終端推送|火花塞間隙及其對燃燒的影響

火花塞的間隙是指中心電極到接地電極之間的最小距離，它是火花塞最重要的參數(shù)之一，汽車火花塞常見的間隙值在0.6-1.5毫米之間。根據(jù)市面兩千種常見存量汽車車型的火花塞數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如下，可以看到絕大多數(shù)間隙值是0.8毫米和1.1毫米。

理論上，間隙越大，擊穿電壓越高，燃燒電壓越高，發(fā)動機(jī)性能也越好。

當(dāng)間隙大的時(shí)候，混合氣中的電子和離子受電場力的作用就越小，運(yùn)動速度低，不易發(fā)生碰撞電離，即相當(dāng)于擊穿電阻大，需要的擊穿電壓就越高。擊穿電壓取決于火花塞間隙、電極形狀、電極損耗情況、燃燒室條件、混合氣密度。擊穿后，電弧放電、輝光放電形成火焰核，輝光放電放電時(shí)的燃燒電壓，主要取決于火花塞間隙 以及混合氣的運(yùn)動使火花偏轉(zhuǎn)的情況。

由于總的點(diǎn)火能量是一定的，燃燒電壓高的時(shí)候，燃燒時(shí)間會變短（這里的燃燒時(shí)間是指輝光放電燃燒時(shí)間，并非氣缸燃燒時(shí)間），著火落后期（滯燃期）也會變短，即更快的形成更大的火焰核區(qū)域。使用高速成像技術(shù)可以研究火焰核的發(fā)展情況，間隙越大，火焰核區(qū)域越大，火焰速度越快，區(qū)別明顯，如下圖。

間隙越大，火焰核發(fā)展速度越快，近似于二次函數(shù)。（僅為示意，不考慮準(zhǔn)確精度）

間隙大，燃燒電壓高，火焰速度快，且循環(huán)變動變異系數(shù)小，燃燒效率越高，能實(shí)現(xiàn)HC排放的減少，顆粒物濃度（PM）的降低，但由于缸內(nèi)溫度和壓力較高，會導(dǎo)致較高的NOx排放。下圖大小間隙的缸壓和循環(huán)變動情況。（僅為示意，請忽略較夸張的數(shù)值）。

既然大間隙對發(fā)動機(jī)性能改變這么大，那就調(diào)大間隙吧！實(shí)際上這還真不可以。

每個(gè)車型都有一套對應(yīng)匹配的點(diǎn)火系統(tǒng)，相關(guān)參數(shù)是設(shè)計(jì)匹配好的，特別是點(diǎn)火線圈（高壓包）所能提供的最大電壓，即點(diǎn)火線圈提供給火花塞的最大擊穿電壓是一定的。如下圖，火花塞的擊穿電壓隨著間隙的增大而增大，超過點(diǎn)火線圈最大提供電壓后，會失火，無擊穿放電，無燃燒。因此汽車在設(shè)計(jì)制造的時(shí)候，設(shè)計(jì)人員會在點(diǎn)火線圈最大提供電壓和火花塞需求擊穿電壓之間，留有一定的冗余空間。

火花塞是耗材，一定要定期更換，特別是原車是鎳合金火花塞的車型，隨著火花塞的耗損，間隙越來越大，擊穿電壓越來越高，失火率也越來越高，如下圖所示。

使用之初，火花塞需要的擊穿電壓一直小于點(diǎn)火線圈能提供的最大電壓，包括怠速、急加速或大負(fù)荷的時(shí)候都完全沒問題。

對以上圖示有幾點(diǎn)說明：

①隨著車速的增加，點(diǎn)火線圈發(fā)熱量溫度增加，線圈充電可能不夠，工作效率略降低，導(dǎo)致最大提供電壓隨著車速的增加略有下降。

②怠速及發(fā)動車輛時(shí)，火花塞電極溫度較低，電子不易發(fā)射，混合氣不易發(fā)生碰撞電離，而隨著車速的增加，火花塞電極溫度升高，電子易發(fā)射，混合氣易發(fā)生碰撞電離，導(dǎo)致火花塞擊穿電壓隨著車速的增加而下降。

③加速、急加速或大負(fù)荷時(shí)，進(jìn)氣變多、噴油變濃，火花塞電極溫度降低，混合氣密度增加，導(dǎo)致火花塞擊穿電壓明顯升高，如上圖紅色尖角。

隨著使用，火花塞受到電火花的蝕損以及高溫高壓下的氧化腐蝕，火花塞間隙變大，在急加速或大負(fù)荷的時(shí)候，火花塞實(shí)際需要的擊穿電壓超出了點(diǎn)火線圈實(shí)際能提供的最大電壓，此時(shí)火花塞失火缺缸，并伴有發(fā)動機(jī)抖動等癥狀。

假如依舊不更換火花塞，隨著火花塞繼續(xù)磨損，火花塞間隙變得更大，在啟動打著車輛、怠速、急加速或大負(fù)荷時(shí)候，火花塞實(shí)際需要的擊穿電壓超出了點(diǎn)火線圈實(shí)際能提供的最大電壓，此時(shí)火花塞失火缺缸，并伴有發(fā)動機(jī)抖動、怠速不穩(wěn)、轉(zhuǎn)速不穩(wěn)、無法提速、提速慢等癥狀。

間隙過大時(shí)，點(diǎn)火線圈因多次失火，能量無法通過火花塞放電正常消耗掉，點(diǎn)火線圈發(fā)熱量異常變大及線圈高壓擊穿燒毀的概率較大，火花塞也會因?yàn)槌^本身正常的絕緣高壓值而存在擊穿的風(fēng)險(xiǎn)。

間隙過小時(shí)，擊穿電壓較低，燃燒電壓較低，燃燒線較長，火花微弱，燃燒變慢，發(fā)動機(jī)動力缺失明顯，爆發(fā)力小，發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)聲發(fā)悶，容易造成燃料浪費(fèi)，還可能因?yàn)殚g隙小、火焰核小帶來的消焰作用變大，造成火焰核熄滅，點(diǎn)火失敗。還會因?yàn)槿紵褪Щ鹇矢?，造成火花塞積碳嚴(yán)重。

間隙過大時(shí)，擊穿電壓較高，超過點(diǎn)火線圈實(shí)際能提供的擊穿電壓后，會因沒有擊穿空氣而沒有放電，火花塞失火，點(diǎn)火失敗。

間隙適當(dāng)?shù)耐瑫r(shí)，在一定范圍內(nèi)的增大，有利于點(diǎn)火能量的增大，燃燒快，發(fā)動機(jī)性能好。

1、進(jìn)氣形式

自然吸氣發(fā)動機(jī)間隙通常大于等于0.8mm，渦輪增壓發(fā)動機(jī)間隙通常小于等于0.8mm。

2、壓縮比

理論上壓縮比越大，間隙需要越小，具體由發(fā)動機(jī)整體參數(shù)及標(biāo)定確定。

3、點(diǎn)火線圈

理論上點(diǎn)火線圈能提供的能量越高，擊穿電壓越高，間隙可以適當(dāng)放大，渦輪增壓發(fā)動機(jī)除外，具體由發(fā)動機(jī)整體參數(shù)及標(biāo)定確定。

4、電極材質(zhì)

銥金鉑金材質(zhì)由于電極細(xì)，容易放電，理論上可以適當(dāng)變大，具體由發(fā)動機(jī)整體參數(shù)及標(biāo)定確定。

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