传递火种的使者 破解火花塞的DNA密码

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那是个午后，窗外的微风惹着窗帘发出了有规律的节拍，虽不吵人，但听久了也会令人心烦，睡意盎然的我经过反复的心理斗争决定长痛不如短痛，起身就要教训教训这个不长眼力见的家伙，还没等出手，风已发起了反抗，这次它把放在床头上的笔记本也拉拢了过来，这颗“墙头草”发出的叫嚣声似乎是在给风助威，但这一切都在关窗后平息了，这是北京入夏前阵风的特点。散开的笔记本像是个做了错事孩子，张着个大嘴呆坐在那里，那凌乱的笔记中显现的则是一段关于火花塞的记录，既然是天意，那就顺从吧。下面要进入正题了，希望看到此处的你还没有产生关闭网页的念头。

从笔记本中的描述来看，事情发生在2009年8月19日下午，一位车主前来求救，他的车EPC（功率控制器，既电子节气门）灯报警，通过与他的沟通我得知，在不长的时间里已经多次处理过这个问题（洗节气门做进气道免拆清洗），曾经还因点火能量不足换过缸线，车主说，“当时火花塞是刚换的，不会有问题，所以根据使用情况维修技师就建议换缸线，发动机电脑也确实存储了多次单缸失火的记录，这次我觉得还是检查检查发动机控制环节吧，不知道你这能不能搞好”。这时，我的思路显然已被车主左右，通过检测设备监测到的数据来看，除了一些因积碳导致的数据变化外，其它并无任何不妥之处。按照惯例，接下来应该是拆下火花塞来看看气缸的燃烧情况，被拆下的火花塞似乎和平常接触的那种不一样，车主介绍说这比原厂的好，很贵的。当时，我也没太在意，不过从火花塞的颜色来看，缸内的积碳情况确实较严重。事情还是没有任何向前推进的迹象，于是，便向经验丰富的老师傅求教，得到的答案是：“去看看火花塞的热值！”...热值？

为什么要对火花塞的散热能力按高低之分？

炙热的气缸温度会蔓延到所及的各个部位，火花塞的绝缘体和电极是暴露在气缸之中的，混合气燃烧所释放的热量附着在其表面，如果不能将这部分热量进行有效地控制，在活塞压缩进程中，燃油混合气进入到气缸，此时，发动机电脑并没有打算将它们点燃，就在这千钧一发之际，暴露在气缸内的火花塞表面的温度过高，高到可以将燃油混合气点燃，这会发生什么情况？活塞还在上行，但燃油混合气已经被点燃并释放了能量，而被释放的能量并没有用到推动活塞下行的进程上，这不但没有起到积极的作用，还还帮了倒忙，进而导致加速无力，加速积碳的滋生。
    所以，根据不同的发动机调校，相对应的火花塞也有严格的型号规定，所以，在出厂时，火花塞的热值就已经被设定好，如果对其进行更换，有可能会引发一系列故障，而热值往往是被人所忽略的，要真是这样，免不了要对发动机折腾折腾了。


● 火花塞的结构
    了解了什么是热值及相关问题后，现在才开始说结构为时并不晚，说实话，有多少人真心想了解火花塞的结构呢？围坐在四周的技术设计频道的几位技术控是帮异类，应他们的要求，我来白话两句，就两句啊。

    从外观来看，可将火花塞大致分为5个部分，最上面的部分叫做“终端螺丝帽”，它与缸线相连，作用是完成缸线的对接，在插拔缸线时感觉到有吸入或弹出感正是源自此处，同时，它还是接收电能的地方。下面的陶瓷部分绝缘、耐热、导热，这些都是陶瓷材质的特性，你注意到在陶瓷表面有几道沟状的波纹，这可不是无心之举，它可防止飞弧的产生，飞弧？当然不是金庸的武侠剧，这里所说的是在终端螺丝帽和主体金属之间产生的打火现象，因为在点火时终端螺丝帽和主体金属之间产生连续不断的高压电，高压电会试图沿绝缘体表面溜走，为了拦住高压电，所以设置了层层沟壑。与陶瓷部分紧挨的便是主体金属，上面的六角形（有尺寸之分）方便了火花塞的拆装，从制造工艺来看，它的表面还采取了电镀处理，这样可防高温、耐腐蚀。螺纹不过是用于与气缸盖相紧固的部分，螺丝直径和螺丝长度也因发动机而分门别类。最末端是火花塞的电极，有中心电极和外侧电极之分，二者可能会采取两种不同的材质，而我们常说的铱金或者白金等贵金属材质则多指中心电极的材质（有些火花塞的外侧电极也会采用相同的材质），相比于电极为镍锰合金材质的普通火花塞，它们的点火能力更强，但价格也相差数倍。

    在火花塞的内部还会被刻意加装3至5千欧的电阻，我们之前还在说提高导电效率的事，那在火花塞中加电阻是为什么呢？火花塞内藏的是个陶瓷的电阻体，它可有效地降低点火时出现电波杂音，这些杂音若不进行处理则很容易对车内的收音机或者手机设备形成干扰。所以下次再有人抱怨在车内手机通话质量不高时，可以考虑换个内置陶瓷电阻的火花塞试试。从厂家公布的电阻值和功率输出的关系图来看，有内阻的火花塞和无内阻的火花塞基本没有差别。
    为了让火花塞在发动机高速和低速运行时都能有很强的适应能力，在火花塞内部的中心还嵌有铜芯，它对于散热方面有着很大的贡献。
●  各式各样的火花塞电极
注重实用

   在我们常见的火花塞中，中心电极大多为平底的，也有像图片中展示的尖状的，另外一种比较少见，它在中心电极处切出了一个90度的口，这样，在点火时，切口的两个边缘都能打出火花，提高了点火的性能。

注重性能

    对于高性能车来说，特别是赛车，它们所搭载的发动机拥有高转速、高压缩比等，所有的一切都是为了压榨出更多的动力，因此火花塞也会变得更强壮。在全力加速和发动机长期处于高转速状态下，首先，要保证火花塞在这种极端情况的稳定性，其次，火花塞要能打出火花来，最后，还要具备良好的点火性能。这才能让赛车拥有出众的速度优势。为了让火花塞达到非凡的能力，在电极的材质上多以白金、铱合金等贵金属为主。电极的形状也更为考究，电极直径越小，越容易点火，点火性能便可提高，所以，为高性能发动机而生的火花塞天生拥有一个纤细的电极。点火部分的绝缘体形状左右着加速的反应速度，再设计之初，设计师会根据需要来设计火花塞点火部分绝缘体的形状。

● 什么是点火性能？
    总览整个文章，我一直把点火性能挂在嘴边，这四个字说起来容易，但要细细琢磨究竟什么是点火性能就会觉得它很抽象。



    “火花塞给混合气点火、燃烧的性能”。展开来说，在中心电极和外侧电极之间跳出的高压电率先将这个部位的混合气点燃形成火种（学名“火炎核”），之后火种会向四周蔓延，但在这期间，两个电极会对热能不断地侵蚀（消炎作用），从而热能被削弱，严重的情况下还有可能造成火种熄灭，形成失火现象（此时气缸会处于缺缸的状态），所以，两个电极的消炎作用应尽可能的得到抑制，火种的蔓延直接影响着点火性能。
    所以，无论是在电极处设置90度V型切口，还是采用电极直径极小的铱金火花塞，又或者是刻意扩大电极间隙的大间隙火花塞，还有那些将点火位置设计在燃烧室中心附近的突出型火花塞，它们都是为了提高点火性能而特别设计的。

● 火花塞型号

『以NGK火花塞的命名规则为例，解读型号字母含义』

    不同的火花塞类型自然要以不同的型号代码进行区分，从我们翻出的资料来看，想把它说明白还真不太容易，因为不同的火花塞厂家都针对自己的产品制定了一系列的“神秘代码”，当然这里也少不了“国标”。拿我们手上的这个NGK品牌RIDIUM系列的CPR7EAIX-9来说，要是对照国标，这则代表，“镍-铜复合电极/铂金电极电阻性火花塞热值为7绝缘体突出型点火位置3毫米...”，我都不知道我在说什么。 按照厂家的产品目录来对照就清楚得多，这是一个热值为7，螺纹长度为19毫米，电极间隙为0.9毫米的绝缘体突出型的电阻型铱金火花塞。如果你有兴趣的话，在购买火花塞时可以向商家要一张相关产品规格目录。你看吧，一个小小的火花塞蕴藏着如此复杂的含义。
● 火花塞的最佳工作温度
    与发动机一样，火花塞也有它自己的最佳工作温度，一般情况下，500℃至800℃是火花塞最佳的工作温度范围也叫做自身清洁温度范围，在这个范围内，既能保证附着在表面的炭被燃烧，又能准确的控制点火时间。如果温度过高会导致过度燃烧，也就是会提前将混合气点燃，严重时还会引起电极的溶解，而低于这个温度范围则会造成火花塞头部被熏黑导致其无法跳出火花。
● 过期的火花塞还能用吗？
    不同的汽车厂家按旗下车型的需要制定了不同的火花塞更换周期，的确，火花塞是个损耗部件，但你又知道它的损耗出现在哪吗？

电极处积碳
    积碳是个问题，如果发动机的状态不够好（易生积碳体质），积碳会附着在电极处，致使两个电极间的间隙变小，这肯定也会有问题。嗅觉灵敏的商人闻到了利益的气味，它们竟然推出了专门用于清洗火花塞的药剂，好像这类产品的销路并不好，人们还是喜欢用更实惠的化清剂来清洗电极处的积碳。所以你看，火花塞电极积碳并不是更换的主要原因，如果因火花塞积碳导致了点火强度不够，同时，又没到厂家规定的更换期限则可视情况进行清洗后再使用。
间隙变大
    我们知道，气缸的工作环境是非常恶劣的，高温、高压，火花塞的每一次跳火还会产生数万伏的高压电，长久以往，被直接电击的两个电极会因高压电的不断摩挲而产生缺口（像瓜子牙一样），从而造成两个电极间隙变大，使点火强度变弱。要是这种情况还能将就使吗？

    这是老师傅传授的一项技艺，火花塞的两个电极间隙大约是1.1毫米（不同的火花塞，电极间隙可能不同），就像菜谱中告诉你放盐少许或者放10克盐一样，做出的成品可能跟你之前想象的不太一样，的确，作为新手来说，我无法去准确的估量这个度，所以，这事只能靠着经验来做。对于火花塞来说，锯条是把实用的尺子，它的厚度基本在0.5毫米左右，把它插入到两极间隙之中并上下轻微晃动，通过晃动的幅度来大致判断出火花塞的间隙，待心里有数后，让火花塞靠自身的重力轻微磕向桌面（当然是电极朝下），每做出一次调整都要用锯条检查效果，可千万别磕大发了。

    换个角度想，这真是馊主意，大家要三思而后行，毕竟外侧电极在调整时会出现变形，谁也不能保证在发动机运转时它会不会因此被高压电击落，有可能会给气缸造成损伤，所以，要是手里没谱我劝你是少抖这机灵儿吧，特别是那些还没出质保期的车，别因为延误了保养周期而引发些不必要的损失。有人会对厂商制定的保养和质保条款心生抱怨，没办法，现实就是这样。

   之前我见过一个火花塞头部被烧掉的事故，那是一辆老车，司机对车也不怎么上心，加的油品大多也是低标号的，而且质量也没有保证，直到发动机出现了严重的抖动才来上门求救，简单的检查后发现第三缸是不工作的，被拆下的火花塞像是刚从断头台拖下来的死尸一样，用内窥镜观察气缸内部，奇怪的是经多人“偷窥”后，谁也没有找到那颗“头颅”，难不成击穿三元催化器中的多孔陶瓷后排出去了？但我们都看到了气缸壁上有几道划痕。

● 从电极状态来看判断气缸工作情况

    我们还可以通过火花塞电极处的颜色来判断出气缸的工作状态，如果你发现从车上拆下来的火花塞是这样的（电极以及绝缘体处呈淡黄色），则代表其所对应的气缸处于上佳状态；而如果上面覆盖了一层黑乎乎的东西，则代表你的发动机或多或少都存在着一定的问题，例如，混合气过浓，或者存在烧机油的情况；若是火花塞表面湿润，可断定该气缸存在严重的失火情况，喷油嘴喷出的汽油未经燃烧便直接顺着气门排了出去，在极端情况下，混合气会在三元催化器中燃烧并将其灼伤；提早点火也会反应在火花塞上，只不过这样的情况比较少见，我们没能找到相对应的废旧火花塞。

● 发动机熄火？抖动？有可能是火花塞罢工了！

    当然，作为在“高温”“高压”环境中工作的元件，再碰上个别先天质量就存在问题的情况，火花塞也免不了直接出现“罢工”的情况，上面的图片已经列出了各种导致火花塞不能正常工作的原因，如果你的车子遇到了熄火、缺缸抖动等等情况，有可能就是火花塞出问题了。

    关于火花塞的更多知识，我们的汽车百科里有很全面的介绍。下次再换火花塞时别忘了给自己把把脉。

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