火花塞
間隙
火花塞電極間的間隙對(duì)火花塞的工作有很大影響，間隙過(guò)小，則火花微弱，并且容易因產(chǎn)生積碳而漏電；間隙過(guò)大，所需擊穿電壓增高，發(fā)動(dòng)機(jī)不易啟動(dòng)，且在高速時(shí)容易發(fā)生“缺火”現(xiàn)象，故火花塞間隙應(yīng)適當(dāng)，一般蓄電池點(diǎn)火系統(tǒng)使用的火花塞間隙為0．7～0．8mm，個(gè)別火花塞間隙可達(dá)1．0mm以上。
溫度
火花塞絕緣體裙部（指火花塞中心電極外面的絕緣體錐形部分）直接與燃燒室內(nèi)的高溫氣體接觸而吸收大量的熱，吸入的熱量通過(guò)外殼分別傳到汽缸蓋和大氣中。實(shí)驗(yàn)表明，要保證汽車發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作，火花塞絕緣體裙部應(yīng)保持500～600℃的溫度（這一溫度稱火花塞的自潔溫度），若溫度低于此值，則將會(huì)在絕緣體裙部形成積碳而引起電極間漏電，影響火花塞跳火。若絕緣體溫度過(guò)高（超過(guò)900℃），則混合氣與這樣熾熱的絕緣體接觸時(shí)，將發(fā)生熾熱點(diǎn)火，從而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)早燃?；鸹ㄈ９ぷ鞯臏囟仍?50～870℃之間。這時(shí)火花塞呈黃褐色。如果火花塞工作溫度長(zhǎng)期低于450℃，火花塞周圍會(huì)有很多積碳，火花塞呈黑色。
火花塞積炭
特性
火花塞的標(biāo)準(zhǔn)中通常用熱值來(lái)表征火花塞的熱特性，火花塞熱值表示火花塞絕緣體裙部吸熱與散熱的平衡能力，熱值越高。則吸熱與散熱平衡能力越強(qiáng)，因而熱型火花塞熱值低，冷型火花塞熱值高。一般功率高、壓縮比大的發(fā)動(dòng)機(jī)選用熱值高的冷型火花塞；相反，功率低、壓縮比小的發(fā)動(dòng)機(jī)選用熱值低的熱型火花塞。一般火花塞的選用是工廠通過(guò)產(chǎn)品定型實(shí)驗(yàn)確定的，不應(yīng)隨意更換。
發(fā)展改進(jìn)
隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，火花塞的性能也在不斷改進(jìn)，借以提高汽油機(jī)的工作質(zhì)量，例如為改善排氣凈化效果，采用了寬間隙火花塞（間隙為1．0～1．2mm）；為限制汽車電波的噪聲，研制了防干擾火花塞等。以往，火花塞的使用壽命很短，汽車廠家規(guī)定，汽車在行駛3 000km后（或6個(gè)月）必須檢查或更換火花塞。隨著火花塞和有關(guān)點(diǎn)火裝置的改進(jìn)，再加上排氣凈化的一些措施，使火花塞的使用壽命大幅度提高。一般規(guī)定汽車在行駛10 000km之后（或每1年），必須檢查或更換火花塞。白金電極的火花塞使用壽命更長(zhǎng)，一般在汽車行駛100 000km之內(nèi)無(wú)須檢查更換。
工作原理
火花塞的電板經(jīng)由反復(fù)持續(xù)的發(fā)電點(diǎn)火，點(diǎn)燃汽缸內(nèi)的混合氣，
火花塞
此時(shí)，點(diǎn)火系統(tǒng)的其它部分則產(chǎn)生正時(shí)的高壓電脈沖，形成火花并產(chǎn)生爆炸提供引擎動(dòng)力輸出所需的能源。
而火花塞的構(gòu)造是以一根細(xì)長(zhǎng)的金屬電板穿過(guò)一個(gè)具有絕緣功能的陶瓷材質(zhì)而制成，絕緣體的下部周圍有一個(gè)金屬材質(zhì)的殼，以螺牙方式旋緊在汽缸蓋上，在這個(gè)金屬殼的底部在加焊一電極與汽車車體形成接地作用。另外，在此電極中央的末端，必須再以一個(gè)微小的放電間隙分隔開來(lái)。
接著，從分電器來(lái)的高壓電流會(huì)經(jīng)過(guò)這個(gè)中央電極導(dǎo)電，然后在底端的放電間隙放電，這時(shí)火花塞發(fā)揮功用產(chǎn)生火花燃燒混合氣，引擎就得到能源并輸出功率。
由此可見(jiàn)，火花塞是將進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒的汽油和空氣混合氣體加以點(diǎn)燃的裝置,工作于高溫、高壓的惡劣條件下，是汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的易損件之一，它在發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)中扮演著相當(dāng)重要的角色，與汽車省油與否，運(yùn)轉(zhuǎn)是否平穩(wěn)，都有很大關(guān)系。
結(jié)構(gòu)介紹
基本結(jié)構(gòu)
絕緣體必須具有良好的絕緣性和導(dǎo)熱性、較高的機(jī)械強(qiáng)度，能耐受高溫?zé)釠_擊和化學(xué)腐蝕，。殼體是鋼制件。殼體六角螺紋的尺寸已納入ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)?；鸹ㄈ姌O包括中心電極和側(cè)電極，兩者之間為火花間隙。間隙的大小直接影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、功率、工作穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。合理的間隙與點(diǎn)火電壓有關(guān)。電極材料必須具有良好的抗電蝕（火花燒蝕）和腐蝕（化學(xué)—熱腐蝕）能力，并應(yīng)具有良好的導(dǎo)熱性。中心電極與接線螺桿之間是導(dǎo)體玻璃密封劑，既要能夠?qū)щ?，也要能承受混合氣燃燒的高壓，同時(shí)保證其密封性。
結(jié)構(gòu)變形
由于火花塞與發(fā)動(dòng)機(jī)之間的相互關(guān)系，使日新月異的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)必然要促進(jìn)火花塞的不斷創(chuàng)新。
火花塞
通過(guò)歷史的發(fā)展與進(jìn)步，可以看到火花塞結(jié)構(gòu)的演化與變遷。
1、標(biāo)準(zhǔn)型與突出型火花塞
標(biāo)準(zhǔn)型火花塞是絕緣體裙部端略低于殼體螺紋端面的單側(cè)電極火花塞，它采用了側(cè)置氣門式發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用最廣泛的傳統(tǒng)發(fā)火端結(jié)構(gòu)。為區(qū)別于后來(lái)出現(xiàn)的“突出型”，此結(jié)構(gòu)被稱為“標(biāo)準(zhǔn)型”。
突出型火花塞最初是為頂置氣門式發(fā)動(dòng)機(jī)配套設(shè)計(jì)的，它的絕緣體裙部突出殼體螺紋端面伸入燃燒室內(nèi)。在燃燒的混合氣中吸收較多熱量，怠速時(shí)有較高的工作溫度，避免污損；高速時(shí)由于氣門頂置，吸入的氣流對(duì)準(zhǔn)絕緣體裙部，將其冷卻，使最高溫度提高不多，因而熱范圍較大。突出型火花塞不適用于側(cè)置氣門式發(fā)動(dòng)機(jī)，因其進(jìn)氣道拐彎多，氣流對(duì)絕緣體裙部冷卻作用不大。
火花塞
從點(diǎn)火效果考慮，電火花應(yīng)該在混合氣流動(dòng)最好的地方跳過(guò)。發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求不同的最佳點(diǎn)火位置。點(diǎn)火位置可以理解為火花間隙在燃燒室內(nèi)的位置，即火花塞中心電極端面至殼體端面的距離。
普通突出型火花塞的點(diǎn)火位置為3mm，越野賽車和大排量摩托車使用的“超突出型”火花塞，點(diǎn)火位置可達(dá)7～10mm。點(diǎn)火靠近燃燒室中心部位，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x縮短，從而將縮短燃燒周期并減小壓力變化的幅度，有利于提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性。
2、單側(cè)極與多側(cè)極火花塞
傳統(tǒng)單側(cè)極火花塞有一個(gè)明顯的缺陷，即側(cè)電極蓋住了中心電極。當(dāng)兩極間高壓放電時(shí)，火花間隙處的混合氣將吸收火花熱量并因電離被激活而形成“火核”?；鸷诵纬傻膱?chǎng)所一般在接近側(cè)電極處，熱量將較多地被側(cè)電極吸收，即電極的“消焰作用”，它減少了火花能量，
火花塞機(jī)構(gòu)圖
降低了跳火性能。
于是，在上世紀(jì)20年代，出現(xiàn)了三側(cè)極火花塞。與單側(cè)極相比，多側(cè)極的火花間隙由多個(gè)側(cè)電極的斷面（沖成圓孔）和中心電極的圓柱面構(gòu)成，這種旁置式的火花間隙消除了側(cè)電極蓋住中心電極的缺點(diǎn)，增加了火花的“可達(dá)性”，火花能量較大，較容易深入汽缸內(nèi)部，有助于改善混合氣燃燒狀況并減少?gòu)U氣排放。由于多側(cè)極提供了多個(gè)跳火通道，因而延長(zhǎng)了使用壽命，提高了點(diǎn)火的可靠性。這里必須指出，放電的瞬間只能是一條通道跳火，不可能多側(cè)極同時(shí)跳火。高速攝影的放電過(guò)程證明了這一點(diǎn)。
國(guó)產(chǎn)火花塞型號(hào)中的后綴字母（熱值數(shù)后面的字母）D、J、Q分別表示雙側(cè)極、三側(cè)極、四側(cè)極。
3、鎳基合金與銅芯電極火花塞
對(duì)伸入燃燒室電極的最基本要求是耐燒蝕（電蝕和化學(xué)腐蝕）和良好的導(dǎo)熱性。
火花塞
隨著材料科學(xué)和工藝技術(shù)的發(fā)展，電極材料經(jīng)歷了鐵、鎳、鎳基合金、鎳-銅復(fù)合材料、貴金屬的演化過(guò)程?，F(xiàn)在用得最普遍的是鎳基合金。通常，純金屬的導(dǎo)熱性優(yōu)于合金，但純金屬（例如鎳）對(duì)燃燒氣體及其形成的固狀沉積物的化學(xué)腐蝕反應(yīng)比合金靈敏。因此電極材料采用鎳基加入鉻、錳、硅等元素，鉻提高抗電蝕能力，錳和硅提高耐化學(xué)腐蝕能力，特別是對(duì)危害性很大的氧化硫的抗腐蝕能力。鎳基合金的導(dǎo)熱性不如銅，采用銅芯并將其外表裹以鎳基合金（或其他貴金屬合金）將大大改善電極的導(dǎo)熱能力。
國(guó)產(chǎn)火花塞型號(hào)后綴中的C代表銅芯中心電極，CC代表雙銅芯電極。
4、普通型與電阻型火花塞
火花塞作為火花放電發(fā)生器，是一種寬帶連續(xù)型的電磁輻射干擾源。為了抑制因跳火產(chǎn)生的電磁輻射對(duì)無(wú)線電場(chǎng)的強(qiáng)干擾，保護(hù)無(wú)線電通訊并防止車載電子裝置的誤動(dòng)作，世界各國(guó)自上世紀(jì)60年代以來(lái)，加快了電阻型火花塞的開發(fā)。我國(guó)也發(fā)布了一系列強(qiáng)制性電磁兼容的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于火花塞點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的車輛裝置無(wú)線電干擾特性作了嚴(yán)格的限制，因此對(duì)電阻型火花塞的需求也大為增加。電阻型火花塞在結(jié)構(gòu)上與普通型沒(méi)有大的區(qū)別，僅僅是將絕緣體內(nèi)的導(dǎo)體密封劑改為電阻密封劑。
5、空氣間隙與沿面間隙火花塞
迄今為止，火花塞跳火主要有兩種方式：一種是脈沖高電壓作用下，
火花塞
擊穿存在于中心電極與側(cè)電極之間的空氣間隙產(chǎn)生電火花；另一種是沿面跳火，即放電路線是沿中心電極與側(cè)電極之間的絕緣體表面進(jìn)行的。前者放電距離短，跳火性能差，傳統(tǒng)單側(cè)極火花塞尤甚。因?yàn)榭諝忾g隙的大小受電源電壓的制約，一般為0.6～0.9mm左右。較短的放電距離使火核沒(méi)有充分的“發(fā)育”，熱量也較多地被側(cè)電極吸收，降低了火花的能量。若加大空氣間隙，則需要提高點(diǎn)火電壓，易導(dǎo)致“失火”。沿面放電發(fā)生于絕緣體陶瓷表面和空氣的交界面，陶瓷表面電場(chǎng)發(fā)生畸變會(huì)增大局部場(chǎng)強(qiáng)，導(dǎo)致局部先發(fā)生放電，由此促使放電的進(jìn)一步發(fā)展，直至電極間隙擊穿。這種放電機(jī)理使沿面間隙比同寬度空氣間隙的擊穿電壓降低。若在相同擊穿電壓下，沿面間隙比空氣間隙的放電距離長(zhǎng)。較長(zhǎng)的放電距離能大大提高火花的能量。因?yàn)榛鸹ǚ烹娛怯赡芰棵芏确浅２灰粯拥?部分組成，即電容放電部分和電感放電部分。前者具有高能密度，電壓高，能在極短時(shí)間內(nèi)放出；后者能量密度小，但在較長(zhǎng)時(shí)間起作用。從電火花能量分布可看出電感部分的能量是電容部分的20～30倍，是名副其實(shí)的“熱焰”，對(duì)加熱周圍混合氣而形成火核起主要作用。電感部分持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，著火性越好。加長(zhǎng)放電距離將降低側(cè)電極的“消焰作用”。電火花沿絕緣體表面燒盡油污積炭，避免電極之間的跨連，也避免絕緣體和殼體之間因附著燃燒沉積物導(dǎo)致電流泄漏的現(xiàn)象，保證怠速工況下的點(diǎn)火可靠性。沿面間隙型火花塞的絕緣體沒(méi)有裙部，不能迅速吸收燃燒室的熱量，是一種極冷型火花塞。用途較廣的是將“沿面間隙”和“空氣間隙”結(jié)合在一起的“滑動(dòng)—空氣間隙”，絕緣體裙部與側(cè)電極之間是空氣間隙。跳火時(shí)火花從絕緣體表面“滑”過(guò)再跳向側(cè)電極。由于絕緣體表面電場(chǎng)畸變使擊穿電壓降低。這種火花塞的絕緣體有正常的裙部，因而能適應(yīng)不同的熱負(fù)荷。
6、平座型與錐座型火花塞
所謂平座型，即火花塞安裝座（殼體大圓柱端面）為平面，安裝時(shí)該平面與汽缸之間有彈性密封墊圈。某些發(fā)動(dòng)機(jī)為了更緊湊或布置更多的零件（如增加氣門），沒(méi)有給火花塞留下較大的安裝空間，這就迫使火花塞縮小徑向尺寸，甚至取消外密封墊圈，用“錐座”代替了“平座”。
7、貴金屬火花塞
采用鎳基合金電極的普通火花塞已越來(lái)越不適應(yīng)大功率、
火花塞
高轉(zhuǎn)速、大壓縮比的現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)的需要。為了使火花塞具有更高的點(diǎn)火性能和使用壽命，人們開始瞄準(zhǔn)貴金屬（鉑、銥、釔等），將其用于電極并相應(yīng)改進(jìn)發(fā)火端的結(jié)構(gòu)。貴金屬具有極高的熔點(diǎn)，鉑金熔點(diǎn)2042K、銥金2716K。加進(jìn)某些元素（如銠、鈀）后，具有極高的抗化學(xué)腐蝕的能力。將其制成細(xì)電極（直徑0.2mm），直接燒結(jié)于絕緣體發(fā)火端中，或以直徑為0.4～0.8mm的圓片用激光焊接于中心電極前端和側(cè)電極的工作面。這種電極具有強(qiáng)烈的尖端放電效應(yīng)，在電壓相對(duì)較低時(shí)也能點(diǎn)火，其火花間隙可加大至1.1～1.5mm。貴金屬使火花塞的性能發(fā)生了質(zhì)的變化：一是電極的高抗蝕性能夠保持火花間隙長(zhǎng)期不變（在16萬(wàn)km試驗(yàn)中，鉑電極火花間隙僅增大0.05mm），使點(diǎn)火電壓值穩(wěn)定，發(fā)動(dòng)機(jī)工作平穩(wěn)?；鸹ㄈ褂眠^(guò)程中無(wú)需調(diào)整修正火花間隙。二是適宜于冷態(tài)啟動(dòng)。由于尖端放電，點(diǎn)火容易，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)低速工況下的性能。三是減少電極的吸熱和消焰作用，增強(qiáng)火花能量。細(xì)小的電極使間隙周圍的空間擴(kuò)大，增加了混合氣的可達(dá)性，使燃燒更充分，排放更低。
熱值
火花塞作為發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)的終端部件，起著至關(guān)重要的作用。而火花塞熱值是指火花塞受熱和散熱能力的一個(gè)指標(biāo)，其自身所受熱量的散發(fā)量稱為熱值。
火花塞熱值
火花塞熱值包括1～9九個(gè)數(shù)字，其中1--3為低熱值，4--6為中熱值，7--9為高熱值。原廠的備件火花塞熱值一般有5、6、7三種，能夠大量散熱的稱為冷型火花塞，也就是高熱值火花塞，冷型火花塞（高熱值）的絕緣體裙部相對(duì)較短，由于散熱途徑比較短，散熱相對(duì)較多，所以不易造成中心電極溫度的上升。相對(duì)散熱量較小的叫做熱型火花塞，也就是低熱值火花塞。
熱型火花塞（低熱值）的絕緣體裙部較長(zhǎng)，當(dāng)汽缸內(nèi)溫度布置均勻時(shí)，裙部越長(zhǎng)，受熱面積就越大，傳導(dǎo)熱量的距離就越長(zhǎng)，所以散熱少，中心電極溫度上升較高。一般來(lái)說(shuō)低熱值的火花塞更適用于低速低壓縮比的小功率發(fā)動(dòng)機(jī)，而高熱值火花塞則適用于高速高壓縮比的大功率發(fā)動(dòng)機(jī)。這個(gè)數(shù)值越大，也就越“冷”，這個(gè)數(shù)值越小，火花塞的散熱就越小，也就越“熱”，熱值的高低，取決于缸內(nèi)混合氣溫度和火花塞的設(shè)計(jì)。
火花塞是屬于“冷型”還是“熱型”直接決定了它自身的散熱能力，也就是說(shuō)，火花塞的原廠熱值直接決定了它的工作環(huán)境溫度。
對(duì)于火花塞的工作環(huán)境溫度要求是非常高的，火花塞的散熱既不能太大，也不能太小，要確?；鸹ㄈ墓ぷ鳒囟龋捅仨毰c原廠熱值相匹配。一般情況下上下落差控制在1個(gè)之內(nèi)，如果落差過(guò)大，輕則影響發(fā)動(dòng)機(jī)功率輸出，重則導(dǎo)致火花塞損壞，進(jìn)而損壞發(fā)動(dòng)機(jī)。
很多人知道換裝火花塞的時(shí)候火花塞的熱值不能低于原廠熱值，卻認(rèn)為高于原廠熱值問(wèn)題不大，其實(shí)這也是不對(duì)的。換裝火花塞時(shí)，不要過(guò)于追求高價(jià)格高熱值的火花塞，應(yīng)該參照原廠熱值這個(gè)關(guān)鍵因素來(lái)進(jìn)行匹配，否則易對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能造成很大影響。
常見(jiàn)種類
按照熱值高低來(lái)分，有冷型和熱型；按照電極材料來(lái)分，有鎳合金、
火花塞
銀合金和鉑合金等；如果更專業(yè)一下，火花塞的類型大體上有如下幾種：
1、準(zhǔn)型火花塞：其絕緣體裙部略縮入殼體端面，側(cè)電極在殼體端面以外，是使用最廣泛的一種。
2、緣體突出型火花塞：絕緣體裙部較長(zhǎng)，突出于殼體端面以外。它具有吸熱量大、抗污能力好等優(yōu)點(diǎn)，且能直接受到進(jìn)氣的冷卻而降低溫度，因而也不易引起熾熱點(diǎn)火，故熱適應(yīng)范圍寬。
3、電極型火花塞：其電極很細(xì)，特點(diǎn)是火花強(qiáng)烈，點(diǎn)火能力好，在嚴(yán)寒季節(jié)也能保證發(fā)動(dòng)機(jī)迅速可靠地起動(dòng)，熱范圍較寬，能滿足多種用途。
4、座型火花塞：其殼體和旋入螺紋制成錐形，因此不用墊圈即可保持良好密封，從而縮小了火花塞體積，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)更為有利。
5、極型火花塞：側(cè)電極一般為兩個(gè)或兩個(gè)以上，優(yōu)點(diǎn)是點(diǎn)火可靠，間隙不需經(jīng)常調(diào)整，故在電極容易燒蝕和火花塞間隙不能經(jīng)常調(diào)節(jié)的一些汽油機(jī)上常常采用。
6、面跳火型火花塞：即沿面間隙型，它是一種最冷型的火花塞，其中心電極與殼體端面之間的間隙是同心的。
此外，為了抑制汽車點(diǎn)火系統(tǒng)對(duì)無(wú)線電的干擾，又生產(chǎn)了電阻型和屏蔽型火花塞。電阻型火花塞是在火花塞內(nèi)裝有5-10Ω的陶瓷電阻器，屏蔽型火花塞是利用金屬殼體把整個(gè)火花塞屏蔽密封起來(lái)。屏蔽型火花塞不僅可以防止無(wú)線電干擾，還可用于防水、防爆的場(chǎng)合。
