原裝動力,締造火花塞精工品質

什么是銥金、鉑金、鎳合金火花塞

2017-06-14 09:48


火花塞點火是利用點火線圈的高壓電能擊穿,使周圍的燃燒粒子活性化,形成火焰核,火焰核再傳播,點燃周圍的可燃氣體。

火花塞電極的材料


火花塞的中央電極和側電極一般采用不同的材質。中央電極的材質經歷了鐵、鎳、鎳基合金、鎳-銅復合材料以及貴金屬幾個演化過程。側電極一般與火花塞機體材質相同,但為了降低電腐蝕和化學腐蝕作用,多采用在鎳基中加入錳和硅等元素以提高抗腐蝕性。 隨著發動機性能的提高,負荷的增大,側電極也在使用更高級的材料,但為了降低成本,只是在側電極的頭部焊接少量的貴金屬。


應用在火花塞電極上的貴金屬主要有銥、鉑、鎳三種,它們都具有怎樣的特點呢?

銥是一種硬度高且脆,銀白色的鉑族過渡金屬,高溫時可壓成薄片或拉絲。銥是密度第二高個的元素(次于鋨),即使在測試溫度2000℃的高溫,銥也仍是最耐腐蝕,耐磨的材料。銥在合金中更能抵抗高溫及腐蝕,例如在火花塞的電極上使用銥就是利用它的這個特性。


鉑是一種過渡金屬,密度大,可延展,色澤銀白,金屬光澤,硬度4-4.5,相對密度為21.45。熔點高為1773℃。由于鉑熔點比銥(2410±40℃)低,因而性能稍遜一籌,但比起最普通的鎳合金還是強很多的。富延展性,可拉成很細的鉑絲,軋成極薄的鉑箔?;瘜W性質極穩定,不溶于強酸強堿,致密的金屬鉑在任何溫度下的空氣都不被氧化。


鎳化學符號為Ni,原子序數為28,具磁性,銀白色過渡金屬,熔點為1453℃。在自然界中以硅酸鎳礦或硫、砷、鎳化合物形式存在。性堅韌,有磁性和良好的可塑性,在空氣中不被氧化,溶于硝酸。一般的鎳合金火花塞的中央電極都會比較粗,因而在使用一段時間后點火穩定性就會變差。


使用這三種金屬作為中央電極的火花塞分別叫做銥金火花塞、鉑金火花塞、鎳銅合金火花塞。

現在的汽車上95%使用的是鎳銅合金火花塞,就是所謂的普通火花塞;而銥金火花塞和鉑金火花塞稱為貴金屬火花塞,一般只應用在高性能的發動機上。


貴金屬一般會被制成極細電極(直徑0.2mm),通過燒結的方法固定在絕緣體發火端。也有把直徑為0.4mm-0.8mm的貴金屬圓片使用激光焊接方法焊接于中央電極以及側電極上的。



貴金屬電極火花塞的優點

1、電極的高抗腐蝕性使得點火間隙長期不變,點火間隙穩定,發動機運轉平穩,無需修正發動機點火間隙。有數據表明,使用鉑金火花塞的發動機經過16萬公里運轉,點火間隙僅增大0.05mm。

2、由于貴金屬極細電極具有尖端放電效應,因而點火更容易,發動機在低轉速工況也能平穩運行

3、極細電極減弱了電極吸熱和消焰作用,火焰核更容易形成從而點燃混合氣,使燃燒更充分,排放更低。



火花塞的電極形式

經過了一百多年的發展,傳統的標準火花塞已經發展出多種多樣的電極類型?;鸹ㄈ蓚鹘y的標準型單側極發展到突出型單側極,由單側極發展至多側極。


多側極的主要優點是延長火花塞電極壽命,提高點火可靠性,缺點是吸熱多,消焰作用大,降低了點火能量。并且點火位置變化較大,影響燃燒的穩定性。


有些火花塞在電極上做V型或U型槽,這樣做的目的主要是利用尖端放電的效應,增加冷啟動點火性能,使點火更穩定。但這樣會降低火花塞的使用壽命。


火花塞的電極間隙

不同發動機甚至同一款發動機在不同調教的情況下,所使用的火花塞間隙都不一樣?;鸹ㄈg隙過小會導致提前點火、死火甚至發動機損壞;火花塞間隙過大會導致失火、火花塞污垢增多、動力下降、油耗增加?!?/span>



使用銥金或鉑金火花塞會提高發動機的性能嗎? 

許多車友認為,廠家不給自己的車配備鉑金火花塞,完全是出于成本考慮,是偷工減料的表現,因此十分憤憤地掏錢將自己車上遠未到火花塞更換周期的鎳合金火花塞更換為鉑金的。這樣的更換顯然是出于對性能的考慮,而非耐久性。那么估計十個車友會有九個覺得失望,因為這種性能的提升實在是有限,甚至絲毫感覺不出來。其實這才是原廠不采用貴金屬火花塞的主要原因。


提高整個發動機的點火性能是一個系統工程,單靠換火花塞對發動機性能是不會有太大的改觀。因為發動機的點火系統主要由高壓線、點火線圈、分電器、火花塞等組成。我們要想從根本上提高發動機性能,首先需要考慮提升點火電壓,更高的電壓才能提供更大的點火能量。提升電壓之后就更換線徑粗且導電性好的高壓線,因為一條高壓線的導電性與它的截面積、長度和材料有關系,如果線徑過細、過長以及導線中含雜質較多都會影響點火性能。只有這些更換以后,才有必要考慮更換鉑金火花塞。注意,這里說的也僅僅是考慮,而不是必須,因為此時即使不更換鉑金火花塞,點火性能同樣也能獲得提升。


與單極和多級的區別不同,鉑金火花塞最主要的優點并不是提高點火能量,而是提高耐久性。它的使用壽命比鎳合金的長得多,適合更惡劣的工作環境,對于高性能發動機而言,它能更持久穩定的工作。至于在性能方面,它的點火能量與普通鎳合金是類似的,當然會在失火率方面有些優勢,但這更多的是出于其要滿足高轉速發動機的設計需求,而且這種優勢并不明顯。因此當我們修改了整套點火系統以后,發動機的工作狀況變得更加強了,燃燒室的工作環境變得更加惡劣,因此采用鉑金火花塞的優勢就體現出來。


而對于價格較低的經濟型轎車,它的設計取向更多的是經濟性,在能滿足日常代步的情況下,剔除更多沒有意義的強化。而作為鎳合金的火花塞,完全可以滿足這類車型的工作需求,雖然每3萬公里左右需要更換一次,但成本要比鉑金的低很多,綜合來看其成本差別并不大。當然,后期的更換也會給廠家帶來一些售后利潤,這也是廠家考慮的因素之一,但并不是主要的。


鉑金火花塞最大的特點是壽命長,耐久性好,適合更惡劣的工況。因此在其他部件沒有做任何改動的情況下,更換鉑金火花塞,一般只能起到延遲更換火花塞周期的作用,而對于性能的提升則非常有限。對于那些并不想徹底修改點火系統的車主來說,如果在原廠火花塞還未到更換周期的時候更換鉑金火花塞,是非常得不償失的。


而如果單純期望從性能提升的角度更換鉑金火花塞,還是放棄為妙,因為更換以后產生的效果很難讓你有任何驚喜。如果是出于壽命考慮,自己的車輛使用比較惡劣,短時間駕駛里程較多,不愿意頻繁前往維修站更換火花塞的車友,采用鉑金火花塞是可以的,這樣可以減小更換次數,并且提高工作效率。


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