火花点火

概念定义

火花点火（Spark ignition），全称电火花点火或火花塞点火，也称强制点火，是利用电极间的电弧放电，强制点燃可燃混合气的点火方式。其作用是使火花塞跳火并形成火焰，进而引燃混合油气。火花点火广泛应用于汽油机、煤气机及燃气轮机燃烧室。

在压缩行程末期，活塞把预先制备的可燃混合气压缩至特定温度和压力。点火系统随后向火花塞施加高压电，使电极间产生电火花，混合气由此被引燃。火花塞的跳火时刻并不固定，需要作为燃烧过程中的控制环节。

典型火花点火所需高压约为10～15千伏。现代点火线圈可把12伏低压电转换为约15～20千伏高压电，为电极间放电提供条件。点火后，混合气燃烧时的压力增长较为迅猛。

在结合火花点火与压燃点火的燃烧方式中，火花点火可作为控制手段，而压燃点火则构成受控的燃烧过程。这种组合并非单纯依靠火花传播完成整个燃烧过程，而是利用火花对后续压燃过程实施控制。

火花点火需要预先制备可燃混合气，并配置相应点火设备。关键部件包括产生高压电的点火线圈，以及通过电极间隙放电的火花塞。现代火花塞可采用镍合金、铂金或铱金等材料。随着使用时间增加，火花塞电极间隙会逐步扩大。

按照工作原理，火花点火可分为压电陶瓷点火、脉冲点火和电容放电火花点火等形式。不同形式均以产生足以引燃可燃混合气的电火花为核心，但产生和释放点火能量的方式有所区分。

火花点火主要用于需要由外部电火花启动燃烧的动力与燃烧装置。汽油机通过火花塞点燃混合油气；煤气机采用相同的强制点火基本方式；燃气轮机燃烧室也可利用电火花引燃可燃混合气。该技术还可参与火花控制、压燃燃烧的复合燃烧过程。

1799年，法国工程师蓝蓬提出以电火花点燃煤气燃料的构想。1820年，英国首次实现煤气机运转。1876年，德国工程师奥托研制出四冲程内燃机，推动火花点火技术在工业领域的应用。此后，火花塞电极材料和点火线圈的高压转换方式持续成为点火设备的重要技术组成。