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汽车电控技术
实验指导书
黎古雄 编

华 南 理 工 大 学 广 州 学 院

目 录

实验一 发动机爆震传感器实验 2
实验二 同一台发动机换装不同特性火花塞实验 5
实验三 盘式制动器的实验 10

实验一 发动机爆震传感器实验
一、 实验课时: 2学时
二、 实验目的
1．了解发动机爆震传感器的工作原理;
2．熟悉发动机爆震传感器的分类和结构组成;
3．掌握发动机爆震传感器的检测方法和故障判断、 以及扭矩的测量。　
三、 实验设备及器材
1．PASSAT 1.8T电喷发动机实训台
　　2．常见工具若干( 螺母拆装增力板手、 离合器对准器、 钣金工具、 大万能拉器、 小万能拉器、 内径拉器、 避震器工具、 导向校正器、 公制导向校正器、 白金扳手、 轮胎螺母帽自动拆装器、 新增增力扳手、 小球头拉器、 大方向盘拉器、 小方向盘拉器、 方向盘拉器、 制动蹄弹拆装工具、 离合器拆装器、 离合器定位棒、 轮毂镙母套筒、 离合器定位棒、 轮毂镙母套筒、 轮毂螺母套筒、 轮毂螺母套筒、 前轮毂镙母套筒、 后轮毂镙母套筒、 轮毂镙母套筒、 圆锥主动齿轮内轴承拉器、 前轴头拉器、 差速器拉器、 变速箱主轴承拉器、 曲轴导向轴承拉器、 圆锥导向轴承拉器、 后轴头内轴承拉器、 差速器拉器、 前轴头轴承拉器、 十字轴拆装工具、 变速箱主轴承拉器、 汽车轮胎螺帽自动拆装器等) ;
四、 实验原理
1爆震的危害
爆震是汽油发动机运行中非常有害的一种故障现象。如果发动机持续产生爆震, 会引起发动机过热、 油耗上升、 动力下降、 磨损严重甚至损坏发动机机件等。当前．电喷汽油发动机上基本采用爆震传感器来检测爆震信号并传送给发动机ECU, 经过ECU来抑制爆震的产生。
汽油机发生爆震时, 常见的外部特征有: ①气缸内发出金属敲击声(敲缸)。②在轻微爆震时, 发动机功率略有增加; 强烈爆震时, 发动机功率下降、 运转不稳、 转速下降、 产生较大振动。③发动机过热, 气缸盖、 冷却水、 润滑油温度上升。④在爆震加剧时, 排气管伴有冒黑烟现象。
2发动机爆震原因
由汽油发动机燃烧理论可知, 当气缸中的可燃混合气被电火花点燃之后, 形成火焰传播, 它是以10～30m/s的速度进行的。火焰前方的未燃混合气因受已燃混合气的压缩和热辐射, 压力和温度都相应地升高, 发生了化学反应, 称为焰前反应。如果火焰及时传到, 并把它引燃, 直到把它烧完为止, 这就是正常燃烧。可是在某种条件下, 燃烧的进行离开了正常的过程, 这时离火花塞最远部分的混合气还未等到正常的火焰前锋到达, 就已完成了化学准备过程而发生了自行燃烧。
这个因自燃而形成的火焰中心(有时不止1个)产生新的火焰传播, 这种火焰传播的速度达1500～ m／s, 使未燃的混合气瞬间燃烧完毕。由于这种燃烧极为迅速, 气体容积来不及膨胀, 而温度和压力则急剧增加。因此, 压力来不及传给气缸内其它部分气体, 形成气缸内局部气体压力过高, 因压力不平衡而产生压力波。这种压力波以超音速的速度向前推进, 撞击燃烧章壁、 活塞、 气缸壁, 而使之振动, 发出尖锐的敲缸声, 这种现象称为爆震燃烧, 简称爆燃或爆震。
爆燃是由于早燃烧的部分气体膨胀压缩末燃部分的混合气, 使其温度上升到自燃温度, 而突然全部起火造成的。发生爆燃时, 由于温度急剧升高, 在高温的作用下, 将使燃烧产物CO2发生热分解, 不但分解出CO, 还析出游离碳C, 使排气管中出现黑烟和火星。
一般在气缸壁等固体的表面附着一层气膜, 稳定的气膜是不易传热的。气缸壁表面气膜的隔热作用, 使高温气体向气缸壁传递的热量减少。在发生爆燃时, 由于压力波及灼热气体对燃烧室和气缸壁表面的往复冲击, 破坏了附在它们表面的气膜, 使高温气体向气缸壁的传热增加, 导致气缸等机件的温度升高, 热量的交换和损失增大。其结果使发动机过热, 功率降低, 油耗增加。与此同时, 因机件所受的载荷增加而加速磨损, 缩短使用寿命。严重时还会引起活塞和气门的烧坏、 轴瓦破裂、 火花塞绝缘体损坏等故障, 对发动机极端有害。发生爆燃的另一种原因是由汽油品质引起的。
3爆震传感器结构
当前常见的爆震传感器按结构可分为磁致伸缩式和压电式两种。
3.1磁致伸缩式爆艇传感器

图l磁致伸缩式爆震传感器的结构
如图1所示, 磁致伸缩式爆震传感器主要由感应线圈、 铁芯、 永久磁铁和外壳等组成。
发动机振动时．经过外壳带动其它内部的铁芯振动, 铁芯产生位移, 使经过感应线圈的磁路发生变化, 经过线圈的磁通量也随之发生变化, 线圈产生感应电动势, 这就是传感器输出的电压信号。该信号与发动机的振动频率有关。当发动机发生爆震时, 发动机缸体的振动频率与传感器固有的振动频率(7KHz左右)匹配, 发生谐振现象, 振动强度最大, 铁芯的位移最大, 线圈内的磁通变化率最大, 传感器输出最大信号, 即爆震信号。
3.2压电式爆震传感器
压电式爆震传感器按检测缸体振动频率的方式又可分为共振型与非共振型。
3.2.l共振型压电式爆震传感器

图2共振型压电式爆振传感器的结构
共振型压电式爆震传感器的主要元件有压电元件与振荡片(如图2所示)。
压电元件的材料为压电陶瓷晶体片。压电元件紧贴在振荡片上, 振荡片紧固在传感器的基座上。当固定在缸体(缸盖)上的爆震传感器随发动机振动时, 经过基座带动振动片振荡, 振荡片压追压电元件, 使压电元件产生电压信号。若发动机爆震时产生的频率与振荡片的固有频率相同, 振荡片就发生共振。此时, 压电元件受到的力最大, 压电元件产生的电压信导也达到最大值。共振型压电式爆震传感器输出的信号电压高, 不需要专门的滤波器, 信号处理比较方便。但由于共振型压电式爆振传感器的共振频率必须与发动机燃烧时的爆震频率匹配(即二者能够产生共振), 因此共振型压电式爆震传感器只能用于指定型号发动机(各种发动机有自己特定的共振频率), 互换性差。

图3非共振型压电式爆震传惑器
3.2.2非共振型压电式爆震传惑器
非共振型压电式爆震传感器的主要元件有惯性配重和压电陶瓷元件。惯性配重经过螺钉压在压电陶瓷元件上, 并有一定的预紧力(如图3所示)。
发动机振动时, 惯性配重会因振动而产生加速度, 加速产生的力作用于压电陶瓷元件上, 使压电陶瓷元件产生电压信号。发动机发生爆震时, 振动幅度大, 产生的加速度大。因此压电陶瓷元件受到的作用力(惯性力)也大, 压电陶瓷元件输出的电压信号也大。非共振型压电式爆震传感器是以接收加速度信号的形式来判断爆震是否产生的, 配重将振动引起的加速度换成作用于压电元件上的压力。非共振型压电式爆震传感器输出的信号电压小、 平缓, 必须将输出信号输送至带通滤波器中, 判断爆震是否发生。带通滤波器一般由线圈和电容器组成, 它只允许特定频带的信号进行衰减。非共振型压电式爆震传感器的适应范围广, 当用在不同类型发动机上时, 只需对带通滤波器的过滤频率进行桶整, 无需更换传感器．这是非共振型压电式爆震传感器的优点。
4 爆震的控制方法
由于爆震与点火时刻密切相关(见图4), 且点火提前量越多, 越

1爆震范围; 2余量幅度; 3无爆震控制时; 4有爆震控制时
图4爆震与点火时刻的关系
容易产生爆震。因此．当前控制爆震的方法就是用爆震传感器来产生电信号(爆震信号)并输人ECU, ECU根据爆震信导对电火时刻作适当控制。从图4可知, 发动机发出最大扭矩的点火时刻MBT在开始产生爆震的点火时刻(爆震界限)附件。为了尽量提高扭矩, 使发动机得到最好的动力性和经济性, 利用爆震传感器检测到爆震界限, 把点火时刻控制在接近爆震界限的位置。

图5爆震控制的输入处理回路
如图5所示．爆震传感器把信号输人ECU后要进行滤波处理, 并判定有无爆震产生。
若ECU判断有爆震产生, 它将根据爆震强度推迟点火时间, 爆震强度越大, 点火推迟量越大, 反之越小; 当爆震停止时, ECU又以一定角度递增点火提前角; 当发动机再次出现爆震时, ECU使点火提前角再次推迟。调整过程如此重复进行, 从而控制发动机爆震的产生(见图6)。

图6爆震控制过程
因为爆震只在燃烧期间产生, 为了避免其它原困产生的干扰引起误检测, 只在爆震判定期间进行判定处理(见图7)。即只有在判定期间内检测到爆震信号时, ECU才会根据爆震强弱来控制点火时刻。

1爆震判定期间; 2爆震判断基准值;
3爆震传感器输出信号; 4爆震判定值
图7爆震控制处理时间
5 爆震检测方法
检测发动机爆震的方法有三种: 一是检测发动机燃烧室压力; 二是检测发动机缸体振动; 三是检测燃烧噪声。经过检测发动机燃烧室压力来判断爆震的方法的准确度高, 但传感器需要直接接触缸内高压燃气, 而且压力变化幅度大。这样的工作条件对传感器的结构强度、 工作可靠性要求高, 且安装困难。经过检测燃烧噪声判断爆震, 传感器不直接接触缸内燃烧气体, 检测准确度和灵敏度较低, 但传感器的使用可靠性高。经过检测发动机缸体振动判断爆震, 传感器虽然不直接接触燃烧室气体, 但缸体的振动直接、 快速地反映了缸内气体的压力变化情况, 因此测量精度较高, 而且传感器安装方便。当前, 汽车上大都采用检测发动机缸体振动的方法来检测发动机爆震。在这种检测方法中．爆震传感器大都安装在发动机缸体的侧面。为了提高检测精度, 许多发动机装有2个爆震传感器。
检测爆震传感器工作是否正常的方法:
( 1) 经验检测法。用扳手或其它金属物体敲击发动机缸体．如发动机转速突然下降然后又恢复, 此时发动机会突然”抖”一下后又恢复原状; 或用正时枪观察点火提前角, 此时点火提前应该突然往后推迟, 然后向前提前。此现象即说明爆震传感器在起作用, 爆震传感器及其线路基本没有问题; 反之, 说明爆震传感器或其线路出现故障。
( 2) 电阻测量法。关掉点火开关, 等待10 s后, 拆下爆震传感器连接器接头, 用万用表电阻档检查爆震传感器的接线端子与外壳间的电阻。若导通．说明爆震传感器已经损坏, 必须更换。
( 3) 电压测量法。断开点火开关, 等待10 s后拆下爆震传感器导线侧连接器, 然后接通点火开关, 用万用表测量该导线侧连接器上信号端子和地间电压, 应为l～4 V, 否则表明传感器线路有问题。让发动机运转, 并缓缓加速到3 000 r／min, 用万用表测量爆震传感器的信号电压, 如果该电压随发动机转速升高而增大, 则爆震传感器可能有问题, 应配合其它方法作进一步检查。

图8爆震传感器的波形特点
( 4) 波形检测法。用示波器检测发动机工作时爆震传感器输出的信号波形, 若没有信号波形输出或输出的信号波形不随发动机工况变化而变化, 则爆震传感器可能有故障。爆震传感器的波形特点见图8, 振动越大, 爆震传感器的电压峰值越大。当波形达到一定高的频率时, 表明有爆震或敲缸发生。爆震传感器的检测频率范围一般为5～15KHz。
五、 实验方法与步骤
1．实验方法
在PASSAT 1.8T发动机实验台上找出爆震传感器G66, 大众车厂对爆震传感器G66的装配扭矩要求是20 n•m。请各位同学改变G66的装配扭矩( 自定义) , 观察记录并详细分析与扭矩对应的发动机的工作状态( 能否正常工作, 如果有故障, 故障现象如何, 原因分析) 。
2、 实验步骤
( 1) 学生用专用工具检查爆震传感器的拧紧力矩, 如果爆震传感器G66装配拧紧力矩正确( 20 n•m) , 请实验老师启动发动机5分钟, 使得发动机在低、 中、 高转速各运行一段时间。学生观察发动机正常工作的情况。然后停机。
学生拔掉爆震传感器电线接头, 使得爆震传感器G66信号线与发动机电脑断开, 请实验老师动发动机10分钟, 使得发动机在低、 中、 高转速各运行一段时间。学生观察发动机工作的情况, 做好记录, 然后停机。
学生用专用工具调整爆震传感器的拧紧力矩, 使得爆震传感器G66装配拧紧力矩为X n•m( 过小或者过大, 自己设定) , 请实验老师动发动机10分钟, 使得发动机在低、 中、 高转速各运行一段时间。学生观察发动机工作的情况, 做好记录填写下表, 然后停机。

装配扭矩\发动机工况
是否正常工作
故障现象
原因分析
20 n•m

G66信号线与发动机电脑断开

( 过小)

( 过小)

( 过大)

( 过大)

六、 注意事项
1．扭力扳手: 用以配合套筒拧紧螺栓或螺母的工具
2．当作工具用来拧螺栓的, 要用预置式扭力扳手, 就是预先设置一个扭矩值, 然后当拧到这个值的时候就扳手会打滑。当要检测已经拧好的螺栓的扭矩时, 能够用表盘式或者数显时扭矩扳手。用扭矩扳手( 先调整好扭矩到20n•m) , 旋紧达到相应的扭矩值后, 再继续旋转约30°再松开螺栓( 因为拧紧以后还有约20%的扭矩误差) 。
3．分类: 根据扭力扳手的力值范围来分, 例如: AM-6,AM-100等表示扭力最大值是6N.m和100N.m。
七、 实验报告要求
1．详述用专用工具调整发动机爆震传感器的拧紧力矩的方法;
2．大众车厂对爆震传感器G66的装配扭矩要求是20 n•m, 请学生设计装配扭矩X n•m( 过小或者过大, 学生自己设定) , 按照下表, 详细分析发动机的工作状态( 能否正常工作, 如果有故障, 故障现象如何, 原因分析) 。
装配扭矩\发动机工况
是否正常工作
故障现象
原因分析
20 n•m

G66信号线与发动机电脑断开

( 过小) 7-8-9-10

( 过小) 13-14-15-16

( 过大) 25-26-27-28

( 过大) 33-34-35-36

参考: 对爆震传感器的拧紧力矩有严格的要求, 拧紧力矩过大或过小都会造成爆震传感器的输出电压信号失准。若拧紧力矩过大,则惯性配重块的振动量减小,爆震传感器感知汽缸爆震的信号电压会偏低,从而出现点火过早的现象( 发动机表现为怠速运转不平稳, 易熄火; 加速时, 发动机有严重的爆燃声, 冷却液温度过高) ;若拧紧力矩过小,则惯性配重块的振动量加大,爆震传感器感知汽缸爆震的信号电压偏高, 从而出现点火过迟的现象( 发动机表现为消音器声响沉重、 急加速无力、 发动机冷却液温度偏低) 。如果爆震传感器的信号中断,在全负荷高速时ECU就指令各缸的点火提前角推迟15°左右,此时发动机会加速无力、 油耗升高及排气管冒黑烟。
八、 思考题
如果发动机工作时没有发生爆震, 那么是否正常。为什么?

实验二 同一台发动机换装不同特性火花塞的实验
一、 实验课时: 2学时
二、 实验目的与内容
1．了解火花塞的材料、 种类、 功能和作用、
2．熟悉火花塞的清洁、 常见故障, 火花塞的寿命检修方法。
3．掌握火花塞的选用、 火花塞的热值、 火花塞拆装注意事项。
三、 实验设备及器材
1．PASSAT 1.8T电喷发动机实训台
　　2．常见工具若干套( 螺母拆装增力板手、 离合器对准器、 钣金工具、 大万能拉器、 小万能拉器、 内径拉器、 避震器工具、 导向校正器、 公制导向校正器、 白金扳手、 轮胎螺母帽自动拆装器、 新增增力扳手、 小球头拉器、 大方向盘拉器、 小方向盘拉器、 方向盘拉器、 制动蹄弹拆装工具、 离合器拆装器、 离合器定位棒、 轮毂镙母套筒、 离合器定位棒、 轮毂镙母套筒、 轮毂螺母套筒、 轮毂螺母套筒、 前轮毂镙母套筒、 后轮毂镙母套筒、 轮毂镙母套筒、 圆锥主动齿轮内轴承拉器、 前轴头拉器、 差速器拉器、 变速箱主轴承拉器、 曲轴导向轴承拉器、 圆锥导向轴承拉器、 后轴头内轴承拉器、 差速器拉器、 前轴头轴承拉器、 十字轴拆装工具、 变速箱主轴承拉器、 汽车轮胎螺帽自动拆装器等) ;
四、 实验原理
火花塞( spark plugs) , 俗称火嘴, 它的作用是把高压导线( 火嘴线) 送来的脉冲高压电放电, 击穿火花塞两电极间空气, 产生电火花以此引燃气缸内的混合气体。高性能发动机的基本条件: 高能量稳定的火花、 混合均匀的混合气、 高压缩比。
1、 汽车火花塞的功能和作用
火花塞的作用是把点火线圈产生的高压电( 1万伏特以上) 引入发动机气缸, 在火花塞电极的间隙之间产生火花点燃混合气。火花塞的工作环境极为恶劣, 以一台普通四冲程汽油机的火花塞为例, 在进气冲程时温度只有60℃, 压力90KPa; 而在点火燃烧时, 温度会瞬间上升至3000℃, 压力达到4000KPa; 这种急冷急热的交替频率很高, 需要非一般材料, 还要保证绝缘性能, 因此对火花塞的材料要求也就很苛刻了。 　
火花塞有绝缘体和金属壳体两大组成部分: 金属壳体带有螺纹, 用于拧入气缸; 在壳体内装有绝缘体, 它里面贯通着一根中心电极、 中心电极上端有接线螺母, 连接从分电盘过来的高压电线; 在壳体的下端面焊有接地电极, 中心电极与接地电极之间有0.6－1.0毫米的间隙, 高压电经过这个间隙入地就会迸发出火花点燃混合气。 　　
火花塞关键部分是绝缘体, 如果绝缘体不起作用, 高压电就会”抄小路”而不经两极入地, 造成无火花现象。火花塞的绝缘体必须要有良好的机械性能和耐高电压、 耐高温冲击, 耐化学腐蚀的能力, 普通火花塞多采用以氧化铝为基础的陶瓷做成。
火花塞的尺寸是全世界统一的, 任何汽车上都能够通用, 但由于汽油发动机类型有区别, 因此火花塞也会分有二种基本类型, 冷型和热型。冷型与热型是相对而言, 它反映了火花塞的热特性性能。火花塞要有适当的温度才能工作良好, 没有积炭才能工作正常。实践证明火花塞绝缘体保持在500－600℃温度时, 落在绝缘体上的油滴能立即烧去不会形成积炭, 高于这个温度会早燃, 低于这个温度有积炭。
在不同发动机上的温度会不一样, 设计者就利用绝缘体裙部的长度来解决这个矛盾。有些裙部短受热面积小, 散热快, 因此裙部温度低些, 称为冷型火花塞, 适用于高速高压缩比的大功率发动机; 有些裙部细长受热面积大, 散热慢, 因此裙部温度高些, 称为热型火花塞, 适用于中低速低压缩比的小功率发动机。汽车用什么火花塞, 要按照厂家的规定型号选用。 　　
火花塞对材料及制造工艺的要求十分高, 由于工作环境十分恶劣, 火花塞绝缘体被击穿、 电极积炭失效常会发生, 因此它属于”易损件”, 有不少司机的工具箱里常备火花塞, 以便随时更换。当然, 随着技术的发展, 火花塞的耐用性也提高了, 电极材料使用铂合金来代替传统的铜-镍合金, 延长了火花塞的使用寿命, 现代轿车的火花塞一般使用里程达十五万公里左右。 　　
选择火花塞考虑的因素较多, 如发动机型号、 冷却方式、 冲程数、 燃油标号和使用环境温度及常见工况等。一般摩托车、 汽车出厂时已将火花塞型号确定, 在安装尺寸相符的情况下, 用户可根据环境温度、 道路条件、 机器新旧对火花塞的热值作选择。如国产火花塞标准条件下一般采用的热值型号为7( 日本NGK) , 当气温低于5℃时, 就应选用热值再低一级的火花塞以保证火花塞裙部的工作温度。对于旧发动机而言, 选用热值低一级的火花塞, 可抵制因机件磨损窜油对火花塞的污染。
2、 火花塞的材料
按照火花塞电极材料的不同, 区分为普通火花塞、 铂金火花塞、 铱金火花塞。一般汽车的原厂火花塞, 其电极材料由镍锰合金制成( 即普通火花塞) , 它们一般在行驶2万公里或1年后都要进行检查或更换。而铂金火花塞则可实现3-5万公里内免检查更换, 而近年来才出现的铱金属材质的火花塞( 简称依金火花塞) 使用寿命已超越了普通火花塞与铂金火花塞, 可达10万公里或以上。这给用车带来极大的方便。
可是一只普通火花塞仅几十元, 而铂金与依金类产品都接近百元的售价( 一般只有奔驰、 宝马一类高档轿车和部分品牌的中级轿车才原厂配用依金或铂金火花塞, 紧凑型车与微型车一般都配用普通火嘴) , 因此驾驶员必须紧记普通火花塞的使用时限, 并时常检查颜色、 火花塞间隙等, 一般普通火花塞使用1-2万公里就需要更换, 以防止行驶到高速出现火花塞故障。
铂金、 铱金火花塞的售价比较贵, 因为使用了稀有金属。其实它们的使用份量很少, 仅在两电极的尖端焊上小小一丁点。
气缸在工作时, 混合气压缩、 燃烧产生极高的温度和压力, 使火花塞电极温度高达900℃左右, 此时还要火花塞点火, 电极上的高温程度可想而知。由于银、 金的熔点太低因此不能用作电极材科, 而镍则有接近1500℃的熔点且价格便宜, 因此被广泛应用。铂金则接近 ℃才被熔掉, 其稳定性和抗烧蚀自然比镍要好。而新近出现的铱金材料则比铂金有更高的熔点, 因此更加适合高性能发动机长时间、 高转速情况下使用。
另外化学特性比较稳定是稀有金属的本质, 因此铂金、 铱金在极高转速的高温、 高压下, 依然能提供准时、 强劲的火花。要知道在这种极限情况下, 普通火花塞极有可能发出不稳定、 不准时的火花, 甚至有可能”失火”, 引擎的工作因此大打折扣。使用依金属类的火花塞相对普通火花塞而言, 行车稳定性好, 寿命长, 节油, 故障率低。
3火花塞的热值
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的火花塞不同,必须匹配。 一般而言,小汽车行驶速度快,气缸内压缩比高,需用热值高(散热快)的火花塞,大车一般行驶速度慢,一般用热值低(散热慢)的火花塞( 针对NGK、 DENSO热值数字而言, 与BOSCH热值数字相反) 。 　　
热值过高, 即散热过快( 针对NGK、 DENSO热值数字而言, 与BOSCH热值数字相反) , 易使火花塞温度过低, 点火头部产生积炭, 引起跑电, 使火花塞打不出火来; 而热值过低, 散热不够, 使火花塞温度过高, 会导致爆燃等, 易使火花塞头部陶瓷烧损, 电极溶解。 　　
各品牌火花塞热值数字代表的并不相同, 可参照以下表格: 　

DENSO( 电装) --日本
NGK--日本
CHAMPION( 冠军) --美国
BOSCH( 博世) ——德国
9
2
18
10
14
4
16.14
9
16
5
12.11
8
20
6
10.9
7.6
22
7
8.7
5
24
8
6.63.61
4
27
9
4.59
3
29
9.5
57

31
10
55
2
32
10.5
53

34
11

35
11.5

4、 火花塞的种类
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, 火花塞的类型大致上有如下几种:
( 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。 　　
另外, 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5-10kΩ的电阻, 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。屏蔽型火花塞不但能够防止无线电干扰, 还可用于防水、 防爆的场合。
5火花塞的寿命
火花塞的寿命, 往往用电极的消耗来衡量, 火花塞的寿命定义为”直到电极不能跳正常的火花为止”。电极的消耗是由烧蚀( 由电点火引起的烧损) 和腐蚀( 化学、 热学作用) 而引起的, 又同电极材料和电极工作温度有关。
实际测试表明, 温度到580℃以上电极就开始发生腐蚀, 而且随温度上升腐蚀相应地增加, 到890～1000℃附近就开始氧化。如果产生侵( 烧) 蚀, 电极的棱角就变成弧状, 电极间隙将变大, 这样就会提高电极间跳火所必须的放电电压。一般随着发动机的运行或汽车行驶距离的增加, 电极间隙所必须的放电电压也在不断地上升, 会越来越接近点火线圈所提供的电压极限, 于是点火越来越困难, 并最终发生了断火。火花塞的使用寿命也就终结于此。 　
6火花塞损坏
很多时候汽车会出现发动机冷、 热机启动都较困难, 有时要启动多次, 发动机才能着车。着车后, 怠速不稳、 抖动、 加速不良、 动力不足, 频繁出现怠速自行熄火现象, 油、 气消耗量增大。这都可能是由于火花塞的损坏导致的。 　　
7、 火花塞拆装注意事项
(1)拔下高压线接头时应轻柔, 操作时不可用力摇晃火花塞绝缘体, 否则会破坏火花塞密封性能。 　　
(2)发动机冷却后方可拆卸, 当旋松所要拆卸的火花塞后, 用一根细软管逐一吹净火花塞周围的污物, 以防火花塞旋出后污物落入燃烧室内。 　　
(3)螺丝周围、 火花塞电极和密封垫必须保持清洁, 干燥无油污, 否则会引发漏电、 漏气、 火花减弱等故障。 　
(4)安装时, 先用套筒将火花塞对准螺孔, 用手轻轻拧入, 拧到约螺纹全长的1/2后, 再用加力杠杆紧固。若拧动时手感不畅, 应退出检查是否对正螺口或螺纹中有无夹带杂质, 切不可盲目加力紧固, 以免损伤螺孔, 殃及缸盖, 特别是铝合金缸盖。 　　
(5)应按要求力矩拧紧, 过松会造成漏气, 过紧使密封垫失去弹性, 同样会造成漏气。锥座型火花塞由于不用密封垫, 遵守拧紧力矩尤显重要。
8、 火花塞状况检查
火花塞技术状况除用专用仪器进行密封发火试验以外, 还可采取下述方法检查。
(1)就车检查法
a、 触摸法: 起动发动机, 使其怠速运转, 用手触摸火花塞绝缘陶瓷部位, 如温度上升得很高很快, 表明火花塞正常, 反之为不正常。 　　
b、 短路法: 起动发动机, 使其怠速运转, 然后用螺丝刀逐缸对火花塞短路, 听发动机转速和响声变化, 转速和响声变化明显, 表明火花塞正常, 反之为不正常。 　　
c、 跳火法: 旋下火花塞, 放在气缸体上, 用高压线试火, 若无火花或火花较弱, 表明火花塞漏电或不工作。
(2)观色法
拆下火花塞观察, 如为赤褐色或铁锈色, 表明火花塞正常; 如为渍油状, 表明火花塞间隙失调或供油过多, 高压线短路或断路; 如为烟熏之黑色, 表明火花塞冷热型选错或混合气浓, 机油上窜; 如顶端与电极间有沉积物, 当为油性沉积物时, 说明气缸窜机油与火花塞无关, 当为黑色沉积物时, 说明火花塞积碳而旁路, 当为灰色沉积物时, 则是汽油中添加剂覆盖电极导致缺火; 若严重烧蚀, 如顶端起疤、 有黑色花纹破裂、 电极熔化, 表明火花塞损坏。
9、 火花塞的清洁
如火花塞上有积碳、 积油等时, 可用汽油或煤油、 丙酮溶剂浸泡, 待积碳软化后, 用非金属刷刷净电极上和瓷芯与壳体空腔内的积碳, 用压缩空气吹干, 切不可用刀刮、 砂纸打磨或蘸汽油烧, 以防损坏电极和瓷质绝缘体。
10、 火花塞间隙检查调整
(1)间隙测量 　
用专用量规或厚薄规检查, 但厚薄规所测值不太准确。 　　
(2)间隙调整 　
应用专用工具扳动侧电极来调整, 不能扳动或敲击中心电极。 　　
注意: 调整多极性火花塞间隙时, 应尽可能使各侧电极与中心电极间隙一致。各缸火花塞间隙应基本保持一致。火花塞间隙与使用条件有关, 如CA6102型汽油发动机, 规定火花塞电极间隙冬季为0.6-0.7mm, 其它季节为0.9-1.0mm。
11、 火花塞常见故障及检修
在保养汽车时, 应多关注火花塞的状况, 性能优良的火花塞可提高车辆动力性能。一般情况下, 火花塞的使用寿命为15000公里, 长效火花塞的使用寿命也不超过30000公里。然而不少车主的火花塞常常出现这样那样的问题, 达不到其正常使用寿命。 　　
发动机正常运转时, 火花塞绝缘体裙部的温度一般保持在500到600摄氏度之间。温度过高或过低对火花塞影响都不好。在火花塞温度过低的情况下, 火花塞上的绝缘体容易积炭, 最终引起漏电以至于产生缺火现象。如果火花塞工作温度过高, 容易引起早燃和发动机爆震。
火花塞出现的常见故障归纳为两种。一为火花塞严重烧蚀, 另一种为火花塞有沉积物。 　　
火花塞烧蚀 　　
当车主发现火花塞顶端有疤痕或是破坏、 电极出现熔化、 烧蚀现象时, 都表明火花塞已经毁坏, 此时就应该更换火花塞。在更换过程中车主能够检查火花塞烧蚀的症象以及颜色的变化。 　　
症状1: 电极熔化且绝缘体呈白色 　　诊断: 这种现象表明燃烧室内温度过高。这可能是燃烧室内积炭过多, 从而造成气门间隙过小, 进一步引发排气门过热或是冷却装置工作不良造成的。在火花塞未按规定力矩拧紧时也会造成电极熔化, 绝缘体呈现白色的现象。 　　
症状2: 电极变圆且绝缘体结有疤痕 　　诊断: 这就表明发动机早燃, 可能是点火时间过早或者汽油辛烷值过低, 火花塞热值过高等原因带来的。 　　
症状3: 绝缘体顶端碎裂 　　诊断: 一般来说, 爆震燃烧是绝缘体破裂的主要原因。而点火时间过早、 汽油辛烷值低、 燃烧室内温度过高, 都可能导致发动机爆震燃烧。 　　
症状4: 绝缘体顶端有灰黑色条纹 　　诊断: 这种条纹的出现表明火花塞已经漏气, 车主需要无条件更换新件。 　　
火花塞上有沉积物
火花塞绝缘体的顶端和电极间有时会粘上沉积物。不要小看这种沉积物, 严重时这种情况可能造成发动机不能正常工作。在清洁火花塞后, 车辆暂时能够得到正常运转, 但不久后又会出现类似情况。事实上, 火花塞出现沉积物只是一个表面现象, 这有可能是车辆别的机械部件出现问题的信号。 　　
症状1: 火花塞上有油性沉积物 　　诊断: 当火花塞上出现油性沉积物时, 就表明润滑油已进入燃烧室内。如果只是个别火花塞上有油性沉积物, 则可能是气门杆油封损坏造成的。但如果是各个缸体的火花塞都粘有这种沉积物, 则表明气缸出现蹿油。一般来说, 在空气滤清器和通风装置堵塞的情况下, 汽缸极易出现蹿油的现象。 　　
症状2: 火花塞上有黑色沉积物 　　诊断: 火花塞电极和内部有黑色沉积物, 一般表明气缸内混合气体过浓。车主能够增高发动机运转速度, 并持续几分钟, 借以烧掉留在电极上面的一层黑色煤烟层。
12、 火花塞的选用
经检查或者清洗后确定火花塞损坏的, 应予以更换, 另外使用寿命到期也应更换。更换火花塞应根据发动机结构性能特点, 特别应按发动机说明书规定型号来选用。
若使用中火花塞积碳严重, 应选热值大一级的火花塞; 若发动机有炽热点火现象, 应选热值小一级的火花塞。多缸发动机要保证各缸火花塞型号、 新旧程度统一。建议成组更换, 避免因小失大。对于进口汽车, 缺少火花塞配件时可用国产型号代替, 要求代用型号的旋入螺纹长度、 螺纹直径及热值必须与原型号一致。
使用过冷的火花塞( 散热太快) , 易使火花塞温度过低, 点火头部产生积炭, 火花塞点火困难( 甚至不点火) 。发动机表现为怠速不稳( 严重时发动机频繁熄火) , 加速呆滞, 油耗增加; 而使用过热的火花塞( 散热太慢) , 易使火花塞温度过高, 火花塞头部电极烧伤( 甚至烧蚀溶解) 。发动机表现为过分爆震, 高转速时输出扭矩下降( 如果火花塞螺纹部分与气缸壁接触不良也会导致此故障, 因为火花塞60%的热量全靠螺纹热传导给气缸壁进行散热) 。
在实际运行中, 除了正确选择适合自己座驾的火花塞之外, 还有一些措施, 能够有效控制各种积污, 充分发挥火花塞的作用。比如避免长时间低速、 低负荷运行; 减少怠速运行时间, 越来越多的汽车专家认为怠速着车损伤汽车; 避免超高速、 超负荷运行, 最好不要飙车; 燃油要保持一定的纯净度, 认准油品的品牌非常关键; 避免急加速、 急减速运行等不良驾驶习惯。

只有这样, 才能有效地控制火花塞的各种积污, 延长火花塞的使用寿命, 提高发动机的工作效率。
13、 火花塞的品牌 　
( 1) 电装: 　　1949年12月, 作为丰田汽车工业株式会社的零部件工厂之一的电装, 从丰田集团独立分离出来, 以1500万日元的资本金和1445名员工的规模, 在日本爱知县刈谷市成立了”日本株式会社电装”, 并开始了运营。如今, 电装已发展到日本排名第一、 世界顶级的汽车零部件供应商集团公司, 在全球30多个国家和地区设有184家关联公司, 集团员工数达120812名( 3月31日截止) 。作为电装在中国的统括公司——电装( 中国) 投资有限公司成立于 。电装提供多样化的产品及其售后服务, 包括汽车空调设备和供热系统、 电子自动化和电子控制产品、 燃油管理系统、 散热器、 火花塞、 组合仪表、 过滤器、 产业机器人、 电信产品以及信息处理设备。当前, 电装共有21种产品排名世界第一。
( 2) NGK: 　　创立于1936年的日本特殊陶业株式会社( 总部位于日本名古屋) 分别于 在中国广州、 在上海设立了驻在员事务所, 经过各种市场分析后的结果, 预想到中国经济的高水平持续增长, 并预测中国的汽车市场将以上海等沿海城市为中心继续扩大, 特别是由于已进入中国的摩托车和汽车厂家对现地供货的强烈要求, 针对这种要求经过体制的强化, 在 作为在中国设立的第一家生产基地上海特殊陶业有限公司( 独资) 成立了。
( 3) 博世: 　　博世(BOSCH)集团是全球500强之一的著名跨国公司,由罗伯特·博世先生于1886年在德国斯图加特创办。经过120年的发展,博世集团已成为全球最专业的汽车技术研发机构和最大的汽车零部件制造商。集团产品范围包括: 汽车技术研发、 汽车装备、 汽车零部件、 通讯系统、 无线电及交通系统、 安防系统、 电动工具、 家用电器, 厨房用具、 包装及自动化、 热能科技等。 　　
博世品牌的优质产品有火花塞、 雨刮片或起动马达、 电瓶、 博世的电子电气系统, 发动机管理系统(Motronic)、 如防抱死制动系统(ABS)、 电子柴油控制(EDC), 甚至还包括1994年问世的车辆动力学控制系统(VDC)。
4、 湘火炬: 　　主导产品为”火炬”牌火花塞、 高压线、 点火线圈, 是国内最大的点火系统专业制造公司。 　　火炬火花塞公司作为美国通用与福特公司的供应商, 与国际行业巨头成功签订了转产合作协议; 成功进入了俄罗斯市场; 成功与世界最大的小型汽油机公司配套。拥有美国GM技术、 德尔福公司的AC自动化生产线、 博大自动化装配线等多条专业生产线, 并于 再次斥资全面收购美国德尔福( delphi