這里頭有大學問 深入剖析火花塞（一）

●火花塞的電極類型

　　經過了一百多年的發展，傳統的標準火花塞已經發展出多種多樣的電極類型。火花塞由傳統的標準型單側極發展到突出型單側極，由單側極發展至多側極。

　　突出型單側極火花塞是為現在被普遍使用的頂置氣門發動機而設計的。它的絕緣體裙部突出帶螺紋的金屬殼體端面伸入燃燒室內。這種火花塞在混合氣燃燒室吸收較多的熱量，在怠速時有較高的工作溫度，避免污損；當發動機轉速較高時，進氣氣流直接對火花塞裙部進行冷卻，因而最高溫度提升不多，熱值范圍大。而對于老式的側置氣門發動機，由于進氣氣流對火花塞的冷卻作用較弱，則不能使用突出型火花塞。

　　傳統單側極火花塞的火焰核位于中央電極與側電極之間，熱量較多地被側電極吸收從而抑制了火焰核的增大，即“消焰作用”明顯。這就降低了此類型火花塞的跳火性能。

　　在上世紀20年代，開始出現了三側極火花塞，三個接地電極位于中央電極四周，消除了單側極火花塞中央電極被側電極遮擋的缺點，削弱了“消焰作用”，火花能量較大，擁有更好的跳火性能。這里要明確一點，雖然多電極火花塞有多個接地電極，但在火花塞跳火瞬間電流僅通過單一接地電極跳火，不會出現多電極同時跳火的情況。

●火花塞電極材料的進化

　　火花塞在發展的過程中引入了各種的稀有金屬，以提供良好的散熱能力、抗化學腐蝕能力、抗電腐蝕能力、跳火性能以及工作穩定性等性能。

　　首先我們來看看火花塞的中央電極。中央電極的材質經歷了鐵、鎳、鎳基合金、鎳-銅復合材料以及貴金屬幾個演化過程。

　　貝魯（Beru）公司于1943年首先開發出銅芯電極火花塞。目前銅芯電極火花塞的覆蓋率已經達到95%。銅芯電極具有良好的導熱性，不容易產生熾熱點火、怠速、低負荷也不容易產生積碳，擁有較好的點火性能。純金屬容易氧化和產生化學腐蝕作用，因而在銅芯外表包裹一層耐腐蝕性能較好的鎳基合金能夠使火花塞擁有良好的抗腐蝕能力的同時散熱性能也更好。

　　側電極接地，因而電腐蝕作用較低，但化學腐蝕作用依然存在，在鎳基中加入錳和硅可提高抗化學腐蝕性。而Champion在1998年推出的銅芯側電極火花塞可以使側電極的工作溫度降低100℃，減少了因火花塞溫度過高的點火提前，溫度降低也減少了燒蝕和電極間隙變化，火花塞工作更加穩定。

　　現在主流的發動機都采用了渦輪增壓、缸內直噴等增強動力的技術，升功率、壓縮比、最高轉速都不斷攀升。為適應高轉速、高壓縮比、高升功率的“三高”汽油發動機的需求，火花塞的電極材料也進一步升級至使用熔點較高的鉑（熔點為1772℃）、銥（熔點為2410±40℃）作為火花塞電極材料。這類采用了貴金屬電極的火花塞具有極高的抗化學腐蝕能力，在使用壽命上有了長足的進步。

　　貴金屬一般會被制成極細電極（直徑0.2mm），通過燒結的方法固定在絕緣體發火端。也有把直徑為0.4mm-0.8mm的貴金屬圓片使用激光焊接方法焊接于中央電極以及側電極上的。

　　貴金屬電極火花塞有幾個突出優點：

　　1.電極的高抗腐蝕性使得點火間隙長期不變，點火間隙穩定，發動機運轉平穩，無需修正發動機點火間隙。有數據表明，使用鉑金火花塞的發動機經過16萬公里運轉，點火間隙僅增大0.05mm。

　　2.由于貴金屬極細電極具有尖端放電效應，因而點火更容易，發動機在低轉速工況也能平穩運行。

　　3.極細電極減弱了電極吸熱和消焰作用，火焰核更容易形成從而點燃混合氣，使燃燒更充分，排放更低。