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火花塞的功能和结构

●火花塞的作用

使用内燃机的汽车使用的燃料一般是汽油和柴油。在中国的汽车市场上，汽油车占据了很大的比重。汽油机不同于柴油机，因为汽油的燃点高(400度左右)，所以需要用强制点火来点燃混合气。点燃混合气的关键是我们今天要深入讨论的火花塞。

自1860年法国人Lunayr发明世界上第一个火花塞以来，火花塞在结构、外观、材料、工艺等各方面都发生了很大的变化，但其工作原理却始终如一。中国第一个国产火花塞是1952年在南京电瓷厂生产的。攻克火花塞制造技术难关的人是一个叫唐永春的人。火花塞在中国的发展历史，可以参考一本叫《汽车火花塞工业史》的书。

火花塞的点火过程可分为四个步骤:1 .点火线圈在火花塞电极两端产生高压，高压击穿电极间的介质产生电火花；2.高温电弧加热混合物，产生焰核；3.火焰核心变大，火花塞的电极结构会影响这一过程，从而影响火花塞的点火性能；4.当火焰中心温度上升到混合物的燃点时，混合物被点燃。

●火花塞的结构

火花塞由以下几部分组成:1 .接线螺母；2.电极；3.接地电极；4.金属外壳；5.绝缘体。火花塞上的接地电极与金属外壳相连，通过气缸盖的螺纹连接与发动机缸体相连。绝缘体主要起到隔离金属外壳和中心电极的作用。连接螺母是火花塞与高压线圈接触的部分。电流通过连接螺母和中心电极后，击穿中心电极和接地电极之间的介质产生火花，从而点燃筒内的混合气体。2

火花塞的热值和间隙回到顶部

●火花塞的热值

火花塞的发热量反映了火花塞将热量从燃烧室传递到气缸盖的能力。只要是汽油机，燃烧室的理想燃烧温度都在500-850℃范围内。将燃烧室温度控制在上述范围内，可有效避免火花塞提前跳动和火花塞头过热；同时还能有效清除气缸的燃烧残渣，避免气缸起火。

通过火花塞芯的长度可以大致区分不同热值的火花塞。热火花塞的火花塞芯越长；短火花塞芯是冷火花塞。当然，也可以通过改变中心电极的合金成分来改变火花塞的热值，但一般来说，改变火花塞芯长的方法更常用。我们常用的鉴别博世和NGK火花塞发热量的方法是不一样的。NGK火花塞越热，模型中的数值越低。博世的火花塞越热，模型中的数字越大。例如，NGK的BP5ES和博世的FR8NP具有相同的热值(粗体数字表示热值)。一般家用车的发动机用的都是中热值的火花塞。以NGK火花塞为例。一般在他们的模型中表示发热量的位置会是“6，7，8”。通过对比上表，我们可以知道相应型号火花塞的热值范围。

热火花塞从燃烧室导出热量的速度低，而冷火花塞从燃烧室导出热量的速度高。当发动机调整正时、更换汽油、修改功率时，必须选择合适热值的火花塞。所以大功率发动机一般都用冷火花塞。根据经验，发动机输出功率每增加75-100马力，火花塞发热量就会降低一个等级(使用散热能力更好的型号)。

●火花塞的间隙

不同的发动机，即使是同一台发动机，在不同的调谐条件下，使用的火花塞间隙也不同。火花塞间隙过小会导致过早点火、熄火，甚至损坏发动机；火花塞间隙过大会导致起火、火花塞积污增加、功率下降和油耗增加。更换非原装火花塞时，不仅要注意火花塞电极类型和火花塞发热量，还要注意火花塞间隙。

点击此处查询NGK火花塞的间隙。

点击此处查询博世火花塞的间隙。

3电极类型和火花塞材料回到顶部

●火花塞的电极类型

经过一百多年的发展，传统的标准火花塞已经发展出多种电极类型。火花塞从传统的标准单边极发展到凸出单边极，从单边极发展到多边极。

突出式单极火花塞是为目前广泛使用的顶置气门发动机设计的。其绝缘体裙部从螺纹金属壳的端面伸出，并延伸到燃烧室中。这种火花塞在混合气燃烧室内吸收更多的热量，怠速时工作温度更高，避免结垢；发动机转速高时，进气气流直接冷却火花塞裙部，所以最高温度上升不多，热值范围大。对于老式的侧气门发动机，凸出的火花塞不能使用，因为进气气流对火花塞的冷却作用较弱。

传统单极火花塞的焰心位于中心电极和侧电极之间，热量被侧电极吸收，从而抑制了焰心的增大，即“抑焰效果”明显。这降低了这种火花塞的闪络性能。

20世纪20年代，三面火花塞开始出现，三个接地电极位于中心电极周围，消除了单面火花塞中心电极被侧电极遮挡的缺点，减弱了“抑焰作用”，使火花能量更大，从而具有更好的轰燃性能。这里要明确的是，虽然多电极火花塞有多个接地电极，但是在火花塞闪络的瞬间，电流只通过单个接地电极，这样就不会同时发生多电极闪络。

●火花塞电极材料的进化

在火花塞的发展过程中，引入了各种稀有金属，以提供良好的散热性、耐化学腐蚀性、耐电腐蚀性、闪络性能和工作稳定性。

首先，让我们看看火花塞的中心电极。中心电极的材料经历了几个演变过程，如铁、镍、镍基合金、镍铜复合材料和贵金属。

Beru公司于1943年首次开发出铜芯电极火花塞。目前，铜芯电极火花塞覆盖率已达95%。铜芯电极导热性好，不易产生热点火、怠速、低负荷和积碳，点火性能好。纯金属容易氧化，产生化学腐蚀，所以在铜芯上镀一层耐蚀性好的镍基合金，可以使火花塞具有良好的耐蚀性和更好的散热性能。

侧电极接地，所以电腐蚀低，但化学腐蚀仍然存在。向镍基中添加锰和硅可以提高耐化学腐蚀性。Champion公司1998年推出的铜芯侧电极火花塞，可降低侧电极工作温度100℃，减少因火花塞温度过高而导致的点火提前，减少烧蚀和电极间隙变化，使火花塞工作更加稳定。

目前主流发动机都是采用涡轮增压、缸内直喷等技术来增强动力，功率上升、压缩比、最高转速都在不断上升。为了满足“三高”汽油机高转速、高压缩比、高功率的需要，火花塞的电极材料进一步升级，使用铂(熔点为1772℃)和铱(熔点为2410±40℃)作为火花塞的电极材料。这种带有贵金属电极的火花塞具有很高的耐化学腐蚀性，使用寿命有了很大的进步。

贵金属通常制成极细的电极(直径0.2毫米)，通过烧结固定在绝缘子的点火端。还有直径为0.4mm-0.8mm的贵金属圆片通过激光焊接的方式焊接在中心电极和侧电极上。

贵金属电极火花塞有几个突出优点：

1.电极的高耐蚀性使点火间隙长期不变，点火间隙稳定，发动机运转平稳，不需要对发动机的点火间隙进行校正。据统计，使用铂金火花塞的发动机在行驶16万公里后，点火间隙只增加了0.05毫米。

2.由于贵金属电极的尖端放电效应，点火更容易，发动机可以低速平稳运行。

3.超细电极削弱了电极的吸热和熄火作用，更容易形成焰核，从而点燃混合气，使燃烧更完全，排放更低。

4火花塞表面点火及故障分析回顶

●沿面点火的积碳自洁功能

上面提到铂、铱等贵金属用于提高火花塞的闪络性能和使用寿命；还提到了多极火花塞具有火花能量大、闪络性能好的特点。现在来说说积碳对表面点火的自清洁作用。

所谓表面点火，即点火火花总是通过绝缘子裙部从中心电极跳到侧电极。表面点火设计的火花塞侧电极位于绝缘体侧，抑焰效果较弱，所以这种火花塞火花能量大，点火可靠。因为火花总是穿过中心电极的绝缘子裙部，可以烧掉附着在绝缘子裙部的积碳，起到自洁作用。

多极火花塞通常设计成沿表面点火。单极火花塞采用表面点火设计，增加辅助侧电极，提高积碳的自清洁能力。

●火花塞故障现象分析

在网上查询火花塞的故障分析，会出现很多图文并茂的介绍。这些介绍中提到了一些异常现象，如绝缘层爆裂、中心电极熔化、接地电极熔化等。这里只介绍车主的一些通病。

当火花塞积碳严重时，应检修燃油系统和冷启动系统，更换空空气滤清器和火花塞。火花塞积油需要大修或修理发动机，更换新的火花塞。火花塞内的铅沉积应该用无铅汽油代替，火花塞也应该更换。

总结：

简要介绍了火花塞的作用、结构、发热量、间隙、电极类型、电极材料及表面点火的特点，并简要介绍了火花塞的常见故障。下一期《火花塞深度解析》将介绍火花塞的拆装方法，不同电极材料的火花塞使用寿命以及简单的选择原则。请注意！

1.你多久需要换一次火花塞？

由于火花塞的材质不同，火花塞的种类可分为:普通铜芯、钇金、铂、铱金、铂铱合金火花塞等。这几类火花塞的使用寿命和相应的更换里程都不一样，所以在选择的时候一定要区分清楚。

一般来说，在正常使用情况下，普通铜芯火花塞的使用寿命是3万公里，而贵金属火花塞的使用寿命是6万到9万公里。不同车厂规定的保养周期不完全一样，所以具体更换周期也要以车厂规定的标准为准。不要随意延长，这就需要更换。

如果发现车辆油耗增加，可以考虑是否更换火花塞。一般2万到3万公里后修理厂会建议更换，因为此时火花塞并没有完全损坏，只是效率有所下降。其实这取决于火花塞的质量。普通火花塞每4万公里更换一次，铂铱每6万到8万公里更换一次。如果在汽配城或者电商网站自己买一个火花塞，一般几十元到一百元。找个靠谱的维修店安装。一般来说，安装费会收取20元左右。安装过程耗时短，一般可以自己检查，既能省钱，又能防止黑心维修店重复使用别人车上拆下来的半新火花塞。

二、如何判断火花塞损坏？

1.验车:最好在专业人士的指导下操作。车主都知道这个常识更多的是用来识别专业的保养建议，最好不要自己操作。

(1)短路:让发动机怠速运转，用螺丝刀将火花塞逐缸短路，仔细倾听发动机转速和噪音的变化。转速和噪音变化明显，说明火花塞正常。当转速和噪音不明显时，说明火花塞处于异常状态。

(2)打火:拧开火花塞，放在气缸体上，用高压线试火。如果没有火花或火花微弱，说明火花塞漏气或不起作用。

2、观察外观颜色:车主可以学习这种方法，维修人员拆下火花塞后，可以自行判断和检查。

取下火花塞观察，根据以下外观颜色观察判断火花塞的使用情况:

(1)如果是赤褐色或铁锈色，说明火花塞正常；

(2)如果有油，说明火花塞间隙失衡或供油过多，高压线短路或开路；

(3)如果是烟熏黑，说明火花塞冷热型不对或混合气过浓，有机油逸出；

(4)如果尖端和电极之间有沉积物，沉积物是油性的，证明是气缸漏油，与火花塞无关；如果沉积物是黑色的，说明火花塞积碳，旁通；灰色沉积物是由于汽油中覆盖电极的添加剂引起的缺火；

(5)如果火花塞烧蚀严重，顶部会有疤痕、黑线、裂纹和电极熔化，说明火花塞已经损坏，必须立即更换。

三、如何选购火花塞？

火花塞，看似不起眼的小零件，但作用可以说是非常大的，属于易损件，需要定期更换。汽车厂商因为成本控制，可能不会选择最好的火花塞设备，但是可以保证车辆的正常运行和使用。当车辆进入保养环节，将面临更新火花塞的选择。目前市场上常见的火花塞品牌有:德国博世、日本电装、日本NGK、美国AC德科、美国奥托立特等。购买时注意不同品牌火花塞的对比表，避免买错型号。

一般来说，火花塞的价格从几十到一百多元不等，但一定要买知名品牌的正品配件，以免坏了发动机。下面简单介绍一下火花塞品牌:

1.博世:德国进口火花塞主要用于夏、福雷、吉利、、、别克等车型，具有耐腐蚀性强、点火可靠性强、使用寿命长的特点。NGK是从日本进口的火花塞，主要用于宝来、帕萨特、天籁、华晨、比亚迪、北斗星等。具有绝缘性好、导热性好、气密性强、抗热震性强等特点。

2.电装，日本进口火花塞，主要用于奥迪、雷克萨斯、皇冠、考斯特、霸王、海狮、柯斯达、李霞、蓝鸟、凯越、雅阁等车型，点火可靠，规格齐全，密封性能好。

3.AC德科，美国进口火花塞，主要用于宝马、保时捷、奥迪、宾利、君威、雪佛兰、凤味、蓝鸟、三菱等车型，具有较强的耐腐蚀性、耐热性、抗氧化性等特点。

4.Autolite，美国进口的火花塞，主要用于雅阁、科帕奇、crv、奥德赛、飞度、丰田、起亚、现代、华晨、三菱、斯巴鲁、比亚迪、长城等。具有动力强、省油、寿命长的特点。

5.Eyquem，法国进口火花塞，主要用于塞纳塞纳、毕加索、标致307、黛安芬、雪佛兰等车型。具有点火可靠、耐腐蚀、性价比好的特点。

当然，市面上有很多高性能的火花塞用来改装升级车辆，也有一些经济型的国产火花塞品牌。选择哪一种，要看自己的车辆情况。

不同型号的火花塞，型号、要求、价格、更换周期都不一样。以我们常见的车型为例:一款新桑塔纳火花塞56元，博世品牌，3万公里224元；帕萨特126元每辆，NGK品牌，每次更换需要4辆，厂家建议每2万公里更换一次，共计504元；高尔夫6是70元的NGK品牌，厂家建议每3万公里更换4个，共280元；宝马5系火花塞254左右，博世品牌每5万公里更换4个火花塞，一共1019元。上面的例子是选择大家熟悉的不同排量不同档次的车型。这里涉及的品牌和价格都是厂家指定的，车主在以后的保养中也可以根据自己的需求来选择。

总结:日常用车过程中要做好火花塞的保养和更换，做到具体的“五忌”，即火花塞使用过程中忌冷热、忌长时间使用、忌长时间积碳清除、忌随意除垢、忌火灾。这可以延长火花塞的寿命，并确保发动机的经济和安全运行。