要使發(fā)動機(jī)發(fā)揮良好的性能,點火系統(tǒng)必須提供足夠的點火能量,即火花必須足夠強(qiáng),以使混合汽能充分有效地燃燒。也就是說,火花塞的放電間隙應(yīng)足夠大;但間隙越大,所需的電壓也就越高。
傳統(tǒng)點火系統(tǒng)使用的火花塞間隙在0.6毫米到0.8毫米之間,電子點火系統(tǒng)使用的火花塞間隙在0.7毫米到1.2毫米之間。
迄今為止,火花塞跳火主要有兩種方式:一種是脈沖高電壓作用下,
擊穿存在于中心電極與側(cè)電極之間的空氣間隙產(chǎn)生電火花;另一種是沿面跳火,即放電路線是沿中心電極與側(cè)電極之間的絕緣體表面進(jìn)行的。前者放電距離短,跳火性能差,傳統(tǒng)單側(cè)極火花塞尤甚。因為空氣間隙的大小受電源電壓的制約,一般為0.6~0.9mm左右。較短的放電距離使火核沒有充分的“發(fā)育”,熱量也較多地被側(cè)電極吸收,降低了火花的能量。若加大空氣間隙,則需要提高點火電壓,易導(dǎo)致“失火”。
沿面放電發(fā)生于絕緣體陶瓷表面和空氣的交界面,陶瓷表面電場發(fā)生畸變會增大局部場強(qiáng),導(dǎo)致局部先發(fā)生放電,由此促使放電的進(jìn)一步發(fā)展,直至電極間隙擊穿。這種放電機(jī)理使沿面間隙比同寬度空氣間隙的擊穿電壓降低。若在相同擊穿電壓下,沿面間隙比空氣間隙的放電距離長。
較長的放電距離能大大提高火花的能量。因為火花放電是由能量密度非常不一樣的2部分組成,即電容放電部分和電感放電部分。前者具有高能密度,電壓高,能在極短時間內(nèi)放出;后者能量密度小,但在較長時間起作用。從電火花能量分布可看出電感部分的能量是電容部分的20~30倍,是名副其實的“熱焰”,對加熱周圍混合氣而形成火核起主要作用。電感部分持續(xù)時間越長,著火性越好。加長放電距離將降低側(cè)電極的“消焰作用”。電火花沿絕緣體表面燒盡油污積炭,避免電極之間的跨連,也避免絕緣體和殼體之間因附著燃燒沉積物導(dǎo)致電流泄漏的現(xiàn)象,保證怠速工況下的點火可靠性。沿面間隙型火花塞的絕緣體沒有裙部,不能迅速吸收燃燒室的熱量,是一種極冷型火花塞。用途較廣的是將“沿面間隙”和“空氣間隙”結(jié)合在一起的“滑動—空氣間隙”,絕緣體裙部與側(cè)電極之間是空氣間隙。跳火時火花從絕緣體表面“滑”過再跳向側(cè)電極。由于絕緣體表面電場畸變使擊穿電壓降低。這種火花塞的絕緣體有正常的裙部,因而能適應(yīng)不同的熱負(fù)荷。