火花塞技術(shù):
通過電極之間的放電現(xiàn)象產(chǎn)生火花,汽油發(fā)動機是通過燃料和混合氣體的適時燃燒使之產(chǎn)生動力,但是作為燃料的汽油即使處于高溫環(huán)境下也很難自燃,要想使其適時燃燒有必要用“火”來點燃。這里說的火花點火便是“火花塞”的作用。發(fā)動機整體性能的好壞完全是取決于火花塞閃出火花的良否來決定的。我們往往把發(fā)動機比作為“汽車的心臟”,但是更能把火花塞比作為是汽油發(fā)動機或部分柴油機的心臟
● 火花
在火花塞的中心電極和接地電極之間施加由點火裝置所產(chǎn)生的高電壓,由此電極間的絕緣狀態(tài)被破壞而產(chǎn)生電流,放電生成電火花。
火花能量決定能否使壓縮混合氣體點火爆發(fā)。
放電現(xiàn)象是在極短時間內(nèi)(約千分之一秒)完成的,且極為復(fù)雜。
火花塞所的作用就是必須在規(guī)定的時間內(nèi)使電極之間切實產(chǎn)生強火花,成為混合氣燃燒的始點。
● 著火
由電火花所引起的點火是通過電極之間的火花放電而使燃燒粒子活性化,產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)(酸性),并發(fā)生熱效應(yīng),最終形成火焰核。該熱能使其周圍的混合氣活性化,最終形成以自身燃燒為中心向周邊擴大的火焰核。
但是如果電極的消焰作用比火焰核的作用大,火焰核會因此而消失導(dǎo)致熄火(指由于電極吸熱使火焰消除的作用)。
另外、如果火花隙較寬,火焰核會變大,消火作用也會變小,可保證確實點火。當(dāng)火花隙過于寬時,則需要大的放電電壓,從而超過了線圈的性能界限,反而不能放電。
● 火花塞必要的性能
耐熱性:可適應(yīng)極熱﹒極冷的情況
火花塞內(nèi)部的受到的溫度在混合氣體燃燒時就達到了2000℃、在吸入行程中使低溫氣體受冷,讓4沖程式發(fā)動機的急熱急冷現(xiàn)象把發(fā)動機運轉(zhuǎn)中的2 回轉(zhuǎn)變成一回轉(zhuǎn)。
與此耐熱性相同,也要求具有達不到表面著火的起點的放熱性。
機械的強度:可以適應(yīng)激烈的壓力變化
在吸入行程中達到1氣體壓力以下,爆発行程中可達到45氣壓以上。唯一可以適應(yīng)這種激烈壓力變化的機械強度。
絕緣性:維持高電壓的絕緣性
在急劇的溫度變化壓力變化反復(fù)的情況下,對于約10~30kV的高電壓要求可以維持充分的絕緣性。
氣密性:在惡略環(huán)境下保持氣密性
在急劇的溫度變化壓力變化下,要求保持機械箱與絕緣體間的氣密性。
耐消耗性:把電極的消耗降到最小
在惡略環(huán)境下,把電極的消耗降到最小,要求具有這種耐消耗性。
耐污損性:把燃燒的污垢減到最少
惡略環(huán)境下、抑制因混合氣體燃燒而產(chǎn)生的電極的污垢。附著著的活性炭也會受熱燒盡,從而達到自我清潔的要求。因此,即使是低速行駛,也可以迅速提升火花塞的溫度,可達到(約500℃)。
● 火花塞的構(gòu)造
● 火花塞的散熱
火花塞將自身所受熱量的散發(fā)量稱為〔熱值〕,將可大量散熱稱為高熱值(冷型)、相對散熱量較小的稱為低熱值(燃燒型),然而熱值的高低,取決于缸內(nèi)混合氣溫度和火花塞的設(shè)計。
● 低熱值和高熱值
低熱值火花塞絕緣體項部較長,被火焰覆蓋的表面積和氣窩的容積大。另外由于從絕緣體根部到外殼散熱較長,所以散熱少,容易造成中心電極溫度的上升。
針對這些,高熱值火花塞的絕緣體項部相對較短,被火焰覆蓋的表面積和氣窩的容積小。另外由于散熱途徑較短,散熱多,不易造成中心電極溫度的上升。
火花塞溫度與車速
火花塞溫度與車速,和熱值的關(guān)系如圖所示。在火花塞的上下限溫度,受下限溫度的自行清除溫度和上限溫度的過早點火溫度所制約。只有當(dāng)中心電極溫度處在約500~950。C之間時,才能完全發(fā)揮機能。
● 火花塞的壽命
電極的消耗
電極通過火花放電從容易放電的地方消耗電量。尤其是中心電極達到更高的溫度時,被酸化消耗掉。
電極消耗量,是根據(jù)電極材質(zhì)的融點,強度,硬度而變化的。為了減少該消耗量,在電極中使用鎳合金或白金,銥等材質(zhì),即使是很細(xì)小的電極也可以延長壽命。另外,發(fā)動機種類,根據(jù)使用條件而定,使用普通火花塞的話,行車距離可達一萬公里,約0.1~0.15mm的范圍。
要求電壓的上升
要求電壓(間隙間的放電所需電壓)隨著行車距離的比例而升高。該電壓的上升是中心電極的銳角部分到一定程度完全消耗期間(約4000km)的電壓上升幅度增大,其后,依靠電極消耗間隙的擴大作為主要原因,電壓上升就會變小。
● 火花塞的推薦轉(zhuǎn)矩與推薦回轉(zhuǎn)角度
● 火花塞的點檢與更換
中心電極的前端完好消耗之后,會加重火花的飛濺,可能會引起混合氣體的點火不穩(wěn)定。這樣一來,恐怕會導(dǎo)致發(fā)動機馬力的低下,燃油費用的惡性增長,發(fā)動機壽命減弱。因此推薦火花塞的交換。
普通火花塞的交換推薦時期
4輪轎車 : 15,000 ~ 20,000 km
小型汽車 : 7,000 ~ 10,000 km
2輪車 : 3,000 ~ 5,000 km
● 不良情況的診斷方法
鉑金火花塞
火花塞分很多種,就材料而言主要有:鎳合金、鉑金等,這些材料本身都有良好的導(dǎo)電性?;鸹嵝问接欣湫突鸹ㄈ蜔嵝突鸹ㄈ?,火花塞的電極結(jié)構(gòu)主要有單極、雙極、四極等。其中出于想提升車輛點火性能方面的考慮,很多人都會想著把自己的單極火花塞改為多極的,或者將自己的鎳合金火花塞改為鉑金的。
對于單極和多級,本文不做討論,但說不同材質(zhì)的火花塞,是否值得更換呢?從價錢上看,貴金屬火花塞雖然比鎳合金的貴幾十元,但相對于動輒可以優(yōu)惠上萬元的車價而言,它絕對價值并不高,為何原廠并不采用這些貴金屬的火花塞呢?是完全出于成本嗎?還是別的什么原因?弄清楚這個問題,我們就能搞清楚,咱們自己的車子是不是值得更換鉑金火花塞了。
火花塞是由絕緣體和金屬殼體兩部分組成,金屬殼體帶有螺紋,擰在發(fā)動機氣缸上,在金屬殼體中有一個中心電極,它通過絕緣材料與金屬殼體絕緣,在中心電極上端有接線螺母,連接從分電器的過來的高壓線,在金屬殼體下面還焊有接地電極,在中心電極與接地電極之間有很小的間隙,脈沖高壓電擊穿兩個電極之間的空氣,產(chǎn)生電火花點燃可然混合氣做功,由于火花塞工作在高溫高壓的惡劣環(huán)境,對它的材料和制造工藝都要求十分高,但在大多經(jīng)濟型車常采用鎳合金火花塞,只有中高檔車才會使用鉑金火花塞或白金火花塞。
『鉑金火花塞』
許多車友認(rèn)為,廠家不給自己的車配備鉑金火花塞,完全是出于成本考慮,是偷工減料的表現(xiàn),因此十分憤憤地掏錢將自己車上遠(yuǎn)未到火花塞更換周期的鎳合金火花塞更換為鉑金的。這樣的更換顯然是出于對性能的考慮,而非耐久性。那么估計十個車友會有九個覺得失望,因為這種性能的提升實在是有限,甚至絲毫感覺不出來。其實這才是原廠不采用貴金屬火花塞的主要原因。
提高整個發(fā)動機的點火性能是一個系統(tǒng)工程,單靠換火花塞對發(fā)動機性能是不會有太大的改觀。因為發(fā)動機的點火系統(tǒng)主要由高壓線、點火線圈、分電器、火花塞等組成。我們要想從根本上提高發(fā)動機性能,首先需要考慮提升點火電壓,更高的電壓才能提供更大的點火能量。提升電壓之后就更換線徑粗且導(dǎo)電性好的高壓線,因為一條高壓線的導(dǎo)電性與它的截面積、長度和材料有關(guān)系,如果線徑過細(xì)、過長以及導(dǎo)線中含雜質(zhì)較多都會影響點火性能。只有這些更換以后,才有必要考慮更換鉑金火花塞。注意,這里說的也僅僅是考慮,而不是必須,因為此時即使不更換鉑金火花塞,點火性能同樣也能獲得提升。
與單極和多級的區(qū)別不同,鉑金火花塞最主要的優(yōu)點并不是提高點火能量,而是提高耐久性。它的使用壽命比鎳合金的長得多,適合更惡劣的工作環(huán)境,對于高性能發(fā)動機而言,它能更持久穩(wěn)定的工作。至于在性能方面,它的點火能量與普通鎳合金是類似的,當(dāng)然會在失火率方面有些優(yōu)勢,但這更多的是出于其要滿足高轉(zhuǎn)速發(fā)動機的設(shè)計需求,而且這種優(yōu)勢并不明顯。因此當(dāng)我們修改了整套點火系統(tǒng)以后,發(fā)動機的工作狀況變得更加強了,燃燒室的工作環(huán)境變得更加惡劣,因此采用鉑金火花塞的優(yōu)勢就體現(xiàn)出來。
而對于價格較低的經(jīng)濟型轎車,它的設(shè)計取向更多的是經(jīng)濟性,在能滿足日常代步的情況下,剔除更多沒有意義的強化。而作為鎳合金的火花塞,完全可以滿足這類車型的工作需求,雖然每3萬公里左右需要更換一次,但成本要比鉑金的低很多,綜合來看其成本差別并不大。當(dāng)然,后期的更換也會給廠家?guī)硪恍┦酆罄麧櫍@也是廠家考慮的因素之一,但并不是主要的。
鉑金火花塞最大的特點是壽命長,耐久性好,適合更惡劣的工況。因此在其他部件沒有做任何改動的情況下,更換鉑金火花塞,一般只能起到延遲更換火花塞周期的作用,而對于性能的提升則非常有限。對于那些并不想徹底修改點火系統(tǒng)的車主來說,如果在原廠火花塞還未到更換周期的時候更換鉑金火花塞,是非常得不償失的。
而如果單純期望從性能提升的角度更換鉑金火花塞,還是放棄為妙,因為更換以后產(chǎn)生的效果很難讓你有任何驚喜。如果是出于壽命考慮,自己的車輛使用比較惡劣,短時間駕駛里程較多,不愿意頻繁前往維修站更換火花塞的車友,采用鉑金火花塞是可以的,這樣可以減小更換次數(shù),并且提高工作效率。