关于火花塞

纳达耳

1.火花塞工作原理：

　　火花塞靠高压放电点燃混合气，使其爆炸做工，工作过程非常短，但从点火到爆炸中间有几个过程。首先高压在火花塞正极形成电势（可以理解成高电压），因电位差向最近和电阻最小的地方放电，那么正常情况下肯定是往负极放电，因中间有空隙形成电弧。但电弧并不能直接另混合气爆炸，它只点燃火花塞正负极之间的混合气形成火星，火星燃烧扩大形成火点，火点继续蔓延形成火焰令混合气爆炸做工。火星的好坏，火焰蔓延的快慢取决于电极材料、形状和热值设计。

　　2.火花塞电极材料：

　　大部分火花塞正极用镍铜合金，也有用贵金属制作火花塞的，比如用银、铂金、铱金等。镍做火花塞正极是非常好的材料，镍在强度、硬度、电阻、熔化温度、耐腐蚀性等几个主要指标方面与铂金和铱金差距并不是很大而价格却便宜的多。

　　................铱金..........铂..........金..........镍..........金银

　　熔点........2454........1769....1453......1063........960

　　强度..........112............14........68..........13..........13

　　电阻...........5.3.........10.6.......6.8.........2.3.........1.6

　　硬度..........240............40......160..........25..........26

　　抗氧化.........强..........极强.........强........极强.......极强

　　可见用铂金做电极性能上并没有特别大的优势，但铂金比铱金好加工的多，熔点高，而采用合金技术可以有效的改善其耐强度和硬度，因此可以获得很长的寿命。所以大部分铂金火花塞都是寿命取向而非性能取向。

　　铱金具有高硬度，高熔点，低电阻等特点，经过合金技术加工可以有效提高抗氧化性。高硬度和熔点意味着可以将电极做的非常细，产生更集中，能量更强，路线更稳定的火花，提高混合气燃烧效率和燃烧速度。

　　3.点火间隙：

　　同型号火花塞也可能点火间隙不同，一般在主要数字的后边有标注，比如BOSCH的FR7DPX和FR7DP这两款，X表示1.1mm间隙，没用X的就是0.8mm。点火间隙指火花塞正极到负极间的距离，多见0.8mm、1.1mm两种，也有0.6mm、0.7mm、0.9mm和1.5mm的。活塞每工作一个周期火花塞会连续放电多次，多次放电可以保证混合气的点燃，有利于发动机工作。通常来说点火间隙大比较适合低转速大扭矩车用，就是扭矩峰值比较靠前的，而小间隙火花塞适合高转速，扭矩峰值靠后的火花塞。

　　低转速时放电间隙大的火花塞正负极之间空间大，火点会比小间隙火花塞大，会更好的蔓延开。而高转速时因发动机工作频率快，点火间隔太小，大间隙火花塞会比小间隙有更多的丢火率。而且高转速时由进气歧管进入发动机的气流容易形成乱流，乱窜的空气有可能吹灭火星（看着可乐吧，跟吹蜡烛似的，呵呵～～）使单次点火失败。再次点火因进气相位的改变会略微错过最佳时机，因此大间隙火花塞在高转速时表现不够理想。

　　4.点火方式：

　　火花塞通过跳火点燃混合气，最常见的跳火方式是间隙放电，在两个电极之间直接放电。这种方式最可靠也最成熟，缺点是如果电极烧蚀严重或脏污可能不跳火。因此衍生出多个负极，当某一电极损坏或脏污时可以走其它通路。

　　两种比较典型的一是DENSO的IK系列：0.4mm直径电极使放电能量非常集中，铱合金正极有极强的耐热、抗腐蚀能力，并且硬度很高，可以保证长时间稳定工作，不过负极没什么保护，因为能量太强很快就挂了。

　　负极尖端有楔形切口，减小了散热面积，同时负极上有U型槽，给火点的蔓延提供更大的空间，因此IK系列被DENSO称之为IridiumPower。但应该主意，IK系列广告中吹嘘的铱金低电阻不十分值得考虑，铱金的电阻值并不比镍合金小多少，电阻最低的是银，F1赛车火花塞多半是银做的，可惜那东西太不耐腐蚀，跑1500公里就完蛋了。

　　二是BOSCH的FR78X四极火花塞。这种火花塞应该算间隙放电和沿面放电的综合体，正常情况下以间隙放电方式工作，当电极都不能直接跳火时，火花从正极到极柱陶瓷再到负极，不过四极都不能正常工作实在很令人难以想像。使用中它的优势就是高速性能稳定，因为有多个放电通路，即使一路断掉也会保证不断火，这使得每个工作周期内都可以提供可靠的多次点火。但因为多路放电，每个电弧的强度会下降，这也是绝大部分多极火花塞的弱点。

　　还有一种比较常见的沿面跳火方式，这种方式放电通路更多，可以确保随时都有足够的火花点燃混合气，缺点是需要更强非放电能量。电极越细放电越集中应该点火能量越大，点火能力越强。但多极火花塞在点火模块能量固定的情况下实际上是将点火能量分散使用，虽然弱却点多来弥补断火。这样的火花塞对导电材料要求比较高，国内的某些沿面火花塞因材质问题只好使用低电阻甚至零电阻的方式增强放电，这样有可能增加点火模块的负荷、发热量，也会增加线路穿扰。并不是收音机里不会有杂波就没有穿扰。

　　较有代表性的是BOSCH的FGR7DQP。见过它的人会发现其正极被包裹在陶瓷中，电弧并不是从正极直接跳到负极极柱上而是在极柱端面或侧面形都可以向负极放电。

　　5.选择火花塞：

　　5-1.选择热值：

　　选用火花塞要主意合适的热值（因不同品牌热值标注方法不一样，以下热值均指博士标注热值）。热值是指火花塞的散热能力，一般压缩比越高的发动机发热量大，需要偏冷的火花塞，就是散热能力好的，而压缩比低的用偏热的火花塞。散热能力直接影响发动机的燃烧，如果散热太强会使火焰很小很弱，延缓蔓延速度，混合气燃烧并不理想。反之如果散热不够，火焰燃烧太快又可能引起爆震，同时由于电极间温度过高，会比较容易烧蚀火花塞电极。选用何种热值的火花塞要看手册上标配是多少，目前大部分车火花塞热值在6～8之间，可以冷一度，用7，再低恐怕就不太好了，散热太快会使火星减小，混合气燃烧速度降低，还没有完全燃烧就排放掉，除非总是6000转开车。

　　5-2.其它参数：

　　选择火花塞还有其它一些参数。虽然热值相同，但不一定能装上，即便装上也可能没法用。因为各种火花塞的螺纹螺距、螺纹长度、外方大小和负极高度都是不同的。

　　化油器车可以用小方火花塞但缸线可能估计不牢固，电喷车好像用不了大方火花塞，放不进去。螺丝直径必须是14mm的，否则装不上。

　　螺纹长度必须是19mm，太长会撞在活塞上，太断会落在火花塞座里。螺丝长度决定火花塞电极在汽缸内的高低位置，这个位置直接影响火焰的燃烧。

　　5-3.选择电极材料：

　　常见的电极是镍铜合金，很普通也挺好用的。如果不好用多半是火花塞质量有问题。在捷达上比较有代表性的是BOSCH公司的FCOR和DENSO公司的K16。这两款都是镍铜合金电极，点火间隙0.8mm，使用寿命标称3万公里，实际可以比这个长将近2/3。使用效果完全可以满足绝大部分用户的需求，缺点是高转速会断火，车有顿挫感，但这要在很高转速而且是急加速时才会发生。

　　还有铂金电极的火花塞。铂金用在火花塞上并不是太合适，其硬度不够大，抗腐蚀性能不够好（还不如镍），优点是电阻略小，熔点高。因此多数铂金火花塞并不见得能有多好的效果。我用过三种博士的铂金火花塞，其中两种是单级：FGR7DPX和FR7**33。前者为陶瓷包裹铂金正极正极，点火间隙1.1mm，后者为裸露铂合金电极

　　再贵一点的普通火花塞目前应该是铱金火花塞。铱金最突出的优点是硬度搞熔点高，耐腐蚀好。这样可以把正极做的很细使放电能量更集中。具有代表性的是DENSO公司的IK和VK系列。0.4mm正电极可能是目前最细的正极。

　　5-4.选择电极数量：

　　多数火花塞只有一个正极和一个负极，有些火花塞有一个正极，3～4个负极，被称为多极火花塞。多极火花塞的优点主要是保证可靠的点火，当某一个负极脏污或被严重烧蚀后可以从其它通路放电保证点火可靠。因此多极火花塞并不绝对比单级好，主要看发动机设计和驾驶习惯。

　　比如BOSCH的FR78X，采用间隙放电方式，四支负极对着正极极芯，点火间隙1.1mm，使用效果也不比FCOR强多少。

　　而BOSCH的FGR7DQP则设计的很不一样，采用沿面技术，用陶瓷将铂金正极包裹起来，放电时由陶瓷边缘向负极放电，大大延长了寿命，同时负极和正极陶瓷间有不同点火间隙可以适应发动机不同工况的需求。这个火花塞也有弱点：因采用电极到陶瓷再到负极的方式点火能量有损失，需要更强的放电能量（博士明确说这种 火花塞不建议用在具有独立点火线圈的发动机上），因此燃烧不是很充分，表现在怠速抖动，高转速和降档轰油的转速响应都比较理想。

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