浅析火花塞(ZT）

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浅析火花塞(转自sina汽车论坛DZBJ大侠）

火花塞在汽油机上是个很重要的零件，就我的浅见和感受写一下，希望能对朋友们有所帮助。

     火花塞的工作主要是点燃发电机吸入并压缩的汽油和空气混合气，混合气燃烧时体积会迅速膨胀产生动能推动活塞运动，再由连杆和曲轴将活塞的上下运动转变成旋转运动，通过变速箱齿轮减速将力距放大最终推动车辆行走。火花塞的点火能力决定了混合气的燃烧方式和速度，从一定意义上讲也决定了动力输出的大小。实际上再好的火花塞也是更接近理论最佳值，并不会使混合气超水平发挥，因此在有些地方看见说换何种火花塞动力就强成什么样的说法是很不负责的，好火花塞的确可以改善动力但绝不是改变，更准确说是改善了驾驶的感觉。
所谓好火花塞是相对普通火花塞而言，“好”可以好在性能上也可以好在寿命上或者二者兼顾。而细分起来，不同车型发动机的设计情况配合合适的火花塞才能达到更好效果，并不是好火花塞就所有车通用。

     寿命方面主要取决于制造火花塞电极的材料，常见的材料有镍铜合金、铂金、铱金、银等。因汽缸内工作环境十分恶劣，火花塞作为耗材极要保证一定的经济性又要保证足够的性能，因此民用火花塞多采用镍铜合金、铂金、铱金等制造电极，主要是正极。下表列出几种不同材料的特性：


可见常用的镍材料在火花塞上作为廉价产品还是不错的，但不能作高端火花塞用，其强度、硬度比较低，容易损耗。
火花塞的工作原理是很高电压可以击穿空气，在正负电极之间形成电弧，火花塞就靠这个电弧来点燃混合气。要了解火花塞对发动机工况的影响先要了解一下发动机的点火过程：首先来自点火线圈的高压在火花塞正负极之间产生跳动电弧，包裹火花塞的是汽油和空气按一定比例混合的气体，可以爆燃，在电弧作用下被点燃，首先点燃的只是一个火星，火星燃烧更多的混合气在火花塞正负极之间形成火点，火点再继续蔓延点燃混合气。

     在这个过程中并不是放电越强越好，虽然电弧越强越有利于点燃混合气，但它的作用只是形成火星，超强的放电对形成火星并没有更大的意义，反而会加快火花塞正极和负极的烧蚀速度。顺便说一下：因此我一直认为除非为了参加比赛而压榨每一滴功率否则实在没必要用改装高压线。改装高压线多数是通过减小线阻来提高从点火线圈传输给火花塞的点火电压，这种提高以牺牲火花塞寿命为代价，提升的也只是灵敏度，对整体性能并不会有质的改变，而且高压在流动中会产生RF穿扰，会对车辆其它设备有一定的干扰。好火花塞对性能的提升并不仅仅依靠放电能量的提升，还有火花塞正极、负极的设计形式、点火间隙等，这些情况会影响火点的蔓延更多改变混合气的燃烧情况从而影响发动机的工况。电极设计就是很重要的一点，丝毫不弱于电极的设计：火花塞都需要散热，如果不散热发动机内部的高温会很快烧掉火花塞，但散热会同时降低火点的温度，减慢火点的蔓延，温度越低蔓延速度越慢，那么之后的混合气燃烧也会越慢，动力就不能完全释放出来，所以在选择火花塞时要选择热值合适的火花塞，太冷太热都不好。

     另一个影响是火花塞的点火间隙，点火间隙指火花塞正极和负极之间的距离。因发动机设计不同，即便同系列的火花塞也会有不同的火花塞间隙。一般在0.6mm～1.5mm之间，常见的有0.8mm、0.9mm、1.1mm几种。大间隙火花塞有更大空间让火点的蔓延从而形成更大的火点，使混合气燃烧速度更快（相当于加大点火提前角），动力更强，缺点是高转速使效果不好。发动机在每个工作周期不是点一次火，一般要点5～8次甚至更多次，火花塞需要点燃的混合气都是被压缩过的，压缩气体密度比普通气体大，大间隙火花塞需要更强的能量来击穿混合气，同时大间隙火花塞每个点火周期比小间隙火花塞长，在高转速时快速点火会丢火（有点忙不过来了），而且高转速时进气速度比较快，进入汽缸的气体会有不同程度的乱流形成，这种乱流会吹灭火花塞电极之间形成的火点使点火失败。因此大间隙火花塞在高转速时有动力下降的感觉。小间隙火花塞相反，低转速时因正极和负极之间的间隙小，形成的火点小，火焰燃烧速度慢（相当于减小点火提前角），动力感会差些，而高转速时出于上述原因丢火率低，可以更有效的点燃混合气，因此高转速会好些。
另一种常见的电极结构是多极火花塞，一般是一个正极周围有3～5个负极。多极火花塞因有多个负极，可以保证在高转速时有最低的丢火率，电极间隙也可以做的相对大些，是比较完美的设计。但这种设计也有缺陷：多极火花塞散热快，低转速时汽缸内温度低，虽然有足够空间形成更大的火点但很快被火花塞散热能力所抵消，使火焰燃烧速度减慢，因此低转速表现也不是很理想，高转速倒是非常好。可能有朋友会说低转速时水温都高，怎么会温度低呢？这是两个问题，低转速时水温高是因为发动机冷却系散热不良造成的，同样高速时水温低也是冷却系有问题，和火花塞单独的工作状态不是一回事，这里说的温度高低是指火花塞点火后对通过火星形成的火点的影响，并不是发动机温度。
目前市场上比较出色的火花塞多出自日本DENSO公司和德国BOSCH公司（还有其它一些很棒的火花塞品牌，只是国内市场比较少见，了解也不多）。在我用过的火花塞里比较有代表性的是DENSO公司的IK20和BOSCH公司的FGR7DQP两种型号。

     DENSO公司的火花塞多偏重性能，用独到的超细铱合金电极可以让正极放电能量更集中，负极采用楔型切口和U型槽设计，减小负极散热，增加火点蔓延空间，是民用车上性能比较不错的火花塞，缺点是寿命太短，由于负极没有采用贵金属材料，放电又比较集中，大概7000公里就被打出坑（负极被打出坑意味着点火间隙在不断扩大，丢火率会越来越高），到1万公里以上性能开始衰减，2万公里以后基本就是凑合用了
BOSCH公司的火花塞多偏重寿命。FGR7DPQ火花塞采用多极设计，其设计很有特点：中心电极采用铂金材料，周围被陶瓷体包裹而不是电极裸露。这样正极并不直接向负极放电而是在陶瓷体上产生电势，由陶瓷体向负极放电，从而大大延长了电极寿命，设计寿命可达10万公里。负极也不像其它多极火花塞采用点对点的方式接收来自正极的电弧，其形状和正极锥面角度几乎一样却又有差别，在正极和负极之间形成多种点火间隙以适应不同转速下的点火需要，虽然其标注点火间隙达1.6mm但高、低转速段和普通火花塞相比表现都十分突出。这种火花塞的缺点是散热太厉害，因为正极面积大，负极又多，反应在怠速状态比较抖。

     这两款火花塞我用了不止一套，下面就总体感觉对挑选火花塞发表一些个人浅见：

     使用中，IK在低、中转速段对发动机扭距输出有较明显的改善，加速换档后甚至都可以拉带（我轮胎用的窄），但高转速段表现不好，超过4000转以后感觉车虚，油门响应也慢。主要表现在5档3000转降3档时最明显，这时为尽量少的损失车速一般会轰一脚大油让转速快速提上去，IK这时转速上的慢，经常油门跺到底了转速却没上去，究其原因一方面是点火间隙大，不能迅速适应点火频率的突然增加；其二乱流影响了火点的正常燃烧。BOSCH的FGR7DQP相反，低转速段要弱些，明显不如IK猛，中转速段开始有良好的响应，高转速段响应十分灵敏，不管在多少转，只要给油门转速表指针总是迅速到达需要的位置。从使用后拆卸的火花塞表面颜色看，IK一般是淡黄色偏白而FGR7DQP多是棕色偏黑，这也说明FGR7DQP散热比较厉害。

     从这些体会，我认为IK更适合大部分两气门发动机和驾驶温柔的人。两气门发动机多数在3000转以前就到达最大扭距，而多数五气门发动机在3500转以后才开始步入扭距峰值附近，所以如果喜欢高转速行驶，应该使用FGR7DQP之类的火花塞。当然这也不是绝对和有局限性的，只是以这两种火花塞作个简单的比较，其它还有很多中火花塞可供选择，比如DENSON的PK20双铂金火花塞，BOSCH公司的FR7DPP22、FR7DPP33双铂金火花塞。

     还有一点要提醒：选择火花塞时不要简单听说那个火花塞好，拿来就装。很多发动机设计不一样，所使用的火花塞其它物理参数不一样，盲目装上轻则影响效果重则会伤害发动机。比如火花塞有一个参数是螺纹长度，它指火花塞安装到缸盖上那段螺纹的长度，有17.5mm、19mm、22mm、26.5mm等几种，如果您车用19mm的火花塞而新装个26.5mm常的火花塞，有可能会顶到活塞，如果用17.5mm的，电极不能落在汽缸内，会事混合气燃烧不完全甚至产生大量积炭。所以选择火花塞之前还要先了解一下自己车所用的火花塞物理形状应该是个什么规格以免花冤钱。

     以上仅个人浅见，因知识有限，有些看法可能不到位甚至有错误，请海涵和指正。

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一、什么叫热值
热值表示火花塞热特性的一个参数，表示火花塞散走在发动机燃烧室中吸收热量的程度。
散热程度大的叫高热值（冷型），散热程度小的叫低热值（热型）火花塞。
热值一般在型号中用数字表示，随厂家不同而异，如：
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
ND（日本电装） 热型 14ep－－ w16ep－－w20ep> 冷型
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
NGK 热型 4es------bp5es------bp6es> 冷型
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
二、火花塞的温度
发动机工作过程中，火花塞的温度随时都在变化。影响火花塞温度的主要因素是单位时间燃烧的混合气多少，也就是发动机的负荷。
发动机的负荷增加，火花塞吸收的热量也增加。
负荷相同时，热值不同的火花塞的端温度不同，差别很大。高热值的火花塞散热比较快，所以在相同负荷时，温度比较低。
三、自净温度
发动机在工作时，多少会产生积炭，尤其是工况不好时。火花塞绝缘体有积炭，因为炭是良导体，便可能漏电。当火花塞绝缘电阻低于10兆欧时，火花塞不能跳火，出现失火。
火花塞长期处于低温状态，发动机冷却时产生的积炭会一点一点的沉积，到一定时候火花塞绝缘体部分会变黑。所以在发动机运转过程中，必须使火化塞达到一定的温度，以烧掉积炭。
烧掉积炭的温度叫自净温度。使用无铅汽油自净温度大约500摄氏度。
火花塞端部温度达到自净温度，上面的积炭被烧成灰烬吹走。因此，希望火化塞能尽快（低速时）达到自净温度。
特别是冬天气温低，发动机散热比较快，所以有时需要改用低热值的火化塞，以达到自净温度。
四、早燃

火花塞端部温度升高很快，对达到自净温度有利。但是温度过高反而不好。火花塞温度过高可能构成热源，使混合气点燃，这时，火化塞没有跳火，混合气也能够自燃。

通常，自燃发生在点火时间之前，因而伴随有爆燃引起功率下降。汽缸内过热严重时能够烧坏火化塞和活塞。这种现象叫做早燃。
早燃一般发生在高速时。
要选用即使点火时间提前也不会出现早燃的火化塞。
五、影响热值的主要因素

影响火花塞热值的最主要因素是绝缘体的下部长度，绝缘体下部短，接触火焰的面积小，吸收热量少；同时绝缘体外壳的散热路途短，散热快，火花塞端部温度不易升高，这种火花塞叫做冷型火化塞或者高热值火花塞。

　反之叫做热型火花塞或者低热值火花塞。

六、点火时刻与火花塞温度

点火时刻对火花塞温度影响很大。
点火时刻提前，汽缸的燃烧压力升高，温度升高，火花塞与燃烧气体接触时间长。点火时刻提前越多，火花塞温度越高。
一般情况，四冲程发动机最大功率时，点火时刻提前一度，火花塞温度大约升高10度，点火时间提前10度，火花塞温度升高100度。

这种状态下高速行驶，早燃更为严重

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换火花塞的朋友一定要注意热值的匹配。
应该先弄清楚原车火花塞的热值，有三个方法：
1，说明书里应该有写
2，拆下来看，陶瓷上印着（当然你的保证能看懂）
3，问维修站的师傅（这个最简单，也最容易搞定）
然后根据你的驾驶方式，选择合适的热值
1，3000转以内换档，用原来的热值
2，经常5000转换挡，油门经常到地上，最好用冷一度的（具体在后面说明）
3，介于1和2之间，也推荐用原来的热值


说明：关于火花塞的冷热
其实就是火花塞吸热的能力，众所周知，火花塞是一直处于2200度的缸内高温下，一般火花塞的散热（*连在缸壁上的部分热传导）能力都差不多，吸热能力就决定了他的温度（吸热能力则是由设计形状和材料决定的）。
如果用了吸热能力过高的火花塞（我们称之为过热——可以理解为缸里天气太热，火花塞有点中暑，热着了），则高转速大负荷下容易烧熔，可以想象，火花塞负极这么大的一块金属断在缸里是什么效果........即便没到烧熔的境地，火花塞温度也高于正常温度很多，这样在跳火之间就会点燃缸内还没完全形成的混合气，我们称之为早燃，现象跟叫杆（爆震）差不多，会严重损失动力，燃烧不充分造成积碳，对曲轴连杆等机件造成冲击，减少寿命.........拿出火花塞来看看，会发现已经烧成惨白色
相反如果用了吸热能力过低的火花塞（我们称之为过冷——同样可以理解为天气太冷，火花塞有点感冒，冻着了），则在一般驾驶的情况下（转速3000以内）会出现积炭，这是因为火花塞温度达不到正常温度，没办法自清除（说白了就是烧掉）上面不可避免的微量积碳，日积月累，火花塞就无法正常跳火了，就会出现缺缸的现象，严重影响动力和平稳性。把火花塞拿出来就会看到一片漆黑——全都是积的碳啊
说了这么多吓人的话，再说说热值正常的火花塞拿出来应该是什么样子。正常的现象应该是火花塞拿出来后是红褐色或黄褐色（就是铁锈色啦）。当然如果机器存在着其他问题，也会从火花塞的颜色和样子上看出来，今日不谈，改日再表。
希望对想更换火花塞的朋友们有所帮助，则万死矣。
对了，再补充一下三大厂家对热值的标示方法：bosch 和 ngk 都用正向（....4,5,6,7,8,9....），从低往高依次变热，比如我们民用车一般都是7-8度，也有6-7度的。
而denso则是反向（....24,22,20,16....），由高往低依次变热，而且数值还经常不是连续的，天知道他们根据什么规律编的。另外，denso的数值也都不正好分别对应bosch和ngk的，比如16对应7-8之间，20对应6-7之间，22对应5-6之间等等。
关于bosch super4——可以说是垃圾产品（虽然我上一套火花塞就是这个）
首先，super4因为是普通金属的，因此寿命仅仅在2万公里以内。而且在bosch的产品目录里，它属于性能型的。但是其性能远比白金火花塞差的远，这是由材料和形状所决定的无法改变的事实，虽然它脸上写着性能型。
多负极的设计主要是为了增加寿命，因此它比一般的普通金属火花塞长寿了大概5000公里（普通的是1万5）。但白金火花塞的寿命一律在10万公里以上，这是普通金属永远无法跨越的鸿沟。
另外，普通金属火花塞的放电效果也远不能跟贵金属火花塞相比，虽然博世单极白金bosch platinum在产品目录里是寿命型，但他的放电性能也远强于普通金属的。就跟说rivaldo的左脚天下无敌，但他的右脚同样是世界一流水准，只不过左脚更出色罢了。
说了这么多，最能说明super4是垃圾的一条理由，就是：bosch platinum无论从放电强度还是寿命都数倍于它，而价格之高出1/3。
注：我配买的super4是30/支，同样地点的platinum是40/支。
说实在的，我本来是打算换platinum的，不过上全城断货，所以我才选择了性能更强但寿命短些的denso iw16。不知道现在博世白金到货了没有。
结论
对性能有特殊要求的dx，当以铱金火花塞为首选。另外我估计这类dx通常开车都比较猛，地板油，红线转速出现得都会比较频繁，因此也推荐使用冷一度的火花塞。（至于我自己仍然用了原厂的度数，主要是因为我的alto我老妈开得比较多的缘故）
依金火花塞一般寿命是5万公里。
有一种denso vk/vw系列（名字叫denso iridium tough）是目前全世界民用车火花塞里寿命最长的（当然同时也是性能最高的），因为它负极也采用了白金材料（其他贵金属火花塞也只有正极是稀有材料，负极都是普通材料），因此寿命达到10公里以上（denso吹说能用到13万英里，我觉得有点悬，但至少用10万多是完全不成问题的）。不过这种火花塞也是能买到的产品里最贵的了（2-3百一支吧）。
对于追求性价比，平时也不是很飚的dx来说，白金火花塞绝对是首选。性能也不错（比原车的普通火花塞强得多），寿命还很长（基本都能达到10万公里），而且都不贵。
如果不换铱金和白金，那还不如不换。
至于牌子，现在市场上比较好的基本上就是三个：denso bosch ngk
各有所长，我就不引导大家倾向于哪一个牌子了。
不过有两个特别出色的产品还是要说一下的：
一个就是刚才我说过的民用车火花塞之最：denso vk/vw铱白金，另一个就是同样享有盛名的bosch platinum4（简单介绍一下：采用了仿沿面设计，点火能量高，寿命同样超长）。
对了，denso 还有一种比上面说的vk/vw系列还厉害的（性能超高，但寿命很短）的铱金火花塞，叫做denso iridium racing，编号是denso ik01/vk01。这种火花塞也是访沿面设计的。不过应该不是给我们汽车用的，至少民用车肯定不能用，因为它的系列里热值最热的也超过民用车最冷的极限了（可能适用于高性能摩托或超跑）。
在两款高性能火花塞上大家都看到了一个新词：访沿面。也就是说，沿面技术是超高性能火花塞的标准。

菠萝蜜

中肯。

海浪

好文章!

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改装火花塞的作用 ZT

　　火花塞的种类繁多，材料有镍、白金、铱合金之分，形式上有单头、双头、四头的区别，耐热性能上还有高温、低温的差别。

使用温度是火花塞的重要指标之一。NGK火花塞对使用温度的标定方式已经逐渐成为火花塞的通用标准被采用：标定的数值越小，火花塞的耐热温度越高，散热性能越好。

选择火花塞可依据发动机的压缩比、转速和空燃比。高压缩比发动机需要使用耐温度高的火花塞；反之，低压缩比发动机使用的火花塞耐温度也要相应的低一些。普通火花塞的耐温度为6至7度。改装车辆因为动力提升，所以火花塞也需要提高一点耐温性，一般原厂使用7度火花塞，改装后应该提高一度使用6度火花塞。

目前，白金火花塞已经很普及，而铱合金火花塞已经有厂家开始在装车时使用。铱合金火花塞有更好的点火性能，导电能力、硬度都高于白金火花塞，但价格也超过白金火花塞，寿命一般只有两至三万公里。使用铱合金火花塞的发动机运转更顺畅、提速更快。

改装用火花塞多采用针式电极。针式电极点火位置准确、点火稳定、工作电压相对较低，发动机启动容易，所以特别受到玩车人的关注。

铱合金火花塞的价格线差距很大，从几百元到几十元都有选择。车主可根据车辆改装情况、自己的经济能力做出选择。

换火花塞您还需要一个基本概念，那就是“热值”。汽缸里的温度变化非常大，试验证明火花塞内绝缘体的工作温度在５００℃—９００℃比较合适，无论何种发动机都要满足这个要求。但是高压缩比的高速引擎温度高，火花塞散热要快，而低压缩比低转速引擎正好相反，如何满足不同发动机的需要呢？那就要设计不同热值的火花塞，它们的区别在于内部结构，我们要区分它们只有通过热值的“度数”进行判别。

市售的火花塞热值从５°—１３°，数值越大，火花塞就越“冷”，即所谓的冷型，适合高转速高压缩比的引擎使用；数值越小，火花塞越“热”（热型），适合低压缩比引擎使用。

较冷的火花塞的制作比一般产品更加精良，所以在引擎高转时，它能保证点火的准确性和质量，从而保证引擎极限时的最大马力。另外其电阻也被控制得非常小，点火次数的绵密丝毫不因转速的升高而有所遗缺。所以使用度数较高的火花塞对习惯拉高引擎转速换挡或“飚车”族是大有裨益的。但是如果您改用过高度数的火花塞（不适合您车的引擎），那么就会出现启动困难，低速不稳的情况。具体而言在广东这种亚热带天气下，５°—８°的火花塞比较合适（普通汽车使用５°—６°、可改为６°、７°、８°，具体要视实际装车后反应而定，市区使用一般车建议最高７°为准），而９°以上的则只有在酷热的天气下的赛车才用得上。还要提醒一句，火花塞上只标有国际或厂内标准的代号编码，它表示了结构形式、热值度数等信息。但一般消费者是无法辨认这些的，所以在购买前请向商家询问清楚。

勇勇

denso建议中国车使用的相对应型号!
我的福美来要用IK16，可我用的是IK22（相当于小头7度），感觉长途爽，室内有点费油，不知道这样是正常的吗？号号我们换的用，测试一下，有什么不同？有兴趣？[iframe]http://www.globaldenso.com/PLUG/search/china/automobile.html[/iframe]

[ 本贴由 勇勇 于 05-12-8 14:54 最后编辑 ]

米卡

值得好好研究。。。。