火性能，有助于改善混 合气燃烧状况并减少废气排放。
火花塞作为火花放电发生器，是一种宽带连续型的电磁辐射干扰源。为了抑制因跳火产生的电磁辐射对无线 电场的强干扰，保护无线电通讯并防止车载电子装置的误动作，目前抑制点火系统电磁辐射的措施是将电阻 体植入火花塞中，图2是常用的电阻型火花塞结构图。 世界各国自上世纪60年代以来，加快了电阻型火花塞的开发。我国也发布了一系列强制性电磁兼容的国家标 准，对于火花塞点火发动机驱动的车辆装置无线电干扰特性作了严格的限制，因此对电阻型火花塞的需求也 大为增加。电阻型火花塞在结构上与普通型没有大的区别，仅仅是将绝缘体内的导体密封剂改为电阻密封剂。
由于多侧极提供了多个跳火通道，因而延长了使用寿命，提高了点火的可靠性。这里 必须指出，放电的瞬间只能是一条通道跳火，不可能多侧极同时跳火。高速摄影的放 电过程证明了这一点。 国产火花塞型号中的后缀字母（热值数后面的字母）D、J、Q分别表示双侧极、三侧极、 四侧极。
结构变形——镍基合金与铜芯电极火花塞
结构变形——单侧极与多侧极火花塞
传统单侧极火花塞有一个明显的缺陷，即侧电极盖住了中心电极。 当两极间高压放电时，火花间隙处的混合气将吸收火花热量并因电离被激活而形成 “火核”。火核形成的场所一般在接近侧电极处，热量将较多地被侧电极吸收，即电 极的“消焰作用”，它减少了火花能量，降低了跳火性能。
1－中心电极，2－侧电极，3－火焰核，4－散热，5－火焰传播
结构变形——标准型与突出型火花塞
突出型火花塞最初是为顶置气门式发动机配套设计的，它的绝缘体裙部突出壳体螺纹 端面伸入燃烧室内。在燃烧的混合气中吸收较多热量，怠速时有较高的工作温度，避 免污损；高速时由于气门顶置，吸入的气流对准绝缘体裙部，将其冷却，使最高温度 提高不多，因而热范围较大。突出型火花塞不适用于侧置气门式发动机，因其进气道 拐弯多，气流对绝缘体裙部冷却作用不大。
9、电极间隙 10、中心电极和侧电极
11、型号
12、去干扰电阻（热收 缩工艺）
铱合金火花塞的制造工程概要
结构变形——标准型与突出型火花塞
1、标准型与突出型火花塞 标准型火花塞是绝缘体裙部端略低于壳体螺纹端面的单侧电极火花塞，它采用了侧置 气门式发动机应用最广泛的传统发火端结构。为区别于后来出现的“突出型”，此结 构被称为“标准型”。
RBCT/TA
火花塞的电极消耗
镍合金受热温度和消耗的关系
火花塞的Βιβλιοθήκη Baidu造
1、接线螺母
2、高氧化铝陶瓷绝缘体 具有沟状波纹（伞棱）， 使其就有较长的绝缘距 离防止飞弧。 提高对点火 系电磁 干扰 的抑制能力 3、商标 4、钢质壳体（六角形）
5、内垫圈（密封导热）
6、密封垫圈 7、中心电极导电杆
8、火花塞裙部螺纹
结构变形——标准型与突出型火花塞
从点火效果考虑，电火花应该在混合气流动最好的地方跳过。发动机燃烧室不同的结构设计要 求不同的最佳点火位置。点火位置可以理解为火花间隙在燃烧室内的位置，即火花塞中心电极 端面至壳体端面的距离。
普通突出型火花塞 的点火位置为3mm， 越野赛车和大排量 摩托车使用的“超 突出型”火花塞， 火花塞点火位置可 达7～10mm。点火 靠近燃烧室中心部 位，火焰传播距离 缩短，从而将缩短 燃烧周期并减小压 力变化的幅度，有 利于提高发动机的 动力性。
国产火花塞型号后缀中的C代表铜芯中心电极，CC代表双铜芯电极。
结构变形——铱/铂金火花塞产品结构
1、接线螺杆；2 、绝缘体；；3 、壳体shell ；4、电阻体；5 、内垫圈；6 、中心电 极；7、铱金电极； 8、侧电极；9、侧电极焊接铂金片（可选）
电极材料化学成份
结构变形——普通型与电阻型火花塞
对伸入燃烧室电极的最基本要求是耐烧蚀（电蚀和化学腐蚀）和良好的导热性。 随着材料科学和工艺技术的发展，电极材料经历了铁、镍、镍基合金、镍-铜复合材料、贵金属的演化过程。 现在用得最普遍的是镍基合金。通常，纯金属的导热性优于合金，但纯金属（例如镍）对燃烧气体及其形成 的固状沉积物的化学腐蚀反应比合金灵敏。因此电极材料采用镍基加入铬、锰、硅等元素，铬提高抗电蚀能 力，锰和硅提高耐化学腐蚀能力，特别是对危害性很大的氧化硫的抗腐蚀能力。镍基合金的导热性不如铜， 采用铜芯并将其外表裹以镍基合金（或其他贵金属合金）将大大改善电极的导热能力。
点火系统的电磁干扰主要来源于高压点火线、火花蓄电池点火开关点火线圈 高压点火 线、火花塞图1 汽车发动机火花点火系统电路示意图塞和点火线圈等几个部件。当次 级电路电压达到火花塞气隙击穿电压时，火花塞间隙被击穿，储存于火花塞分布电容 中的能量迅速释放，放电时间极短，仅数微秒，但形成的放电电流则非常大，可达几 十安培，这个过程称为电容放电过程。这一阶段的放电使次级电路的电压和电流形成 陡峭的脉冲形式，这种宽带脉冲通过裸露的高压点火线对外辐射电磁波，造成周围环 境的电磁干扰。随后，另一部分储藏在次级线圈电感中的能量将维持放电，其特点是 时间较长，为几毫秒，放电电流约几十毫安，这一过程称为电感放电(火花尾)，该电流 使气缸内的燃料得到充分燃烧，以保证点火可靠。可见需要抑制的是第一阶段的电容 放电电流，该电流为宽带脉冲电流，带宽在0．15～1000MHz范围，是30～300 MHz甚 至更高频无线电的主要干扰源。 由于火花塞高压放电引起的电磁干扰主要是通过高压点火线向外辐射的，因此高压点 火线此时成为干扰源的发射天线。天线的辐射功率与天线的激励电流的平方成正比…， 也就是说高压点火线上的电流越大，对外辐射的功率也就越大，造成的电磁干扰越强。 因此通过减小高压线上的点火电流，可从源头上抑制点火系统对外的电磁干扰。