火花塞的电板经由反复持续的发电点火,点燃汽缸内的混合气,
此时,点火系统的其它部分则产生正时的高压电脉冲,形成火花并产生爆炸提供引擎动力输出所需的能源。
而火花塞的构造是以一根细长的金属电板穿过一个具有绝缘功能的陶瓷材质而制成,绝缘体的下部周围有一个金属材质的壳,以螺牙方式旋紧在汽缸盖上,在这个金属壳的底部在加焊一电极与汽车车体形成接地作用。另外,在此电极中央的末端,必须再以一个微小的放电间隙分隔开来。
接着,从分电器来的高压电流会经过这个中央电极导电,然后在底端的放电间隙放电,这时火花塞发挥功用产生火花燃烧混合气,引擎就得到能源并输出功率。
由此可见,火花塞是将进入发动机燃烧的汽油和空气混合气体加以点燃的装置,工作于高温、高压的恶劣条件下,是汽油发动机的易损件之一,它在发动机的运转中扮演着相当重要的角色,与汽车省油与否,运转是否平稳,都有很大关系
绝缘体必须具有良好的绝缘性和导热性、较高的机械强度,能耐受高温热冲击和化学腐蚀,。壳体是钢制件。壳体六角螺纹的尺寸已纳入ISO国际标准。火花塞电极包括中心电极和侧电极,两者之间为火花间隙。间隙的大小直接影响着发动机的启动、功率、工作稳定性和经济性。合理的间隙与点火电压有关。电极材料必须具有良好的抗电蚀(火花烧蚀)和腐蚀(化学—热腐蚀)能力,并应具有良好的导热性。中心电极与接线螺杆之间是导体玻璃密封剂,既要能够导电,也要能承受混合气燃烧的高压,同时保证其密封性。
由于火花塞与发动机之间的相互关系,使日新月异的发动机技术必然要促进火花塞的不断创新。
通过历史的发展与进步,可以看到火花塞结构的演化与变迁。
标准型火花塞是绝缘体裙部端略低于壳体螺纹端面的单侧电极火花塞,它采用了侧置气门式发动机应用最广泛的传统发火端结构。为区别于后来出现的“突出型”,此结构被称为“标准型”。
突出型火花塞最初是为顶置气门式发动机配套设计的,它的绝缘体裙部突出壳体螺纹端面伸入燃烧室内。在燃烧的混合气中吸收较多热量,怠速时有较高的工作温度,避免污损;高速时由于气门顶置,吸入的气流对准绝缘体裙部,将其冷却,使最高温度提高不多,因而热范围较大。突出型火花塞不适用于侧置气门式发动机,因其进气道拐弯多,气流对绝缘体裙部冷却作用不大。
火花塞作为发动机点火系统的终端部件,起着至关重要的作用。而火花塞热值是指火花塞受热和散热能力的一个指标,其自身所受热量的散发量称为热值。
火花塞热值包括1~9九个数字,其中1--3为低热值,4--6为中热值,7--9为高热值。原厂的备件火花塞热值一般有5、6、7三种,能够大量散热的称为冷型火花塞,也就是高热值火花塞,冷型火花塞(高热值)的绝缘体裙部相对较短,由于散热途径比较短,散热相对较多,所以不易造成中心电极温度的上升。相对散热量较小的叫做热型火花塞,也就是低热值火花塞。
热型火花塞(低热值)的绝缘体裙部较长,当汽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。一般来说低热值的火花塞更适用于低速低压缩比的小功率发动机,而高热值火花塞则适用于高速高压缩比的大功率发动机。这个数值越大,也就越“冷”,这个数值越小,火花塞的散热就越小,也就越“热”,热值的高低,取决于缸内混合气温度和火花塞的设计。
火花塞是属于“冷型”还是“热型”直接决定了它自身的散热能力,也就是说,火花塞的原厂热值直接决定了它的工作环境温度。
对于火花塞的工作环境温度要求是非常高的,火花塞的散热既不能太大,也不能太小,要确保火花塞的工作温度,就必须与原厂热值相匹配。一般情况下上下落差控制在1个之内,如果落差过大,轻则影响发动机功率输出,重则导致火花塞损坏,进而损坏发动机。
很多人知道换装火花塞的时候火花塞的热值不能低于原厂热值,却认为高于原厂热值问题不大,其实这也是不对的。换装火花塞时,不要过于追求高价格高热值的火花塞,应该参照原厂热值这个关键因素来进行匹配,否则易对发动机性能造成很大影响。
按照热值高低来分,有冷型和热型;按照电极材料来分,有镍合金、
银合金和铂合金等;如果更专业一下,火花塞的类型大体上有如下几种:
1、准型火花塞:其绝缘体裙部略缩入壳体端面,侧电极在壳体端面以外,是使用最广泛的一种。
2、缘体突出型火花塞:绝缘体裙部较长,突出于壳体端面以外。它具有吸热量大、抗污能力好等优点,且能直接受到进气的冷却而降低温度,因而也不易引起炽热点火,故热适应范围宽。
3、电极型火花塞:其电极很细,特点是火花强烈,点火能力好,在严寒季节也能保证发动机迅速可靠地起动,热范围较宽,能满足多种用途。
4、座型火花塞:其壳体和旋入螺纹制成锥形,因此不用垫圈即可保持良好密封,从而缩小了火花塞体积,对发动机的设计更为有利。
5、极型火花塞:侧电极一般为两个或两个以上,优点是点火可靠,间隙不需经常调整,故在电极容易烧蚀和火花塞间隙不能经常调节的一些汽油机上常常采用。
6、面跳火型火花塞:即沿面间隙型,它是一种最冷型的火花塞,其中心电极与壳体端面之间的间隙是同心的。
此外,为了抑制汽车点火系统对无线电的干扰,又生产了电阻型和屏蔽型火花塞。电阻型火花塞是在火花塞内装有5-10Ω的陶瓷电阻器,屏蔽型火花塞是利用金属壳体把整个火花塞屏蔽密封起来。屏蔽型火花塞不仅可以防止无线电干扰,还可用于防水、防爆的场合。