實用型技術手冊（4） 火花塞技術揭秘

那天下午，窗外的微風使窗簾有規(guī)律地跳動。雖然不吵，但是聽久了會很煩。經(jīng)過反復的心理掙扎，我昏昏欲睡，認定長痛不如短痛。當我起床的時候，我要去教這個很久沒見的家伙。我還沒來得及采取行動，風已經(jīng)發(fā)動了反抗。這一次，它還拉攏了床邊的筆記本。這“蕩草”的叫囂仿佛在為風喝彩，而散落的筆記本卻像一個做錯了事的孩子，張著嘴坐在那里。凌亂的筆記本里出現(xiàn)的是一張關于火花塞的記錄。既然是命運，請服從。現(xiàn)在，讓我們言歸正傳。希望你還沒有想過關閉網(wǎng)頁。

根據(jù)筆記本上的描述，事情發(fā)生在2021年8月19日下午，一位車主前來求助，他的車EPC燈發(fā)出了警報。通過和他的溝通，我了解到這個問題在短時間內(nèi)已經(jīng)處理了很多次，氣缸線路因為點火能量不足而被更換。車主說:“當時剛換了火花塞，不會發(fā)生的。所以根據(jù)使用情況，維修技師建議更換氣缸線，發(fā)動機電腦確實存儲了很多單缸起火的記錄。這次我覺得還是檢查發(fā)動機控制環(huán)節(jié)比較好。不知道你能不能做好。”這時，我的思路明顯受到了業(yè)主的影響。從檢測設備監(jiān)測到的數(shù)據(jù)來看，除了積碳導致的一些數(shù)據(jù)變化外，并沒有什么問題。按照慣例，下一步應該是拆下火花塞看看氣缸的燃燒情況。拆下的火花塞似乎不同于正常接觸的火花塞。業(yè)主說比原來的好，很貴。當時我也沒太在意，但從火花塞的顏色來看，缸內(nèi)積碳確實很嚴重。還是沒有任何前進的跡象，于是我向經(jīng)驗豐富的師傅請教，得到的回答是:“檢查火花塞的發(fā)熱量！”...熱值？

●什么是熱值？

你可以先看看百科里的介紹。看完之后，新的問題就會出來。火花塞的散熱能力為什么要分高低？

熱氣缸溫度會擴散到所有零件。火花塞的絕緣體和電極暴露在氣缸中，混合物燃燒釋放的熱量附著在其表面。如果不能有效控制這種熱量，在活塞壓縮的過程中，燃油混合物會進入氣缸。此時，發(fā)動機計算機不打算點燃它們。在這個關鍵時刻，暴露在氣缸中的火花塞表面溫度過高，無法點燃燃油混合物。會發(fā)生什么？活塞還在上升，但燃油混合氣已經(jīng)被點燃并釋放出能量，而釋放的能量沒有用來推動活塞下降，不僅沒有起到積極的作用，反而有所幫助，導致加速乏力，積碳加速增長。

因此，根據(jù)不同的發(fā)動機調(diào)整，相應的火花塞也有嚴格的型號規(guī)定。所以出廠時，火花塞的發(fā)熱量已經(jīng)設定好了。如果更換，可能會引起一系列故障，發(fā)熱量往往被人們忽視。如果是這樣的話，難免要折騰發(fā)動機。

●火花塞的結構

知道什么是熱值及相關問題后，再開始講結構也不晚。說實話，有多少人真的想知道火花塞的結構？坐在技術設計頻道周圍的幾個技術控制員正在幫助不同類型的人。在他們的要求下，我會用白話說幾句，就兩個字。

從外觀來看，火花塞大致可以分為五個部分。頂部稱為“終端螺帽”，與氣缸線連接。它的功能是完成氣缸線的對接。正是在這里，吸入或噴出的感覺來自于插拔氣缸管路時。同時，它也是接收電能的地方。下面的陶瓷部分是絕緣、耐熱和導熱的。這些都是陶瓷材料的特點。你注意到陶瓷表面有幾個凹槽狀的波紋。這不是無意的。可以防止閃絡。當然不是金庸的武俠劇。我這里說的是端子螺帽和主金屬之間的撞擊現(xiàn)象。因為在點火過程中，端子螺帽和主金屬之間有持續(xù)的高壓電，高壓電會試圖沿著絕緣體表面溜走。為了阻止高壓電，設置了層層溝壑。陶瓷部分旁邊是主要金屬。上面的六邊形便于拆卸和組裝火花塞。從制造工藝來看，它的表面也是電鍍的，可以防止高溫和腐蝕。但是螺紋是用來和氣缸蓋緊固的部分，螺紋直徑和螺紋長度也是根據(jù)發(fā)動機分類的。火花塞末端的電極分為中心電極和外電極，它們可能由兩種不同的材料制成，而我們常說的銥或鉑等貴金屬指的是中心電極的材料。與普通的采用鎳錳合金電極的火花塞相比，其點火能力更強，但價格相差數(shù)倍。

火花塞內(nèi)部將故意安裝一個3-5 kω的電阻。我們之前說的是提高導電效率，那為什么要在火花塞里加電阻呢？火花塞內(nèi)部是陶瓷電阻，可以有效降低點火時的無線電噪聲。如果不處理這些噪音，很容易干擾車內(nèi)的收音機或手機設備。所以下次有人投訴車內(nèi)手機通話質(zhì)量不高，可以考慮把火花塞換成內(nèi)置陶瓷電阻。從廠家公布的電阻與功率輸出的關系圖來看，有內(nèi)阻的火花塞和無內(nèi)阻的火花塞基本沒有區(qū)別。

為了使火花塞在發(fā)動機高速低速運轉(zhuǎn)時具有較強的適應性，在火花塞的中心嵌入了一個銅芯，對散熱有很大的貢獻。

●各種火花塞電極

注重實用性

在我們常見的火花塞中，大多數(shù)中心電極是平底的，有些是尖頭的，如圖所示。另一個很少見。它在中心電極上開了一個90度的開口，這樣在點火的時候開口的兩邊都可以打火，提高了點火性能。

注重表現(xiàn)

對于高性能車，尤其是賽車，都配備了高速、高壓縮比等發(fā)動機，都是為了擠出更多的動力，所以火花塞會變得更強。在長時間全加速、發(fā)動機轉(zhuǎn)速高的情況下，首先要保證火花塞在這種極端情況下的穩(wěn)定性，其次火花塞要能打火，最后要有良好的點火性能。只有這樣，汽車才能有突出的速度優(yōu)勢。為了使火花塞達到非凡的能力，電極材料主要是鉑、銥合金等貴金屬。電極的形狀也更加優(yōu)雅。電極直徑越小越容易點燃，可以提高點燃性能。因此，高性能發(fā)動機的火花塞天生就有一個細長的電極。點火部分絕緣體的形狀決定了加速的反應速度。重新設計之初，設計師會根據(jù)需要設計火花塞點火部分的絕緣體形狀。

●什么是點火性能？

在整篇文章中，我一直在談論點火性能。這四個字說起來容易，但如果仔細考慮點火性能是什么，就會發(fā)現(xiàn)很抽象。

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“混合氣體點火和燃燒用火花塞的性能”。說白了就是中心電極和外電極之間跳出來的高壓電率先點燃這部分混合氣體形成引火物，然后引火物會四處蔓延，但在此期間，兩個電極會不斷侵蝕熱能，從而使熱能減弱，嚴重時甚至可能導致引火物熄滅，形成起火現(xiàn)象。因此，兩個電極處于缺缸狀態(tài)。

因此，無論是電極處的90度V型缺口，電極直徑極小的銥火花塞，有意擴大電極間隙的大間隙火花塞，還是點火位置設計在燃燒室中心附近的凸出火花塞，都是為了提高點火性能而專門設計的。

●火花塞型號

“以NGK火花塞命名規(guī)則為例，解讀型號字母的含義”

不同的火花塞類型自然需要通過不同的型號代碼來區(qū)分。從我們挖掘到的信息來看，要解釋清楚真的不容易，因為不同的火花塞廠商都為自己的產(chǎn)品制定了一系列的“神秘代碼”，當然這里也有“國標”。拿我們手里的NGK品牌RIDIUM系列的CPR7EAIX-9來說。如果和國標對比，就是“鎳銅復合電極/鉑電極電阻火花塞發(fā)熱量7，絕緣體點火位置3毫米……”，我不知道我在說什么。根據(jù)廠家的目錄，就清楚多了。這是一款電阻式銥火花塞，發(fā)熱量7，線長19 mm，電極間隙0.9 mm，有興趣的可以在購買火花塞時向商家索取相關產(chǎn)品規(guī)格目錄。你看，一個小火花塞有這么復雜的含義。

●火花塞的最佳工作溫度

和發(fā)動機一樣，火花塞也有自己的最佳工作溫度。一般來說，500℃至800℃是火花塞的最佳工作溫度范圍，也稱為自清潔溫度范圍。在這個范圍內(nèi)，附著在表面的碳可以燃燒，點火時間可以精確控制。如果溫度過高，會導致燃燒過度，即提前點燃混合氣，嚴重時電極會溶解，而如果溫度低于這個范圍，火花塞頭會發(fā)黑，不會跳出火花。

●過期的火花塞還能用嗎？

不同的汽車廠商根據(jù)自己車型的需求，做出了不同的火花塞更換周期。的確，火花塞是一個磨損部件，但是你知道它的磨損發(fā)生在哪里嗎？

電極積碳

積碳是個問題。如果發(fā)動機狀態(tài)不好，積碳會附著在電極上，導致兩個電極之間的間隙變小，這肯定是個問題。臭商人聞到了興趣的味道，他們實際上推出了一種清潔火花塞的特殊試劑。看來這類產(chǎn)品的市場并不好，人們還是喜歡用更實惠的清潔劑來清潔電極處的積碳。所以，你看，火花塞電極上的積碳不是更換的主要原因。如果火花塞積碳導致點火強度不夠，同時廠家規(guī)定的更換周期可以根據(jù)使用前的情況進行清洗。

差距變大。

我們知道，氣缸的工作環(huán)境非常惡劣，伴隨著高溫高壓，每次火花塞跳閘都會產(chǎn)生上萬伏的高壓電。長時間受到直接電擊的兩個電極，由于高壓電的不斷摩擦，會產(chǎn)生間隙，從而導致兩個電極之間的間隙變大，點火強度減弱。如果這種情況還能做，能做嗎？

這是老師傅傳授的技能。火花塞的兩個電極之間的間隙約為1.1毫米。就像食譜告訴你放一點鹽或者10克鹽，成品可能和你之前想的不一樣。的確，作為新手，我無法準確估計這個程度，所以這只能靠經(jīng)驗。對于火花塞來說，鋸片是一把實用的尺子，厚度約為0.5 mm，將其插入兩極之間的間隙中，上下輕微搖動。通過晃動的幅度大致判斷火花塞的間隙。心中有數(shù)后，讓火花塞靠自身重力在桌面上輕微敲擊。每次調(diào)整都要用鋸片檢查效果，但不要敲太多。

從另一個角度來看，這確實是一個壞主意。每個人都應該三思而后行。畢竟外電極在調(diào)整過程中會變形。沒有人能保證在發(fā)動機運轉(zhuǎn)時是否會被高壓擊落，可能會對氣缸造成損壞。因此，如果你不知道該怎么辦，我建議你少搖發(fā)動機，尤其是那些還沒到保修期的車，不要因為維修周期的延遲而造成不必要的損失。有些人會抱怨廠家制定的維修保修條款，但是沒有辦法，這就是現(xiàn)實。

我以前見過一起火花塞頭被燒的事故。這是一輛舊車，司機沒有太注意這輛車。加入的油大多等級低，質(zhì)量得不到保證。直到發(fā)動機嚴重抖動，我才上門求助。簡單檢查后，發(fā)現(xiàn)第三缸不工作。拆下的火花塞就像一具剛從斷頭臺上拖下來的死尸。我用內(nèi)窺鏡觀察了圓柱體的內(nèi)部。奇怪的是，很多人“偷窺”后，沒有人。但是我們都看到了氣缸壁上的幾處劃痕。

●從電極狀態(tài)判斷氣缸的工作狀態(tài)

我們也可以通過火花塞電極的顏色來判斷氣缸的工作狀態(tài)。如果你發(fā)現(xiàn)從車上拆下的火花塞是這樣的，說明對應的氣缸狀態(tài)極佳。如果上面覆蓋了一層黑色，說明你的發(fā)動機出現(xiàn)了一些問題，比如混合氣過濃，或者有燒機油的情況。如果火花塞表面潮濕，可以斷定氣缸內(nèi)失火嚴重，噴油器噴出的汽油直接順著氣門排出，沒有燃燒。在極端情況下，混合物將在三元催化轉(zhuǎn)化器中燃燒并燃燒。提前點火也會體現(xiàn)在火花塞上，但這種情況很少見，我們也找不到相應的廢火花塞。

●發(fā)動機熄火？抖動？也許火花塞罷工了！

當然，作為在“高溫”“高壓”環(huán)境下工作的部件，如果個人先天素質(zhì)有問題，火花塞必然會直接罷工。上圖已經(jīng)列出了導致火花塞不能正常工作的各種原因。如果你的車遇到熄火、缺缸抖動等情況，可能是火花塞出了問題。

更多關于火花塞的知識在我們的汽車百科全書中有全面介紹。下次換火花塞時別忘了摸摸脈搏。

●編輯摘要

事實上，你在網(wǎng)上搜索就能得到很多關于“火花塞”這個話題的信息，而且大部分都是類似的，因為很少有人會對這個小玩意有什么天馬行空的想法，你能找到的“解讀”大部分都像是大學老師按照課本授課的感覺，可能對你一點幫助都沒有。

另一方面，我們希望每個人都能理解至少幾點。第一，火花塞不能亂換，不能“貴”。一定要注意“發(fā)熱量”等參數(shù)，注意火花塞的型號差異。其次，當所謂的“資深”機修工掏出你的火花塞，信誓旦旦地說你的車壞到要花大價錢去更換火花塞，做各種“清潔包”時，你就能識別出你健康的火花塞，然后冷靜地回應:“你的車很健康，你的發(fā)動機不需要洗。”...