解讀火花塞

解讀火花塞 

 汽油發動機上都有火花塞，一缸一個，個別的高速汽油發動機每缸還裝有2個火花塞。火花塞雖然只有是一只小零件，但它卻極其重要，沒有它發動機會動彈不得。
一、作用
 火花塞是點火系統末端的組件，其作用是將點火線圈所產生的脈沖高壓電（1萬V以上）引進燃燒室，利用火花塞電極的間隙之間產生的電火花點燃混合氣，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
 火花塞這個玩意兒看上去簡單，做起來不容易，它對材料及制造工藝的要求十分高。
 火花塞的工作環境極為惡劣，以一臺普通四沖程汽油機的火花塞為例，在進氣沖程時溫度只有60℃，壓力90kPa；而點火燃燒時，溫度會瞬間上升至3000℃，壓力達到4000kPa；這種急冷急熱的交替頻率很高，工作環境十分惡劣，火花塞絕緣體被擊穿、電極積炭失效常會發生，因此它屬于"易損件"，不少司機的工具箱里常備火花塞，以便隨時更換。還要保證絕緣性能，因此對火花塞的材料要求也就很苛刻。隨著技術的發展，火花塞的耐用性提高了，電極材料使用鉑合金來代替傳統的銅－鎳合金，延長了火花塞的使用壽命，現代轎車的火花塞一般使用里程達15萬km左右。
 
三、分類及基本構造
 火花塞很小，一只口袋可以放好幾只，但它構造不簡單，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，高壓電經過這個間隙入地就會迸發出火花點燃混合氣。
 火花塞關鍵部分是絕緣體，如果絕緣體不起作用，高壓電就會"抄小路"而不經兩極入地，造成無火花現象。火花塞的絕緣體必須要有良好的機械性能和耐高電壓、耐高溫沖擊、耐化學腐蝕的能力，普通火花塞多采用以氧化鋁為基礎的陶瓷做成。火花塞的尺寸是全世界統一的，任何汽車上都可以通用，但由于汽油發動機類型有區別，因此火花塞也會分有二種基本類型，冷型和熱型。
 冷型與熱型是相對而言，它反映了火花塞的熱特性性能。火花塞要有適當的溫度才能工作良好，沒有積炭才能工作正常。實踐證明火花塞絕緣體保持在500～600℃溫度時，落在絕緣體上的油滴能立即燒去不會形成積炭，高于這個溫度會早燃，低于這個溫度有積炭。在不同發動機上的溫度會不一樣，設計者就利用絕緣體裙部的長度來解決這個矛盾。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動機；有些裙部細長、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動機。自己的汽車用什么火花塞，要按照廠家的規定型號選用，不是什么火花塞都適用的。
 普通火花塞都是單極的，但現在還有一種多極火花塞，例如博世（Bosch）公司生產的4極火花塞。這種4極火花塞采用鉑中央電極，周圍4個接地電極是用稀土金屬釔制成。通電時電火花在電極之間來回穿梭跳躍，選擇一個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，使火花活動范圍大，火花能夠盡可能多地接觸混合氣以保證可靠點火燃燒，同時又能保證電極間隙盡可能小，在一般情況下均能夠使點火電壓形成可靠的電火花。經試車表明這種火花塞壽命長，燃油經濟性比普通火花塞高5%。
 圖2以LD火花塞為例，解析火花塞各部分結構及特點。
 
四、更換時機及保養
 一部發動機，其工作性能的正常與否、發揮好壞，燃油的節約與浪費，火花塞起到的作用功不可沒。對于發動機的維護與修理，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，無黑煙現象。
 汽車需更換火花塞時大致有以下幾個原因：
 一為更換的火花塞出現積油。用手摸(或眼看)火花塞均會發現油漬。出現這種故障的原因多半是發動機長時間啟動而未著火，也就是說，已經向火花塞噴油但油卻未燃燒。這樣油層覆蓋火花塞電極，啟動更為困難。所以有經驗的司機在啟動時油門不踩過大，以防止發動機啟動出現"油悶"現象。
 二是火花塞出現一層沉積的黑炭。故障原因大多因為發動機的供油混合氣濃度過高或者內部潤滑油上竄發生燃燒所致。出現積炭，容易造成發動機間歇斷火，使之運轉不靈。發動機有時感覺沒力，往往是由于此原因。
 三是發現火花塞兩極(陰、陽極)之間的間隙過大。陰陽極之間的間隙大導致擊穿電壓高而且時間長。故高速運轉時，容易出現個別汽缸斷火現象。故障原因大多因為火花塞電極間隙調整不合適。
 四是發現火花塞外面的絕緣體出現裂縫。當然，這個火花塞是不能用了，需要更換。為什么會出現這種情況呢？一般是因為發動機的溫度劇變到強烈機械沖擊所致。我們都知道，火花塞工作在高溫的環境中，周圍的散熱條件又極其有限，所以由于高溫爆裂是經常發生的現象。
 基于以上４種原因，要求我們對發動機點火系統中火花塞的使用必須合理調整電極間隙，并且按時清潔火花塞，做好保養工作。
 從發動機上拆下火花塞，假如出現積炭，可將火花塞浸泡在丙酮(一種化學溶劑)或煤油中一段時間，然后用細銅刷輕輕涮洗，直至將積炭清除干凈后用壓縮空氣吹干后裝回使用。