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第五章 电热塞
简介
汽车、剪草机、链锯，还有很多其它的动力设备采用的都是电火花式点火的汽油发动机。因此，几乎每个人都了解，至少在某种程度上了解，电火花塞的工作原理。然而，大多数航模发动机采用的都是使用甲醇燃料的电热式发动机。这一点和绝大多数用在其它领域的发动机都有所不同。因此，除了航模爱好者，几乎就没人听说过电热塞及其工作原理。由于出了航模这个圈儿，就找不到关于电热塞的知识介绍了，为此，我们在这儿多花一点儿精力，多谈一谈这个话题。
电热塞的结构
我们来仔细看一看(126)中右边的这个电热塞。电热塞中心有一根芯柱联接到腔内电热丝靠内的一端上。电热丝的另一端则焊到塞体上。再用电绝缘材料将芯柱和塞体隔离开来，并起到将电热塞密封起来的作用以防止漏气。为此，航模爱好者常将这个电绝缘体称作“封堵”。这样，电流就可由芯柱流经电热丝线圈，再到塞体。在第二章中已经介绍，在启动时，我们利用一节1.2至1.5伏电池，将线圈加热至白炽，从而将燃料点燃。而后，一旦发动机启动了，即便切断电源，电热塞也依然保持红热状态。
电热塞的特性
航模店销售的电热塞种类繁多。其中一些有其特殊的用途，而不是在什么发动机上都能使用的。例如OS Wankel电热塞，其深入汽缸盖的长度要比一般的电热塞长得多。OS建议在使用他们的四冲程发动机时，采用F号电热塞。这些发动机在配用F号电热塞时，运行效果确实要好很多。又比如Enya 53，厂家要求一定要配用3号电热塞。像这些情况下，最好听从厂家的建议来选配电热塞。
如果是较为普通的发动机，所能使用的电热塞种类就比较多了。我们现在来介绍几种。(126)中左边的那个电热塞在电热丝外有一根保护条，可以防止燃料混合气溢过线圈，使之冷却。因其有助于发动机在低速下运转，所以我们常将这个保护条称为“怠速条”。很多发动机即便不用带怠速条的电热塞，怠速性能常常也还不错。所以我们说，采用变速化油器的发动机，并不一定非要采用带怠速条的电热塞不可。竞速用的发动机并不要求怠速时运行得有多好，因此会采用(126)中右边那个那样的电热塞。带有螺纹的塞体有两种，一种“长杆” 的，一种“短杆” 的(127)。排气量小于0.15立方英寸的发动机采用的是短杆电热塞，比它大的发动机采用的则是长杆的电热塞。
各种电热塞红热时的温度并不相同。我们把通电时温度较低的称为“低温电热塞”（有人也称之为“冷火头”），而把温度较高的称为“高温电热塞”（也有人称之为“热火头”）。造成电热塞温度差别的原因很多。电热塞的表面面积与体积都会影响电热丝线圈的冷却情况。照片(128)中躺在那个Enya电热塞旁边的是一个Champion电火花塞厂生产的电热塞。这恐怕是有史以来体积最大，温度最低的电热塞了。按照今天的标准，这个电热塞是相当地大了。在Champion生产这种电热塞的那个时期，多数航模爱好者使用的都是Fox 35发动机 (129)。这些发动机配用低温电热塞时，运转得出色极了。你也许在想是不是自己的发动机上也用上这么一个Champion电热塞，来制作一架极为真实的比例仿真模型。但是遗憾的是，这种电热塞从1956年起就已经不再生产了。不过这样一来，却给发动机收藏家们带来了意想不到的好价钱。另外，现在的发动机需要配用温度较低的电热塞。各种因素中，对电热塞温度影响最大的是电热丝的直径与长度。(130)中左边那一个电热塞的线圈比右边那一个的重得多。(130)中那个电热丝直径较小，电阻值较大的电热塞，其温度就较高。我们把这两个电热塞都装到一个六件装的电热塞座上，去分别测量它们的电流值。照片(131)和(132)清楚地显示了这两个电热塞之间的差别。刚才提到的那个Champion的电热塞，其电热丝的直径是现在电热塞的一倍半(133)，它在通电时就会呈现较低温度的暗红色。
电热塞的温度会对压缩冲程中点火的时机有影响。别忘了，我们是不希望出现提前点火现象的。而换用一个温度较低的电热塞，常常就可以――但也不是总能――解决提前点火的问题。电热塞的温度还影响着发动机在低速下保持运转的能力。如果你的发动机有提前点火的毛病，或是有怠速不稳定的问题，你可以换用不同的电热塞来做一些试验。OS和Enya都提供了根据不同线圈直径和长度制造的不同温度范围的一系列电热塞。这些电热塞的质量非常高，当然也价格不菲。生产厂家在生产这些电热塞时，让其它条件不变，而只改变线圈的直径，以获得不同的温度。想控制提前点火和解决怠速问题，除了改变电热塞外，还有其它的方法。因此，一些电热塞生产厂商，包括Fox和K&B等，只生产价格相对低廉，中等温度的电热塞，而不提供其它温度范围的产品。对于新手，如果你接受了我们前面的建议，选用了二冲程40级发动机的话，就应该配用Fox或K&B生产的带有怠速条的长杆电热塞。
最后，在结束这节关于电热塞的内容的时候，让我们来看一看(134)。这是一种最早由Emerson电器公司推出的辐射状电热塞设计。现在，Twin-K公司就在销售这种产品，型号为GloBee。它的电热丝像电炉子一样，盘成圈儿，铺满了整个燃烧室。这种GloBee电热塞生产工艺精良，并采用玻璃作为其封堵材料，广受参加竞速和其他竞赛的运动员喜爱。
实用经验谈
我们接着谈电热塞，但是把话题换一换，谈谈一些比较实用的经验。曾经有一些航模爱好者让我看他们脱了扣的汽缸盖，并且诅咒发誓说，他们拧电热塞时从来没有拧过劲儿过。我也能确认这些汽缸盖不是由于拧电热塞时用力过大造成的。其损坏的真实原因是这样的：有的电热塞上的螺纹加工误差比较大，也许还有锥度。一般我们做发动机维护时都要不时地拆装电热塞。这样，汽缸盖上的螺纹就会不断地被过大的电热塞撑大。其后，如果又在这个已被扩大了的螺孔上安装一个加工准确，较小的电热塞时，就会造成滑扣。有经验的航模爱好者会把他们买来备用的电热塞都用板牙(135)重新套一遍扣(136)。即便那些有经验的航模爱好者也都会非常吃惊，竟然会有那么多的金属被切削下来。电热塞用的板牙还能把伸到塞体之外的电热丝毛刺也一同修掉。电热塞上的螺纹采用的是一个不常见的旧标准，1/4-32的。据我所知，这个螺距除了电热塞，没有别的东西用了。这就是为什么这种板牙比较贵的原因。但是一位明智的航模爱好者还是会觉得这个钱花得值。
如果汽缸盖完全脱扣，已没有残存的螺纹可供修复的话，就只有采用衬套或HeliCoil钢丝螺套来修理了。有的时候，汽缸盖上的螺纹变得脏了，或尽管有部分残损，但还没有完全毁坏。此时，用1/4-32电热塞专用丝锥进行小小的修整就可以将它修复到完全可以正常使用的状态，尽管不一定能让它很完美。修复螺纹时动作要轻巧，而转动丝锥时，手上则要求非常敏感才行。为此，我们用一个四分之一英寸的轴挡，或一短截一英寸粗的销杆做成一个丝锥把。这样，我们就能获得操作所需的控制手感了(138-140)。在清理螺纹(142-143)之前，一定要先把汽缸盖拆下来(141)。否则，金属碎屑就会进入燃烧室，划伤活塞和汽缸套。如果是四冲程发动机的话，就会弄坏汽缸盖上精密的阀门座。修理过后，或由于其它什么原因，再重装电热塞时，也要谨慎从事才能成功。先用手(144)将电热塞对准螺孔。如果此时用扳手将电热塞歪着强拧进去，就一定会造成错扣或乱牙。最终就会使螺孔完全脱扣。一开始将电热塞对准螺孔后，要一直用手顺着螺纹拧电热塞。只是在最后，再用扳手紧一下即可。
电热塞能出的问题是各种各样。如果联上充好了电的电池，电热塞却不能变得红热，那我们就能很容易地判断出不是什么地方脱焊，就是电热丝在什么地方断了。积炭(145)和烧蚀都会使电热塞失效。如果电热塞的封堵密封得不好，燃烧室就会漏气。而漏气是造成发动机过热的最主要原因。我们在(146)中电热塞的芯柱和塞体之间放了一些油。当我们转动发动机的时候，如果电热塞漏气，其上的油就会有微小的气泡出现。如果电热塞出现了这些问题，我们就只好把它扔掉了。但是有一种毛病是自己可以修好的。有时电热丝线圈的位置会偏向一边，贴到塞体上去，造成短路。如果你运气好的话，可以用一根针把线圈拨回其正确的位置。
在本章的最后，我们再来看一个相关话题。Enya那些精致的发动机，其电热塞位置朝向螺旋桨。一旦发动机启动后，就不可能再安全地拔下电池插头了。Model Products公司和McDaniel公司生产的一种转接器，安装简便，可以使我们在较远的地方给电热塞通电。这种装置也广受比例仿真模型飞机制作者的喜爱。因为这样，就可以避免把电热塞暴露在飞机机头整流罩的外面了。
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楼主
发表于 2007-2-1 12:57
