现代奥托发动机最新火花塞设计(3)

　　发动机技术杂志2007年2月 年集68

　　4 对使用寿命的要求

　　对 M12 火花塞使用寿命的要求，跟对 M14 火花塞一样，为 60000 至 100000 km。火花塞在火花隙处的磨损会导致点火所需电压升高，应该尽可能地避免。

　　4.1 低成本火花塞的磨损

　　镍合金之磨损机制的主要因素为氧化作用(图6)，因为火花放电时所形成的氧化层横贯基层材料，使基层材料在此过程中遭到破坏。氧化层越厚，陷口就越深，材料损失也越多，因此镍合金的氧化层必须薄而稳定。图7 显示在发动机运行时各种不同合金添加料对磨损参数的影响。

　　4.2 高端火花塞减少磨损

　　将电极镶以氧化稳定处理过的贵金属，这类火花塞原则上比较少磨损。然而，贵金属与镍基火花塞电极的结合必须确保坚固耐久。尤其能够经得起焊接接合区不同之线膨胀系数所产生的温度应力。图8 (A) 以接地电极为例，借助激光焊接，在镶上的贵金属边缘形成额外的合金区，便能达到以上目的。

　　5 制造高端火花塞

　　采用射束导向直接喷油的奥托发动机可靠点火的前提条件，即为精密加工带可定位接地电极的火花塞。既要求确定火花隙入流比，亦要求减小喷射器和火花塞的配位误差。

　　5.1 贵金属火花塞的覆盖面大

　　高功率火花塞的中心电极和接地电极通常都使用贵金属加固，因此贵金属的覆盖面对火花塞的使用寿命特别重要。图8 (B) BERU 公司研发了一种方法，保证在贵金属上的覆盖面至少达到 92%，而且减少贵金属用量。

　　5.2 减少加工误差

　　累计所有误差，一般传统的火花塞在燃烧室内可达到的火花隙位置精度为 1.7 mm。如此精度会导致熄火 [6]，因而不适合所述要求。

　　优化加工工序和使用不同厚度的内密封圈，可将火花位置的误差成功控制在精度不超过 ± 0.2 mm 的火花隙位置，请见图9。

　　5.3 接地电极定位

　　与确定火花位置同样重要，接地电极也必须明确定位，使混合气形成不至于受到阻碍。如同接地电极定位，气缸盖上的螺纹切口也必须明确。

　　为了确保接地电极的焊接位置精准，可参照螺纹断面的形状和位置。同时把接地沿外部密封面定入，并将螺纹断面旋进一个前后的状态，测量视窗到预期的位置上，然后借助光学测量系统对接地进行矫正，调节和定位，使其误差达到 ±15° (图9)。

图7：镍合金在发动机运行时磨损的影响

图8：(A)在贵金属的边缘区以激光焊接形成合金区来加固; (B) 优化加工方法，使贵金属的覆盖面达到 92 %

图9: 带定位接地电极和精确火花位置的 M12 火花塞