火花塞安装在燃烧室中,其作用是将高压电引入燃烧室,在电极之间形成火花点燃可燃混合气。由于燃烧室受到周期性的高温、高压和燃烧产物的强烈腐蚀,工作条件恶劣,因此对火花塞提出了更高的要求。(1)火花塞的工作...
火花塞安装在燃烧室中,其作用是将高压电引入燃烧室,在电极之间形成火花点燃可燃混合气。由于燃烧室受到周期性的高温、高压和燃烧产物的强烈腐蚀,工作条件恶劣,因此对火花塞提出了更高的要求。
(1)火花塞的工作条件和要求
混合气燃烧时,火花塞下部要承受高压气体的冲击,这就要求火花塞有足够的机械强度;
火花塞承受交变高压,这就要求它有足够的绝缘强度,能承受30kv的高压。
混合气燃烧时,燃烧室内温度很高,可达1500 ~ 2200,空气进入时突然冷却到50 ~ 60。因此,要求火花塞不仅能承受高温,而且能承受剧烈的温度变化,不会出现局部过冷或过热。
混合物的燃烧产物非常复杂,含有许多活性物质,如臭氧、一氧化碳、氧化硫等,容易腐蚀电极。所以要求火花塞耐腐蚀;
火花塞的电极间隙影响击穿电压,所以要有一个合适的电极间隙。火花塞的安装位置要合适,以保证合理的点火点。火花塞的气密性要好,保证燃烧室不漏气;
(2)火花塞结构
火花塞主要由触头、瓷绝缘体、中心电极、侧电极和外壳组成,如图5-27所示。
钢壳内固定有高铝陶瓷绝缘子,绝缘子中心孔上部设有金属棒,金属棒上端设有连接高压导体的连接螺母,下部设有中心电极。金属棒和中心电极由导体玻璃密封,铜垫片起密封和导热作用。钢壳上部为便于拆装的六角平面,下部有螺纹用于拧入发动机气缸盖,壳体下端固定有弯曲的侧电极。
电极一般采用耐高温、耐腐蚀的镍锰合金钢或铬锰氮、钨、镍锰硅合金,有的采用镀镍铜材料,以提高散热性能。火花塞的电极间隙多为0.6 ~ 0.7 mm,电子点火的间隙可增大到1.0 ~ 1.2 mm。
应确保火花塞和气缸盖座孔之间的密封。有两种密封方式:平面密封和锥面密封。平面密封时,应在火花塞和座孔之间安装一个覆铜石棉垫片;该锥面由火花塞壳体的锥面和气缸盖之间的相应锥面密封。
(3)火花塞的热特性
如果火花塞工作良好,它必须保持在适当的温度范围内。火花塞工作过程中,温度过低时,燃料不完全燃烧产生的积碳会沉积在火花塞的陶瓷绝缘体表面,导致火花塞漏气;温度过高时,火花塞中心电极温度过高,超过了燃油的自燃温度,火花塞可以点燃混合气而不产生火花,即混合气的预点火。混合气提前点火会导致发动机输出功率下降,甚至导致活塞顶烧熔。
实践证明,当火花塞裙部温度保持在500 ~ 750时,落在电极上的油滴会立即被烧掉,不会形成积碳,也不会发生热点火。
当火花塞温度低于450时,滴落在电极上的油滴会燃烧不完全,这称为火花塞的“自洁温度”。当火花塞温度超过950时,会造成混合气“提前点火”。因此,火花塞的工作温度应低于950。
火花塞的工作温度与发动机的功率、转速、压缩比有关,也与火花塞本身的结构有关。就火花塞本身的结构而言,暴露在燃烧室中的陶瓷绝缘体部分主要
13.5
11.5
9.5
7.5
5.5
3.5
热值
三
四
五
六
七
八
九
特点
冷热
发动机的技术性能不同,火花塞的工作温度也不同。为了保证火花塞在常温下工作,对于低功率、低转速、低压缩比的发动机,气缸的工作温度较低,应采用高热值的火花塞。对于大功率、高转速、高压缩比的发动机,如果缸内工作温度高,应使用低热值的火花塞。
汽车正常运行过程中,如果经常因积碳导致火花塞被切断,可能是使用的火花塞太“冷”;如果经常出现热点火,可能是使用的火花塞太“热”了。
(4)火花塞的类型
为了保证火花塞的可靠点火,现代汽车上使用了各种类型的火花塞。
断电触尖火花塞:断电触尖火花塞的结构与前述火花塞基本相同,只是中心电极和侧电极覆盖有一层薄的断电触膜。切断接触膜非常耐腐蚀,大大延长了火花塞的使用寿命。此外,为了改善火花塞的放电性能,火花塞中心电极直径减小,电极间隙增大,如图5-28所示。
多极火花塞:
多极火花塞一般有两个以上的侧电极,点火可靠,不需要经常调整电极间隙。这种火花塞用在一些点火要求高的发动机上。
凸出式火花塞:凸出式火花塞的绝缘体裙较长,凸出于外壳端面上方,具有吸热大,抗污染能力强的优点。在工作过程中,由进气直接冷却,不易产生热点燃,热适应和应用范围广。
薄电极火花塞:
这种火花塞电极极细,特点是火花大,点火能力强。还能保证发动机在冷工况下快速可靠的启动,且热范围广,能满足各种应用。
铜芯电极类型:
火花塞内电极导热性能好,发热量比普通火花塞高10% ~ 40%,能限制高速下的热点火。更长的火花塞裙部拓宽了热值下限,同时提高了电极的耐油污性和耐烧蚀性。
电阻类型:
为了抑制点火系统对收音机的干扰,在火花塞内安装了一个5 ~ 10 k的电阻。
多极火花塞、凸形火花塞、细电极火花塞、铜芯电极火花塞和电阻火花塞的结构如图所示。
跳面式:是冷式火花塞,中心电极与外壳端面间隙同心,如图。这种火花塞必须与高点火能量、高电压上升率的电容放电点火系统配套使用。它的特点是可以完全避免火花塞的热点火,即使在油污的情况下也能正常点火。但可燃混合气不易接近电极,在混合气过稀的情况下,汽油机的功能无法充分发挥。
(5)火花塞的型号
根据ZBT37003—89 《火花塞产品型号编制方法》,火花塞型号由三部分组成。
第一部分用汉语拼音字母表示火花塞的结构类型和主要尺寸,表中给出了字母的含义。
火花塞的结构类型和主要尺寸
信
螺纹规格
安装座模板
螺纹高度(毫米)
六边形边距(毫米)
A
M101
平左
12.7
16
C
M141.25
平左
12.7
17.5
D
M141.25
平左
19
17.5
E
M141.25
平左
12.7
20.8
F
M141.25
平左
19
20.8
(G)
M141.25
平左
9.5
20.8
(H)
M141.25
平左
11
20.8
(Z)
M141.25
平左
11
19
J
M141.25
平左
12.7
16
K
M141.25
平左
19
16
L
M141.25
低平座椅
9.5
19
(M)
M141.25
低平座椅
11
19
普通
M141.25
低平座椅
7.8
19
P
M141.25
锥形座
11.2
16
Q
M141.25
锥形座
17.5
16
稀有
M181.25
平左
12
20.8
S
M181.25
平左
19
(22)
T
M181.25
锥形座
10.9
20.8
注: ()表示为非标预留产品,不推荐使用。
第二部分用阿拉伯数字表示火花塞的发热量。数字越高,火花塞越冷。一般spea
第三部分用汉语拼音字母表示火花塞衍生物的结构特征、点火端特征、材料特征和特殊技术要求。有关其序列和代码名称的含义,请参见表格。在同一产品的型号中,如果需要多个字母,必须按照表中的顺序使用。
火花塞的衍生产品特性和材料特性
顺序
信
和特点。
顺序
信
和特点。
一个
P
屏蔽型
七
H
环形电极型
2
稀有
电阻型
八
U
电极回缩式
三
B
半导体类型
九
V
v型电极
四
T
绝缘体突出型
10
C
镍复合电极
五
Y
表面跳跃火型
11
G
贵金属电极
六
J
多电极型
12
F
非标准类型
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