[知识篇]火花塞（火嘴）专题

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一、火花塞

凡是汽油发动机上都有火花塞，一缸一个，个别的高速汽油发动机每缸还装有2个火花塞。火花塞虽然只有是一只小零件，但它却极其重要，没有它发动机会动弹不得。凡是经常开车的人都会很熟悉这个玩意儿。

火花塞的作用是把点火线圈产生的高压电（1万伏特以上）引入发动机气缸，在火花塞电极的间隙之间产生火花点燃混合气。火花塞的工作环境极为恶劣，以一台普通四冲程汽油机的火花塞为例，在进气冲程时温度只有60℃，压力90KPa；而在点火燃烧时，温度会瞬间上升至3000℃，压力达到4000KPa；这种急冷急热的交替频率很高，不是一般材料所能应付得了，还要保证绝缘性能，因此对火花塞的材料要求也就很苛刻了。

火花塞很小，一只口袋可以放好几只，但它构造不简单。它有绝缘体和金属壳体两大组成部分：金属壳体带有螺纹，用于拧入气缸；在壳体内装有绝缘体，它里面贯通着一根中心电极、中心电极上端有接线螺母，连接从分电盘过来的高压电线；在壳体的下端面焊有接地电极，中心电极与接地电极之间有0.6－1.0毫米的间隙，高压电经过这个间隙入地就会迸发出火花点燃混合气。

火花塞关键部分是绝缘体，如果绝缘体不起作用，高压电就会“抄小路”而不经两极入地，造成无火花现象。火花塞的绝缘体必须要有良好的机械性能和耐高电压、耐高温冲击，耐化学腐蚀的能力，普通火花塞多采用以氧化铝为基础的陶瓷做成。

火花塞的尺寸是全世界统一的，任何汽车上都可以通用，但由于汽油发动机类型有区别，因此火花塞也会分有二种基本类型，冷型和热型。冷型与热型是相对而言，它反映了火花塞的热特性性能。火花塞要有适当的温度才能工作良好，没有积炭才能工作正常。实践证明火花塞绝缘体保持在500－600℃温度时，落在绝缘体上的油滴能立即烧去不会形成积炭，高于这个温度会早燃，低于这个温度有积炭。在不同发动机上的温度会不一样，设计者就利用绝缘体裙部的长度来解决这个矛盾。有些裙部短受热面积小，散热快，因此裙部温度低些，称为冷型火花塞，适用于高速高压缩比的大功率发动机；有些裙部细长受热面积大，散热慢，因此裙部温度高些，称为热型火花塞，适用于中低速低压缩比的小功率发动机。自己的汽车用什么火花塞，要按照厂家的规定型号选用，不是什么火花塞都适用的。

普通火花塞都是单极的，但现在还有一种多极火花塞，例如博世（Bosch）公司生产的4极火花塞。这种4极火花塞采用铂中央电极，周围4个接地电极是用稀土金属钇制成。通电时电火花在电极之间来回穿梭跳跃，选择一个阻抗最小的打出火花，好象雷电闪光一样。由于多极火花塞电极之间的面积比单极大，使火花活动范围大，火花能够尽可能多地接触混合气以保证可靠点火燃烧，同时又能保证电极间隙尽可能小，在一般情况下均能够使点火电压形成可靠的电火花。经试车表明这种火花塞寿命长，燃油经济性比普通火花塞高5%。

火花塞这个玩意儿看上去简单，做起来不容易，它对材料及制造工艺的要求十分高，由于工作环境十分恶劣，火花塞绝缘体被击穿、电极积炭失效常会发生，因此它属于“易损件”，有不少司机的工具箱里常备火花塞，以便随时更换。当然，随着技术的发展，火花塞的耐用性也提高了，电极材料使用铂合金来代替传统的铜－镍合金，延长了火花塞的使用寿命，现代轿车的火花塞一般使用里程达十五万公里左右。

二、火咀的冷热值（火咀度数）

换火花塞您还需要一个基本概念，那就是“热值”。汽缸里的温度变化非常大，试验证明火花塞内绝缘体的工作温度在５００℃—９００℃比较合适，无论何种发动机都要满足这个要求。但是高压缩比的高速引擎温度高，火花塞散热要快，而低压缩比低转速引擎正好相反，如何满足不同发动机的需要呢？那就要设计不同热值的火花塞，它们的区别在于内部结构，我们要区分它们只有通过热值的“度数”进行判别。

市售的火花塞热值从５°—１３°，数值越大，火花塞就越“冷”，即所谓的冷型，适合高转速高压缩比的引擎使用；数值越小，火花塞越“热”（热型），适合低压缩比引擎使用。

较冷的火花塞的制作比一般产品更加精良，所以在引擎高转时，它能保证点火的准确性和质量，从而保证引擎极限时的最大马力。另外其电阻也控制得非常小，点火次数的绵密丝毫不因转速的升高而有所遗缺。所以使用度数较高的火花塞对习惯拉高引擎转速换挡或“飚车”族是大有裨益的。但是如果您改用过高度数的火花塞（不适合您车的引擎），那么就会出现启动困难，低速不稳的情况。具体而言在广东这种亚热带天气下，５°—８°的火花塞比较合适（普通汽车使用５°—６°、可改为６°、７°、８°，具体要视实际装车后反应而定，市区使用一般车建议最高７°为准），而９°以上的则只有在酷热的天气下的赛车才用得上。还要提醒一句，火花塞上只标有国际或厂内标准的代号编码，它表示了结构形式、热值度数等信息。但一般消费者是无法辨认这些的，所以在购买前请向商家询问清楚。

三、如何选择正确热值的火咀

玩车的DX喜欢换火咀，但火咀有冷热型之分，若换得不对可影响原车的性能。

从厂方资料看来，铱合金(Iridium)火咀的溶点约是2400℃，比白金火咀还要高700℃，硬度和抗蚀能力也比白金火咀强六倍以上。当中视乎合金的比例，如果加入铑(Rhodium)，溶点和硬度更可进一步提高。由于铱合金溶点高，抗蚀能力强，所以容许电极焊点的直径进一步缩少，由白金火咀的1.1mm缩少至0.4-0.7mm，效果是火花更集中，所需电压亦得以下降。

多间生产厂均声称，采用铱合金火咀，在苛刻的燃烧室中，能更稳定地提升燃烧效果，结果是增加马力，减少引擎内部构件积碳，令机件更耐用等等......。 如果是你的机器是涡轮增压，或Super-Charge引擎，采用铱合金火咀会令性能更加稳定。用在一般车上，有生产商建议寿命约是三万公里。如果你的车引擎压缩比高(12.0:1 以上)，并经常高转数行车，采用铱合金火咀似乎是合适的选择。

但有更多车主的座驾不是跑车，也不会长期用高转数，选用铱合金火咀便显得有点浪费。大部份人都只是作假日巡航或平日代步之用，车速不会很高，反而大部份时间车速都是低过机器本身预计的最佳速度。所以应视乎驾驶地段及本身习惯，选择正确热值的火咀。这比起选用甚幺贵金属火咀来得更有效，更经济。

由于不同驾驶人的习惯和行驶的路段，会令引擎温度不同。每款火咀都有特定的工作温度，用意便是迎合不同需要。例如长期低转行车，市区开开停停，如火咀温度过低，会造成点火不良。此时便应该想办法令火咀温度提升，方法是增加火咀暴露在燃烧室的面积，令火咀保留多一点温度。相反长期高负苛高转数行车，要避免火咀过热溶化，便要选用热值低一点，火咀暴露在燃烧室面积少一点的型号。

各火咀生产商都就不同热值有不同编号。基本原则是编号越小，热值越高。下次更换火咀，记紧查看全部火咀的状况，判断各个汽缸的工作状况，才决定选用原本热值，还是高 / 低一级热值的火咀。留意热值的替换只限上下一级，否则火咀绝缘体过长(热值过高)会和活塞发生碰撞！绝缘体过短(热值过低)，火花缩上燃烧室顶部，造成烧燃不良。

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四、火咀检查须知

其实拆出旧火咀后并不需要实时弃掉，可观察旧火咀的状态，从而了解引擎的燃烧效果是否正常。火咀头通常都会有以下四种不同的状态，反映出引擎存在着不同的问题。

正常损耗:
若引擎得到工常的燃烧效果经使用后的火咀只会出现图中的状态，熏黑的地方只会集中正点火头及勾位之上。

供油过多:
若引擎供油量过多或点火时间不正确，就会令汽缸内残留大量油气‧令火咀点头长期处于过湿的情况，轻则令耗油量提高及点火效能降低：重则令火花熄灭，引至难以激活引擎及窒油的情况。所以拆出旧火咀时发觉点火头如图中般湿润或大面积熏黑的情况，就要去重新调校引擎了;

过度损耗:
若太长时间没有更换火咀，就会令人咀过度损耗;失去应有效能。而且火咀头的金属及胶质更会严重损坏，像图中的火咀勾位及点火头己燃烧至变成黄色，表面更已脱落，可发出的火花极低，令燃烧效能大打折扣。

温度过高:
如用错度数的火咀，火咀的散热效能未能对应引擎内部温度，又或引擎出现”Over
Heat”的问题，火咀就会如图中般出现点火头金属溶解的情况，以至不能发出足够的火花点火。而这个情况亦会因为供油量不足，令汽缸得不到足够降温效能所至。此外，点火时间过早亦会令火咀干烧，以至过热。

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正常损耗:
若引擎得到工常的燃烧效果经使用后的人咀只会出现图中的状态，熏黑的地方只会集中正点火头及勾位之上。

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供油过多:
若引擎供油量过多或点火时间不正确，就会令汽缸内残留大量油气‧令火咀点头长期处于过湿的情况，轻则令耗油量提高及点火效能降低：重则令火花熄灭，引至难以激活引擎及窒油的情况。所以拆出旧火咀时发觉点火头如图中般湿润或大面积熏黑的情况，就要去重新调校引擎了;

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过度损耗:
若太长时间没有更换火咀，就会令人咀过度损耗;失去应有效能。而且火咀头的金属及胶质更会严重损坏，像图中的火咀勾位及点火头己燃烧至变成黄色，表面更已脱落，可发出的火花极低，令燃烧效能大打折扣。

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温度过高:
如用错度数的火咀，火咀的散热效能未能对应引擎内部温度，又或引擎出现”Over
Heat”的问题，火咀就会如图中般出现点火头金属溶解的情况，以至不能发出足够的火花点火。而这个情况亦会因为供油量不足，令汽缸得不到足够降温效能所至。此外，点火时间过早亦会令火咀干烧，以至过热。

五、火花塞不跳火故障分析与诊断

车用发动机在工作中，个别火花塞不跳火现象是难以避免的，而且驾驶员一般不易发觉，其功率损失往往会以加大节气门开度来弥补。若有两个或两个以上火花塞不跳火，不仅使油耗剧增，而且排气污染也将成倍增加。据了解，一个火花塞不跳火，排气污染将会比正常情况增大3-4倍，在3种有害气体中(CO、NO2、HC)，HC的增加较为明显。有人试验：经过维护调整的火花塞，可节油10%左右，如果及时更换新件，可节油5%。为此，加强火花塞的定期维护检修，避免其不跳火现象发生，以确保正常工作是非常重要的。

　　 一、火花塞不跳火的原因

　　1.火花塞间隙调整不当。间隙太小，不仅限制了火花与混合气的接触面积，而且由于电极的“消焰”作用，又抑制火焰核的成长，尽管跳了火，但火花微弱，混合气着火困难；间隙过大，点火系提供的点火电压可能不足，无法使火花塞电极间跳火。

　　2.火花塞电极表面积油(附着一层油膜)。这是润滑油或汽油控制不当造成的。火花塞积存的机油，一般是由气门导管或活塞与气缸壁之间的间隙中窜入的(磨损过限，配合间隙过大而窜机油)。火花塞积存的汽油，是因混合气过浓引起的。火花塞上无论是积存汽油、机油或水，都有可能使电极短路而不跳火。

　　3.火花塞裙部裂损。高压电流从开裂处击穿漏电，致使电极处不跳火。

　　4.电极积炭，中心电极向周围漏电而不向侧电极跳火。这是因为火花塞上积炭(或油污)存积过多，使之短路不跳火，并进而烧坏绝缘体，造成火花塞损坏。

　　5.电极损坏。火花塞电极受电火花的长时间电蚀或燃烧气体的化学腐蚀，会导致电极断损脱落而无法跳火。

　　6.火花塞绝缘电阻值太低。这种现象会削弱加到火花间隙上的点火电压值，使火花变弱，甚至完全失去点火功能。

　　7.高压电线短路。如点火线圈至分电器一段高压点火导线漏电(短路)，则整个发动机无法启动；或分电器至火花塞一段漏电(短路)，则一个缸的火花塞不跳火。

　　8.白金触点烧蚀。这样将导致全部火花塞不跳火，发动机无法启动和正常运转。

　　9.白金触点弹簧的弹力太弱。高速时会使触点闭合时间太短，或不闭合，由此造成火花塞的火花弱或缺火。

　　10.容电器绝缘击穿短路，工作失效。容电器失效会使分电器不能正常工作，白金触点产生火花，引起火花塞不跳火，发动机起动困难。

　　11.点火线圈损坏。

　　 二、火花塞不跳火的诊断 常采用就车检查法。

　　将发动机怠速运转，用起子将火花塞依次短路，逐缸断火，可发现不跳火的火花塞，或拆下火花塞放在缸盏上，用端头对火花塞铁芯接线处接触进行试火，有无强烈跳火现象，即可判断；也可用手触摸绝缘体是否比其它火花塞温度低，即可确定是否工作不良，拆下火花塞观察其表面颜色及电极积炭和技术状况，即可确定其有无故障。

　　火花塞在使用中要定期维护检修，发现异常应及时修复，必要时按规范检修、调整或更换新件。 火花塞的选用，应根据发动机性能和使用条件而定，一般按照汽车使用说明书的规范要求选配。使用中应保持清洁干燥，电极完整无油污，绝缘无破损。加强维护，清除积炭，正确使用，使之保持其完好的技术状况，以发挥其正常作用。

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常听说普通火咀、白金火咀、铱金火咀，其实这是对火花塞电极材料的不同而区分出来的特殊称谓。一般汽车的原厂火花咀，其电极材料由镍锰合金制成（即普通火咀），它们一般在行驶1万公里或1年后都要进行检查或更换。而白金火花塞则可实现10万公里内免检查更换，而近来才出现的铱金属火花塞同样能达到这样的水平。这给用车带来极大的方便，不过这里提醒一句，您在修发动机时若没出声特别申明，修理厂是不会给您换上白金火花塞的，因为一只普通火花塞仅几十元，而原厂的白金产品则上百才有交易（一般只有奔、宝一类高档轿车和部分丰田轿车才原厂配用白金火花塞），所以您必须紧记普通火花塞的保养时限，并时常检查为妙（无非就是颜色、火花塞间隙等，此处不多说。）

　　白金、铱金火花塞的售价比较昂贵，毕竟是稀有金属嘛！其实它们的份量很少，仅在两电极的尖端焊上小小丁点，不过不要小看这么一点。为什么要用稀有金属，正如前所说首先是耐用。气缸在工作时，混合气压缩、燃烧产生极高的温度和压力，使火花塞电极温度高达900摄氏度左右，此时还要火花塞点火，电极上的高温程度可想而知。

　　由于银、金的熔点太低所以不能用作电极材料，而镍则有接近1500摄氏度的熔点且价格便宜，所以被广泛应用。白金则接近2000摄氏度才被熔掉，其稳定性和抗烧蚀自然比镍要好。而新近出现的铱金材料则比白金有更高的熔点， 所以更加适合高性能发动机长时间、高转速情况下使用。另外化学特性比较稳定是稀有金属的本质，所以白金、铱金在极高转速的高温、高压下，依然能提供准时、强劲的火花。要知道在这种极限情况下，普通火花塞极有可能发出不稳定、不准时的火花，甚至有可能"失火"，引擎的工作因此大打折扣。

　　明白为什么改装高性能火花塞之后，还要提醒您，不要盲目跟风。改火花塞需把自己车的情况和使用习惯联系一起。换白金火花塞肯定好，一分钱一分货，是否需要自己衡量。而铱金火花塞更贵，试问您经常去"飙风"吗？如果不是，好的白金火花塞也不比铱金的差，没必要浪费钱。

　　火星塞的电极经由反覆持续的发电点火，点燃汽缸内的混合气，此时，点火系统的其他部分则产生正时的高压电脉冲，形成火花并产生爆炸提供引擎动力输出所需的能源。

　　而火星塞的构造是以一根细长的金属电极穿过一个具有绝缘功能的陶瓷材质而制程，绝缘体的下部周围有一个金属材质的壳，以螺牙方式旋紧在汽缸盖上，在这个金属壳的底部再加焊一电极与汽车车体形成接地作用，另外，在此电极中央的末端，必须再以一个微小的放电间隙分隔开来。

　　接着，从分电器来的高压电流，会经过这个中央电极导电，然后在底端的放电间隙放电，这时火星塞发挥功用产生火花燃烧混合气，引擎就得到能源并输出功率。

　　所谓的多爪火星塞，指的是在底部的接地电极部分，设计成单、双、三或四爪的型式，而这样的设计最主要用意都在于，让点火时的火花放电较平均，对混合气的燃烧效率也就会更好。

　但是其实只要电极部分的点火放电火花能维持在中央部分持续点火，就算是单爪火星塞也算的是上乘的好产品，所以，面对市面上琳琅满目的产品，您知道该如何做决择了吧？