【解剖火花塞】汽車火花塞的組成結構

【解剖火花塞】汽車火花塞的組成結構

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通常,汽車火花塞主要由以下部分組成 ↓

把它們放在一條線上 ↓ (未製作狀態,僅為了表示位置順序及外觀)

把它們套在一起↓ (未製作狀態,僅為了表示位置順序及外觀)

將成品汽車火花塞縱向切開,再加上安裝示意,是這樣的↓

我們從上到下依次來看各部分的基本功能和特點:

金屬接線柱——又叫接線螺帽,高壓接頭等,現在最常見的做法是金屬接線柱和金屬螺桿一體化,直接一根單獨的金屬螺桿,而早期火花塞,特別是摩托車火花塞,考慮接線柱的不統一,將接線柱設計為可拆卸式。金屬接線柱接駁點火線圈,將高壓引入火花塞內部。

氧化鋁陶瓷絕緣體——氧化鋁(Aluminium oxide)是白色固體,分子式為Al2O3 ,熔點 2054 °C ,通常汽車火花塞使用95%的Al2O3氧化鋁,即95瓷,Al2O3含量越高則性能越好,但工藝更複雜、成本更高。氧化鋁陶瓷的主要性能特點是硬度高(760℃時HRA87,1200℃仍可保持HRA82),有很好的耐磨性,耐高溫,可以在1600℃高溫下長期使用,耐腐蝕性很強,還具有良好的電絕緣性能,在高頻下的電絕緣性能尤為突出,每毫米厚度可耐壓8000V以上。氧化鋁陶瓷的缺點是韌性低,抗熱震性能差,不能承受溫度的急劇變化。

火花塞的陶瓷絕緣體連接端(印字那端)表面做上釉處理,以抗污染。

火花塞要求絕緣體具有良好的熱傳導性、高絕緣阻抗、高化學強度、高機械強度,但這對於絕緣材料來說是相矛盾的,目前來說,這種加入少量其它材料的氧化鋁陶瓷是火花塞絕緣體唯一的材質選擇。

金屬殼體——又叫殼體、外殼。通常是低碳鋼材質,導熱好,硬度高,為防止上銹腐蝕、防止與缸蓋在高溫下互吃融合、不發生咬死狀況,殼體外層會電鍍防腐蝕的鋅鉻、鎳、鈦等材質。

電阻體——目前市面上99.999%的汽車火花塞都是帶電阻,帶電阻的目的主要是為了防止火花塞高壓電波干擾車輛其他電器電路部分的正常工作,對於汽車廠家來說,就是汽車電子電磁兼容EMC可能不合格。而二十年前的汽車、含電器較少的摩托車對此要求不高,所以早期的汽車火花塞、現在較多的摩托車火花塞可以不含電阻體。

帶電阻的另外一個目的是減小火花塞點火放電時的電流,從而減小放電電流對火花塞電極的蝕損。

由於以上原因,除特殊需求外,汽車火花塞廠家現在不會也不願意生產不含電阻體的汽車火花塞,市場不需要不含電阻體的汽車火花塞,倒是假裝很懂火花塞的車主或汽修技師會問賣家「你的火花塞是不是有電阻的?」就好像現在這個年代你問一個賣手機的:「這新手機不是單核的吧?」

有電阻的火花塞在火花塞測試儀器上會發出較輕的滋滋滋聲,無電阻的火花塞上則會發出非常響亮的啪啪啪的聲音,就是一個小的打雷聲,那是空氣被擊穿後加熱膨脹的聲音,。

外墊圈——又叫密封墊圈,通常是鋼或銅材質。安裝緊固後的火花塞,外墊圈是壓平狀,外墊圈的作用是2個:1、密封,填補火花塞與缸體之間的空隙;2、導熱,將火花塞的熱量傳遞給缸體。

通過外墊圈的外觀形狀,可以判斷火花塞安裝是否正確。

火花塞安裝過松,可能會出現火花塞不密封,行駛無力,怠速不穩,熱調節失效(燒毀火花塞),易故障。火花塞安裝過緊時,可能會出現螺紋變形,易擰斷(瓷件損壞),取下困難,熱調節失效(燒毀火花塞),易故障。

沒有外墊圈的錐面火花塞,是通過火花塞的錐面和火花塞孔的錐面緊密貼合來密封和導熱的。

原車火花塞使用外墊圈的,不可以使用無墊圈的錐座火花塞,反之也不可以。

內密封圈——通常是鋼材質。成品火花塞中的內密封圈作用是2個:1、密封,緊密填補陶瓷絕緣體與金屬殼體之間的空隙,達到不漏氣的合格標誌;2、導熱,將陶瓷絕緣體的熱量通過內密封圈傳遞給金屬殼體。可以把內密封圈想像為保溫茶杯杯蓋里的橡皮圈,起著密封和阻止熱量散發的作用。

絕緣體裙部——又稱絕緣體鼻、陶瓷小頭。由於氧化鋁陶瓷的導熱性沒有金屬好,利用這種特性,火花塞的熱值可以通過絕緣體裙部的長度來調節,絕緣體裙部長度長,散熱慢,絕緣體裙部長度短,散熱快。

中心電極——鎳金火花塞的中心電極由內部銅芯電極、外部包裹鎳組成,銥金火花塞中心電極由內部銅芯電極、外部包裹鎳、頂部焊接銥金組成。內部銅芯電極、外部包裹鎳的做法,俗稱鎳包銅,原因是銅的散熱好,抗氧化性差,而鎳的抗氧化性較好,散熱比銅差,這樣的構造可以即提高散熱能力,又提高抗氧化能力,特別的,在鎳電極的尖端可以焊接銥金或鉑金,更可以增強火花塞的性能和電極耐高溫性。

側電極——側電極和金屬殼體相連,為負極。當火花塞工作時,高壓電通過中心電極,擊穿燃料空氣混合氣體,發出火花,電流從中心電極到達側電極,再通過火花塞殼體、發動機缸體到達接地,即電瓶負極。

空氣室——又稱熱室,絕緣體裙部和金屬殼體之間的空間是空氣室,這裡不斷的有冷熱燃料混合氣、空氣在交換。

~~~The End~~~

——Spark博士 2018-6-15

技術支持:極燃汽車火花塞研究中心

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