火花塞
火花塞是汽油機點火系統(tǒng)的重要部件它能將高壓電引入燃燒室，使其跳過電極間隙產(chǎn)生火花，從而點燃缸內可燃混合氣。主要由接線螺母、絕緣體、接線螺桿、中心電極、側電極和外殼，側電極焊接在外殼上。
火花塞(Spark plug)，俗稱燃燒器，其作用是將高壓線發(fā)出的脈沖高壓電放電，擊穿火花塞兩電極間的空氣，產(chǎn)生電火花點燃氣缸內的混合氣。主要類型有：準型火花塞、邊緣突出的火花塞、電極型火花塞、座型火花塞、極型火花塞、表面閃絡火花塞等。火花塞的作用是將數(shù)萬伏的高壓電引入燃燒室，產(chǎn)生電火花點燃混合氣，配合點火系統(tǒng)和供油系統(tǒng)使發(fā)動機做功，在很大程度上共同決定了發(fā)動機的性能
簡介
火花塞，俗稱燃燒器，用于連接高壓線(火嘴線)發(fā)出的脈沖高壓電被釋放出來，沖破火花塞兩電極間的空氣，產(chǎn)生電火花點燃氣缸內的混合氣。
火花塞安裝在發(fā)動機的側面或頂部早期，火花塞是通過氣缸管路與分電器相連的近十年來，汽車上的發(fā)動機基本上都換成了點火線圈，直接與火花塞相連。火花塞的工作電壓至少為10000V，高壓電由點火線圈產(chǎn)生12V的電，然后傳輸?shù)交鸹ㄈ?/p>
火花塞結構介紹
1、鋼殼：鋼殼下部為與氣缸蓋火花塞孔配合的細牙螺紋，上部設有安裝火花塞套筒的外六角螺母，用于擰緊或擰下火花塞。
2、金屬棒是中心電極。金屬桿的下端通過導體玻璃體與中心電極的上端接觸，金屬桿的上端設有接線螺母。
3、在鋼殼和中心電極之間有一個高鋁陶瓷絕緣體，它在通電時使中心電極絕緣。
4、鋼殼下部設有彎曲的側電極。
5、鋼殼外部中間有一個銅墊圈。
火花塞工作原理
在高壓的作用下，火花塞中心電極和側電極之間的空氣會迅速電離，形成帶正電荷的離子和帶負電荷的自由電子。當電極間的電壓達到一定值時，氣體中的離子、電子數(shù)量像雪一樣增加，使空氣失去絕緣，間隙形成放電通道，出現(xiàn)“擊穿”現(xiàn)象此時，氣體形成一個發(fā)光體，即，“火花”隨著它的熱膨脹，也會發(fā)生“啪啪”聲響。這種電火花的溫度可高達2000 ~ 3000℃，足以點燃氣缸燃燒室內的混合氣。
火花塞常見種類
按熱值分，有冷型和熱型；按電極材料分，有鎳合金、銀合金和鉑合金等；如果你比較專業(yè)的話，基本上有以下幾種火花塞：
1、準型火花塞：它的絕緣子裙稍微縮進殼體端面，側電極在殼體端面之外，這是應用最廣泛的一種。
2、邊緣突出的火花塞：絕緣體的裙部較長，并且突出超過外殼的端面。它具有吸熱量大、抗污染能力好等，并且可以通過進氣直接冷卻降低溫度，所以不容易引起熱點火，所以熱適應范圍廣。
3、電極型火花塞：它的電極很細，特點是火花強，點火能力好，能保證發(fā)動機在嚴寒季節(jié)快速可靠地啟動，熱范圍廣，能滿足各種用途。
4、座型火花塞：它的外殼和螺紋都是錐形的，所以不用墊片也能保持良好的密封，從而減小了火花塞的體積，更有利于發(fā)動機的設計。
5、極型火花塞：一般有兩個或兩個以上的側電極，具有點火可靠，不需要經(jīng)常調整間隙的優(yōu)點，所以常用在一些電極容易燒蝕，火花塞間隙不能經(jīng)常調整的汽油機上。
6、面跳火型火花塞：即沿表面的間隙型，這是火花塞最冷的一種，中心電極與外殼端面的間隙是同心的。
7、標準和突出火花塞
標準火花塞是單側電極火花塞，絕緣體的裙端略低于外殼的螺紋端面它采用了最廣泛使用的傳統(tǒng)側氣門發(fā)動機點火端結構。為了和后來的區(qū)別開來”突出型”，此結構被稱為”標準型”
突出的火花塞最初是為頂置氣門發(fā)動機設計的。其絕緣體裙部從殼體的螺紋端面伸出，并延伸到燃燒室中。吸收燃燒混合物中更多的熱量，吸收速度時有較高的工作溫度，避免結垢；高速時，由于氣門是頂置的，吸入的氣流對準絕緣子的裙部進行冷卻，使得最高溫度增加不多，所以熱范圍大。凸出式火花塞不適合側氣門發(fā)動機，因為進氣道轉彎多，氣流對絕緣體裙的冷卻作用不大。
8、單極和多極火花塞
傳統(tǒng)的單極火花塞有一個明顯的缺陷，就是側電極蓋住了中心電極。當高電壓在兩個電極之間放電時，火花隙處的混合物將吸收火花熱，并由于電離的激活而形成“火核”火芯形成的地方一般在側電極附近，熱量會被側電極，也就是電極吸收“消焰作用”它降低了火花能量和閃絡性能。
于是，在20世紀20年代，出現(xiàn)了三面火花塞。與單邊電極相比，多邊電極的火花間隙是由多個邊電極的截面形成的（沖成圓孔）并且側電極覆蓋中心電極，因此增加了火花隙“可達性”火花能量更大，更容易穿透到缸內，有助于改善混合氣的燃燒狀況，降低尾氣排放。由于多邊極提供了多個閃絡通道，延長了使用壽命，提高了點火可靠性。這里必須指出的是，放電瞬間只能是一個通道跳閘，不可能是多個極同時跳閘。高速攝影的放電過程證明了這一點。
國產(chǎn)火花塞型號中的后綴字母（熱值數(shù)字后的字母）D、J、q分別代表兩極、三側極、四側極。
9、鎳基合金和銅芯電極火花塞
對伸入燃燒室的電極的最基本要求是耐燒蝕性（電蝕和化學腐蝕）和良好的導熱性。隨著材料科學技術的發(fā)展，電極材料經(jīng)歷了鋼鐵、鎳、鎳基合金、鎳-銅復合材料、貴金屬的演化過程。目前應用最廣泛的是鎳基合金。一般來說，純金屬的導熱性比合金好，但純金屬（例如鎳）對燃燒氣體及其形成的固體沉積物的化學腐蝕反應比合金更敏感。因此，電極材料是鎳基的，并添加了鉻、錳、硅和其他元素，鉻提高了抗電腐蝕的能力，錳和硅提高了抗化學腐蝕的能力，特別是抗有害的硫氧化物的能力。
10、普通火花塞和電阻火花塞
火花塞作為火花放電發(fā)生器，是一種寬帶連續(xù)電磁輻射干擾源。為了抑制閃絡引起的電磁輻射對無線電場的強干擾，保護無線電通信，防止車載電子設備的誤操作，世界各國從20世紀60年代開始加速發(fā)展電阻式火花塞。我國也頒布了一系列強制性電磁兼容國家標準，對火花塞點火發(fā)動機驅動的車載設備的無線電干擾特性進行了嚴格限制，因此對電阻式火花塞的需求也大大增加。電阻式火花塞和普通火花塞在結構上沒有太大區(qū)別，只是把絕緣體中的導體密封膠換成了電阻式密封膠。
特性
火花塞的標準通常用熱值來表示火花塞的熱特性火花塞熱值表示火花塞絕緣體裙部吸熱和散熱的平衡能力，熱值越高，熱值越高。吸熱和散熱的平衡越強，熱火花塞的熱值越低，冷火花塞的熱值越高。一般功率高、高壓縮比的發(fā)動機選用高熱值的冷火花塞；相反，功率低、對于低壓縮比的發(fā)動機，選擇低熱值的熱火花塞。一般火花塞的選擇是工廠通過產(chǎn)品定型實驗確定的，不應該隨意更換。
選擇
火花塞的選擇可以基于發(fā)動機的壓縮比、轉速和空燃比來確定其熱值。
商用火花塞的熱值范圍從5到13。數(shù)值越大，火花塞越多“冷”所謂冷式，高壓縮比發(fā)動機需要使用冷式火花塞。數(shù)值越小，火花塞越多“熱”，即熱式，低壓縮比發(fā)動機應使用熱火花塞。
冷卻器火花塞做得比普通產(chǎn)品更好，可以保證發(fā)動機高速運轉時點火的準確性和質量，從而保證發(fā)動機在極限時的最大功率。另外，它的阻力也被控制得很小，跳火次數(shù)完全不會因為轉速的增加而損失。所以使用數(shù)值較高的火花塞，對提高發(fā)動機轉速的習慣大有裨益。
火花塞技術要求
間隙要求
火花塞電極之間的間隙對火花塞的工作有很大的影響間隙過小，火花微弱，容易因積碳漏電；如果間隙過大，所需擊穿電壓會增大，發(fā)動機不容易啟動，高速時容易發(fā)生“缺火”現(xiàn)象，所以火花塞間隙要合適，一般電池點火系統(tǒng)用的火花塞間隙為0.7～0.8mm，個別火花塞間隙可達1.0mm以上。
溫度要求
火花塞絕緣體裙部（指火花塞中心電極外絕緣體的錐形部分）與燃燒室中的高溫氣體直接接觸吸收大量熱量，吸收的熱量分別通過殼體傳遞給氣缸蓋和大氣。實驗表明，火花塞絕緣裙應保持在500 ~ 600℃，以保證汽車發(fā)動機的正常工作（這個溫度稱為火花塞的自清潔溫度）如果溫度低于此值，絕緣體裙部會形成積碳，造成電極間漏電，影響火花塞閃絡。如果絕緣體溫度太高（超過900℃）當混合物與這樣的熱絕緣體接觸時，將發(fā)生熱點火，這將導致發(fā)動機的早期燃燒。火花塞的正常工作溫度在450℃到870℃之間。此時，火花塞呈黃褐色。如果火花塞的工作溫度長期低于450℃，火花塞周圍就會有大量的碳，火花塞就會發(fā)黑。
性能要求
火花塞的主要要求是熱特性、抗拉強度、耐熱性能、導電性能、絕緣強度、密封性、耐腐蝕性。
火花塞必須耐熱將螺紋部分放入已加熱至700℃的坩堝電爐或馬弗爐中10分鐘，然后在空氣中冷卻絕緣子表面不應有裂紋和籽裂紋。
火花塞密封性能的要求：耐熱試驗后，氣壓差為1MPa時，每分鐘不允許漏風超過40cm(如果中心電極用導體密封材料粘合，則每分鐘的空氣泄漏不應超過5厘米)
火花塞絕緣體組件應能承受工頻(50Hz)電壓2200vV(有效值)實驗持續(xù)30s。
材料：火花塞的中心電極和側電極的導電性取決于電極與混合氣體的接觸，因此對電極的耐腐蝕性要求極高。同時燃燒時的溫度極高，對電極材料的耐熱性要求很高。所以很多火花塞都用鎳錳合金。為了提高耐熱性，有些火花塞是由包鎳銅制成的。銅墊片不僅起到導熱的作用，還起到密封的作用。絕緣體由高鋁陶瓷制成。
發(fā)展改進
隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，火花塞的性能也在不斷提高，從而提高了汽油機的工作質量比如為了提高排氣凈化效果，采用寬間隙火花塞（間隙為1.0~1.2mm）為了限制汽車無線電波的噪聲，開發(fā)了抗干擾火花塞。以前火花塞的使用壽命很短，汽車廠家規(guī)定行駛3000km后，（或6個月）必須檢查或更換火花塞。隨著火花塞及相關點火裝置的改進，再加上一些排氣凈化的措施，火花塞的使用壽命有了很大的提高。一般規(guī)定行駛10000km后（或每1年），必須檢查或更換火花塞。鉑電極的火花塞使用壽命更長，一般在車輛行駛100000公里以內不需要檢查和更換。