汽车火花塞选配探究

姚鸿博

摘要：本文通过车辆汽油发动机对点火系统中火花塞的性能要求，阐述了火花塞的结构特性、选配及故障分析等方面，从而正确使用和维护火花塞，使其满足使用要求，有效提高汽油发动机的动力性、经济性和排放性。

关键词：火花塞;选配;检修

中图分类号：U471 文献标识码：A

火花塞是汽油发动机点火系统的最终执行器，点燃汽油混合气，使其产生强劲推力。火花塞工作状况影响发动机的动力性、经济性和排放性3大性能指标。火花塞是把发动机点火线圈产生的高压电引入气缸内部，通过本身的间隙产生火花放电后，点燃可燃混合气，同时起到气缸密封的作用。火花塞时性能和与发动机匹配程度是最值得关注的内容，也是直接影响到发动机性能的地方。

火花塞的点火能量和热特性是影响其工作状况的重要因素，火花塞要有足够的点火能量和适应高温高压的工作环境。要想使可燃气体充分良好的燃烧，使发动机发出应有的功率，对火花塞的点火性能要求就十分严格，必须稳定可靠。火花塞间隙之间的跳火应具备一定的能量，包括火花能量、火花电压、火花电流以及火花持续时间。实验证明，在一定范围内，随着火花能量的增大，其点火性能越好。点燃混合气所须的最低能量，与混合气的浓度、成分、火花塞电极间隙、电极形状和积炭情况等有关。发动机正常工作时，由于混合气压缩结束后的温度已接近其自然温度，所须的火花能量很小，一般是1-5J。在发动机启动、怠速及节气门突然打开时，则须较高火花能量，一般为50 - 80 J。目前采用高能点火装置的，一般为80 - 100 J的能量。

火花塞具有不同的热特性，分别用于不同的工作条件下。发动机运转时，火花塞中心电极热量远大于侧电极，因为侧电极通过螺纹安装在气缸体上，比中心电极散热快。火花塞的热特性主要取决于绝缘体裙部的长度。裙部长的火花塞，受热面积大，散热难，工作温度高，这样的火花塞是热型火花塞;反之，裙部短的火花塞就是冷型火花塞。火花塞热特性的表示方法一般用热值，热值是指火花塞散掉所吸热的程度，值越大，表示火花塞越冷。

火花塞热特性由火花塞群部长度标定的热值表示为1 -11，1 -3为热型火花塞，4-6为中型火花塞，7-11为热型火花塞[1]。—般来说，低转速和低压缩比的小功率发动机适合采用低热的火花塞;而对于高转速和高压缩比的发动机适合用高热值的火花塞。散热好的火花塞被大家叫做冷型的火花塞，而低热值的火花塞，因为散热能力没有那么强被叫做热型火花塞。

1 火花塞的性能

火花塞要承受气缸高温高压气体的作用，能长时间承受2 000℃左右的高温，并且自己不能局部过热或过冷。火花塞裙部温度应保持在500 - 600℃以上，这样才能使落在绝缘体上的油滴及时燃烧，同时还能承受6 -7 MPa左右的冲击力。火花塞还能承受燃烧产物的腐蚀作用，产生足够的点火能量，绝缘良好，最低保证3万V以上高压绝缘良好，而且密封眭良好。

火花塞是需要定期進行保养、检查和更换的部件，根据自己的车型来选择进行的项目。一般来讲，不同材质有它各自的使用寿命，铜芯是2万-3万km，镍合金芯4万-6万km，白金芯8万km，铱金芯10万km以上，下面结合笔者的一些实践经验，谈谈火花塞的配用方法。

2 火花塞问题常见故障现象

2.1 加速不良

因为火花塞使用时间较长，造成电极磨损严重，使间隙不合适，不能够提供稳定的点火能量，从而导致汽车在加速的时候不流畅，这就需要更换火花塞了。正常的火花塞间隙一般在0.7 - 1.2 mm左右。

2.2 汽车起动困难或无法起动

汽车起动困难说明很可能不只1个气缸的火花塞出现问题，四缸汽车有2个缸以上工作不正常时，很可能会导致车辆出现无法起动。

2.3 发动机怠速时规律性抖动

发动机怠速运转时，方向盘能感觉到发动机规律性地抖动。但发动机高转速工作时，抖动现象却消失，并且踩加速踏板也不再出现。这样的怠速抖动现象说明火花塞性能已经开始减弱，应该考虑更换花火塞了。正常火花塞的绝缘体裙部及电极呈灰白色、灰黄色或浅棕色（图1）。如果火花塞有油污或沉积物，火花塞本身并没有损坏，清除油污和沉积物后可以继续使用（图2）。如果火花塞损坏严重，则应找出损坏的原因，排除故障后，更换新的火花塞（图3）。

配用火花塞时要考虑如下几点：首先要优先选择原厂同型号的火花塞，如果缺少同型号火花塞时可用其他火花塞代替使用，但基本要求是代用型号的旋入螺纹长度、螺纹直径及热值必须与原型号一致。其中，火花塞规格尤为重要，如果规格不合适，很可能产生机械干涉，比如螺纹长度过长就会造成活塞顶火花塞事故。另外，火花塞的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越大，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[2]。

不要盲目的选择失火率低的多极火花塞，必须要选择匹配的火花塞，才能最好的使发动机工作，多极火花塞适用于排量大且性能高的发动机上。必须特别注意阻抗的匹配，原厂在高压点火系统上都设计好一定的阻抗匹配值，所以在更换火花塞时，要避免影响原来点火系统的运作。多缸发动机要保证各缸火花塞型号、新旧程度统一。建议成组同时进行更换，避免点火性能不一致，因小失大。

火花塞出现故障以后，不要盲目的去更换新的。如果是发动机相关故障原因造成的火花塞损坏或性能下降，我们要用适当的方法先排除发动机的故障后，再来考虑火花塞是否需要更换或可以继续使用的问题，否则更换后还会继续出现原来故障。

3 火花塞的种类

3.白金尖型火花塞

中心电极和侧电极都覆盖一层很薄的白金薄膜，白金耐腐蚀，可大大延长使用寿命，可以延长到10万km以上。还可以改善点火的放电性，这种中心电极直径减小，电极间隙增大，在使用过程中不必调整火花塞间隙。

3.2 多极火花塞

侧电极一般为两个或两个以上，优点是点火可靠，间隙不需经常调整，故在电极容易烧蚀和火花塞间隙不能经常调节的一些汽油机上常常采用。

多极火花塞是在传统火花塞的基础上研制而成，根据不均匀电场尖端放电降低放电电压的原理，将火花塞侧电极制成多个尖端，可以改善汽车发动机的工作性能。另外，由于多极火花塞使放电电压降低了20%以上，因此提高了发动机工作的可靠性，延长了发动机的使用寿命。

3.3 突出型火花塞

突出型火花塞指的是绝缘体裙部较长，突出于壳体端面以外。它具有吸热量大及抗污能力好等优点，且能直接受到进气的冷却而降低温度。

3.4 细电极型火花塞

此种火花塞电极很细，特点是火花强烈、点火能力好，在严寒季节也能保证发动机迅速可靠地起动。热范围较宽，能满足多种用途，是应用范围最广的火花塞之一。

3.5 铜芯宽热值型火花塞

适用于高速发动机，电极导热性好，热值较高，一般比普通的火花塞提高10% - 40%，高速时可抑制热点，使其自洁性能好[3]。

4 火花塞的正确安装

要保证火花塞正確的安装，否则不但性能达不到使用要求，还会造成发动机损坏，尤其要注意以下几点操作：发动机充分冷却后方可进行拆装火花塞，防止高温烫伤或过热导致火花塞螺纹受损;更换火花塞之前，应先清洁火花塞孔周围异物灰尘，防止污物落入燃烧室内，并用专用火花塞套筒进行拆装;拔下高压线接头时应轻柔，操作时不可用力摇晃火花塞绝缘体，否则会破坏火花塞密封性能;安装火花塞之前，要检查火花塞状况是否正常，火花塞螺纹、密封垫和周围要保持清洁、无油污，防止漏电、漏气及火花减弱等故障;装配火花塞时，用火花塞套筒将点火嘴对准螺孔，用手轻轻拧入约螺纹全长的1/3后，再用加力杠杆紧固，若拧动时手感不畅，应退出检查是否对正螺口或螺纹中有无夹带杂质，切不可盲目加力紧固，以免损伤螺孔。

5 结束语

汽车火花塞的配用直接关系到发动机的经济性、动力性和排放性的好坏，正确配用火花塞要依据其类型特点和适用场合进行，还要正确分析判断导致火花塞故障现象的原因，以排除火花塞自身原因造成的故障，确保配用后能够正常使用。

【参考文献】

[1] 王爱国，姚知道.《汽车电控技术原理与检修》[M].合肥：中国科学技术大学出版社.2014，1.

[2] 安宗权，王爱国.《汽车电气系统检修》[M].合肥：中国科学技术大学出版社.2017，1.

[3] 关文达.《汽车构造》[M].北京：机械工业出版社，2014，1.