【春风150nk火花塞热值】专题火花塞的结构、工作原理及热值

今天我来说说汽车发动机的重要部件——火花。

火花塞是汽油发动机专有的部件，在柴油发动机上是没有的，它是发动机点火系统的执行元件，由它产生电火花点燃混合气，发动机才能运转。每隔几万公里，火花塞就要更换一次。那么这个火花塞究竟是如何工作的？它的结构又是怎样？我们如何选择和更换火花塞？老侯来给大家详细的解析一下。内容比较多，将分两期讲完。

火花塞的作用及工作原理

汽油发动机是通过燃料和混合气体的适时燃烧使之产生动力，但是作为燃料的汽油，由于燃点较高（是不是有点出乎意料，但它真的比柴油的点燃温度高），即使处于高温环境下也很难自燃，要想使其适时燃烧必须要用“火”来点燃。

火花塞的作用是把高压线圈和高压导线送来的脉冲 高压电放电，击穿火花塞两电极间空气，产生电火花引燃气缸内的混合气体，使其燃烧膨胀做功。

火花塞点火过程可分为四步：

1

点火线圈在火花塞电极两端产生高压电，高压击穿电极间的介质产生电火花；

2

电弧高温加热混合气后产生火焰核；

3

火焰核变大，火花塞电极结构会影响这个过程，从而影响火花塞点火性能；

4

火焰核温度上升至混合气燃点时混合气被点燃。

火花能量决定能否使压缩混合气体点火爆发。

放电现象是在极短时间内（约千分之一秒）完成的，且极为复杂。

一般汽油发动机上每缸有一个火花塞，个别发动机上安装两个火花塞，但这两个火花塞不是同时点火，一般一个在压缩上止点时点火，另一个在排气终了时点火，可以有效减低发动机的排放。

点火系统对火花塞的要求

1

保证可靠的冷启动

2

确保车辆加速时不失火

3

必须承受发动机在最大功率状态连续工作几小时

4

火花塞安装在燃烧室中最适宜点燃混合气的地方

5

在任何况下都不应该漏电

6

火花塞受热，但不能产生自燃

火花塞应具有的性能

01

耐热性：可适应极热﹒极冷的情况

由于气缸内混合气体燃烧时温度高达到2000℃，火花塞在气缸内部受到的温度也在该范围内，而在进气行程中进入气缸的低温气体又使其冷却，所以火花塞要能够承受住这种骤冷骤热的急剧变化而不损坏；

02

合适的机械强度

发动机在做功行程中的最高压力可高达45个大气压，而在进气行程中最低压力却在１个大气压以下，要求火花塞具有适应这种激烈压力变化的机械强度。

03

良好的绝缘性能

现在的电子点火系统最高电压可达30kV，要求火花塞在如此高的电压下保持良好的绝缘性能。

04

优良的气密性

在急剧的温度和压力变化下，要求火花塞自身结构不变形，仍能保持气密性，保证发动机燃烧室不漏气。

05

较高的耐消耗性

在恶劣的工作环境下，要求火花塞把电极的消耗降到最小，使火花塞具有比较长时间的更换周期。

06

有一定的耐污损性

在恶劣的工作环境下，要求火花塞迅速提升火花塞的温度，以抑制因混合气体燃烧而产生的附着在电极上的污垢，从而达到自我清洁的要求。

火花塞的结构

火花塞上的接地电极（侧电极）与金属壳体连接，通过汽缸盖螺纹连接到发动机缸体上。绝缘体主要起到隔离金属壳体及中央电极的作用。接线螺母是火花塞上与高压线圈接触的部分，电流通过接线螺母和中央电极后，击穿中央电极与接地电极间的介质产生火花，从而点燃气缸中的混合气。

在陶瓷表面有几道沟状的波纹，它可防止飞弧的产生。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。

我们在更换火花塞时，修理人员可能会向我们推销一种带电阻的火花塞，说它如何如何的高大上。事实是，在火花塞的内部的确会被加装3至5千欧的电阻，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。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在点火性能上基本没有差别，区别只是在电磁干扰。

火花塞的温度与热值

火花塞绝缘体裙部（指火花塞中心电极外面的绝缘体锥形部分）直接与燃烧室内的高温气体接触而吸收大量的热，吸入的热量通过外壳分别传到汽缸盖和大气中。实验表明，要保证汽车发动机正常工作，火花塞绝缘体裙部应保持500～850℃的温度（这一温度称火花塞的自洁温度）。

若温度低于此值，则将会在绝缘体裙部形成积碳而引起电极间漏电，影响火花塞跳火。若绝缘体温度过高（超过900℃），则混合气与这样炽热的绝缘体接触时，将发生炽热点火，从而导致发动机早燃。

火花塞的标准中通常用热值来表征火花塞的热特性，火花塞热值表示火花塞绝缘体裙部吸热与散热的平衡能力。热值越高，则吸热与散热平衡能力越强，因而热型火花塞热值低，冷型火花塞热值高。

一般功率高、压缩比大的发动机选用热值高的冷型火花塞；相反，功率低、压缩比小的发动机选用热值低的热型火花塞。一般火花塞的选用是工厂通过产品定型实验确定的，不应随意更换。

不同热值的火花塞我们可以通过火花塞芯部的长度来大致区分。火花塞芯部较长的是热型火花塞；火花塞芯部较短的是冷型火花塞。当然也可以通过改变中央电极的合金成分来改变火花塞的热值，但一般通过改变火花塞芯部长度的方法比较常用。

我们常见的博世和NGK火花塞的热值标识方法是不一样的。NGK越“热”的火花塞，型号中的数字越低；而博世越“热”的火花塞，型号中的数字越大。举个例子：NGK的BP5ES和博世的FR8NP热值是相等的。家用轿车上的发动机一般采用中等热值的火花塞。以NGK火花塞为例，其型号中表示热值的位上一般会是“6、7、8”，对照上图的表我们就知道相应型号的火花塞所处的热值范围了。

热型火花塞从燃烧室导出热量的速度低，而冷型火花塞从燃烧室导出热量的速度高。当发动机调整了正时、换用了汽油、进行了动力改装后，必须选用合适热值的火花塞。因而，大功率发动机一般都会使用冷型火花塞。根据经验，发动机输出每增加75-100马力，火花塞热值就要降低一级（使用散热能力更好的型号）。

火花塞的型号

不同的火花塞类型自然要以不同的型号代码进行区分，但是不同的火花塞厂家都针对自己的产品制定了自己的型号编制规则，因此不同品牌的火花塞型号表示方法不同。

老侯点评：

汽车的火花塞看似很不起眼，但发动机的工作状态与它直接相关。发动机抖动、失火、无法启动，最先检查的就是火花塞的工作状态。这一期主要讲解火花塞结构与原理，在下一期说说如何根据火花塞的形态来判断发动机的工作状态，敬请期待。