實(shí)用型技術(shù)手冊(cè)（4） 火花塞技術(shù)揭秘

什么是熱值

那天下午，窗外的微風(fēng)使窗簾有規(guī)律地跳動(dòng)。雖然不吵，但是聽久了會(huì)很煩。經(jīng)過(guò)反復(fù)的心理掙扎，我昏昏欲睡，認(rèn)定長(zhǎng)痛不如短痛。當(dāng)我起床的時(shí)候，我要去教這個(gè)很久沒(méi)見的家伙。我還沒(méi)來(lái)得及采取行動(dòng)，風(fēng)已經(jīng)發(fā)動(dòng)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(fēng)喝彩，而散落的筆記本卻像一個(gè)做錯(cuò)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(guān)于火花塞的記錄。既然是命運(yùn)，請(qǐng)服從。現(xiàn)在，讓我們言歸正傳。希望你還沒(méi)有想過(guò)關(guān)閉網(wǎng)頁(yè)。

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(lái)求助，他的車EPC燈發(fā)出了警報(bào)。通過(guò)和他的溝通，我了解到這個(gè)問(wèn)題在短時(shí)間內(nèi)已經(jīng)處理了很多次，氣缸線路因?yàn)辄c(diǎn)火能量不足而被更換。車主說(shuō):“當(dāng)時(shí)剛換了火花塞，不會(huì)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(dòng)機(jī)電腦確實(shí)存儲(chǔ)了很多單缸起火的記錄。這次我覺得還是檢查發(fā)動(dòng)機(jī)控制環(huán)節(jié)比較好。不知道你能不能做好?！边@時(shí)，我的思路明顯受到了業(yè)主的影響。從檢測(cè)設(shè)備監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)來(lái)看，除了積碳導(dǎo)致的一些數(shù)據(jù)變化外，并沒(méi)有什么問(wèn)題。按照慣例，下一步應(yīng)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(shuō)比原來(lái)的好，很貴。當(dāng)時(shí)我也沒(méi)太在意，但從火花塞的顏色來(lái)看，缸內(nèi)積碳確實(shí)很嚴(yán)重。還是沒(méi)有任何前進(jìn)的跡象，于是我向經(jīng)驗(yàn)豐富的師傅請(qǐng)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?？赐曛?，新的問(wèn)題就會(huì)出來(lái)?；鸹ㄈ纳崮芰槭裁匆指叩?？

熱氣缸溫度會(huì)擴(kuò)散到所有零件?；鸹ㄈ慕^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(guò)程中，燃油混合物會(huì)進(jìn)入氣缸。此時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算機(jī)不打算點(diǎn)燃它們。在這個(gè)關(guān)鍵時(shí)刻，暴露在氣缸中的火花塞表面溫度過(guò)高，無(wú)法點(diǎn)燃燃油混合物。會(huì)發(fā)生什么？活塞還在上升，但燃油混合氣已經(jīng)被點(diǎn)燃并釋放出能量，而釋放的能量沒(méi)有用來(lái)推動(dòng)活塞下降，不僅沒(méi)有起到積極的作用，反而有所幫助，導(dǎo)致加速乏力，積碳加速增長(zhǎng)。

因此，根據(jù)不同的發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)整，相應(yīng)的火花塞也有嚴(yán)格的型號(hào)規(guī)定。所以出廠時(shí)，火花塞的發(fā)熱量已經(jīng)設(shè)定好了。如果更換，可能會(huì)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(dòng)機(jī)。

火花塞的結(jié)構(gòu)

●火花塞的結(jié)構(gòu)

知道什么是熱值及相關(guān)問(wèn)題后，再開始講結(jié)構(gòu)也不晚。說(shuō)實(shí)話，有多少人真的想知道火花塞的結(jié)構(gòu)？坐在技術(shù)設(shè)計(jì)頻道周圍的幾個(gè)技術(shù)控制員正在幫助不同類型的人。在他們的要求下，我會(huì)用白話說(shuō)幾句，就兩個(gè)字。

從外觀來(lái)看，火花塞大致可以分為五個(gè)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(duì)接。正是在這里，吸入或噴出的感覺來(lái)自于插拔氣缸管路時(shí)。同時(shí)，它也是接收電能的地方。下面的陶瓷部分是絕緣、耐熱和導(dǎo)熱的。這些都是陶瓷材料的特點(diǎn)。你注意到陶瓷表面有幾個(gè)凹槽狀的波紋。這不是無(wú)意的。可以防止閃絡(luò)。當(dāng)然不是金庸的武俠劇。我這里說(shuō)的是端子螺帽和主金屬之間的撞擊現(xiàn)象。因?yàn)樵邳c(diǎn)火過(guò)程中，端子螺帽和主金屬之間有持續(xù)的高壓電，高壓電會(huì)試圖沿著絕緣體表面溜走。為了阻止高壓電，設(shè)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(lái)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(lái)和氣缸蓋緊固的部分，螺紋直徑和螺紋長(zhǎng)度也是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)分類的?；鸹ㄈ┒说碾姌O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(shuō)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(diǎn)火能力更強(qiáng)，但價(jià)格相差數(shù)倍。

火花塞內(nèi)部將故意安裝一個(gè)3-5 kω的電阻。我們之前說(shuō)的是提高導(dǎo)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(diǎn)火時(shí)的無(wú)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(jī)或手機(jī)設(shè)備。所以下次有人投訴車內(nèi)手機(jī)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(guān)系圖來(lái)看，有內(nèi)阻的火花塞和無(wú)內(nèi)阻的火花塞基本沒(méi)有區(qū)別。

為了使火花塞在發(fā)動(dòng)機(jī)高速低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，在火花塞的中心嵌入了一個(gè)銅芯，對(duì)散熱有很大的貢獻(xiàn)。

●各種火花塞電極

注重實(shí)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(gè)很少見。它在中心電極上開了一個(gè)90度的開口，這樣在點(diǎn)火的時(shí)候開口的兩邊都可以打火，提高了點(diǎn)火性能。

注重表現(xiàn)

對(duì)于高性能車，尤其是賽車，都配備了高速、高壓縮比等發(fā)動(dòng)機(jī)，都是為了擠出更多的動(dòng)力，所以火花塞會(huì)變得更強(qiáng)。在長(zhǎng)時(shí)間全加速、發(fā)動(dòng)機(jī)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(diǎn)火性能。只有這樣，汽車才能有突出的速度優(yōu)勢(shì)。為了使火花塞達(dá)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(diǎn)燃，可以提高點(diǎn)燃性能。因此，高性能發(fā)動(dòng)機(jī)的火花塞天生就有一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的電極。點(diǎn)火部分絕緣體的形狀決定了加速的反應(yīng)速度。重新設(shè)計(jì)之初，設(shè)計(jì)師會(huì)根據(jù)需要設(shè)計(jì)火花塞點(diǎn)火部分的絕緣體形狀。

火花塞的性能及點(diǎn)火間隙調(diào)整

●什么是點(diǎn)火性能？

在整篇文章中，我一直在談?wù)擖c(diǎn)火性能。這四個(gè)字說(shuō)起來(lái)容易，但如果仔細(xì)考慮點(diǎn)火性能是什么，就會(huì)發(fā)現(xiàn)很抽象。

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

因此，無(wú)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(kuò)大電極間隙的大間隙火花塞，還是點(diǎn)火位置設(shè)計(jì)在燃燒室中心附近的凸出火花塞，都是為了提高點(diǎn)火性能而專門設(shè)計(jì)的。

●火花塞型號(hào)

“以NGK火花塞命名規(guī)則為例，解讀型號(hào)字母的含義”

不同的火花塞類型自然需要通過(guò)不同的型號(hào)代碼來(lái)區(qū)分。從我們挖掘到的信息來(lái)看，要解釋清楚真的不容易，因?yàn)椴煌幕鸹ㄈ麖S商都為自己的產(chǎn)品制定了一系列的“神秘代碼”，當(dāng)然這里也有“國(guó)標(biāo)”。拿我們手里的NGK品牌RIDIUM系列的CPR7EAIX-9來(lái)說(shuō)。如果和國(guó)標(biāo)對(duì)比，就是“鎳銅復(fù)合電極/鉑電極電阻火花塞發(fā)熱量7，絕緣體點(diǎn)火位置3毫米……”，我不知道我在說(shuō)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(zhǎng)19 mm，電極間隙0.9 mm，有興趣的可以在購(gòu)買火花塞時(shí)向商家索取相關(guān)產(chǎn)品規(guī)格目錄。你看，一個(gè)小火花塞有這么復(fù)雜的含義。

●火花塞的最佳工作溫度

和發(fā)動(dòng)機(jī)一樣，火花塞也有自己的最佳工作溫度。一般來(lái)說(shuō)，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(gè)范圍內(nèi)，附著在表面的碳可以燃燒，點(diǎn)火時(shí)間可以精確控制。如果溫度過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致燃燒過(guò)度，即提前點(diǎn)燃混合氣，嚴(yán)重時(shí)電極會(huì)溶解，而如果溫度低于這個(gè)范圍，火花塞頭會(huì)發(fā)黑，不會(huì)跳出火花。

●過(guò)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(gè)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(gè)問(wèn)題。如果發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)不好，積碳會(huì)附著在電極上，導(dǎo)致兩個(gè)電極之間的間隙變小，這肯定是個(gè)問(wèn)題。臭商人聞到了興趣的味道，他們實(shí)際上推出了一種清潔火花塞的特殊試劑?？磥?lái)這類產(chǎn)品的市場(chǎng)并不好，人們還是喜歡用更實(shí)惠的清潔劑來(lái)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(dǎo)致點(diǎn)火強(qiáng)度不夠，同時(shí)廠家規(guī)定的更換周期可以根據(jù)使用前的情況進(jìn)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(huì)產(chǎn)生上萬(wàn)伏的高壓電。長(zhǎng)時(shí)間受到直接電擊的兩個(gè)電極，由于高壓電的不斷摩擦，會(huì)產(chǎn)生間隙，從而導(dǎo)致兩個(gè)電極之間的間隙變大，點(diǎn)火強(qiáng)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?；鸹ㄈ膬蓚€(gè)電極之間的間隙約為1.1毫米。就像食譜告訴你放一點(diǎn)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(wú)法準(zhǔn)確估計(jì)這個(gè)程度，所以這只能靠經(jīng)驗(yàn)。對(duì)于火花塞來(lái)說(shuō)，鋸片是一把實(shí)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(dòng)。通過(guò)晃動(dòng)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(gè)角度來(lái)看，這確實(shí)是一個(gè)壞主意。每個(gè)人都應(yīng)該三思而后行。畢竟外電極在調(diào)整過(guò)程中會(huì)變形。沒(méi)有人能保證在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)是否會(huì)被高壓擊落，可能會(huì)對(duì)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(dòng)機(jī)，尤其是那些還沒(méi)到保修期的車，不要因?yàn)榫S修周期的延遲而造成不必要的損失。有些人會(huì)抱怨廠家制定的維修保修條款，但是沒(méi)有辦法，這就是現(xiàn)實(shí)。

我以前見過(guò)一起火花塞頭被燒的事故。這是一輛舊車，司機(jī)沒(méi)有太注意這輛車。加入的油大多等級(jí)低，質(zhì)量得不到保證。直到發(fā)動(dòng)機(jī)嚴(yán)重抖動(dòng)，我才上門求助。簡(jiǎn)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(tái)上拖下來(lái)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(méi)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(guò)火花塞電極的顏色來(lái)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(shuō)明對(duì)應(yīng)的氣缸狀態(tài)極佳。如果上面覆蓋了一層黑色，說(shuō)明你的發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)了一些問(wèn)題，比如混合氣過(guò)濃，或者有燒機(jī)油的情況。如果火花塞表面潮濕，可以斷定氣缸內(nèi)失火嚴(yán)重，噴油器噴出的汽油直接順著氣門排出，沒(méi)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(diǎn)火也會(huì)體現(xiàn)在火花塞上，但這種情況很少見，我們也找不到相應(yīng)的廢火花塞。

●發(fā)動(dòng)機(jī)熄火？抖動(dòng)？也許火花塞罷工了！

當(dāng)然，作為在“高溫”“高壓”環(huán)境下工作的部件，如果個(gè)人先天素質(zhì)有問(wèn)題，火花塞必然會(huì)直接罷工。上圖已經(jīng)列出了導(dǎo)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(dòng)等情況，可能是火花塞出了問(wèn)題。

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

●編輯摘要

事實(shí)上，你在網(wǎng)上搜索就能得到很多關(guān)于“火花塞”這個(gè)話題的信息，而且大部分都是類似的，因?yàn)楹苌儆腥藭?huì)對(duì)這個(gè)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(xué)老師按照課本授課的感覺，可能對(duì)你一點(diǎn)幫助都沒(méi)有。

另一方面，我們希望每個(gè)人都能理解至少幾點(diǎn)。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(hào)差異。其次，當(dāng)所謂的“資深”機(jī)修工掏出你的火花塞，信誓旦旦地說(shuō)你的車壞到要花大價(jià)錢去更換火花塞，做各種“清潔包”時(shí)，你就能識(shí)別出你健康的火花塞，然后冷靜地回應(yīng):“你的車很健康，你的發(fā)動(dòng)機(jī)不需要洗?！?..