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火花塞电极间隙大小对点火的影响(精华帖)

时间:2020-09-06 08:53

  之间且点火系统正常,发动机工况正常。我觉得这个讨论是基于理论和实际的影响并不是维修范围的东西,所以加了这些设定。

  首先解释点火的过程。从火花塞放电到火焰燃烧并不是肉眼看见的一下就烧起来,一次成功的点火必须经过这三个时期:

  1.火点:电弧击穿混合气并引燃,形成一个微小的火点,这个火点可以形成在从正极到负极间经过电弧的任何位置上。这个时期叫点燃期。

  2.火核:火点形成后会逐渐蔓延变成更大一点的火点,这时电弧已经消失,叫火核。这个时期叫扩散期。

  点燃期主要和混合气密度、放电强度、内部人员揭秘ag录像电极形状有关。压缩比越高混合气越致密越不容易被点燃;放电电压越高越容易点燃,但过高的电压会增加RF串扰和火花塞消耗,也会增加点火系统的制造成本;电极越细越平越容易点燃,越粗越圆越不易点燃。点火间隙有一定影响但不是主要的,在正常范围内理论讲每次都可以击穿混合气,因为电极的放电曲线并不是肉眼看见的打一下就完了,跳火过程有累计区、放电区、延续区,一般在延续区还会有1~2次小的放电过程。放电间隙对发动机工况的影响主要是丢火率高低,这个后边说。

  扩散期是点燃中最重要的时期,这个时期火核期大小确定了不同间隙和不同电极设计的火花塞在不同转速下的表现。火核的大小决定最后被同时引燃的混合气份子数量,决定了混合气燃烧速度(只是在相对很小的一个范围内,不要误解成火花塞可以改变混合气的绝对燃烧速度)。一般来说火核扩散的越大混合气燃烧速度越快有利于提高功率,但火核的扩散受火花塞散热速度和点火空间(即火花塞的点火间隙)的影响,越冷的塞子散热越快火核就会小,越小的间隙火核蔓延空间小也会得到较小的火核,这两个都是不利于燃烧,所以有很多厂商把火花塞负极设计成楔形切口并在中间增加U型槽,楔形切口的作用是为了在不改变火花塞热值的情况下减小负极尖端的散热量,U型切口是为了在不增加点火间隙的情况下增加火核的蔓延空间。

  前面说了一部分,间隙越大火核越大,相对混合气燃烧速度会快这是好的一方面,为什么火花塞通常都不才用很大间隙呢?这有几个原因:

  1.成本:最常见的火花塞是镍铜合金,这种材料在熔点、硬度、强度、导电性、耐腐蚀性等方面都不是很出色但相比贵金属比如银、金、铂金、铱金等差距不大且价格相当便宜。由于自身特性的不足不能做得很细除非不要寿命了,所以间隙也不能很大否则丢火率会很高。!

  2.气流的影响:大家都知道点火并不是活塞到上止点才开始点,因为火焰从开始蔓延到完全燃烧需要时间,理论讲在火焰完全燃烧时做工最大,如果这时正好活塞处于上止点则会获得最大效率。因此火花塞在点火时实际上处于活塞上升阶段,气缸内被燃烧盆挤压形成的湍流极其猛烈会把刚刚点燃的火核吹灭造成点火失败。这种情况下大间隙塞子不如小间隙的可靠,因为小间隙每次蓄积能量的时间短,每个工作周期可以点更多次以此来减小因点火失败引起的功率下降,而且小间隙容易让放电过程中的延续期也形成有效放电。

  3.转速的影响:发动机转速越低每次做工冲程的时间越长同时相对湍流会弱一点,反之转速越高时间越短湍流越强。一般民用发动机低转速时每个周期可以点12~20次甚至更多次而到接近断油转速时一个周期只能勉强点2~3次,这个可以自己计算出来。假设点15次断2次丢火率为13%,点3次断1次就是33%,而且假设第一次没点燃第二次点燃,15次情况下相当于点火角推迟了6.67%,而3次时点火角推迟了33%,考虑到转速越高点火角越大就可以明白在高转速时丢火率对发动机功率输出的影响有多大。通常2000转时点火角十几二十多度,6000转时要四十多度甚至接近五十度,20的6.67%和40的33.3%绝对值差距已经很大了。

  所以火花塞的选择应该看发动机特性和自己的驾驶习惯。转速低的用大间隙塞子有利于提升低扭,而转速高的应该用小间隙尽可能降低丢火率获得较好功率。

  除此之外火花塞的点火位置也对动力输出有影响。一般小功率或者低压缩比发动机用的塞子电极伸出较多,这样有利于从燃烧室中心点火便于混合气均匀燃烧,大功率高压缩比发动机火花塞伸出长度短,火焰更接近缸盖便于散热,燃烧室温度高会有更大的爆震倾向,电脑会自动推迟点火角,点火角的降低终究会降低功率输出。

  FGR7DQP:据说是宝马X5的标配火花塞。X5在德国压缩比有12个多(国内是多少我不知道),为了适应大压缩比高转速的需要,这款火花塞才用四个电极来提高点火的成功率,四个负极极都和中心成不平行,期间的间隙从0.6~1.6自调。为了实现高耐久性才用铂金电极,铂金耐腐蚀、耐热、电阻等指标都很好但强度很差,因此BOSCH设计了用陶瓷包裹住铂金正极的方式,放电是靠铂金电极的高压在陶瓷上形成高电势从陶瓷包裹直接向负极放电,在负极是高点位时也一样,电势从负极打到陶瓷包裹层上再从铂金到地(很多车型为了提高点火效率会把负极做成高电势正极是低电势,这样有利于提高放电的集中性),这种设计从理论到实际测试都是一种很偏重耐久和高转速的方案,发动机在3000转以上尤其5000转以后油门响应极好,而3000转之前或者长期低速开则效果不好,发动机动力小且油耗高。宝马有自己的方法比如可变相位、可变升程之类的解决这些问题。.

  DENSO VK20:这个塞子是DENSO的IRIDIUM系列之一,IRIDIUM分POWER、TOUGH和RACING三个系列。VK属于TOUGH组。铱金在耐腐蚀、强度、硬度、导电率等各方面都极好但价格很贵,由于突出的强度特性DENSO把这系塞子做成单一正、负极,正极0.4mm极细的直径以增加放电的集中程度,同时在热值22(相当于BOSCH的6)之前间隙都是1.1mm,可见对其放电可靠性有很大自信。为了延长寿命,负极镶嵌了铂金点利用铂金极好的抗氧化能力。和POWER组,TOUGH组没才用负极楔形切口和U型槽,显然是为了寿命考虑,和RACING系列不同其电极伸出长度才用了较为普遍的2.5~3.5mm(不同规格有微小差别)而RACING组则都是负伸出,就是说电极是缩在螺纹壳里边的,因为RACING是为纯竞赛发动机设计,这么做也是为了增加散热,其热值从24(相当于BOSCH的5)起到27,从热值上也反应了RACING是针对极高转速大压缩比发动机的设计。

  2.电极的形状如果越尖锐,火花塞就越容易放电(原因是火花塞长期工作,高温氧化作用,电极逐渐失去尖角而钝化,之后间隙又逐渐增大,致使击穿电压升高,容易造成断火),所以形状也是间隙的因素之一.

  3.跳火电压与气体有关。冬季冷车起动时,气体分子不容易电离,需要较高的跳火电压,此时适当调小间隙就容易跳火起动。

  4.有的机子因磁钢退磁,线圈绝缘性能下降等原因。磁电机产生的电压比较低,此时火花塞间隙只能调得小些,才能击穿,产生火花。

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