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1 # 鵬潤汽修汽配
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2 # 飛舞的凡塵
火花塞的電板經由反覆持續的發電點火,點燃汽缸內的混合氣,此時,點火系統的其它部分則產生正時的高壓電脈衝,形成火花併產生爆炸提供引擎動力輸出所需的能源。
而火花塞的構造是以一根細長的金屬電板穿過一個具有絕緣功能的陶瓷材質而製成,絕緣體的下部周圍有一個金屬材質的殼,以螺牙方式旋緊在汽缸蓋上,在這個金屬殼的底部在加焊一電極與汽車車體形成接地作用。另外,在此電極中央的末端,必須再以一個微小的放電間隙分隔開來。
接著,從分電器來的高壓電流會經過這個中央電極導電,然後在底端的放電間隙放電,這時火花塞發揮功用產生火花燃燒混合氣,引擎就得到能源並輸出功率。
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3 # 翔煜科技
火花塞工作原理
介紹火花塞的帖子和文章很多,涉及方方面面,太深的就不說了,一來我自己也不怎麼懂,二來也沒什麼特別實際的用處。這裡只說說火花塞基本特性和Jetta相關的火花塞選擇。
1.火花塞工作原理:
火花塞靠高壓放電點燃混合氣,使其爆炸做工,工作過程非常短,但從點火到爆炸中間有幾個過程。首先高壓在火花塞正極形成電勢(可以理解成高電壓),因電位差向最近和電阻最小的地方放電,那麼正常情況下肯定是往負極放電,因中間有空隙形成電弧。但電弧並不能直接另混合氣爆炸,它只點燃火花塞正負極之間的混合氣形成火星,火星燃燒擴大形成火點,火點繼續蔓延形成火焰令混合氣爆炸做工。火星的好壞,火焰蔓延的快慢取決於電極材料、形狀和熱值設計。
2.火花塞電極材料:
大部分火花塞正極用鎳銅合金,也有用貴金屬製作火花塞的,比如用銀、鉑金、銥金等。鎳做火花塞正極是非常好的材料,鎳在強度、硬度、電阻、熔化溫度、耐腐蝕性等幾個主要指標方面與鉑金和銥金差距並不是很大而價格卻便宜的多。
…………….銥金……….鉑……….金……….鎳……….金銀
熔點……..2454……..1769….1453……1063……..960
強度……….112…………14……..68……….13……….13
電阻………..5.3………10.6…….6.8………2.3………1.6
硬度……….240…………40……160……….25……….26
抗氧化………強……….極強………強……..極強…….極強
可見用鉑金做電極效能上並沒有特別大的優勢,但鉑金比銥金好加工的多,熔點高,而採用合金技術可以有效的改善其耐強度和硬度,因此可以獲得很長的壽命。所以大部分鉑金火花塞都是壽命取向而非效能取向。
銥金具有高硬度,高熔點,低電阻等特點,經過合金技術加工可以有效提高抗氧化性。高硬度和熔點意味著可以將電極做的非常細,產生更集中,能量更強,路線更穩定的火花,提高混合氣燃燒效率和燃燒速度。
3.點火間隙:
同型號火花塞也可能點火間隙不同,一般在主要數字的後邊有標註,比如BOSCH的FR7DPX和FR7DP這兩款,X表示1.1mm間隙,沒用X的就是0.8mm。點火間隙指火花塞正極到負極間的距離,多見0.8mm、1.1mm兩種,也有0.6mm、0.7mm、0.9mm和1.5mm的。活塞每工作一個週期火花塞會連續放電多次,多次放電可以保證混合氣的點燃,有利於發動機工作。據個例子:Jetta2v發動機感覺上就比5v發動機好著車,幾乎是一碰就著,而5v發動機要打一下才能著車,原因之一2v發動機在曲軸轉速到250轉附近就開始多次點火,而5v發動機要到550轉附近才開始多次點火。通常來說點火間隙大比較適合低轉速大扭矩車用,就是扭矩峰值比較靠前的,而小間隙火花塞適合高轉速,扭矩峰值靠後的火花塞。
低轉速時放電間隙大的火花塞正負極之間空間大,火點會比小間隙火花塞大,會更好的蔓延開。而高轉速時因發動機工作頻率快,點火間隔太小,大間隙火花塞會比小間隙有更多的丟火率。而且高轉速時由進氣歧管進入發動機的氣流容易形成亂流,亂竄的空氣有可能吹滅火星(看著可樂吧,跟吹蠟燭似的,呵呵~~)使單次點火失敗。再次點火因進氣相位的改變會略微錯過最佳時機,因此大間隙火花塞在高轉速時表現不夠理想。
4.點火方式:
火花塞透過跳火點燃混合氣,最常見的跳火方式是間隙放電,在兩個電極之間直接放電。這種方式最可靠也最成熟,缺點是如果電極燒蝕嚴重或髒汙可能不跳火。因此衍生出多個負極,當某一電極損壞或髒汙時可以走其它通路。
兩種比較典型的一是DENSO的IK系列:0.4mm直徑電極使放電能量非常集中,銥合金正極有極強的耐熱、抗腐蝕能力,並且硬度很高,可以保證長時間穩定工作,不過負極沒什麼保護,因為能量太強很快就掛了。
負極尖端有楔形切口,減小了散熱面積,同時負極上有U型槽,給火點的蔓延提供更大的空間,因此IK系列被DENSO稱之為IridiumPower。但應該主意,IK系列廣告中吹噓的銥金低電阻不十分值得考慮,銥金的電阻值並不比鎳合金小多少,電阻最低的是銀,F1賽車火花塞多半是銀做的,可惜那東西太不耐腐蝕,跑1500公里就完蛋了。
二是BOSCH的FR78X四極火花塞。這種火花塞應該算間隙放電和沿面放電的綜合體,正常情況下以間隙放電方式工作,當電極都不能直接跳火時,火花從正極到極柱陶瓷再到負極,不過四極都不能正常工作實在很令人難以想像。使用中它的優勢就是高速效能穩定,因為有多個放電通路,即使一路斷掉也會保證不斷火,這使得每個工作週期內都可以提供可靠的多次點火。但因為多路放電,每個電弧的強度會下降,這也是絕大部分多極火花塞的弱點。
還有一種比較常見的沿面跳火方式,這種方式放電通路更多,可以確保隨時都有足夠的火花點燃混合氣,缺點是需要更強非放電能量。電極越細放電越集中應該點火能量越大,點火能力越強。但多極火花塞在點火模組能量固定的情況下實際上是將點火能量分散使用,雖然弱卻點多來彌補斷火。這樣的火花塞對導電材料要求比較高,國內的某些沿面火花塞因材質問題只好使用低電阻甚至零電阻的方式增強放電,這樣有可能增加點火模組的負荷、發熱量,也會增加線路穿擾。並不是收音機裡不會有雜波就沒有穿擾。
較有代表性的是BOSCH的FGR7DQP。見過它的人會發現其正極被包裹在陶瓷中,電弧並不是
從正極直接跳到負極極柱上而是在極柱端面或側面形都可以向負極放電。
5.選擇火花塞:
5-1.選擇熱值:
選用火花塞要主意合適的熱值(因不同品牌熱值標註方法不一樣,以下熱值均指博士標註熱值)。熱值是指火花塞的散熱能力,一般壓縮比越高的發動機發熱量大,需要偏冷的火花塞,就是散熱能力好的,而壓縮比低的用偏熱的火花塞。散熱能力直接影響發動機的燃燒,如果散熱太強會使火焰很小很弱,延緩蔓延速度,混合氣燃燒並不理想。反之如果散熱不夠,火焰燃燒太快又可能引起爆震,同時由於電極間溫度過高,會比較容易燒蝕火花塞電極。選用何種熱值的火花塞要看手冊上標配是多少,目前大部分車火花塞熱值在6~8之間,可以冷一度,用7,再低恐怕就不太好了,散熱太快會使火星減小,混合氣燃燒速度降低,還沒有完全燃燒就排放掉,除非總是6000轉開車。
5-2.其它引數:
選擇火花塞還有其它一些引數。雖然熱值相同,但不一定能裝上,即便裝上也可能沒法用。因為各種火花塞的螺紋螺距、螺紋長度、外方大小和負極高度都是不同的。比如電噴Jetta應該使用外方是16mm(小方,化油器車用20mm大方),螺紋直徑14mm,螺紋長度19mm的火花塞。 化油器車可以用小方火花塞但缸線可能估計不牢固,電噴車好像用不了大方火花塞,放不進去。螺絲直徑必須是14mm的,否則裝不上。
螺紋長度必須是19mm,太長會撞在活塞上,太斷會落在火花塞座裡。螺絲長度決定火花塞電極在汽缸內的高低位置,這個位置直接影響火焰的燃燒。
5-3.選擇電極材料:
常見的電極是鎳銅合金,很普通也挺好用的。如果不好用多半是火花塞質量有問題。在Jetta上比較有代表性的是BOSCH公司的FCOR和DENSO公司的K16。這兩款都是鎳銅合金電極,點
火間隙0.8mm,使用壽命標稱3萬公里,實際可以比這個長將近2/3。使用效果完全可以滿足絕大部分使用者的需求,缺點是高轉速會斷火,車有頓挫感,但這要在很高轉速而且是急加速時才會發生。
還有鉑金電極的火花塞。鉑金用在火花塞上並不是太合適,其硬度不夠大,抗腐蝕效能不夠好(還不如鎳),優點是電阻略小,熔點高。因此多數鉑金火花塞並不見得能有多好的效果。我用過三種博士的鉑金火花塞,其中兩種是單級:FGR7DPX和FR7DPP33。前者為陶瓷包裹鉑金正極正極,點火間隙1.1mm,後者為裸露鉑合金電極,點火間隙0.7mm。FGR7DPX適合2v車用,FR7DPP3適合5v車用。
再貴一點的普通火花塞目前應該是銥金火花塞。銥金最突出的優點是硬度搞熔點高,耐腐蝕好。這樣可以把正極做的很細使放電能量更集中。具有代表性的是DENSO公司的IK和VK系列。0.4mm正電極可能是目前最細的正極。
5-4.選擇電極數量:
多數火花塞只有一個正極和一個負極,有些火花塞有一個正極,3~4個負極,被稱為多極火花塞。多極火花塞的優點主要是保證可靠的點火,當某一個負極髒汙或被嚴重燒蝕後可以從其它通路放電保證點火可靠。因此多極火花塞並不絕對比單級好,主要看發動機設計和駕駛習慣。 比如BOSCH的FR78X,採用間隙放電方式,四支負極對著正極極芯,點火間隙1.1mm,使用效果也不比FCOR強多少。
而BOSCH的FGR7DQP則設計的很不一樣,採用沿面技術,用陶瓷將鉑金正極包裹起來,放電時由陶瓷邊緣向負極放電,大大延長了壽命,同時負極和正極陶瓷間有不同點火間隙可以適應發動機不同工況的需求。這個火花塞也有弱點:因採用電極到陶瓷再到負極的方式點火能量有損失,需要更強的放電能量(博士明確說這種
火花塞不建議用在具有獨立點火線圈的發動機上),因此燃燒不是很充分,表現在怠速抖動,在
2v發動機上油耗略大。而對5v發動機則比較好,除了起步有點犯卡,高轉速和降檔轟油的轉速響應都比較理想。
5-5.個人建議:
在Jetta2v發動機上,用BOSCH的FR7DPX和DENSO的PK20、IK16、IK20在底轉速上會感覺比較有力,相比之下IK系列效能算最好的,如果能搞到,用DENSO的VK系列很棒,即有性IK的效能又有長壽命,只是價格比較高,不過用IK兩倍的價格得到IK五倍的壽命還是很合算了。
在5v發動機上,用BOSCH的FGR7DQP、4417、4418、FR7DPP33和DENSO的VKB16、VKB20在高轉速上會感覺比較流暢。不在乎抖用FGR7DQP非常好而且價格還算能接受,VKB則穩很多,動力和高轉速相容上也好些,各方面都不錯只是價格高,比VK還貴。
當然這些火花塞在2v或5v車上都可以互換使用,只是效能發揮會有點影響。
在熱值6度的情況 DENSO 系列 低轉速扭據發揮出色 NGK責是在高轉速區域發揮出色
熱值7度 相對於一些渦輪和經常跑高轉速車輛使用。。。一般正常車輛或是輕度改裝車基本很少的用到這個熱值。。。相對於一些大功率發動機會實用比較多
至於品牌區別。。。就更換火嘴來說。。。博士的幾個型號也緊緊在某些個別車輛的機器上發揮出比較不錯的效能。。。不能普及到所有車輛
但是DENSO NGK 這些火嘴 則是對於大部分車輛實用。並且可以有比較明顯的提升。。。這就是博士的弱點。
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4 # Spark博士
不管何種發動機,都必須藉助強度適當、時機恰當的火花將混合氣引燃,在發動機上,產生這種火花的裝置,就是點火系。由於點火系工作時離不開電流,所以,通常把點火系和電氣繫結合起來講解。
點火線圈由鐵芯和兩個線圈組成。附圖表示了點火線圈的工作原理。電流在初級線圈A上流過時,在鐵芯上將產生磁力線。當初級線圈的電流被切斷之後,將使鐵芯的磁力線發生變化,變化的磁力線在次級線圈B上產生感應電壓。這個感應電壓和A、B兩線圈的匝數有關。一般來講,初級線圈的漆包線較粗,只有幾百匝,而次級線圈匝數則高達數萬。
在四衝直列4缸發動機上,大都使用兩個點火線圈,其中一個點火線圈給1缸和4缸供電,另一個點火線圈給2缸和3缸供電。原因是1缸和4缸的曲軸相位相同,2缸和3缸的曲軸相位相同。當然,在相位相同的二個氣缸上,即使同時跳火也只能一個氣缸燃燒,因為另一個氣缸正處於排氣上死點之前,火花塞跳火也不能燃燒。為了使點火線圈同時給二個火花塞供電,點火線圈的供電容量應較大,但總比裝用4個點火線圈輕,成本也較低。2缸發動機也可以利用這種方法,但二個氣缸的曲軸相位角必須相同。
點火時,點火線圈將產生20000V左右的高壓電。高壓線把高壓電輸送給火花塞。為了避免過大的電壓損失,要求高壓線要有良好的絕緣性和較高的傳輸效率。摩托車高壓線普遍採用銅線做芯,外部包覆合成橡膠。
高壓線的另一端就是汽車火花塞。一般使用火花塞帽把高壓線和火花塞連線在一起。火花塞佈置在氣缸蓋上,其前端伸向燃燒室。火花塞的結構如圖所示。中心電極是一個金屬芯,從高壓線端子一直延伸到中心電極前端。由高壓線圈來的高壓電接在中心電極上。側電極焊接在螺紋部下沿上,和氣缸蓋的地線連線在一起。火花塞的中心電極和側電極之間有一定的間隙,該間隙叫火花塞間隙,它是跳火點燃混合氣的位置。火花塞跳火的時刻,稱為點火正時。
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簡單說來,就是透過點火線全圈把低壓電畜成高壓電釋放出來。透過火花塞在氣缸內轉換成高電壓火花,在氣缸內點燃壓縮混合氣體!和電警棍差不多隻是用途不同!