浅谈汽油机的火花塞.doc

国家职业资格全省（或市）统一鉴定

汽车维修 论文
（国家职业资格二级）

论文题目：___浅谈汽油机的火花塞__

姓 名： 周金星
身份证号： 32092119920508011X
准考证号： 44
所在省市： 江苏省盐城市
所在单位： 江苏省盐城技师学院

浅谈汽油机的火花塞
姓 名 周金星
单 位 盐城技师学院
摘要:
现代的汽油发动机是通过燃料和混合气体的适时燃烧使之产生动力，但是作为燃料的汽油即使处于高温环境下也很难自燃，要想使其适时燃烧必须用“火”来点燃。这里要谈的电火花点火便是“火花塞”的作用。发动机整体性能的好坏与火花塞的点火性能有着很重要的关系。我们往往把发动机比作为“汽车的心脏”，也能形象的把火花塞比作为“发动机的心脏”。
关键词: 火花塞.发动机.使用
一. 火花塞的结构
火花塞很小，一只手可以拿好几只，但它构造不简单。它是由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。火花塞还有一个关键部分，即绝缘体，如果火花塞中的绝缘体不起作用，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。
二. 火花塞的作用和性能
凡是汽油发动机上都有火花塞，一缸一个，个别的高速汽油发动机每缸还装有2个火花塞。火花塞虽然只有是一只小零件，但它却极其重要，凡是经常开车的人都会很熟悉这个部件。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，不是一般材料所能应付得了，还要保证绝缘性能，因此对火花塞的性能要求也就很苛刻了。
火花塞必要的性能。（1）耐热性：可适应极热、极冷的情况，火花塞内部的受到的温度在混合气体燃烧时就达到了2000℃、在吸入行程中使低温气体受冷，让４冲程式发动机的急热急冷现象把发动机运转中的两回转变成一回转。(2)与此耐热性相同，也要求具有达不到表面着火的起点的放热性。（3）机械的强度：可以适应激烈的压力变化,在吸入行程中达到１气体压力以下，爆発行程中可达到45气压以上。唯一可以适应这种激烈压力变化的机械强度。（4）绝缘性：维持高电压的绝缘性 在急剧的温度变化压力变化反复的情况下，对于约10～30kV的高电压要求可以维持充分的绝缘性。（5）气密性：在恶略环境下保持气密性 在急剧的温度变化压力变化下，要求保持机械箱与绝缘体间的气密性。（6）耐消耗性：把电极的消耗降到最小 在恶略环境下，把电极的消耗降到最小，要求具有这种耐消耗性。（7） 耐污损性：把燃烧的污垢减到最少恶略环境下、抑制因混合气体燃烧而产生的电极的污垢。附着着的活性炭也会受热烧尽，从而达到自我清洁的要求。因此，即使是低速行驶，也可以迅速提升火花塞的温度，可达到（约500℃）。
三．火花塞材料与分类
火花塞，俗称火嘴。常听说普通火嘴、铂金火嘴、铱金火嘴，其实这是对火花塞电极材料的不同而区分出来的特殊称谓。一般汽车的原厂火花塞，其电极材料由镍锰合金制成（即普通火嘴），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。这给用车带来极大的方便，不过这里提醒一句，您在做发动机维护或大修理时若没特别申明，修理厂一般不会给您换上铂金或依金火花塞的，因为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，
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和节油性，铂金、铱金火花塞的售价比较贵，毕竟是稀有金属吗！其实它们的份量很少，仅在两电极的尖端焊上小小丁点，不过不要小看这么一点。为什么要用稀有金属正如前所说首先是耐用。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、金的熔点太低所以不能用作电极材科，而镍则有接近1500℃的熔点且价格便宜，所以被广泛应用。铂金则接近2000℃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，所以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，所以铂金、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”，
了解了高性能火花塞之后，要提醒各位,不要盲目从众跟风,按照自己的车况和使用习惯来选用,换铂金或依金火花塞肯定好，可毕竟贵,而普通火花塞也一样用,如果您不是经常飙车的话是不需要换的,没必要浪费这个钱。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，火花塞的类型大体上有如下几种：准型火花塞、 缘体突出型火花塞、 电极型火花塞、座型火花塞、极型火花塞、面跳火型火花塞。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5-10kΩ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。屏蔽型火花塞不仅可以防止无线电干扰，还可用于防水、防爆的场合。
五．火花塞在使用中的常见故障现象
1．.火花塞严重烧蚀。火花塞顶端起疤、破坏或电极熔化、烧蚀都表明火花塞已经毁坏，应更换。更换时应检查烧蚀的症象以及颜色的变化，以便分析产生故障的原因。
（1）. 电极熔化且绝缘体呈白色。表明燃烧室内温度过高。这可能是燃烧室内积炭过多，使气门间隙过小等引起的排气门过热或是冷却装置工作不良，也可能是火花塞未按规定力矩拧紧等。
(2)电极变圆且绝缘体结有疤痕。表明发动机早燃，可能是点火时间过早或者汽油辛烷值低，火花塞热值过高等原因。
(3)绝缘体顶端碎裂。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。
(4)绝缘体顶端有灰黑色条纹。这种条纹标志火花塞已经漏气，应更换新件。
2．火花塞有沉积物。火花塞绝缘体的顶端和电极间有时会粘有沉积物，严重时会造成发动机不能工作，如清洁火花塞可暂时得到补救。为了保持良好的性能，必须查明故障根源。
(1)油性沉积物。火花塞上有油性沉积物，表明润滑油进入燃烧室内。如果只是个别火花塞，则可能是气门杆油封损坏。如果各缸火花塞都粘有这种沉积物，表明气缸窜油，应检查空气滤清器和通风装置是否堵塞。
(2)黑色沉积物。火花塞电极和内部有黑色沉积物，表明混合气过浓，可以增高发动机运转速度，并持续几分钟就可烧掉留在电极上一层黑色的煤烟层。
六．火花塞的更换及拆装方法
火花塞属易消耗件，一般行驶 20000－30000 公里即应更换。火花
塞更换的标志是不跳火，或电极放电部分因烧蚀而成圆形。另外，如在使用中发现火花塞经常积炭、断火，一般是因为火花塞太冷，需
换用热型火花塞；若有炽热点火现象或气缸中发出冲击声，则需选用冷型火花塞。火花塞的清洁：火花塞存有油污或积炭应及时予以清
洗，但不要用火焰烧烤。如瓷芯损坏、破裂，则应进行更换。
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。
七.有关火花塞的典型案例
1..故障实例一

—款皇冠3．0发动机起步，低速行驶时感觉汽车一抖一抖，速度不平顺，车速提高后稍微好转，空转时怠速抖动，工作不平稳，怠速加速时发动机有突突声。
（1）、故障排除
检查发动机故障灯CHECK不亮，说明电控系统无异常。经洵问 驾驶员得知，其喷油嘴很久没有清洗了。所以拆下六个喷油嘴清洗， 发现有一个喷汕嘴已经堵了。洗好后，重新发现车子稍微好转，但是 加速时发动机仍打灾突声。着—将各缸做断火试验，发现一缸变化小 明显，拆检火花塞见电极被积炭污损，清洁后装车，怠速状态厂平稳， 说明—缸己工作。路试加速有力，没有突突声。至此，故障彻底排除。
（2）、故障总结
有时一故障现象是几个原因引起的。火花赛及喷汕嘴不好均会引起个别缸作不好。所以导致怠速不稳，及加速不良。这辆车的火花塞的电极上覆盖了—层积炭，在积炭的影响下，电极间击穿电压下降，降低了点火的可靠性，不能有效的点燃混和气，是这辆车发动机工作不良的重要原因。
2.故障实例二
车型：一辆95款丰田?亚洲龙，行驶里程15．2万km。
故障现象：此车在怠速运转时老是无规律性的自动熄火，尤其在等待信号灯时熄火的次数更多。当自动熄火后再起动正常运转，在正常行驶时无熄火现象。车主提示此车是借给朋友2天后才出现这种故障现象的。刚开始时3天或4天偶然自动熄火一次，再起动正常，因此也没在意，现在故障现象越来越严重，天天自动熄火5次或6次，为此在其他修配厂更换了一个新的怠速电动机，但故障依旧。
（1）故障检查与排除：因为此车的故障为偶发性故障，并且没有规律性，给维修工作带来了一定的难度。此车的故障一般在怠速运转的状态下轻易发生，而在行驶时正常，这说明线路故障可能性不大，由于车辆抖动不可能在行驶时比怠速时抖动差，所以线路接触不良的故障应给予排除，应重点检查影响熄火的高压电、油路及怠速控制系统。
让发动机在怠速下运转，观察其怠速非常平稳，清洗怠速电动机和节气门体，安装完毕后，检查进气系统无漏气现象，更换点火模块，把汽油压力表用软管接长，放在驾驶室内，模拟等待红、绿灯的情况进行路试，发现当发动机自动熄火时汽油压力正常，点火模块故障排除。既然高压电和汽油压力都正常，还有什么能引起故障呢?拆下火花塞观察其3缸和4缸有稍微漏电痕迹，而且火花塞为普通型火花塞，原厂尺度型火花塞应为铂金火花塞，因此全部更换成铂金火花塞后试车，故障现象消失。
（2）故障总结：在更换火花塞时应特别留意火花塞的热值是否符合原厂尺度。一些维修界的同行在工作中往往更换火花塞时随意性很大，有时以为价格高的火花塞一定比价格低的火花塞好，就像铂金火花塞比普通型火花塞强一样，铂金火花塞点火时减轻了在燃烧室内的电火花、烧蚀和侵蚀现象，并且产生更强的火花，寿命也比普通火花塞大大进步，但是并非相宜每台发动机。一些个体维修企业或修配厂购买的火花塞质量很差，单凭配件的外观很难辨别其质量的好坏，因此我们在工作中就会无法做出准确的判定。

参考文献
1、《汽车构造与修理》 1993年 上海科学技术出版社 汽车运输职工教育研究会主编
2、《汽车电器》2004年 第三期 曹砚奎