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火花塞常见故障现象及原因解析(1)
来源:汽车与驾驶维修  作者:佚名  2016-04-24 09:24:04



      (6)电阻型火花塞
    现代汽车电控系统的应用,提升了汽车的各项性能。但为了抑制点火系统对各种电控系统的电磁干扰,又生产了电阻型火花塞。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,电阻值为1~10 kΩ(图7)。



    3。火花塞的工作
      (1)火花塞间隙
    火花塞间隙是指火花塞侧电极与中心电极之间的间隙(图8),其作用是将点火线圈所产生的脉冲高压电引进燃烧室,利用电极产生的电火花点燃混合气,完成燃烧。

    火花塞间隙越大则点火能量越强,气缸内混合气体的燃烧越充分,发动机易于启动、尾气排放中的污染物质少,动力性强,一定程度上也更省油。
    但是,由于间隙越大点火时击穿空气需要的电压也较大,所以不同的发动机相匹配的火花塞间隙各有不同。只有选择正确的火花塞间隙,才能让发动机发挥更好的性能。
      (2)火花塞的工作过程
    火花塞的工作分为4个阶段(图9)。

    第一阶段
    火花塞侧电极与中心电极间产生放电电弧,即火花。
    第二阶段
    放电电弧引燃周围混合气,电弧燃烧形成火炎核(火种)。
    第三阶段
    火种引燃电极间混合气。由于金属电极会吸收热量,使火炎核的作用减小而导致火种熄灭,混合气则不能被点燃,因此要求放电火花须保持足够长的时间,直到剩余储存电能完全衰减在整个电弧燃烧阶段。这样即使混合气分配不均(分配不一致),也能确保混合气被点燃。
    第四阶段
    气缸内混合气迅速燃烧,发动机作功。
      (3)火花塞对发动机工作的影响
    火花塞火花能量的大小对发动机的性能有着直接的影响。点火质量决定于电弧的持续期和点火能量的高低(点火线圈产生的电压)。点火能量高,能够保证点火的一致性和燃烧的稳定性,使发动机工作更平稳。延长电弧持续期可以使混合气充分燃烧,提供相当高的能量转换率,对点燃稀混合气有益。
    火花能量较小时,发动机燃烧不完全,易产生失火现象,降低发动机的动力性和经济性,而且也会影响到发动机的启动性能。另外,燃烧后的排放气体中的有害物增加,严重影响环保。当火花能量大时,容易产生火花塞电极的烧蚀,缩短火花塞的使用寿命。
      (4)火花塞的电极材料
    火花塞中心电极的材料由于熔点、强度、硬度、电阻以及抗氧化性的不同,其使用寿命也有所不同。表1为常见中心电极材料火花塞的使用寿命。

    4.火花塞的热值
    火花塞热值是火花塞吸收热量和传出热量的一种特性(图10)。热值数据是在热值机上所测得的,是衡量火花塞受热和散热能力的一个指标。热值共有9个数值,其中1~3为低热值,4~6为中热值,7~9为高热值。

    火花塞的热值代表其散热快慢,数值越大则散热越快(或称为火花塞越冷)。不同的发动机要求使用不同热值的火花塞,正确匹配才可以保证火花塞持久稳定的工作。一般而言,乘用车行驶速度快,气缸压缩比高,需用热值高(散热快)的火花塞;商用车行驶速度较慢,一般用热值低(散热慢)的火花塞。
    散热量大的冷型火花塞,也就是高热值火花塞,绝缘体裙部相对比较短 (注意不是指螺纹长度)。裙部越短,受热面积就小,相对散热量就大,散热相对比较多,所以造成中心电极温度的上升慢。热值过高,易使火花塞温度低,中心电极部分容易产生积炭,从而导致漏电,火花塞点火能力下降。
    散热量较小的热型火花塞,也就是低热值火花塞,绝缘体裙部较长,当气缸内温度布置均匀时,裙部越长,受热面积就越大,传导热量的距离就越长,所以散热少,中心电极温度上升较高。而热值过低,散热不够,中心电极部分温度过高,会导致爆燃,从而易造成火花塞头部陶瓷烧损、电极烧熔等故障。
    5.火花塞的放电形式
    火花塞的放电形式主要有以下2种形式。
    一种空气间隙形式放电,是指在脉冲高电压作用下,击穿存在于中心电极与侧电极之间的空气间隙产生电火花(图11a)。这种形式放电距离短,跳火性能差,传统单侧极火花塞就是如此。

    另一种是沿面间隙放电形式,即放电路线是沿中心电极与侧电极之间的绝缘体表面进行的(图11c)。这种形式的放电发生于绝缘体陶瓷表面和空气的交界面,陶瓷表面电场发生畸变会增大局部场强,导致局部先发生放电,由此促使放电的进一步发展,直至电极间隙击穿。在相同击穿电压下,沿面间隙比空气间隙的放电距离长,大大提高火花的能量。而且由于电火花沿绝缘体表面,可以烧尽油污积炭,避免电极之间的跨连,也避免绝缘体和壳体之间因附着燃烧沉积物导致电流泄漏的现象,保证怠速工况下的点火可靠性。
    目前用途较广的是将“沿面间隙”和“空气间隙”结合在一起的半沿面间隙放电形式(滑动一空气间隙放电形式),即绝缘体裙部与侧电极之间是空气间隙(图11b)。放电时火花从绝缘体表面“滑”过再跳向侧电极。由于绝缘体表面电场畸变使击穿电压降低。这种火花塞的绝缘体有正常的裙部,因而能适应不同的热负荷。

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