通常,汽车火花塞主要由以下部分组成 ↓
把它们放在一条线上 ↓ (未制作状态,仅为了表示位置顺序及外观)
把它们套在一起↓ (未制作状态,仅为了表示位置顺序及外观)
将成品汽车火花塞纵向切开,再加上安装示意,是这样的↓
我们从上到下依次来看各部分的基本功能和特点:
金属接线柱——又叫接线螺帽,高压接头等,现在最常见的做法是金属接线柱和金属螺杆一体化,直接一根单独的金属螺杆,而早期火花塞,特别是摩托车火花塞,考虑接线柱的不统一,将接线柱设计为可拆卸式。金属接线柱接驳点火线圈,将高压引入火花塞内部。
氧化铝陶瓷绝缘体——氧化铝(Aluminium oxide)是白色固体,分子式为Al2O3 ,熔点 2054 °C ,通常汽车火花塞使用95%的Al2O3氧化铝,即95瓷,Al2O3含量越高则性能越好,但工艺更复杂、成本更高。氧化铝陶瓷的主要性能特点是硬度高(760℃时HRA87,1200℃仍可保持HRA82),有很好的耐磨性,耐高温,可以在1600℃高温下长期使用,耐腐蚀性很强,还具有良好的电绝缘性能,在高频下的电绝缘性能尤为突出,每毫米厚度可耐压8000V以上。氧化铝陶瓷的缺点是韧性低,抗热震性能差,不能承受温度的急剧变化。
火花塞的陶瓷绝缘体连接端(印字那端)表面做上釉处理,以抗污染。
火花塞要求绝缘体具有良好的热传导性、高绝缘阻抗、高化学强度、高机械强度,但这对于绝缘材料来说是相矛盾的,目前来说,这种加入少量其它材料的氧化铝陶瓷是火花塞绝缘体唯一的材质选择。
金属壳体——又叫壳体、外壳。通常是低碳钢材质,导热好,硬度高,为防止上锈腐蚀、防止与缸盖在高温下互吃融合、不发生咬死状况,壳体外层会电镀防腐蚀的锌铬、镍、钛等材质。
电阻体——目前市面上99.999%的汽车火花塞都是带电阻,带电阻的目的主要是为了防止火花塞高压电波干扰车辆其他电器电路部分的正常工作,对于汽车厂家来说,就是汽车电子电磁兼容EMC可能不合格。而二十年前的汽车、含电器较少的摩托车对此要求不高,所以早期的汽车火花塞、现在较多的摩托车火花塞可以不含电阻体。
带电阻的另外一个目的是减小火花塞点火放电时的电流,从而减小放电电流对火花塞电极的蚀损。
由于以上原因,除特殊需求外,汽车火花塞厂家现在不会也不愿意生产不含电阻体的汽车火花塞,市场不需要不含电阻体的汽车火花塞,倒是假装很懂火花塞的车主或汽修技师会问卖家“你的火花塞是不是有电阻的?”就好像现在这个年代你问一个卖手机的:“这新手机不是单核的吧?”
有电阻的火花塞在火花塞测试仪器上会发出较轻的滋滋滋声,无电阻的火花塞上则会发出非常响亮的啪啪啪的声音,就是一个小的打雷声,那是空气被击穿后加热膨胀的声音,。
外垫圈——又叫密封垫圈,通常是钢或铜材质。安装紧固后的火花塞,外垫圈是压平状,外垫圈的作用是2个:1、密封,填补火花塞与缸体之间的空隙;2、导热,将火花塞的热量传递给缸体。
通过外垫圈的外观形状,可以判断火花塞安装是否正确。
火花塞安装过松,可能会出现火花塞不密封,行驶无力,怠速不稳,热调节失效(烧毁火花塞),易故障。火花塞安装过紧时,可能会出现螺纹变形,易拧断(瓷件损坏),取下困难,热调节失效(烧毁火花塞),易故障。
没有外垫圈的锥面火花塞,是通过火花塞的锥面和火花塞孔的锥面紧密贴合来密封和导热的。
原车火花塞使用外垫圈的,不可以使用无垫圈的锥座火花塞,反之也不可以。
内密封圈——通常是钢材质。成品火花塞中的内密封圈作用是2个:1、密封,紧密填补陶瓷绝缘体与金属壳体之间的空隙,达到不漏气的合格标志;2、导热,将陶瓷绝缘体的热量通过内密封圈传递给金属壳体。可以把内密封圈想象为保温茶杯杯盖里的橡皮圈,起着密封和阻止热量散发的作用。
绝缘体裙部——又称绝缘体鼻、陶瓷小头。由于氧化铝陶瓷的导热性没有金属好,利用这种特性,火花塞的热值可以通过绝缘体裙部的长度来调节,绝缘体裙部长度长,散热慢,绝缘体裙部长度短,散热快。
中心电极——镍金火花塞的中心电极由内部铜芯电极、外部包裹镍组成,铱金火花塞中心电极由内部铜芯电极、外部包裹镍、顶部焊接铱金组成。内部铜芯电极、外部包裹镍的做法,俗称镍包铜,原因是铜的散热好,抗氧化性差,而镍的抗氧化性较好,散热比铜差,这样的构造可以即提高散热能力,又提高抗氧化能力,特别的,在镍电极的尖端可以焊接铱金或铂金,更可以增强火花塞的性能和电极耐高温性。
侧电极——侧电极和金属壳体相连,为负极。当火花塞工作时,高压电通过中心电极,击穿燃料空气混合气体,发出火花,电流从中心电极到达侧电极,再通过火花塞壳体、发动机缸体到达接地,即电瓶负极。
空气室——又称热室,绝缘体裙部和金属壳体之间的空间是空气室,这里不断的有冷热燃料混合气、空气在交换。