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火花塞 编辑词条词条保护

词条创建者 随风

火花塞简介

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火花塞,(英语:Spark Plug),通常是指汽油引擎内一个用于点燃油气产生动力的零件。火花塞安装在发动机的侧面或顶部,早期的火花塞靠缸线与分电器连接,最近十多年来,小汽车上的发动机基本上都改成了点火线圈与火花塞直接相连7。火花塞的工作电压至少为10000V,高压电靠点火线圈由12V电生成,然后传递给火花塞。

自I860年法国人路纳依尔发明世界X只火花塞以来,火花塞在结构、外观、材料、工艺等各方面都经历了巨大变化,但其工作原理始终如一,即将点火线圈的高压电输入发动机燃烧室,击穿电极之间的间隙,产生火花,引发混合气燃烧。

火花塞简史

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火花塞从发明至今已有一百多年的历史。最早的内燃机点火方式是德国威廉·贝尼特于1838年发明的火焰点火法。这种方法是:燃烧室内的混合气由象蜡烛一样的火焰来点燃,火焰是从气缸外部通过旋转洞口引入燃烧室的。1858年,法国工程师洛纳因发明了世界上X只用陶瓷绝缘制成的电点火火花塞。现代汽油发动机用的火花塞是法国路纳依于1860年发明的.他用普通陶瓷绝缘体和两个电极制成了世界上X只火花塞,这便是现代火花塞的雏形。

火花塞工作原理

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火花塞靠高压放电点燃混合气使其爆炸做工,工作过程非常短 ,但从点火到爆炸中间有几个过程。首先高压在火花塞正极形成电势(可以理解成高电压),因电位差向最近和电阻最小的地方放电,那么正常情况下肯定是往负极放电,因中间有空隙形成电弧。但电弧并不能直接另混合气爆炸,它只点燃火花塞正负极之间的混合气形成火星,火星燃烧扩大形成火点,火点继续蔓延形成火焰令混合气爆炸做工。火星的好坏,火焰蔓延的快慢取决于电极材料、形状和热值设计。14

火花塞

火花塞基本结构

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火花塞由以下几部分构成:1、接线螺母;2、中央电极;3、接地电极;4、金属壳体;5、绝缘体。火花塞上的接地电极与金属壳体连接,通过汽缸盖螺纹连接连接到发动机缸体上。绝缘体主要起到隔离金属壳体及中央电极的作用。接线螺母是火花塞上与高压线圈接触的部分,电流通过接线螺母和中央电极后,击穿中央电极与接地电极间的介质产生火花,从而点燃气缸中的混合气。

中心电极:是位于火花塞中心的电极 ,来自高压导线的电力就是输送到此部位后并利用同侧电极之的间隙产生火花。高性能火花塞的电极是经过精细加工和白金焊接而成的。为了能够快速排放大量热能,有的火花塞的中心电极还在绝缘体内部加装了电极铜片。

侧电极:侧电极是与火花塞螺纹部分相连接的电极,经螺纹与地相连。高性能的火花塞还在侧电极表面切割成一条极细的槽沟使其更容易产生火花。

螺纹部:螺纹部主要是用来固定火花塞,并支撑侧电极,也具有散热功能。不同型号的火花塞或相同种类的火花塞用在不同的发动机上,其螺纹直径及螺纹长度各有不同。所以相同种类的火花塞也会依车型的不同而有较细的分类。

绝缘体:绝缘体既有支撑性能,又可防止电能的泄漏。在接头和火花塞壳之间,为延长绝缘距离并减少灰尘、水分对漏电的影响,把绝缘体设计成折裙状。

密封垫:密封垫的主要作用是,把火花塞拧紧时,使火花塞与汽缸有良好的密封。当反复拧上卸下同一火花塞后,密封垫的密封作用会有所减弱.火花塞的电极部位是使用和保养的重点。

中心电极与侧电极末端的形状及两电极之间所形成的间隙,是影响火花塞发火的重要因素。所以在判断火花塞是否能使用时,首先目测其形状是否完好,检查其间隙是否合适,一般用厚薄规可以测量火花塞的间隙。

火花塞

火花塞基本分类

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按照热值高低

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冷型

裙部长度是8mm或者11mm,安装到发动机后冷型火花塞只会在气缸中突出一小部分,所以导热的能力比较强,适合高压缩比高转速的发动机使用

热型:

裙部长度包括14mm、16mm、20mm都属于热型火花塞,热型火花塞受热的面积较大散热能力较弱,适合低转速低压缩比的发动机使用。

市售的火花塞热值从5~13。数值越大,火花塞就越“冷”,即所谓的冷型,高压缩比发动机需要使用冷型火花塞。数值越小,火花塞就越“热”,即是热型,低压缩比发动机要使用热型火花塞。

火花塞按类型

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1、标准型火花塞:

其绝缘体裙部略缩入壳体端面,侧电极在壳体端面以外,是使用最广泛的一种。

2、缘体突出型火花塞:

绝缘体裙部较长,突出于壳体端面以外。它具有吸热量大、抗污能力好等优点,且能直接受到进气的冷却而降低温度,因而也不易引起X点火,故热适应范围宽。

3、电极型火花塞:

其电极很细,特点是火花强烈,点火能力好,在严寒季节也能保证发动机迅速可靠地起动,热范围较宽,能满足多种用途。

4、座型火花塞:

其壳体和旋入螺纹制成锥形,因此不用垫圈即可保持良好密封,从而缩小了火花塞体积,对发动机的设计更为有利。

5、极型火花塞:

侧电极一般为两个或两个以上,优点是点火可靠,间隙不需经常调整,故在电极容易烧蚀和火花塞间隙不能经常调节的一些汽油机上常常采用。

6、面跳火型火花塞:

即沿面间隙型,它是一种最冷型的火花塞,其中心电极与壳体端面之间的间隙是同心的。

7、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”。

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而伸入燃烧室内。在燃烧的混合气中吸收较多热量,吸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。突出型火花塞由于进气道拐弯多,气流对绝缘体裙部冷却作用不大,因此不适用于侧置气门式发动机。

8、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。

于是,在上世纪X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,增加了火花的“可达性”,火花能量较大,较容易深入汽缸内部,有助于改善混合气燃烧状况并减少废气排放。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。

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。

按照电极材料来分,有镍合金、银合金和铂合金等

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9、镍基合金与铜芯电极火花塞

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。

10、普通型与电阻型

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。

市售的火花塞热值从5~13。数值越大,火花塞就越“冷”,即所谓的冷型,高压缩比发动机需要使用冷型火花塞。数值越小,火花塞就越“热”,即是热型,低压缩比发动机要使用热型火花塞。

火花塞

选择火花塞的硬性指标

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尺寸

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更换火花塞必须选择适合自己车辆的尺寸,长度和直径要吻合,这个其实不用讲怎么判断,如果买的型号不对也装不上,即使是凑活能装上,尺寸上细微的差别也会对性能造成不良影响,严重者会损伤发动机。每支火花塞上都印有它的型号,这串字符中的第二个字母代表火花塞的尺寸,其中同时包含了螺纹的直径和长度。

螺纹直径

螺纹直径主要有10mm、12mm和14mm三种,在我国的在售的车型中,14mm是最主流的尺寸,不过随着发动机设计的越来越紧凑,各种零件也都会跟着进行mini化,火花塞也不例外,变小变细趋势已定,未来10mm、12mm等直径更细的火花塞将成为主流。

螺纹长度

另外还有一个重要的尺寸就是螺纹的长度,有很多朋友也俗称它为“牙长”,明细单里也有不少种型号,不过对于普通用户来说记住这些型号太困难,也没有太大意义,您只要记住自己的车要求更换什么尺寸的火花塞就行了。

热值

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热值这个参数也很重要,最通俗的解释就是火花塞自身的散热能力,不过不同厂家对于火花塞热值的命名规则有所不同,所以不能归纳为热值“高”或“低”,可以简单地分为散热能力好的“冷型”火花塞和适用于低转速发动机的“热型”火花塞。比如X火花塞就是数值越大表示火花塞越偏向于“热型”,而NGK火花塞则是数值越大表示月偏向于“冷型”。在选购火花塞的时候一定要根据与车辆匹配的热值来选择,如果选择的不吻合,则会影响发动机的性能。

冷型火花塞:火花塞热值越高,代表散热能力越好,这类火花塞更适用于大马力的发动机上,反之它的弊端是由于散热较快,所以对于小排量发动机来说更容易产生积碳,而积碳多了之后最严重的后果就是点火失火,如果您驾驶的是大马力的车或者是经常高转速“飙车”,那么可以考虑这种火花塞。

热型火花塞:在相同的工作温度下,不容易产生积碳,但是散热能力相对比较差,适合于不追求动力性能的家用轿车使用。弊端是如果热性火花塞的热值过于高的话,可能会产生提前点火和爆震的情况。

不同发动机对于火花塞的热值的要求不一样,大功率发动机、动力好的建议选择冷型的火花塞,对于散热好;小排量发动机建议选择热性的火花塞,不容易产生积碳。

尺寸和热值两个参数确定后,就可以保证火花塞可以满足正常使用了,至于性能和寿命的优劣,还要看材料和其他的参数。

特性

火花塞的标准中通常用热值来表征火花塞的热特性,火花塞热值表示火花塞绝缘体裙部吸热与散热的平衡能力,热值越高。则吸热与散热平衡能力越强,因而热型火花塞热值低,冷型火花塞热值高。一般功率高、压缩比大的发动机选用热值高的冷型火花塞;相反,功率低、压缩比小的发动机选用热值低的热型火花塞。一般火花塞的选用是工厂通过产品定型实验确定的,不应随意更换。

选择

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选择火花塞可依据发动机的压缩比、转速和空燃比来确定它的热值。

较冷的火花塞的制作比一般产品更加精良,所以在发动机高转时,它能保证点火的准确性和质量,从而保证发动机极限时的最大动力。另外其电阻也被控制得非常小,跳火的次数丝毫不因转速的升高而有所遗缺。所以使用数值较高的火花塞对习惯拉高发动机转速是大有好处的。

火花塞

对于火花塞的选择和更换来说,其实并没有太多所谓的窍门,主要还是要仔细,选择与车辆发动机特性匹配的配件,不要一味地追求某一方面的性能,那样可能在无意中让其他方面减分。升级是可以的,但是这里要提醒的是不要选择与原厂配件火花塞参数差异过大的产品,原厂配套零件是经过严格、复杂的实验后确定的,性能不一定是最出众的但一定是最稳定的,如果换装参数差异过大的火花塞,不一定会得到更好的效果,甚至可能是产生负面影响。

火花塞

火花塞材质对于性能的影响:火花塞是由铁壳、中央陶瓷体两大部分组成的,其中陶瓷体中还包含了接线螺杆和电极。现在市场上常见的电极材质有铜、镍合金、白金、铱金四种(白金和铱金普遍称之为贵金属),金属导电性能从左到右依次增高(铜<镍合金<白金<铱金),点火需要的电压从左到右依次降低(铜>镍合金>白金>铱金),所以贵金属火花塞对于发动机的负荷更小,对于降低油耗有利;另外贵金属的使用寿命也更长,当然价格也是随着性能的增加而增加的,铱金火花塞的价格普遍在单支百元以上。

应用领域

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火花塞广泛用于以汽油为基础的乘用车、以汽油和天然气为动力的发电机、休閒船和摩托艇。船用、电气和航空航天火花塞。

火花塞

发展趋势

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由于世界油价的飙升,汽油日渐被cng(天然气)、lpg(液化石油气)所取代,尤其是我国北方地区,天然气资源丰富,很多厂商将原来的柴油机改装为燃气发动机,将汽油机改为油气两用发动机,现在国内很多如北京、重庆、成都等大中城市的出租车都采用油气两用车,公交车则采用天然气。天然气发动机的特点是燃烧速度慢,气压大,点火电压高、热负荷大,它的燃烧机理与燃油发生了变化,这就要求火花塞、高压线、点火线圈等结构有所改变,针对燃气发动机的特点,湘火炬公司采用火花塞、高压线、点火线圈整体设计,油气两用高压线与油气专用火花塞配套使用,这样能减少了电能传导损失,输出波形稳定,提高发动机启动性能,净化气缸、减少积炭、延长发动机寿命,系统稳定

火花塞朝着长寿命、小型化、环保节能、规模化的方向发展的。国内的火花塞制造水平也不断地向世界巨头靠齐。如X这个行业立足,国内火花塞生产厂除了继续保持劳动力成本、售价、售后服务、供应商关系几个方面的优势外,同时还要在研发能力、高品质、高附加值产品开发等几个方面形成自己的核心竞争能力成为必要,也是火花塞行业发展的必然趋势。

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