浅谈如何提高压电陶瓷点火器的着火率

廖远锦，梁燕珍，梁彩芬

（1.佛山市金甲环保科技有限公司，佛山　528000；2.佛山市建材行业协会，佛山　528000）



浅谈如何提高压电陶瓷点火器的着火率

廖远锦1，梁燕珍1，梁彩芬2

（1.佛山市金甲环保科技有限公司，佛山528000；
2.佛山市建材行业协会，佛山528000）

为了更有效地提高压电陶瓷点火器的着火率，我们对企业的不合格品进行抽样试验，通过试验数据并结合企业使用的设备及配件进行分析，试验证明：压电座的平行度对压电陶瓷点火器质量有着相当重要的影响。生产中应严格控制压电座的平行度差值，当平行度差值控制在＜0.03 mm范围内时，压电陶瓷点火器的着火率有明显的提高。

压电陶瓷点火器；着火率；平行度

1　点火器工作原理概述

众所周知，压电陶瓷点火器其工作原理是当压电陶瓷体受到一定的外力作用下，陶瓷体两端面就会产生相应的正电荷和负电荷，电荷经过导线传到放电瓷针，然后通过正负极放电瓷针靠近，击穿两极间的空气而产生放电现象，在放电瓷针电极处产生电火花点燃点火装置喷出的燃气，然后点火装置射出的火焰再点燃主火燃烧器流出的燃气，从而完成点火过程。

2　点火器生产工艺

压电陶瓷的生产工艺与普通陶瓷的生产工艺相比，除了配方、工艺要求有一定的区别外，主要区别在于当其陶瓷体烧成后，它还需要经过一个重要的“极化”工序。陶瓷体只有经过极化以后，才具有机械能转变为电能的能量转换功能。整个压电陶瓷点火器的生产流程如图1所示。

图1　压电陶瓷点火器的生产流程

图2　压电陶瓷点火器示意图

压电陶瓷体经极化，检测电容C（28～34PF）、压电应变常数d33（360～450×10-12C/N）合格后，要通过装配才能成为一只压电陶瓷点火器，装配时所需配件有：压电座、压电头、金属极片、塑料三通和高压导线。压电陶瓷点火器详见图2所示。

3　影响点火器着火率的因素

装配好的压电陶瓷点火器就是产品，压电陶瓷点火器的着火率，指的是在使用寿命周期内 （3万次），打击100次，断火次数（未击穿空气放电现象）不大于2%，也即是说着火率大于或等于98%为合格。

影响着火率的因素是多方面的，压电陶瓷体的压电效应、放电强度是关键，但压电陶瓷体的各项性能参数通过检测合格后，一般是可以保证放电强度的，因此，压电陶瓷点火器的装配质量便成为影响着火率的主要因素了。

4　压电座平行度对点火器质量的影响

在生产过程中，装配好的压电陶瓷点火器，需要经过简单的打击检验来分选出不合格品，一般在打击检验时对每只压电陶瓷点火器进行打击20次，若有3次断火即判为不合格，而出现2次以下断火的，就要重打20次，无出现断火的为合格，再出现断火的则判为不合格。但是，在打击检验时会经常出现一种情况，就是同一只压电陶瓷点火器在打击检验中，出现断火现象，而在示波器做落球检验时其输出电压是合格的（输出电压大于1.5万伏为合格），于是，我们从第一次打击检验有2次以下断火（经过重复打击）的不合格品（批号为DHQ-000402）中，抽取10只样品作落球检验，发现其输出的落球电压的合格率有90%。具体检验结果如表1所示。

为此我们重复试验，再从另一批次 （批号为DHQ-000618）的不合格品中（经过重复打击），再抽取10只样品在示波器做落球检验，其输出的落球电压的合格率为100%，具体检验结果如表2所示，同样说明是装配的因素导致产品不合格。落球仪装置如图3所示。

图3　落球仪装置示意图

为了查明装配质量原因，我们从该两批样品中，取落球电压高的前10只压电陶瓷点火器作本次对比试验，首先将10只压电陶瓷点火器的压电座拆下，并量度压电座的平行度，检测结果如表3所示。

我们将拆下压电座的10只压电陶瓷点火器，分别先装上平行度差值小于0.06 mm的压电座，然后进行打击检验，每只打击20次，打击结果有5只出现断火现象，即合格率为50%，结果如表4所示。

图4　压电座平行度差值测量方法

表1　落球检验结果（批号为DHQ-000402）

表2　落球检验结果（批号为DHQ-000618）

于是我们又再拆下平行度差值小于0.06 mm的压电座，装上平行度差值小于0.04 mm的压电座，再进行打击20次检验，结果还有1只不合格，合格率为90%，结果如表5所示。

由于还有不合格品，为此我们又将平行度差值降低到小于0.03 mm，再将平行度差值小于0.03 mm的压电座装到试样中，进行打击20次检验，结果全部无出现断火现象，合格率为100%，结果如表6所示。

由此可见，压电座的平行度对压电陶瓷点火器质量有着相当重要的影响。

表3　量度压电座平行度的检测结果

表4　0.06 mm平行度差值的压电座打击结果

表5　0.04 mm平行度差值的压电座打击结果

表6　0.03mm平行度差值的压电座打击结果

5　压电座平行度的影响分析

根据我们发现的问题，进行细致分析，发现当压电陶瓷点火器放到打击机做打击检验时，由于压电陶瓷点火器受到打击机周边紧迫的限制，使得压电陶瓷点火器不能向各方向作轻微摆动（见图5），无法使平行度差值大的压电座与打击机压板的接触有足够大的面积，甚至造成点接触，所以当击锤撞击压电陶瓷点火器时，平行度差值大的压电陶瓷点火器内的陶瓷体受力面积减少，使其输出电压相应降低，造成击穿空气的能力降低，而出现断火现象。打击机的装配方法是模拟气炉阀体的装配方式，在实际使用时，压电陶瓷点火器也是受阀体周边紧迫的。

图5　打击检验装置图

图6　压电座与打击机压板点接触情况

压电陶瓷点火器的压电座与打击机压板点接触情况如图6所示。

而当压电陶瓷点火器放在示波器做落球检验时，压电陶瓷点火器没有受到周边物体的限制（见图2），因此，容易使压电陶瓷点火器的压电座与支架的接触面有效增大，从而增大压电陶瓷点火器内陶瓷体的受力面积，因此，当落球检验时，压电陶瓷点火器内的陶瓷体所受到冲击力比较均匀，提高其电压输出，增强击穿空气的能力，而不会出现断火。

6　小结

综观上述的试验及分析，我们可以得出提高压电陶瓷点火器着火率的方法，除了要提高压电陶瓷体本身参数的合格率外，对装配配件的质量也要严格把关，特别是压电座平行度的尺寸，因为它对压电陶瓷点火器的产品质量有着举足轻重的作用，所以更要严格控制它的平行度差值，最好将平行度差值控制在＜0.03 mm范围内，这样将会使压电陶瓷点火器的着火率有明显的提高。

［1］李沃，黎锦华.开发高质量的压电陶瓷点火器［J］.陶瓷，1990（5）：50～53.

［2］李宇，廖远锦.压电陶瓷的无触点极化［J］.佛山陶瓷，1993（2）：38～39.