發(fā)動(dòng)機(jī)火花塞失效問(wèn)題的分析

□ 王 琪 □ 李金鴿 □ 夏志鵬 □ 賀 鋒 □ 王文琦

寧波吉利羅佑發(fā)動(dòng)機(jī)零部件有限公司 浙江寧波 315336

1 問(wèn)題情況

火花塞是發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)的核心零部件,通過(guò)火花塞中心點(diǎn)與側(cè)電極之間的放電,點(diǎn)燃發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的混合氣?；鸹ㄈδ艿姆€(wěn)定可靠是發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)保證,火花塞失效會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)失火抖動(dòng)、動(dòng)力不足,甚至無(wú)法啟動(dòng)。筆者針對(duì)一例發(fā)動(dòng)機(jī)火花塞失效問(wèn)題進(jìn)行分析和整改。

搭載某款發(fā)動(dòng)機(jī)的整車(chē)在下線試車(chē)過(guò)程中出現(xiàn)批量故障,故障燈亮,車(chē)輛報(bào)單缸或多缸失火故障,發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng)。

根據(jù)車(chē)輛故障現(xiàn)象及所報(bào)故障碼信息,可以初步判斷是火花塞故障。更換火花塞后,故障消除。故障車(chē)輛火花塞裝配到正常車(chē)輛上,故障可復(fù)現(xiàn)。對(duì)故障火花塞的金屬殼體車(chē)削摘除后,檢查中心電極陶瓷體,發(fā)現(xiàn)陶瓷體表面存在裂紋,裂紋有放電發(fā)黑痕跡。故障火花塞如圖1所示。

2 火花塞結(jié)構(gòu)

火花塞的主要結(jié)構(gòu)包括側(cè)電極、中心電極、陶瓷體、金屬殼體、密封墊圈、連接螺桿等,如圖2所示。

3 火花塞工作原理

火花塞連接螺桿與點(diǎn)火線圈連接,點(diǎn)火線圈產(chǎn)生的高壓電傳遞到火花塞中心電極。高壓電在中心電極和側(cè)電極之間擊穿放電,產(chǎn)生的火花點(diǎn)燃燃燒室內(nèi)被壓縮的混合氣,混合器膨脹做功?；鸹ㄈぷ髟砣鐖D3所示。

▲圖1 故障火花塞

4 問(wèn)題排查

根據(jù)故障現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn),并對(duì)及火花塞的工作原理和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,可知火花塞陶瓷體裂紋導(dǎo)致火花塞異常放電,進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)失火抖動(dòng)。筆者從人為因素、機(jī)械設(shè)備、材料、安裝方法、工作環(huán)境、檢測(cè)六個(gè)方面分析火花塞陶瓷體產(chǎn)生裂紋的原因,檢查工作流程如圖4所示。

針對(duì)生產(chǎn)過(guò)程,排查所有故障批次火花塞對(duì)應(yīng)裝配環(huán)節(jié)的變化點(diǎn)。因裝配線火花塞擰緊專(zhuān)用低速定扭扳手故障,生產(chǎn)線采用手持電動(dòng)擰緊槍和扭力扳手代替。生產(chǎn)工具如圖5所示。

針對(duì)故障火花塞進(jìn)行檢查,連接螺桿端的火花塞陶瓷體釉面存在破損和磨損情況,如圖6所示。

▲圖2 火花塞結(jié)構(gòu)

▲圖3 火花塞工作原理

▲圖4 檢查工作流程

對(duì)陶瓷體斷面進(jìn)行電子顯微鏡掃描,可以發(fā)現(xiàn)斷面存在多條擊穿通道,說(shuō)明放電發(fā)生在陶瓷體斷裂之后。同時(shí)斷面呈現(xiàn)出較多的斷裂晶體,說(shuō)明陶瓷坯體無(wú)缺陷,斷裂晶體在外力作用下產(chǎn)生。斷面電子顯微鏡掃描圖片如圖7所示。

▲圖5 生產(chǎn)工具

▲圖6 陶瓷體釉面破損磨損

▲圖7 斷面電子顯微鏡掃描圖片

掰斷火花塞陶瓷體進(jìn)行斷面電子顯微鏡掃描,斷面晶體特征與故障火花塞特征一致。故障模擬及斷面掃描圖片如圖8所示。

▲圖8 故障模擬及斷面掃描圖片

其它方面排查無(wú)異常。

5 分析

通過(guò)上述排查,可以判斷火花塞陶瓷體裂紋的原因是裝配過(guò)程中使用工具不合理。手持電動(dòng)擰緊槍轉(zhuǎn)速變化頻率高,并且不易控制,套筒外徑匹配不合理,套筒與火花塞存在不同軸情況,裝配過(guò)程中對(duì)火花塞造成較大沖擊載荷,致使陶瓷體出現(xiàn)裂紋。

修復(fù)專(zhuān)用低速定扭扳手,同時(shí)采購(gòu)?fù)吞?hào)備品。整改方案實(shí)施后,跟蹤生產(chǎn)的1.5萬(wàn)臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)未出現(xiàn)一例相同故障,整改措施有效。

6 結(jié)束語(yǔ)

火花塞是保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵零部件,當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)因火花塞陶瓷體裂紋而引起的失火抖動(dòng)問(wèn)題時(shí),除設(shè)計(jì)及原材料問(wèn)題外,生產(chǎn)過(guò)程也是非常重要的環(huán)節(jié),本例發(fā)動(dòng)機(jī)火花塞失效問(wèn)題的解決,對(duì)于同類(lèi)型故障具有參考價(jià)值。