這里頭有大學(xué)問 深入剖析火花塞（一）

●火花塞的電極類型

　　經(jīng)過了一百多年的發(fā)展，傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)火花塞已經(jīng)發(fā)展出多種多樣的電極類型。火花塞由傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)型單側(cè)極發(fā)展到突出型單側(cè)極，由單側(cè)極發(fā)展至多側(cè)極。

　　突出型單側(cè)極火花塞是為現(xiàn)在被普遍使用的頂置氣門發(fā)動(dòng)機(jī)而設(shè)計(jì)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(nèi)。這種火花塞在混合氣燃燒室吸收較多的熱量，在怠速時(shí)有較高的工作溫度，避免污損；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，進(jìn)氣氣流直接對(duì)火花塞裙部進(jìn)行冷卻，因而最高溫度提升不多，熱值范圍大。而對(duì)于老式的側(cè)置氣門發(fā)動(dòng)機(jī)，由于進(jìn)氣氣流對(duì)火花塞的冷卻作用較弱，則不能使用突出型火花塞。

　　傳統(tǒng)單側(cè)極火花塞的火焰核位于中央電極與側(cè)電極之間，熱量較多地被側(cè)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(jì)20年代，開始出現(xiàn)了三側(cè)極火花塞，三個(gè)接地電極位于中央電極四周，消除了單側(cè)極火花塞中央電極被側(cè)電極遮擋的缺點(diǎn)，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(diǎn)，雖然多電極火花塞有多個(gè)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(huì)出現(xiàn)多電極同時(shí)跳火的情況。

●火花塞電極材料的進(jìn)化

　　火花塞在發(fā)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(xué)腐蝕能力、抗電腐蝕能力、跳火性能以及工作穩(wěn)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(zhì)經(jīng)歷了鐵、鎳、鎳基合金、鎳-銅復(fù)合材料以及貴金屬幾個(gè)演化過程。

　　貝魯（Beru）公司于1943年首先開發(fā)出銅芯電極火花塞。目前銅芯電極火花塞的覆蓋率已經(jīng)達(dá)到95%。銅芯電極具有良好的導(dǎo)熱性，不容易產(chǎn)生熾熱點(diǎn)火、怠速、低負(fù)荷也不容易產(chǎn)生積碳，擁有較好的點(diǎn)火性能。純金屬容易氧化和產(chǎn)生化學(xué)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(shí)散熱性能也更好。

　　側(cè)電極接地，因而電腐蝕作用較低，但化學(xué)腐蝕作用依然存在，在鎳基中加入錳和硅可提高抗化學(xué)腐蝕性。而Champion在1998年推出的銅芯側(cè)電極火花塞可以使側(cè)電極的工作溫度降低100℃，減少了因火花塞溫度過高的點(diǎn)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(wěn)定。

　　現(xiàn)在主流的發(fā)動(dòng)機(jī)都采用了渦輪增壓、缸內(nèi)直噴等增強(qiáng)動(dòng)力的技術(shù)，升功率、壓縮比、最高轉(zhuǎn)速都不斷攀升。為適應(yīng)高轉(zhuǎn)速、高壓縮比、高升功率的“三高”汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的需求，火花塞的電極材料也進(jìn)一步升級(jí)至使用熔點(diǎn)較高的鉑（熔點(diǎn)為1772℃）、銥（熔點(diǎn)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(xué)腐蝕能力，在使用壽命上有了長足的進(jìn)步。

　　貴金屬一般會(huì)被制成極細(xì)電極（直徑0.2mm），通過燒結(jié)的方法固定在絕緣體發(fā)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(cè)電極上的。

　　貴金屬電極火花塞有幾個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)：

　　1.電極的高抗腐蝕性使得點(diǎn)火間隙長期不變，點(diǎn)火間隙穩(wěn)定，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，無需修正發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火間隙。有數(shù)據(jù)表明，使用鉑金火花塞的發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過16萬公里運(yùn)轉(zhuǎn)，點(diǎn)火間隙僅增大0.05mm。

　　2.由于貴金屬極細(xì)電極具有尖端放電效應(yīng)，因而點(diǎn)火更容易，發(fā)動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速工況也能平穩(wěn)運(yùn)行。

　　3.極細(xì)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(diǎn)燃混合氣，使燃燒更充分，排放更低。