MT1287NR:376990-01 編碼器

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 濟(jì)南友田機(jī)械設(shè)備有限公司，主營(yíng)各種進(jìn)口工業(yè)機(jī)械設(shè)備及其配件，儀器儀表，實(shí)驗(yàn)室器材，化學(xué)試劑。公司專注于進(jìn)口歐美工業(yè)產(chǎn)品，各種工業(yè)配件，儀器小到工業(yè)用的螺絲，大到幾百公斤重的電機(jī)。公司現(xiàn)在美國(guó)，德國(guó)，意大利分別設(shè)有辦事處和庫(kù)房，采用就近采購(gòu)原則，節(jié)省了采購(gòu)成本，從而讓利于客戶，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量和貨期。

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編碼器（encoder）是將信號(hào)（如比特流）或數(shù)據(jù)進(jìn)行編制、轉(zhuǎn)換為可用以通訊、傳輸和存儲(chǔ)的信號(hào)形式的設(shè)備。編碼器把角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，前者稱為碼盤，后者稱為碼尺。按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種；按照工作原理編碼器可分為增量式和式兩類。增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號(hào)，再把這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖，用脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小。式編碼器的每一個(gè)位置對(duì)應(yīng)一個(gè)確定的數(shù)字碼，因此它的示值只與測(cè)量的起始和終止位置有關(guān)，而與測(cè)量的中間過程無關(guān)。

主要分類

編輯

編碼器可按以下方式來分類。

1、按碼盤的刻孔方式不同分類

（1）增量型：就是每轉(zhuǎn)過單位的角度就發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)(也有發(fā)正余弦信號(hào)，

編碼器（圖1）

然后對(duì)其進(jìn)行細(xì)分，斬波出頻率更高的脈沖)，通常為A相、B相、Z相輸出，A相、B相為相互延遲1/4周期的脈沖輸出，根據(jù)延遲關(guān)系可以區(qū)別正反轉(zhuǎn)，而且通過取A相、B相的上升和下降沿可以進(jìn)行2或4倍頻；Z相為單圈脈沖，即每圈發(fā)出一個(gè)脈沖。

（2）值型：就是對(duì)應(yīng)一圈，每個(gè)基準(zhǔn)的角度發(fā)出一個(gè)與該角度對(duì)應(yīng)二進(jìn)制的數(shù)值，通過外部記圈器件可以進(jìn)行多個(gè)位置的記錄和測(cè)量。

2、按信號(hào)的輸出類型分為：電壓輸出、集電極開路輸出、推拉互補(bǔ)輸出和長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)輸出。

3、以編碼器機(jī)械安裝形式分類

（1）有軸型：有軸型又可分為夾緊法蘭型、同步法蘭型和伺服安裝型等。 [2] 

（2）軸套型：軸套型又可分為半空型、全空型和大口徑型等。

4、以編碼器工作原理可分為：光電式、磁電式和觸點(diǎn)電刷式。

常見故障

編輯

1、編碼器本身故障：是指編碼器本身元器件出現(xiàn)故障，

編碼器（圖2）

導(dǎo)致其不能產(chǎn)生和輸出正確的波形。這種情況下需更換編碼器或維修其內(nèi)部器件。

2、編碼器連接電纜故障：這種故障出現(xiàn)的幾率 ，維修中經(jīng)常遇到，應(yīng)是優(yōu)先考慮的因素。通常為編碼器電纜斷路、短路或接觸不良，這時(shí)需更換電纜或接頭。還應(yīng)特別注意是否是由于電纜固定不緊，造成松動(dòng)引起開焊或斷路，這時(shí)需卡緊電纜。

3、編碼器+5V電源下降：是指+5V電源過低， 通常不能低于4.75V，造成過低的原因是供電電源故障或電源傳送電纜阻值偏大而引起損耗，這時(shí)需檢修電源或更換電纜。

4、式編碼器電池電壓下降：這種故障通常有含義明確的報(bào)警，

編碼器（圖3）

這時(shí)需更換電池，如果參考點(diǎn)位置記憶丟失，還須執(zhí)行重回參考點(diǎn)操作。

5、編碼器電纜屏蔽線未接或脫落：這會(huì)引入干擾信號(hào)，使波形不穩(wěn)定，影響通信的準(zhǔn)確性，必須保證屏蔽線可靠的焊接及接地。

6、編碼器安裝松動(dòng)：這種故障會(huì)影響位置控制 精度，造成停止和移動(dòng)中位置偏差量超差，甚至剛一開機(jī)即產(chǎn)生伺服系統(tǒng)過載報(bào)警，請(qǐng)?zhí)貏e注意。

7、光柵污染 這會(huì)使信號(hào)輸出幅度下降，必須用脫脂棉沾*輕輕擦除油污。

安裝使用

編輯

型旋轉(zhuǎn)編碼器的機(jī)械安裝使用：

型旋轉(zhuǎn)編碼器的機(jī)械安裝有高速端安裝、低速端安裝、

編碼器（圖4）

輔助機(jī)械裝置安裝等多種形式。

高速端安裝：安裝于動(dòng)力馬達(dá)轉(zhuǎn)軸端（或齒輪連接），此方法優(yōu)點(diǎn)是分辨率高，由于多圈編碼器有4096圈，馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)在此量程范圍內(nèi)，可充分用足量程而提高分辨率，缺點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)物體通過減速齒輪后，來回程有齒輪間隙誤差，一般用于單向高精度控制定位，例如軋鋼的輥縫控制。另外編碼器直接安裝于高速端，馬達(dá)抖動(dòng)須較小，不然易損壞編碼器。

低速端安裝：安裝于減速齒輪后，如卷揚(yáng)鋼絲繩卷筒的軸端或后一節(jié)減速齒輪軸端，此方法已無齒輪來回程間隙，測(cè)量較直接，精度較高，此方法一般測(cè)量長(zhǎng)距離定位，例如各種提升設(shè)備，送料小車定位等。 [3] 

輔助機(jī)械安裝：

常用的有齒輪齒條、鏈條皮帶、摩擦轉(zhuǎn)輪、收繩機(jī)械等。

接線方法

編輯

旋轉(zhuǎn)編碼器是一種光電式旋轉(zhuǎn)測(cè)量裝置，它將被測(cè)的角位移直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)（高速脈沖信號(hào)）。
　　編碼器如以信號(hào)原理來分，有增量型編碼器，型編碼器。
　　我們通常用的是增量型編碼器，可將旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出脈沖信號(hào)直接輸入給PLC，利用PLC的高速計(jì)數(shù)器對(duì)其脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，以獲得測(cè)量結(jié)果。不同型號(hào)的旋轉(zhuǎn)編碼器，其輸出脈沖的相數(shù)也不同，有的旋轉(zhuǎn)編碼器輸出A、B、Z三相脈沖，有的只有A、B相兩相，較簡(jiǎn)單的只有A相。
　　編碼器有5條引線，其中3條是脈沖輸出線，1條是COM端線，1條是電源線（OC門輸出型）。編碼器的電源可以是外接電源，也可直接使用PLC的DC24V電源。電源“-”端要與編碼器的COM端連接，“+ ”與編碼器的電源端連接。編碼器的COM端與PLC輸入COM端連接，A、B、Z兩相脈沖輸出線直接與PLC的輸入端連接，A、B為相差90度的脈沖，Z相信號(hào)在編碼器旋轉(zhuǎn)一圈只有一個(gè)脈沖，通常用來做零點(diǎn)的依據(jù)，連接時(shí)要注意PLC輸入的響應(yīng)時(shí)間。旋轉(zhuǎn)編碼器還有一條屏蔽線，使用時(shí)要將屏蔽線接地，提高抗干擾性。
　　編碼器-----------PLC
　　A-----------------X0
　　B-----------------X1
　　Z------------------X2
　　+24V------------+24V
　　COM------------- -24V-----------COM

工作原理

編輯

由一個(gè)中心有軸的光電碼盤，其上有環(huán)形通、暗的刻線，

編碼器（圖5）

有光電發(fā)射和接收器件讀取，獲得四組正弦波信號(hào)組合成A、B、C、D,每個(gè)正弦波相差90度相位差（相對(duì)于一個(gè)周波為360度），將C、D信號(hào)反向，疊加在A、B兩相上，可增強(qiáng)穩(wěn)定信號(hào)；另每轉(zhuǎn)輸出一個(gè)Z相脈沖以代表零位參考位。

由于A、B兩相相差90度，可通過比較A相在前還是B相在前，以判別編碼器的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，通過零位脈沖，可獲得編碼器的零位參考位。編碼器碼盤的材料有玻璃、金屬、塑料，玻璃碼盤是在玻璃上沉積很薄的刻線，其熱穩(wěn)定性好，精度高，金屬碼盤直接以通和不通刻線，不易碎，但由于金屬有一定的厚度，精度就有限制，其熱穩(wěn)定性就要比玻璃的差一個(gè)數(shù)量級(jí)，塑料碼盤是經(jīng)濟(jì)型的，其成本低，但精度、熱穩(wěn)定性、壽命均要差一些。

分辨率—編碼器以每旋轉(zhuǎn)360度提供多少的通或暗刻線稱為分辨率，也稱解析分度、或直接稱多少線，一般在每轉(zhuǎn)分度5~10000線。

主要作用

編輯

它是一種將旋轉(zhuǎn)位移轉(zhuǎn)換成一串?dāng)?shù)字脈沖信號(hào)的旋轉(zhuǎn)式傳感器，

編碼器（圖6）

這些脈沖能用來控制角位移，如果編碼器與齒輪條或螺旋絲杠結(jié)合在一起，也可用于測(cè)量直線位移。

編碼器產(chǎn)生電信號(hào)后由數(shù)控制置CNC、可編程邏輯控制器PLC、控制系統(tǒng)等來處理。這些傳感器主要應(yīng)用在下列方面：機(jī)床、材料加工、電動(dòng)機(jī)反饋系統(tǒng)以及測(cè)量和控制設(shè)備。在ELTRA編碼器中角位移的轉(zhuǎn)換采用了光電掃描原理。讀數(shù)系統(tǒng)是基于徑向分度盤的旋轉(zhuǎn)，該分度由交替的透光窗口和不透光窗口構(gòu)成的。此系統(tǒng)全部用一個(gè)紅外光源垂直照射，這樣光就把盤子上的圖像投射到接收器表面上，該接收器覆蓋著一層光柵，稱為準(zhǔn)直儀，它具有和光盤相同的窗口。接收器的工作是感受光盤轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的光變化，然后將光變化轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電變化。一般地，旋轉(zhuǎn)編碼器也能得到一個(gè)速度信號(hào)，這個(gè)信號(hào)要反饋給變頻器，從而調(diào)節(jié)變頻器的輸出數(shù)據(jù)。故障現(xiàn)象：1、旋轉(zhuǎn)編碼器壞（無輸出）時(shí)，變頻器不能正常工作，變得運(yùn)行速度很慢，而且一會(huì)兒變頻器保護(hù)，顯示“PG斷開”...聯(lián)合動(dòng)作才能起作用。要使電信號(hào)上升到較高電平，并產(chǎn)生沒有任何干擾的方波脈沖，這就必須用電子電路來處理。編碼器pg接線與參數(shù)矢量變頻器與編碼器pg之間的連接方式，必須與編碼器pg的型號(hào)相對(duì)應(yīng)。一般而言，編碼器pg型號(hào)分差動(dòng)輸出、集電極開路輸出和推挽輸出三種，其信號(hào)的傳遞方式必須考慮到變頻器pg卡的接口，因此選擇合適的pg卡型號(hào)或者設(shè)置合理.

編碼器一般分為增量型與型，它們存著大的區(qū)別：在增量編碼器的情況下，

編碼器（圖7）

位置是從零位標(biāo)記開始計(jì)算的脈沖數(shù)量確定的，而型編碼器的位置是由輸出代碼的讀數(shù)確定的。在一圈里，每個(gè)位置的輸出代碼的讀數(shù)是的；　因此，當(dāng)電源斷開時(shí)，型編碼器并不與實(shí)際的位置分離。如果電源再次接通，那么位置讀數(shù)仍是當(dāng)前的，有效的；　不像增量編碼器那樣，必須去尋找零位標(biāo)記。

編碼器的廠家生產(chǎn)的系列都很全，一般都是的，如電梯型編碼器、機(jī)床編碼器、伺服電機(jī)型編碼器等，并且編碼器都是智能型的，有各種并行接口可以與其它設(shè)備通訊。

編碼器是把角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的一種裝置。前者成為碼盤，后者稱碼尺．按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種．接觸式采用電刷輸出，一電刷接觸導(dǎo)電區(qū)或絕緣區(qū)來表示代碼的狀態(tài)是“1”還是“0”；非接觸式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件時(shí)以透光區(qū)和不透光區(qū)來表示代碼的狀態(tài)是“1”還是“0”。

按照工作原理編碼器可分為增量式和式兩類。

編碼器（圖8）

增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號(hào)，再把這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖，用脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小。式編碼器的每一個(gè)位置對(duì)應(yīng)一個(gè)確定的數(shù)字碼，因此它的示值只與測(cè)量的起始和終止位置有關(guān)，而與測(cè)量的中間過程無關(guān)。

旋轉(zhuǎn)增量式編碼器以轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)輸出脈沖，通過計(jì)數(shù)設(shè)備來知道其位置，當(dāng)編碼器不動(dòng)或停電時(shí)，依靠計(jì)數(shù)設(shè)備的內(nèi)部記憶來記住位置。這樣，當(dāng)停電后，編碼器不能有任何的移動(dòng)，當(dāng)來電工作時(shí)，編碼器輸出脈沖過程中，也不能有干擾而丟失脈沖，不然，計(jì)數(shù)設(shè)備記憶的零點(diǎn)就會(huì)偏移，而且這種偏移的量是無從知道的，只有錯(cuò)誤的生產(chǎn)結(jié)果出現(xiàn)后才能知道。解決的方法是增加參考點(diǎn)，編碼器每經(jīng)過參考點(diǎn)，將參考位置修正進(jìn)計(jì)數(shù)設(shè)備的記憶位置。在參考點(diǎn)以前，是不能保證位置的準(zhǔn)確性的。為此，在工控中就有每次操作先找參考點(diǎn)，開機(jī)找零等方法。這樣的編碼器是由碼盤的機(jī)械位置決定的，它不受停電、干擾的影響。

編碼器由機(jī)械位置決定的每個(gè)位置的性，它無需記憶，無需找參考點(diǎn)，而且不用一直計(jì)數(shù)，什么時(shí)候需要知道位置，什么時(shí)候就去讀取它的位置。這樣，編碼器的抗干擾特性、數(shù)據(jù)的可靠性大大提高了。

由于編碼器在定位方面明顯地優(yōu)于增量式編碼器，

已經(jīng)越來越多地應(yīng)用于工控定位中。型編碼器因其高精度，輸出位數(shù)較多，如仍用并行輸出，其每一位輸出信號(hào)必須確保連接很好，對(duì)于較復(fù)雜工況還要隔離，連接電纜芯數(shù)多，由此帶來諸多不便和降低可靠性，因此，編碼器在多位數(shù)輸出型，一般均選用串行輸出或總線型輸出，德國(guó)生產(chǎn)的型編碼器串行輸出較常用的是SSI（同步串行輸出）。

多圈式編碼器。編碼器生產(chǎn)廠家運(yùn)用鐘表齒輪機(jī)械的原理，當(dāng)中心碼盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過齒輪傳動(dòng)另一組碼盤（或多組齒輪，多組碼盤），在單圈編碼的基礎(chǔ)上再增加圈數(shù)的編碼，以擴(kuò)大編碼器的測(cè)量范圍，這樣的編碼器就稱為多圈式編碼器，它同樣是由機(jī)械位置確定編碼，每個(gè)位置編碼一不重復(fù)，而無需記憶。多圈編碼器另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是由于測(cè)量范圍大，實(shí)際使用往往富裕較多，這樣在安裝時(shí)不必要費(fèi)勁找零點(diǎn)，將某一中間位置作為起始點(diǎn)就可以了，而大大簡(jiǎn)化了安裝調(diào)試難度。多圈式編碼器在長(zhǎng)度定位方面的優(yōu)勢(shì)明顯，已經(jīng)越來越多地應(yīng)用于工控定位中。

結(jié)構(gòu)介紹

基本結(jié)構(gòu)

絕緣體必須具有良好的絕緣性和導(dǎo)熱性、較高的機(jī)械強(qiáng)度，能耐受高溫?zé)釠_擊和化學(xué)腐蝕，。殼體是鋼制件。殼體六角螺紋的尺寸已納入ISO標(biāo)準(zhǔn)?；鸹ㄈ姌O包括中心電極和側(cè)電極，兩者之間為火花間隙。間隙的大小直接影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、功率、工作穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。合理的間隙與點(diǎn)火電壓有關(guān)。電極材料必須具有良好的抗電蝕（火花燒蝕）和腐蝕（化學(xué)—熱腐蝕）能力，并應(yīng)具有良好的導(dǎo)熱性。中心電極與接線螺桿之間是導(dǎo)體玻璃密封劑，既要能夠?qū)щ?，也要能承受混合氣燃燒的高壓，同時(shí)保證其密封性。

結(jié)構(gòu)變形

由于火花塞與發(fā)動(dòng)機(jī)之間的相互關(guān)系，使日新月異的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)必然要促進(jìn)火花塞的不斷創(chuàng)新。

火花塞

通過歷史的發(fā)展與進(jìn)步，可以看到火花塞結(jié)構(gòu)的演化與變遷。

1、標(biāo)準(zhǔn)型與突出型火花塞

標(biāo)準(zhǔn)型火花塞是絕緣體裙部端略低于殼體螺紋端面的單側(cè)電極火花塞，它采用了側(cè)置氣門式發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用較廣泛的傳統(tǒng)發(fā)火端結(jié)構(gòu)。為區(qū)別于后來出現(xiàn)的“突出型”，此結(jié)構(gòu)被稱為“標(biāo)準(zhǔn)型”。

突出型火花塞初是為頂置氣門式發(fā)動(dòng)機(jī)配套設(shè)計(jì)的，它的絕緣體裙部突出殼體螺紋端面伸入燃燒室內(nèi)。在燃燒的混合氣中吸收較多熱量，怠速時(shí)有較高的工作溫度，避免污損；高速時(shí)由于氣門頂置，吸入的氣流對(duì)準(zhǔn)絕緣體裙部，將其冷卻，使溫度提高不多，因而熱范圍較大。突出型火花塞不適用于側(cè)置氣門式發(fā)動(dòng)機(jī)，因其進(jìn)氣道拐彎多，氣流對(duì)絕緣體裙部冷卻作用不大。

火花塞

從點(diǎn)火效果考慮，電火花應(yīng)該在混合氣流動(dòng)的地方跳過。發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求不同的點(diǎn)火位置。點(diǎn)火位置可以理解為火花間隙在燃燒室內(nèi)的位置，即火花塞中心電面至殼體端面的距離。

普通突出型火花塞的點(diǎn)火位置為3mm，越野賽車和大排量摩托車使用的“超突出型”火花塞，點(diǎn)火位置可達(dá)7～10mm。點(diǎn)火靠近燃燒室中心部位，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x縮短，從而將縮短燃燒周期并減小壓力變化的幅度，有利于提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性。

2、單側(cè)極與多側(cè)極火花塞

傳統(tǒng)單側(cè)極火花塞有一個(gè)明顯的缺陷，即側(cè)電極蓋住了中心電極。當(dāng)兩極間高壓放電時(shí)，火花間隙處的混合氣將吸收火花熱量并因電離被激活而形成“火核”?；鸷诵纬傻膱?chǎng)所一般在接近側(cè)電極處，熱量將較多地被側(cè)電極吸收，即電極的“消焰作用”，它減少了火花能量，

火花塞機(jī)構(gòu)圖

降低了跳火性能。

于是，在上世紀(jì)20年代，出現(xiàn)了三側(cè)極火花塞。與單側(cè)極相比，多側(cè)極的火花間隙由多個(gè)側(cè)電極的斷面（沖成圓孔）和中心電極的圓柱面構(gòu)成，這種旁置式的火花間隙消除了側(cè)電極蓋住中心電極的缺點(diǎn)，增加了火花的“可達(dá)性”，火花能量較大，較容易深入汽缸內(nèi)部，有助于改善混合氣燃燒狀況并減少?gòu)U氣排放。由于多側(cè)極提供了多個(gè)跳火通道，因而延長(zhǎng)了使用壽命，提高了點(diǎn)火的可靠性。這里必須指出，放電的瞬間只能是一條通道跳火，不可能多側(cè)極同時(shí)跳火。高速攝影的放電過程證明了這一點(diǎn)。

國(guó)產(chǎn)火花塞型號(hào)中的后綴字母（熱值數(shù)后面的字母）D、J、Q分別表示雙側(cè)極、三側(cè)極、四側(cè)極。

3、鎳基合金與銅芯電極火花塞

對(duì)伸入燃燒室電極的基本要求是耐燒蝕（電蝕和化學(xué)腐蝕）和良好的導(dǎo)熱性。

火花塞

隨著材料科學(xué)和工藝技術(shù)的發(fā)展，電極材料經(jīng)歷了鐵、鎳、鎳基合金、鎳-銅復(fù)合材料、貴金屬的演化過程。現(xiàn)在用得較普遍的是鎳基合金。通常，純金屬的導(dǎo)熱性優(yōu)于合金，但純金屬（例如鎳）對(duì)燃燒氣體及其形成的固狀沉積物的化學(xué)腐蝕反應(yīng)比合金靈敏。因此電極材料采用鎳基加入鉻、錳、硅等元素，鉻提高抗電蝕能力，錳和硅提高耐化學(xué)腐蝕能力，特別是對(duì)危害性很大的氧化硫的抗腐蝕能力。鎳基合金的導(dǎo)熱性不如銅，采用銅芯并將其外表裹以鎳基合金（或其他貴金屬合金）將大大改善電極的導(dǎo)熱能力。

國(guó)產(chǎn)火花塞型號(hào)后綴中的C代表銅芯中心電極，CC代表雙銅芯電極。

4、普通型與電阻型火花塞

火花塞作為火花放電發(fā)生器，是一種寬帶連續(xù)型的電磁輻射干擾源。為了抑制因跳火產(chǎn)生的電磁輻射對(duì)無線電場(chǎng)的強(qiáng)干擾，保護(hù)無線電通訊并防止車載電子裝置的誤動(dòng)作，世界各國(guó)自上世紀(jì)60年代以來，加快了電阻型火花塞的開發(fā)。我國(guó)也發(fā)布了一系列強(qiáng)制性電磁兼容的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于火花塞點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的車輛裝置無線電干擾特性作了嚴(yán)格的限制，因此對(duì)電阻型火花塞的需求也大為增加。電阻型火花塞在結(jié)構(gòu)上與普通型沒有大的區(qū)別，僅僅是將絕緣體內(nèi)的導(dǎo)體密封劑改為電阻密封劑。

5、空氣間隙與沿面間隙火花塞

迄今為止，火花塞跳火主要有兩種方式：一種是脈沖高電壓作用下，

火花塞（圖3）

擊穿存在于中心電極與側(cè)電極之間的空氣間隙產(chǎn)生電火花；另一種是沿面跳火，即放電路線是沿中心電極與側(cè)電極之間的絕緣體表面進(jìn)行的。前者放電距離短，跳火性能差，傳統(tǒng)單側(cè)極火花塞尤甚。因?yàn)榭諝忾g隙的大小受電源電壓的制約，一般為0.6～0.9mm左右。較短的放電距離使火核沒有充分的“發(fā)育”，熱量也較多地被側(cè)電極吸收，降低了火花的能量。若加大空氣間隙，則需要提高點(diǎn)火電壓，易導(dǎo)致“失火”。沿面放電發(fā)生于絕緣體陶瓷表面和空氣的交界面，陶瓷表面電場(chǎng)發(fā)生畸變會(huì)增大局部場(chǎng)強(qiáng)，導(dǎo)致局部先發(fā)生放電，由此促使放電的進(jìn)一步發(fā)展，直至電極間隙擊穿。這種放電機(jī)理使沿面間隙比同寬度空氣間隙的擊穿電壓降低。若在相同擊穿電壓下，沿面間隙比空氣間隙的放電距離長(zhǎng)。較長(zhǎng)的放電距離能大大提高火花的能量。因?yàn)榛鸹ǚ烹娛怯赡芰棵芏确浅２灰粯拥?部分組成，即電容放電部分和電感放電部分。前者具有高能密度，電壓高，能在極短時(shí)間內(nèi)放出；后者能量密度小，但在較長(zhǎng)時(shí)間起作用。從電火花能量分布可看出電感部分的能量是電容部分的20～30倍，是名副其實(shí)的“熱焰”，對(duì)加熱周圍混合氣而形成火核起主要作用。電感部分持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，著火性越好。加長(zhǎng)放電距離將降低側(cè)電極的“消焰作用”。電火花沿絕緣體表面燒盡油污積炭，避免電極之間的跨連，也避免絕緣體和殼體之間因附著燃燒沉積物導(dǎo)致電流泄漏的現(xiàn)象，保證怠速工況下的點(diǎn)火可靠性。沿面間隙型火花塞的絕緣體沒有裙部，不能迅速吸收燃燒室的熱量，是一種極冷型火花塞。用途較廣的是將“沿面間隙”和“空氣間隙”結(jié)合在一起的“滑動(dòng)—空氣間隙”，絕緣體裙部與側(cè)電極之間是空氣間隙。跳火時(shí)火花從絕緣體表面“滑”過再跳向側(cè)電極。由于絕緣體表面電場(chǎng)畸變使擊穿電壓降低。這種火花塞的絕緣體有正常的裙部，因而能適應(yīng)不同的熱負(fù)荷。

6、平座型與錐座型火花塞

所謂平座型，即火花塞安裝座（殼體大圓柱端面）為平面，安裝時(shí)該平面與汽缸之間有彈性密封墊圈。某些發(fā)動(dòng)機(jī)為了更緊湊或布置更多的零件（如增加氣門），沒有給火花塞留下較大的安裝空間，這就迫使火花塞縮小徑向尺寸，甚至取消外密封墊圈，用“錐座”代替了“平座”。

7、貴金屬火花塞

采用鎳基合金電極的普通火花塞已越來越不適應(yīng)大功率、

火花塞（圖4）

高轉(zhuǎn)速、大壓縮比的現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)的需要。為了使火花塞具有更高的點(diǎn)火性能和使用壽命，人們開始瞄準(zhǔn)貴金屬（鉑、銥、釔等），將其用于電極并相應(yīng)改進(jìn)發(fā)火端的結(jié)構(gòu)。貴金屬具有*的熔點(diǎn)，鉑金熔點(diǎn)2042K、銥金2716K。加進(jìn)某些元素（如銠、鈀）后，具有*的抗化學(xué)腐蝕的能力。將其制成細(xì)電極（直徑0.2mm），直接燒結(jié)于絕緣體發(fā)火端中，或以直徑為0.4～0.8mm的圓片用激光焊接于中心電極前端和側(cè)電極的工作面。這種電有強(qiáng)烈的*放電效應(yīng)，在電壓相對(duì)較低時(shí)也能點(diǎn)火，其火花間隙可加大至1.1～1.5mm。貴金屬使火花塞的性能發(fā)生了質(zhì)的變化：一是電極的高抗蝕性能夠保持火花間隙*不變（在16萬km試驗(yàn)中，鉑電極火花間隙僅增大0.05mm），使點(diǎn)火電壓值穩(wěn)定，發(fā)動(dòng)機(jī)工作平穩(wěn)?；鸹ㄈ褂眠^程中無需調(diào)整修正火花間隙。二是適宜于冷態(tài)啟動(dòng)。由于*放電，點(diǎn)火容易，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)低速工況下的性能。三是減少電極的吸熱和消焰作用，增強(qiáng)火花能量。細(xì)小的電極使間隙周圍的空間擴(kuò)大，增加了混合氣的可達(dá)性，使燃燒更充分，排放更低。