解讀火花塞

解讀火花塞 

 汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上都有火花塞，一缸一個(gè)，個(gè)別的高速汽油發(fā)動(dòng)機(jī)每缸還裝有2個(gè)火花塞。火花塞雖然只有是一只小零件，但它卻極其重要，沒有它發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)動(dòng)彈不得。
一、作用
 火花塞是點(diǎn)火系統(tǒng)末端的組件，其作用是將點(diǎn)火線圈所產(chǎn)生的脈沖高壓電（1萬V以上）引進(jìn)燃燒室，利用火花塞電極的間隙之間產(chǎn)生的電火花點(diǎn)燃混合氣，完成燃燒，因此火花塞的工作條件是高溫高壓，雖然小但卻很重要。
二、制造工藝及材料
 火花塞這個(gè)玩意兒看上去簡(jiǎn)單，做起來不容易，它對(duì)材料及制造工藝的要求十分高。
 火花塞的工作環(huán)境極為惡劣，以一臺(tái)普通四沖程汽油機(jī)的火花塞為例，在進(jìn)氣沖程時(shí)溫度只有60℃，壓力90kPa；而點(diǎn)火燃燒時(shí)，溫度會(huì)瞬間上升至3000℃，壓力達(dá)到4000kPa；這種急冷急熱的交替頻率很高，工作環(huán)境十分惡劣，火花塞絕緣體被擊穿、電極積炭失效常會(huì)發(fā)生，因此它屬于"易損件"，不少司機(jī)的工具箱里常備火花塞，以便隨時(shí)更換。還要保證絕緣性能，因此對(duì)火花塞的材料要求也就很苛刻。隨著技術(shù)的發(fā)展，火花塞的耐用性提高了，電極材料使用鉑合金來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的銅－鎳合金，延長(zhǎng)了火花塞的使用壽命，現(xiàn)代轎車的火花塞一般使用里程達(dá)15萬km左右。
 
三、分類及基本構(gòu)造
 火花塞很小，一只口袋可以放好幾只，但它構(gòu)造不簡(jiǎn)單，如圖1。它有絕緣體和金屬殼體兩大組成部分。
 金屬殼體帶有螺紋，用于擰入汽缸；在殼體內(nèi)裝有絕緣體，它里面貫通著一根中心電極、中心電極上端有接線螺母，連接從分電器過來的高壓電線；在殼體的下端面焊有接地電極，中心電極與接地電極之間有0.7～1.3mm的間隙，高壓電經(jīng)過這個(gè)間隙入地就會(huì)迸發(fā)出火花點(diǎn)燃混合氣。
 火花塞關(guān)鍵部分是絕緣體，如果絕緣體不起作用，高壓電就會(huì)"抄小路"而不經(jīng)兩極入地，造成無火花現(xiàn)象。火花塞的絕緣體必須要有良好的機(jī)械性能和耐高電壓、耐高溫沖擊、耐化學(xué)腐蝕的能力，普通火花塞多采用以氧化鋁為基礎(chǔ)的陶瓷做成。火花塞的尺寸是全世界統(tǒng)一的，任何汽車上都可以通用，但由于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)類型有區(qū)別，因此火花塞也會(huì)分有二種基本類型，冷型和熱型。
 冷型與熱型是相對(duì)而言，它反映了火花塞的熱特性性能。火花塞要有適當(dāng)?shù)臏囟炔拍芄ぷ髁己茫瑳]有積炭才能工作正常。實(shí)踐證明火花塞絕緣體保持在500～600℃溫度時(shí)，落在絕緣體上的油滴能立即燒去不會(huì)形成積炭，高于這個(gè)溫度會(huì)早燃，低于這個(gè)溫度有積炭。在不同發(fā)動(dòng)機(jī)上的溫度會(huì)不一樣，設(shè)計(jì)者就利用絕緣體裙部的長(zhǎng)度來解決這個(gè)矛盾。有些裙部短、受熱面積小、散熱快，因此裙部溫度低些，稱為冷型火花塞，適用于高速高壓縮比的大功率發(fā)動(dòng)機(jī)；有些裙部細(xì)長(zhǎng)、受熱面積大、散熱慢，因此裙部溫度高些，稱為熱型火花塞，適用于中低速低壓縮比的小功率發(fā)動(dòng)機(jī)。自己的汽車用什么火花塞，要按照廠家的規(guī)定型號(hào)選用，不是什么火花塞都適用的。
 普通火花塞都是單極的，但現(xiàn)在還有一種多極火花塞，例如博世（Bosch）公司生產(chǎn)的4極火花塞。這種4極火花塞采用鉑中央電極，周圍4個(gè)接地電極是用稀土金屬釔制成。通電時(shí)電火花在電極之間來回穿梭跳躍，選擇一個(gè)阻抗最小的打出火花，好像雷電閃光一樣。由于多極火花塞電極之間的面積比單極大，使火花活動(dòng)范圍大，火花能夠盡可能多地接觸混合氣以保證可靠點(diǎn)火燃燒，同時(shí)又能保證電極間隙盡可能小，在一般情況下均能夠使點(diǎn)火電壓形成可靠的電火花。經(jīng)試車表明這種火花塞壽命長(zhǎng)，燃油經(jīng)濟(jì)性比普通火花塞高5%。
 圖2以LD火花塞為例，解析火花塞各部分結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)。
 
四、更換時(shí)機(jī)及保養(yǎng)
 一部發(fā)動(dòng)機(jī)，其工作性能的正常與否、發(fā)揮好壞，燃油的節(jié)約與浪費(fèi)，火花塞起到的作用功不可沒。對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)與修理，小小的火花塞卻屬于故障率較高的部件，因此常見到更換火花塞后的汽車行駛較以前輕松有力，油耗降低，排煙干凈，無黑煙現(xiàn)象。
 汽車需更換火花塞時(shí)大致有以下幾個(gè)原因：
 一為更換的火花塞出現(xiàn)積油。用手摸(或眼看)火花塞均會(huì)發(fā)現(xiàn)油漬。出現(xiàn)這種故障的原因多半是發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間啟動(dòng)而未著火，也就是說，已經(jīng)向火花塞噴油但油卻未燃燒。這樣油層覆蓋火花塞電極，啟動(dòng)更為困難。所以有經(jīng)驗(yàn)的司機(jī)在啟動(dòng)時(shí)油門不踩過大，以防止發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)出現(xiàn)"油悶"現(xiàn)象。
 二是火花塞出現(xiàn)一層沉積的黑炭。故障原因大多因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)的供油混合氣濃度過高或者內(nèi)部潤(rùn)滑油上竄發(fā)生燃燒所致。出現(xiàn)積炭，容易造成發(fā)動(dòng)機(jī)間歇斷火，使之運(yùn)轉(zhuǎn)不靈。發(fā)動(dòng)機(jī)有時(shí)感覺沒力，往往是由于此原因。
 三是發(fā)現(xiàn)火花塞兩極(陰、陽極)之間的間隙過大。陰陽極之間的間隙大導(dǎo)致?lián)舸╇妷焊叨�且時(shí)間長(zhǎng)。故高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，容易出現(xiàn)個(gè)別汽缸斷火現(xiàn)象。故障原因大多因?yàn)榛鸹ㄈ�電極間隙調(diào)整不合適。
 四是發(fā)現(xiàn)火花塞外面的絕緣體出現(xiàn)裂縫。當(dāng)然，這個(gè)火花塞是不能用了，需要更換。為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況呢？一般是因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)的溫度劇變到強(qiáng)烈機(jī)械沖擊所致。我們都知道，火花塞工作在高溫的環(huán)境中，周圍的散熱條件又極其有限，所以由于高溫爆裂是經(jīng)常發(fā)生的現(xiàn)象。
 基于以上４種原因，要求我們對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)中火花塞的使用必須合理調(diào)整電極間隙，并且按時(shí)清潔火花塞，做好保養(yǎng)工作。
 從發(fā)動(dòng)機(jī)上拆下火花塞，假如出現(xiàn)積炭，可將火花塞浸泡在丙酮(一種化學(xué)溶劑)或煤油中一段時(shí)間，然后用細(xì)銅刷輕輕涮洗，直至將積炭清除干凈后用壓縮空氣吹干后裝回使用。