[科普中國(guó)]-火花點(diǎn)火

火花點(diǎn)火是在活塞上行的壓縮行程到達(dá)一個(gè)階段，電腦會(huì)下達(dá)指令產(chǎn)生高壓電，使火星塞跳火而產(chǎn)生火焰，就是所謂的火花點(diǎn)火。此舉將使混合油氣燃燒，讓引擎從壓縮行程進(jìn)入動(dòng)力行程。

簡(jiǎn)介若引擎是使用分電盤(pán)，則是使發(fā)火線圈中的低壓線圈（一次線圈）通電，利用電磁感應(yīng)，使高壓線圈（二次線圈）產(chǎn)生足夠的高壓電使火星塞跳火。

跳火的時(shí)間并不固定，會(huì)依車輛的行使?fàn)顩r而改變。

火花點(diǎn)火又稱“強(qiáng)制點(diǎn)火”。內(nèi)燃機(jī)中使燃料著火燃燒的一種方式。為汽油機(jī)、煤氣機(jī)等所采用。在壓縮行程中，燃料和空氣的可燃混合物在氣缸內(nèi)被壓縮至適當(dāng)程度時(shí)，立即將高壓電流通到裝在氣缸蓋上的火花塞，產(chǎn)生電火花，使可燃混合物著火燃燒1。

火花點(diǎn)火是電極產(chǎn)生電火花，點(diǎn)燃可燃混合氣體引起燃燒的點(diǎn)火。點(diǎn)火所需能量取決于可燃混合氣體物理化學(xué)性質(zhì)、電極間距，并與混合氣體溫度、壓力及流速有關(guān)。常分有壓電陶瓷點(diǎn)火、脈沖點(diǎn)火2。

特點(diǎn)火花點(diǎn)火全稱“電火花點(diǎn)火”、“火花塞點(diǎn)火”。強(qiáng)制點(diǎn)火的一種方式。利用火花塞兩電極間的電弧放電原理，使可燃混合氣點(diǎn)燃而迅速著火燃燒。在壓縮行程接近終了時(shí)，由燃料和空氣所組成的可燃混合氣在氣缸內(nèi)被活塞壓縮到一定的壓力和溫度，立即以10～15kV的高壓電流通入裝在氣缸蓋上的火花塞，在氣缸中產(chǎn)生電火花，使可燃混合氣著火而燃燒。其主要特點(diǎn)有：（1）用于內(nèi)燃機(jī)時(shí)必須在氣缸外面預(yù)先制備好可燃混合氣；（2）需要配置一整套點(diǎn)火設(shè)備，但較簡(jiǎn)單；（3）允許燃料的自燃溫度可較高；（4）一般不必有噴油設(shè)備；（5）因著火后所引起的急劇燃燒反應(yīng)往往是在定容或接近定容的條件下進(jìn)行，故壓力的增長(zhǎng)十分迅猛。這種點(diǎn)火方法適用于點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)（汽油機(jī)、煤氣機(jī)）和某些燃用輕質(zhì)液體燃料的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室。不過(guò)，燃?xì)廨啓C(jī)的火花點(diǎn)火設(shè)備通常不用普通火花塞，而多半采用高電壓氣體點(diǎn)火電嘴或半導(dǎo)體高能電嘴3。

相關(guān)名詞內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)通常指往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)。燃料直接在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)燃燒而產(chǎn)生動(dòng)力的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)。

1.歷史背景。由于蒸汽和在廣泛應(yīng)用中暴露出許多缺點(diǎn)：蒸氣機(jī)以外燃方式進(jìn)行，散失了大量的熱能，使熱效率很低；蒸汽機(jī)結(jié)構(gòu)笨重，鍋爐和凝汽器體龐大；蒸汽機(jī)操作不方便，運(yùn)行不夠安全，時(shí)有鍋爐爆炸事故發(fā)生。總之，蒸汽機(jī)并不“萬(wàn)能”。在這樣的條件下，探求比蒸汽機(jī)性能更優(yōu)越的新型動(dòng)力機(jī)日益成為社會(huì)的迫切要求了。

內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的可能性。首先，蒸汽機(jī)一百年的發(fā)展，促進(jìn)了冶金、機(jī)器制造等工業(yè)的發(fā)展，為內(nèi)燃機(jī)誕生準(zhǔn)備了必要的物質(zhì)基礎(chǔ)。其次，在蒸汽機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的熱力學(xué)為內(nèi)燃機(jī)準(zhǔn)備了理論基礎(chǔ)?？梢哉f(shuō)，蒸汽機(jī)培育了內(nèi)燃機(jī)。第三，燃料的準(zhǔn)備，從煤—煤氣—石油—汽油。正是這些條件日益成熟，促使內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生。

2.內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展。1794年英國(guó)斯垂特提出一種以燃料和空氣混合為原理的內(nèi)燃機(jī)的想法。1799年法國(guó)工程師藍(lán)蓬（1767～1804）第一個(gè)提出了用照明煤氣作燃料，并用電火花點(diǎn)火的內(nèi)燃機(jī)，但這些都是創(chuàng)議，都未實(shí)現(xiàn)。1820年英國(guó)人塞歇爾（W.Cecil）發(fā)表于關(guān)于以氫煤氣為燃料的內(nèi)燃機(jī)研究報(bào)告，它是利用爆發(fā)后的真空構(gòu)成推動(dòng)力量，在實(shí)驗(yàn)室里獲得每分鐘60轉(zhuǎn)的成績(jī)。這是煤氣機(jī)初次運(yùn)轉(zhuǎn)成功。1869年法國(guó)發(fā)明家里諾（1821-1900）制成了第一臺(tái)實(shí)用的內(nèi)燃機(jī)，二沖程、無(wú)壓縮、電點(diǎn)火煤氣機(jī)。1876年德國(guó)工程師奧托（1832-1891）研制成功了第一臺(tái)沖程往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)，轟動(dòng)一時(shí)，但不久就遭到挑戰(zhàn)。1897年德國(guó)人耿塞爾（1858～1913）發(fā)明了柴油機(jī)，它是一種結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，燃料更便宜的內(nèi)燃機(jī)，其效能大大超過(guò)了蒸汽機(jī)。柴油機(jī)廣泛應(yīng)用于卡車、拖拉機(jī)、汽車、船舶及機(jī)車，成為重型運(yùn)輸工具中的原動(dòng)機(jī)。耿塞爾內(nèi)燃機(jī)的問(wèn)世，標(biāo)志著往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明基本完成了，從此進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力的時(shí)代。

3.內(nèi)燃機(jī)的影響。內(nèi)燃機(jī)突出的優(yōu)點(diǎn)是效率高、重量輕、體積小。特別是汽油機(jī)、柴油機(jī)的出現(xiàn)，立即在經(jīng)濟(jì)部門(mén)、國(guó)際工業(yè)中獲得了廣泛的應(yīng)用，它對(duì)農(nóng)業(yè)和交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展具有重大意義。首先，內(nèi)燃機(jī)是各種交通運(yùn)輸工具的強(qiáng)大動(dòng)力，它促進(jìn)了汽車、火車、輪船、飛機(jī)等工業(yè)迅速發(fā)展。現(xiàn)代社會(huì)化大生產(chǎn)，如果沒(méi)有內(nèi)燃機(jī)所創(chuàng)造的如此規(guī)模運(yùn)輸業(yè)，是根本無(wú)法進(jìn)行的。

其次，內(nèi)燃機(jī)使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)發(fā)生重大革命，它成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的動(dòng)力機(jī)而取代了畜力。

再次，內(nèi)燃機(jī)廣泛用于軍事上，例如飛機(jī)、火箭、兵艦、潛艇、坦克、戰(zhàn)車等，成為現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)不可缺少的動(dòng)力。

在其他領(lǐng)域中，諸如發(fā)電、排灌、工程機(jī)械、地質(zhì)鉆探等部門(mén)，都要應(yīng)用內(nèi)燃機(jī)。

但是，內(nèi)燃機(jī)也暴露出一些問(wèn)題：環(huán)境保護(hù)問(wèn)題，造成環(huán)境大氣污染；城市交通擁擠；生態(tài)問(wèn)題，它的廣泛使用空氣中二氧化碳含量日益增加，影響地球溫度高，對(duì)地球的生態(tài)平衡將有嚴(yán)重影響4。

電容放電火花點(diǎn)火電容放電火花點(diǎn)火是用電容放電產(chǎn)生的火花來(lái)點(diǎn)燃可燃?xì)怏w的電子點(diǎn)火系統(tǒng)?？捎山涣麟娫椿螂姵亟M供電5。

強(qiáng)制點(diǎn)火強(qiáng)制點(diǎn)火亦稱“被迫著火”，俗稱“點(diǎn)燃”。利用某種點(diǎn)火熱源先對(duì)一部分可燃混合物強(qiáng)行點(diǎn)火，然后依靠火焰?zhèn)鞑プ饔檬蛊溆辔慈疾糠窒嗬^被加熱、點(diǎn)燃而迅速著火燃燒的一類點(diǎn)火方法。其特點(diǎn)是可燃混合物接受點(diǎn)火熱源局部的加熱。按所用點(diǎn)火熱源的不同，有火花點(diǎn)火、火焰點(diǎn)火和熾熱物點(diǎn)火等數(shù)種。與壓縮點(diǎn)火相比，具有允許燃料可有較高的自燃溫度，適用范圍相當(dāng)寬廣，用于內(nèi)燃機(jī)時(shí)不必采用很高的壓縮比、從而有利于減輕整臺(tái)內(nèi)燃機(jī)的重量、且一般無(wú)需有噴油設(shè)備等優(yōu)點(diǎn)；但必須配置一整套點(diǎn)火設(shè)備。目前，此類點(diǎn)火方法已廣泛應(yīng)用于各種點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)（汽油機(jī)、煤氣機(jī)）、燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室和中等容量以上的鍋爐等許多方面3。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

王沛 - 副教授、副研究員 - 中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所