火花塞的作用與結構
不知道各位有沒有遇到這樣的情況，早上開車上班的時候發現車子發動機啟動有些困難，打幾次火才能啟動發動機；而發動機啟動以後，在車內能明顯感覺到發動機的抖動。上述情況很可能就是車s輛火花塞汙損或者工作壽命已到，必須更換火花塞。
火花塞的作用
這裡頭有大學問深入剖析火花塞（一）
使用內燃機的轎車所使用的燃料一般是汽油和柴油。而在中國轎車市場，汽油車佔據了一個很大的比例。汽油發動機與柴油發動機不一樣，由於汽油的燃點較高（約400度左右），因而需要使用強制端點火方式點燃混合氣。而用於點燃混合氣的關鍵就是我們今天要深入探討的火花塞。
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自1860年法國人路納依爾發明世界第一隻火花塞以來，火花塞在結構、外觀、材料、工藝等各方面都經歷了巨大變化，但其工作原理始終如一。中國第一支國產火花塞於1952年在南京電瓷廠被生產出來。而攻克火花塞製造技術難關的是一個叫做唐永春的人。關於中國火花塞發展史可參看一本叫做《汽車火花塞工業史》的書。
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火花塞點火過程可分為四步：1.點火線圈在火花塞電極兩端產生高壓電，高壓擊穿電極間的介質產生電火花；2.電弧高溫加熱混合氣後產生火焰核；3.火焰核變大，火花塞電極結構會影響這個過程，從而影響火花塞點火性能；4.火焰核溫度上升至混合氣燃點時混合氣被點燃。
火花塞的結構
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火花塞由以下幾部分構成：1、接線螺母；2、中央電極；3、接地電極；4、金屬殼體；5、絕緣體。火花塞上的接地電極與金屬殼體連接，通過汽缸蓋螺紋連接連接到發動機缸體上。絕緣體主要起到隔離金屬殼體及中央電極的作用。接線螺母是火花塞上與高壓線圈接觸的部分，電流通過接線螺母和中央電極後，擊穿中央電極與接地電極間的介質產生火花，從而點燃氣缸中的混合氣。
火花塞的熱值與間隙回頂部
火花塞的熱值
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火花塞的熱值反映了火花塞把熱量從燃燒室傳遞到汽缸蓋的能力。只要是汽油發動機，燃燒室的理想燃燒溫度在500-850℃這個範圍內。把燃燒室溫度控制在上述範圍能夠有效避免火花塞提前跳火及火花塞頭部過熱；同時也能夠有效清除氣缸燃燒殘留物避免氣缸失火。
不同熱值的火花塞我們可以通過火花塞芯部的長度來大致區分。火花塞芯部較長的是熱型火花塞；火花塞芯部較短的是冷型火花塞。當然也可以通過改變中央電極的合金成分來改變火花塞的熱值，但一般通過改變火花塞芯部長度的方法比較常用。我們常見的博世和NGK火花塞的熱值標識方法是不一樣的，NGK越「熱」的火花塞，型號中的數位越低；而博世越「熱」的火花塞，型號中的數位越大。舉個例子：NGK的BP5ES和博世的FR8NP熱值是相等的（加粗的數字表示熱值）。家用轎車上的發動機一般採用中等熱值的火花塞。以NGK火花塞為例，其型號中表示熱值的位上一般會是「6、7、8」，對照上圖的表我們就知道相應型號的火花塞所處的熱值範圍了。
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熱型火花塞從燃燒室匯出熱量的速度低，而冷型火花塞從燃燒室匯出熱量的速度高。當發動機調整了正時、換用了汽油、進行了動力改裝後，必須選用合適熱值的火花塞。因而，大功率發動機一般都會使用冷型火花塞。根據經驗，發動機輸出每增加75-100馬力，火花塞熱值就要降低一級（使用散熱能力更好的型號）。
火花塞的間隙
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不同發動機甚至同一款發動機在不同調教的情況下，所使用的火花塞間隙都不一樣。火花塞間隙過小會導致提前點火、死火甚至發動機損壞；火花塞間隙過大會導致失火、火花塞污垢增多、動力下降、油耗增加。在更換非原廠火花塞時，我們除了關注火花塞電極類型、火花塞熱值，還要關注的就是火花塞間隙了。
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3火花塞的電極類型與材料回頂部
火花塞的電極類型
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經過了一百多年的發展，傳統的標準火花塞已經發展出多種多樣的電極類型。火花塞由傳統的標準型單側極發展到突出型單側極，由單側極發展至多側極。
突出型單側極火花塞是為現在被普遍使用的頂置氣門發動機而設計的。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。這種火花塞在混合氣燃燒室吸收較多的熱量，在怠速時有較高的工作溫度，避免汙損；當發動機轉速較高時，進氣氣流直接對火花塞裙部進行冷卻，因而最高溫度提升不多，熱值範圍大。而對於老式的側置氣門發動機，由於進氣氣流對火花塞的冷卻作用較弱，則不能使用突出型火花塞。
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傳統單側極火花塞的火焰核位於中央電極與側電極之間，熱量較多地被側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20年代，開始出現了三側極火花塞，三個接地電極位於中央電極四周，消除了單側極火花塞中央電極被側電極遮擋的缺點，削弱了「消焰作用」，火花能量較大，擁有更好的跳火性能。這裡要明確一點，雖然多電極火花塞有多個接地電極，但在火花塞跳火瞬間電流僅通過單一接地電極跳火，不會出現多電極同時跳火的情況。
火花塞電極材料的進化
火花塞在發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、抗化學腐蝕能力、抗電腐蝕能力、跳火性能以及工作穩定性等性能。
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首先我們來看看火花塞的中央電極。中央電極的材質經歷了鐵、鎳、鎳基合金、鎳-銅複合材料以及貴金屬幾個演化過程。
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貝魯（Beru）公司於1943年首先開發出銅芯電極火花塞。目前銅芯電極火花塞的覆蓋率已經達到95%。銅芯電極具有良好的導熱性，不容易產生熾熱點火、怠速、低負荷也不容易產生積碳，擁有較好的點火性能。純金屬容易氧化和產生化學腐蝕作用，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散熱性能也更好。
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側電極接地，因而電腐蝕作用較低，但化學腐蝕作用依然存在，在鎳基中加入錳和矽可提高抗化學腐蝕性。而Champion在1998年推出的銅芯側電極火花塞可以使側電極的工作溫度降低100℃，減少了因火花塞溫度過高的點火提前，溫度降低也減少了燒蝕和電極間隙變化，火花塞工作更加穩定。
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現在主流的發動機都採用了渦輪增壓、缸內直噴等增強動力的技術，升功率、壓縮比、最高轉速都不斷攀升。為適應高轉速、高壓縮比、高升功率的「三高」汽油發動機的需求，火花塞的電極材料也進一步升級至使用熔點較高的鉑（熔點為1772℃）、銥（熔點為2410±40℃）作為火花塞電極材料。這類採用了貴金屬電極的火花塞具有極高的抗化學腐蝕能力，在使用壽命上有了長足的進步。
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貴金屬一般會被製成極細電極（直徑0.2mm），通過燒結的方法固定在絕緣體發火端。也有把直徑為0.4mm-0.8mm的貴金屬圓片使用鐳射焊接方法焊接於中央電極以及側電極上的。
貴金屬電極火花塞有幾個突出優點：
1.電極的高抗腐蝕性使得點火間隙長期不變，點火間隙穩定，發動機運轉平穩，無需修正發動機點火間隙。有資料表明，使用鉑金火花塞的發動機經過16萬公里運轉，點火間隙僅增大0.05mm。
2.由於貴金屬極細電極具有尖端放電效應，因而點火更容易，發動機在低轉速工況也能平穩運行。
3.極細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燃混合氣，使燃燒更充分，排放更低
4火花塞的沿面點火及故障現象分析回頂部
沿面點火的積碳自潔功能
上文提到了使用鉑、銥等貴金屬來提升火花塞的跳火性能和使用壽命；也提到了多極火花塞火花能量大跳火性能好的特點。現在我們來說說關於沿面點火的積碳自潔功能。
所謂的沿面點火即點火火花總是從中央電極經過絕緣體裙部沿面跳向側電極。採用沿面點火設計的火花塞的側電極位於絕緣體一側，消焰作用較弱，因而此類火花塞火花能量大，點火可靠。由於火花總是從中央電極絕緣體裙部通過，因而能燒掉附著在絕緣體裙部的積碳起到自潔作用。
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多極火花塞一般採用的是沿面點火設計。單極火花塞通過增加採用沿面點火設計的輔助側電極能夠提升單極火花塞的積碳自淨能力。
火花塞故障現象分析
在網上查詢火花塞故障分析，會出現很多圖文並茂的介紹。這些介紹裡面提到了一些不常見的現象，如絕緣層爆裂、中央電極融化、接地電極融化等。在此我們僅僅介紹一些車主們比較常見的故障現象。
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火花塞積碳嚴重時應檢修燃油系統和冷開機系統，更換空氣濾和火花塞。火花塞機油沉澱需要對發動機進行大修或中修，更換新的火花塞。火花塞鉛沉積應換用無鉛汽油並更換火花塞。
總結：
本文簡要介紹了火花塞的作用、結構、熱值、間隙、電極類型、電極材質、沿面點火的特點，並簡要介紹了火花塞常見的故障現象。
由於火花塞材質的不同，火花塞的類型可分為：普通銅芯、釔金、鉑金，銥金、鉑銥合金火花塞等，這些類型的火花塞使用壽命有所不同，對應的更換里程也存在差異，在選擇時要區分清楚。
一般來說，正常使用的情況下，普通銅芯火花塞的使用壽命為3萬公里，而貴金屬材質火花塞的使用壽命為6到9萬公里，不同車型汽車廠商所規定的保養週期不完全相同，所以具體的更換週期也要以汽車廠商的規定標準。不要隨意延長使需要擇機進行更換。
如果發現車輛耗油量增大時，可以考慮是否換個火花塞，一般修理廠會建議兩三萬公里就更換，因為這時火花塞雖然沒有完全損壞，但效能有所下降。其實這是按火花塞的品質而定的，普通火花塞4萬公里換一次，白金、銥金的6~8萬公里換一次即可。如果在汽配城或電商網站自行購買火花塞，一般在幾十元到一百元錢。再找一個可靠的維修店進行安裝，一般來說會收取20元左右的安裝費。安裝過程時間很短，一般可以自己親自查看，這樣既可以省錢還可以避免黑心修理廠把從別人車上拆下來的半新的火花塞再次使用。
二、如何判斷火花塞損壞了?
1、實車檢查：最好由專業人員指導下操作，車主瞭解這樣的常識更多的是用於識別專業人員的維修建議，最好不要自己動手操作。
(1)短路：讓發動機怠速運轉，用螺絲刀逐缸對火花塞短路，細聽發動機轉速和響聲變化，轉速和響聲變化明顯，表明火花塞正常。轉速和響聲都不明顯時表明火花塞已經處於異常狀態。
(2)跳火：旋下火花塞，放在氣缸體上，用高壓線試火，若無火花或火花較弱，表明火花塞漏電或不工作。
2、觀察外觀顏色：車主可以學習此方法，在維修人員拆卸下火花塞後可以自己進行判斷檢查。
拆下火花塞觀察，根據以下的外觀顏色觀察判斷火花塞的使用狀況：
(1)如果是赤褐色或鐵銹色，表明火花塞正常;
(2)如果是漬油狀，表明火花塞間隙失調或供油過多，高壓線短路或斷路;
(3)如果是煙熏過的黑色，表明火花塞冷熱型選錯或混合氣濃，機油上竄;
(4)如果在頂端處與電極間有沉積物，沉積物是油性物時，證明氣缸竄機油，與火花塞無關;如果沉積物是黑色時則說明火花塞積碳而旁路;沉積物為灰色則是因為汽油中添加劑覆蓋了電極而導致的缺火;
(5)如果火花塞嚴重燒蝕，頂端出現起疤、黑色紋路、破裂、電極熔化等現象，這就表明火花塞已經損壞，必須立即更換。
三、如何選購火花塞?
火花塞，看似不起眼的小零件，但是它的作用可以說非常大，並且它屬於易損件，定期需要更換。由於成本控制的問題，汽車生產商可能不會選擇性能最佳的火花塞配備，但是能夠保證車輛的正常運行使用。當車輛進入維修保養環節時，就要面臨選擇更新的火花塞了。目前市面上比較普遍見到的火花塞的品牌有：德國的Bosch、日本的Denso、日本的NGK、美國的AC德科、美國的Autolite等。購買時注意查看不同品牌的車型火花塞對照表，避免買錯型號。
一般來說，火花塞價格在幾十到一百多元不等，但是一定要購買知名品牌的正品件，以避免對發動機造成不良損壞。以下對火花塞品牌做簡單介紹：
1、Bosch：德國進口火花塞，主要應用於夏、福賴爾、吉利、馬自達、威姿、別克等車型，具有抗腐蝕性強、點火可靠性強、壽命長等特點。NGK，日本進口火花塞，主要應用於寶來、帕薩特、天籟、華晨、比亞迪、北斗星等車型，具有絕緣性好、導熱性好、氣密性強、抗熱沖即性強等特點。
2、DENSO，日本進口火花塞，主要應用於奧迪、淩志、皇冠、考斯特、大霸王、海獅、柯斯達、夏利、藍鳥、凱越、雅閣等車型，點火可靠，規格齊全，密封性比較好。
3、AC德科，美國進口火花塞，主要應用於寶馬、保時捷、奧迪、賓利、君威、雪弗蘭、風度、藍鳥、三菱等車型，具有耐腐蝕性強、抗熱、抗氧化能力強等特徵。
4、Autolite，美國進口火花塞，主要應用於雅閣、科帕奇、crv、奧德賽、飛度、豐田、起亞，現代、華晨、三菱、斯巴魯、比亞迪、長城等車型，具有動力強勁、節省油耗、使用壽命長等特點。
5、Eyquem，法國進口火花塞，主要應用於塞納賽納、畢卡索、標緻307、凱旋、雪弗蘭等車型，具有點火可靠，耐腐蝕的特點，性價比比較好。
當然市場上還有很多高性能的用於改裝升級車輛的火花塞，也有一些經濟實惠的國產火花塞品牌，具體選擇哪款，要根據自己的車輛情況來確定。
不同車型的火花塞型號、要求、價格、更換週期都不盡相同，以我們常見的車型為例：全新桑塔納的火花塞一個是56元，Bosch品牌，每3萬公里換4個，合計224元;帕薩特是126元一個，NGK品牌，每次更換需要4個，廠商建議每2萬公里更換一次，合計504元;高爾夫6是70元一個，NGK品牌，廠商建議每3萬公里更換四 個，合計280元;而寶馬5系的火花塞是約254一個，Bosch品牌每個5萬公里換4支，合計就是1019元。以上舉例是選取大家比較熟悉的不同排量和級別的車型，這裡涉及的品牌和價格都是廠商指定的，車主在日後的維修保養中也可以根據自己的需求來按型號選購。
總結：日常用車的過程中要做好火花塞的保養和更換具體的應該做到「五忌」，即使用火花塞過程中忌冷熱不分、忌長期使用、忌長期不清除積炭、忌隨意除垢、忌火燒。這樣可以延長火花塞壽命，確保發動機經濟、安全運轉。
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