...国lII 共轨发动机的结构

张云锋

[摘 要]本文针对北方寒冷冬季某型号发动机出现无法起动故障，着重从压缩气体的高压击穿能量与火花塞之间的关系入手，通过电学知识，找到解决低温冷起动故障的方法。

[关键词]冷起动 高压 火花塞 击穿

中图分类号：U464.142 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）25-0128-01

1、前言

2015年年末，由于北方冬季环境温度降低，造成F**量产车型冷起动困难。有部分车辆无法起动，出现“淹缸”现象。并出现客户抱怨现象。通过分析研究，进行大量实验，找出主要影响要素，换装不同形式结构的火花塞对比试验，选出合适的火花塞，改善整车低温起动性能。

2、故障调查情况

通过走访，发现出现“淹缸”现象有以下几个特点：

天气寒冷，最低气温大约为零下-21℃以下；

故障车型为F**，配置发动机型号B系列发动机，发动机压缩比由原来的8.1：1增大到10：1，压比增大，压缩比增大后起动时的点火能量消耗必然增大，如表1所示。

淹缸火花塞上积碳较多。积碳的火花塞火花呈白色，出现白火，在其他位置放电，火花不集中。正常火花塞火花均为蓝白色，火焰相对集中。

3、故障分析

根据出现的故障，首先分析了可能造成整车无法起动的几个原因：蓄电池电压不足、发动机点火正时错误、线束故障、发动机缸压不足，空燃比过浓或过稀。并对其进行逐一排查，原有火花塞易形成积碳，积碳后火花不集中，颜色发白，不足以形成击穿电压。

3.1.火花能量测试

积碳的火花塞火花呈白色，出现白火，在其他位置放电，火花不集中。

3.2.故障火花塞相关试验

跳火试验

积碳火花塞目视与其他火花塞对比有点跳火火花弱，而正常未积碳火花塞跳火正常。跳火弱的火花塞进行超声波清洗积碳后再进行跳火试验，清洗后跳火正常。

4.高压击穿的影响因素

4.1 火花塞电极间隙与形状

实验证明：电极间隙越大，击穿电压越高。这是因为电极间隙增大时，电极之间气体中的正负离子和电子的运动行程增大，受电场力的作用减小，运动速度降低，动能减小，中性分子不易产生撞破电离，所以需要较高的电压才能击穿电极间隙。

4.2 发动机的工作情况

发动机工况不同，火花塞的击穿电压也不相同，其值随发动机的转速，负荷，压缩比，点火提前角以及混合气成分的变化而变化。起动发动机时击穿电压最高，当火花间隙为0.7mm时可达19KV。

5 发动机起动能量

发动机正常工作时，由于混合气压缩终了的温度接近其自燃温度，仅需要1～5mJ的火花能量。

但在混合气过浓或是过稀时，发动机起动、怠速或节气门急剧打开时，则需要较高的火花能量。

经济性和排气净化要求提高，提高火花能量。

电子点火系一般应具有80～100mJ的火花能量，起动时应产生高于100mJ的能量

6、火花塞的选择

6.1.火花塞的基本要求

火花塞是点火系中工作条件最惡劣、要求高和易损坏部件。发动机火花塞要求。

1、要求火花塞必须有足够的机械强度。

2、火花塞承受着交变的高电压，要求它应有足够的绝缘强度，能承受30kV高压。

3、要求火花塞不但耐高温，而且能承受温度剧变，不出现局部过冷或过热。

4、因此要求火花塞要耐腐蚀。

5、要有合适的电极间隙。

6.2 B型发动机火花塞选择

6.2.1 火花塞能量测试

对不同状态的火花塞进行能量测试，积碳火花塞的火花能量小，电极间隙越小，火花能量越大，贵金属的火花塞火花能量高于普通火花塞（表1）。

6.3 换装火花塞后的性能对比

在低温试验舱将S1普通电阻型火花塞换装为S2普通电阻型火花塞，在环境温度-40℃，机油温度-35℃时进行低温冷起动试验，起动失败。

换装现用S1型普通电阻型火花塞，在环境温度-25℃，机油温度-15℃时进行低温冷起动试验，起动成功，起动时间为8秒，怠速转速1700rpm。

换装S2普通电阻型火花塞，在环境温度-25℃，机油温度-14℃时进行低温冷起动试验，起动成功，起动时间为3秒，怠速转速1500rpm。

换装S3型火花塞，在环境温度-25℃，机油温度-16℃时进行低温冷起动试验，起动成功，起动时间为3秒，怠速转速1500rpm。

换装S4型火花塞，在环境温度-25℃，机油温度-16℃时进行低温冷起动试验，起动成功，起动时间为3秒，怠速转速1500rpm。

7、结论

在火花塞积碳方面：S2型火花塞效果最佳，S5、S3、S4型火花塞效果相当，都要比S1型火花塞（现用）效果好。

对发动机外特性影响方面：S2、S5、S4、S3型火花塞对发动机的功率、扭矩都有所提升，其中S2型火花塞提升功率最大，S5型火花塞提升扭矩最大。

整车低温冷起动效果方面：S2、S3、S4型火花塞起动效果相当，都要比现用S1、S5型火花塞起动效果要好。

最终选择S3火花塞在匹配某型号车上。

参考文献

[1] 杨连生《内燃机设计》中国农业出版社.

[2] 内燃机工程中国内燃机协会.

[3] 国产汽油车低温冷起动方法JT/T287-95中华人民共和国国家标准.