高压点火线圈产生的高压脉动冲电压,经过火花塞的中心点火正电极击穿空气,到达点火负极,产生的电火花,就是火花塞跳火。
车用发动机在工作中,个别火花塞不跳火现象是难以避免的,而且驾驶员一般不易发觉,其功率损失往往会以加 大节气门开度来弥补。若有两个或两个以上火花塞不跳火,不仅使油耗剧增,而且排气污染也将成倍增加。
一个火花塞不跳火,排气污染将会比正常情况增大3—4倍,在3种有害气体中(CO、NO2、HC),HC的增加较为明显。
选择火花塞可依据发动机的压缩比、转速和空燃比来确定它的热值。
市售的火花塞热值从5~13。数值越大,火花塞就越“冷”,即所谓的冷型,高压缩比发动机需要使用冷型火花塞。数值越小,火花塞就越“热”,即是热型,低压缩比发动机要使用热型火花塞。
较冷的火花塞的制作比一般产品更加精良,所以在发动机高转时,它能保证点火的准确性和质量,从而保证发动机极限时的最大动力。
高压能量分三个阶段变化消耗 第一阶段 电容C放电期(诱燃期):变压器次级线圈产生的点火高压对电容C充电,当电容C电压上升达到火花塞击穿电压时,火花塞跳火电容C快速放电, 火花塞间隙电压迅速下降到几百到几千伏,电容C放电瞬间电流达10-50安培以上,放电时间约1微秒。点火电压越高(即点火能量越大),C放电电流越大。 正常状况下气缸的混合气就是这一时刻的火花点燃。如果跳火电离线被发动机气缸内高速扰流吹息,変压器高压再次对C进行充电,则C第二次放电产生电离通道。 注:电压从10000V-20000V左右在1微秒内突降至几百到几千伏,由此产生了一个很强的方波 电压,并通过高压线幅射电磁波,对外界电器产生干扰波。方波由N个正弦波组成,所以形成了一 个1微秒时基为中心的干扰电磁频带。 第二阶段 电感放电期(燃烧期):电感放电是靠电容C放电产生的电离通道形成的低阻产生的。由于电容C放电产生的电离通导(电阻)不能立刻消失,同时变压器次级电感中还存有充足的高压能量,所以电感继续对电离通导放电使火花持续。 由于次级线圈放电电流的变化引起磁通量的变化,次级电感线圈产生了一个感抗电动势,即产生一个与电感放电电流方向相反的电动势阻碍了电流的変化,使放电电流较小,电流在几到几十毫安,所以,高压能量需要较长时间放电才能消耗掉,这一电感放电火花持续期俗称火花尾。 由第一阶段电容C放电诱燃后产生一个“火焰中心”,这个“火焰中心”跟随气缸内高速扰流移动离开了火花塞电极,这时电感电能放电火花又会点燃混合气另一个“火焰中心”,作为点燃混合气的补充,“火焰中心”使混合气在整个气缸内很快形成燃烧的“明亮火焰期”,即气缸内混合气燃烧温度达最高,气体压强达最高值。这个过程称为混合汽燃烧期, 燃烧时间在750μS-2500μS之间。 电感放电火花在发动机启动及低速时非常重要,发动机在启动或非正常工况下,电容C放电期极有可能未点燃混合气,此时,只有靠电感放电火花来点燃燃混合气。 冷车启动时气缸内的混合气温度低,雾化效果差,点然混合气需要较长火花期;在低转速时,由于气缸内混合气扰流速度低,第一个“火焰中心”移动慢,有必要点燃第二个“火焰中心”加快混合气的燃烧,所以点火火花期也较长。但当发动机转速较高时, 气缸内混合气扰流速度変快,“火焰中心”高速移动,快速传播引燃了缸内混合气,因此,并不需要第二个“火焰中心”。 根据混合汽燃烧时间在750μS-2500μS之间,所以,火花持续期最长在700μS左右就可保证混合气的完全燃烧。实验证明火花持续期过长对燃烧效果并没有提高,相反,电离通道生产的高热加上火花塞自身温度反而加速了火花塞电极的烧蚀,这就是为什么要控制点火能量的主因。 另外,从这一原理可以正明,点火能量的大小与高压线无关(当然,不包括损坏高压线)。第三阶段 振荡衰减期:随放电时间的增加电感线圈储存能量(电压)消耗下降,使气体中分离的电离子越来越少,电感放电电流也就越来越少,电离通道温度下降,根着通道电离子数量急剧下降,即相当于通道电阻值R逐步上升変为无限大,火花塞停止跳火。这时电感剩余能量对电容C充电,电容C对电感放电,如此反复直至下一个点火周期的到来
火花塞跳火的原因
1、 火花塞间隙调整不当。间隙太小,不仅限制了火花与混合气的接触面积,而且由于电极的“消焰”作用,又抑制火焰核的成长,尽管跳了火,但火花微弱,混合气着火困难;间隙过大,点火系提供的点火电压可能不足,无法使火花塞电极间跳火。
2、 火花塞电极表面积油(附着一层油膜)。这是润滑油或汽油控制不当所造成的。火花塞积存的机油,一般是由气门导管或活塞与气缸璧之间的间隙中窜入的(磨损过限,配合间隙过大而窜机油)。火花塞积存的汽油,是因混合气过浓引起的。火花塞上无论是积存汽油、机油或水时,都有可能使电极短路而不跳火。
3、 火花塞裙部裂损。高压电流从开裂处击穿漏电,致使电极处不跳火。
4、 电极积炭,中心电极向周围漏电而不向侧电极跳火。这是因为火花塞上积炭(或油污)存积过多,使之短路不跳火,并进而烧坏绝缘体,造成火花塞损坏。
5、 电极损坏。火花塞电极受电火花的长时间电蚀或燃烧气体的化学腐蚀,会导致电极断损脱落而无法跳火。
6、 火花塞绝缘电阻值太低。这种现象会削弱加到火花间隙上的点火电压值,使火花变弱,甚至完全失去点火功能。
7、 高压电线短路。如点火线圈至分电器一段高压点火导线漏电(短路),则整个发动机无法启动;或分电器至火花塞一段漏电(短路),则一个缸的火花塞不跳火。
8、 白金触点烧蚀。这样将导致全部火花塞不跳火,发动机无法启动和正常运转。
9、 白金触点弹簧的弹力太弱。高速时会使触点闭合时间太短,或不闭合,由此造成火花塞的火花弱或缺火。
10、 容电器绝缘击穿短路,工作失效。容电器失效会使分电器不能正常工作,白金触点产生火花,引起火花塞不跳火,发动机起动困难。 点火线圈损坏。
高压点火线圈产生的高压脉动冲电压,经过火花塞的中心点火正电极击穿空气,到达点火负极,产生的电火花,就是火花塞跳火。
回火是由于混合气过稀,燃烧速度太低,以致延续到下一循环进气开始,火焰沿进气门传到进气管至汽化器喉管内引起汽化器回火;另一种现象是放炮,混合气过浓造成燃烧不完全,大量的一氧化碳在排气管中被高温废气点燃,发生排气管放炮。
正常情况下,跳火是指火花塞两电极间加上高压,使空气电离放电产生火花。非正常情况是指分电器有漏电现象产生跳火,或修理中,检查人拔出高压线在机体上作火花检查,也叫跳火。