火花塞热值（火花塞受热后的散热能力）-趣爱秀

基本介绍

在保障发动机正常运转的各个零部件中，有这么一个小小的东西，它安装在汽缸的顶部，样子像一支钢笔，在发动机复杂的部件中并不起眼，但是它的功用却不可小觑，就是因为有了它，发动机才能顺利完成燃烧做功的行程，汽车才能正常运转。这个小玩意就是火花塞。

火花塞作为发动机点火系统的终端部件，起着至关重要的作用。在发动机运转过程中，行车用的12V，24V的低伏电压通过升压线圈的2万到5万伏的升压，再经由分电器分配到需要点火的汽缸，高压电传递给火花塞点火点燃压缩混合气，混合气燃烧膨胀，完成做功行程。没有火花塞，混合气就无法点燃，发动机也跟本无法运转。而火花塞的性能，对发动机的运转也有着直观的表现。因此许多车友出于对发动机性能提升的想法，会考虑改用性能更好的火花塞。即使没有改装的需要，火花塞也是属于耗材之一，是需要定期更换的。在我们更换火花塞的时候，很多人更多的是关注火花塞的材料，或者极数，但对于其中一个指标往往并不看重，或者虽然知道但认识存在误区，那就是热值。很多人知道换装火花塞的时候火花塞的热值不能低于原厂热值，却认为高于原厂热值问题不大，其实这也是不对的。今天咱们就来讨论一下热值的话题。

天然气专用（热值8）

火花塞热值实际上是指受热和散热能力的一个指标，其自身所受热量的散发量称为热值。热值包括1～9九个数字，其中1--3为低热值，4--6为中热值，7--9为高热值。原厂的备件火花塞热值一般有5、6、7三种，能够大量散热的称为冷型火花塞，也就是高热值火花塞，冷型火花塞（高热值）的绝缘体裙部相对较短，由于散热途径比较短，散热相对较多，所以不易造成中心电极温度的上升。相对散热量较小的叫做热型火花塞，也就是低热值火花塞。热型火花塞（低热值）的绝缘体裙部较长，当汽缸内温度布置均匀时，裙部越长，受热面积就越大，传导热量的距离就越长，所以散热少，中心电极温度上升较高。一般来说低热值的火花塞更适用于低速低压缩比的小功率发动机，而高热值火花塞则适用于高速高压缩比的大功率发动机。这个数值越大，也就越“冷”，这个数值越小，火花塞的散热就越小，也就越“热”，热值的高低，取决于缸内混合气温度和火花塞的设计。

火花塞是属于“冷型”还是“热型”直接决定了它自身的散热能力，也就是说，火花塞的原厂热值直接决定了它的工作环境温度。对于火花塞的工作环境温度要求是非常高的，火花塞的散热既不能太大，也不能太小，要确保火花塞的工作温度，就必须与原厂热值相匹配。一般情况下上下落差控制在1个之内，如果落差过大，轻则影响发动机功率输出，重则导致火花塞损坏，进而损坏发动机。

在这里打一个比方，比如波罗的原厂热值为6，属于冷型火花塞，如果我们在改换火花塞时候由于不注意原厂热值而换上一个热值为4的热型火花塞，那么，在行驶过程中会出现什么样的问题呢？冷型火花塞的散热能力比较强，也就是说，它可以承受相对较高的温度，也就是说波罗的发动机产生的热量比较大。那么，在正常行驶时，这个数值为4的热型火花塞就会因为环境温度过高，自身散热少而烧毁。那假如换成一个更高热值的火花塞，数值为9，这样看来似乎应该不会出现问题，但是数值越高的火花塞，它自身的散热能力也就越大，其实缸内本身没有产生这么高的热量，再加上它的散热性更强，所以就会降低油气混合物的燃烧效率，影响发动机功率。在更换火花塞的时候，有些车主往往会认为价格越高的火花塞性能越好，寿命越长，而忽略了与原厂热值这个关键因素。其实完全不是这样的，如果忽略了原厂热值，会对发动机性能造成很大的影响，这个小家伙其实并不小。

结构介绍

1、钢壳：钢壳下部是细螺纹，用于与缸盖火花塞孔配装，上部有外六方螺母，用于装火花塞套筒，以拧紧或拧出火花塞。

2、金属杆是中心电极。金属杆下端与中心电极上端通过导体玻璃体接触，金属杆上端装有接线螺母。

3、在钢制壳体与中心电极之间有高氧化铝陶瓷绝缘体，使中心电极在通电时绝缘。

4、钢壳体最下部装有弯曲的侧电极。

5、钢壳外部的中部有铜制垫圈。

工作原理

在高电压的作用下，火花塞中心电极与侧电极间的空气将迅速发生电离作用，形成带正电的离子和带负电的自由电子。当电极间的电压达到一定值时，气体中的离子、电子数目像雪崩一样增加，从而使空气失去绝缘性，间隙便形成放电通道，发生“击穿”现象。此时，气体形成发光体，即“火花”。伴随其受热膨胀，还发生“啪啪”声响。这种电火花的温度可高达2000～3000℃，足以点燃气缸燃烧室内的混合气。

常见种类

按照热值高低来分，有冷型和热型；按照电极材料来分，有镍合金、银合金和铂合金等；如果更专业一些，火花塞的类型大体上有如下几种：

1、准型火花塞：其绝缘体裙部略缩入壳体端面，侧电极在壳体端面以外，是使用最广泛的一种。

2、缘体突出型火花塞：绝缘体裙部较长，突出于壳体端面以外。它具有吸热量大、抗污能力好等优点，且能直接受到进气的冷却而降低温度，因而也不易引起炽热点火，故热适应范围宽。

3、电极型火花塞：其电极很细，特点是火花强烈，点火能力好，在严寒季节也能保证发动机迅速可靠地起动，热范围较宽，能满足多种用途。

4、座型火花塞：其壳体和旋入螺纹制成锥形，因此不用垫圈即可保持良好密封，从而缩小了火花塞体积，对发动机的设计更为有利。

5、极型火花塞：侧电极一般为两个或两个以上，优点是点火可靠，间隙不需经常调整，故在电极容易烧蚀和火花塞间隙不能经常调节的一些汽油机上常常采用。

6、面跳火型火花塞：即沿面间隙型，它是一种最冷型的火花塞，其中心电极与壳体端面之间的间隙是同心的。

7、标准型与突出型火花塞

标准型火花塞是绝缘体裙部端略低于壳体螺纹端面的单侧电极火花塞，它采用侧置气门式发动机应用最广泛的传统发火端结构。为区别于后来出现的”突出型”，此结构被称为”标准型”。

突出型火花塞最初是为顶置气门式发动机配套设计的。它的绝缘体裙部突出壳体螺纹端面而伸入燃烧室内。在燃烧的混合气中吸收较多热量，息速时有较高的工作温度，避免污损；高速时由于气门顶置，吸入的气流对准绝缘体裙部，将其冷却，使最高温度提高不多，因而热范围较大。突出型火花塞由于进气道拐弯多，气流对绝缘体裙部冷却作用不大，因此不适用于侧置气门式发动机。

8、单侧极与多侧极火花塞

传统单侧极火花塞有一个明显的缺陷，即侧电极盖住了中心电极。当两极间高压放电时，火花间隙处的混合气将吸收火花热量并因电离被激活而形成“火核”。火核形成的场所一般在接近侧电极处，热量将较多地被侧电极吸收，即电极的“消焰作用”，它减少了火花能量，降低了跳火性能。

于是，在上世纪20年代，出现了三侧极火花塞。与单侧极相比，多侧极的火花间隙由多个侧电极的断面（冲成圆孔）和中心电极的圆柱面构成，这种旁置式的火花间隙消除了侧电极盖住中心电极的缺点，增加了火花的“可达性”，火花能量较大，较容易深入汽缸内部，有助于改善混合气燃烧状况并减少废气排放。由于多侧极提供了多个跳火通道，因而延长了使用寿命，提高了点火的可靠性。这里必须指出，放电的瞬间只能是一条通道跳火，不可能多侧极同时跳火。高速摄影的放电过程证明了这一点。

国产火花塞型号中的后缀字母（热值数后面的字母）D、J、Q分别表示双侧极、三侧极、四侧极。

9、镍基合金与铜芯电极火花塞

对伸入燃烧室电极的最基本要求是耐烧蚀（电蚀和化学腐蚀）和良好的导热性。随着材料科学和工艺技术的发展，电极材料经历了铁、镍、镍基合金、镍-铜复合材料、贵金属的演化过程。现在用得最普遍的是镍基合金。通常，纯金属的导热性优于合金，但纯金属（例如镍）对燃烧气体及其形成的固状沉积物的化学腐蚀反应比合金灵敏。因此电极材料采用镍基加入铬、锰、硅等元素，铬提高抗电蚀能力，锰和硅提高耐化学腐蚀能力，特别是对危害性很大的氧化硫的抗腐蚀能力。

10、普通型与电阻型火花塞

火花塞作为火花放电发生器，是一种宽带连续型的电磁辐射干扰源。为了抑制因跳火产生的电磁辐射对无线电场的强干扰，保护无线电通讯并防止车载电子装置的误动作，世界各国自上世纪60年代以来，加快了电阻型火花塞的开发。我国也发布了一系列强制性电磁兼容的国家标准，对于火花塞点火发动机驱动的车辆装置无线电干扰特性作了严格的限制，因此对电阻型火花塞的需求也大为增加。电阻型火花塞在结构上与普通型没有大的区别，仅仅是将绝缘体内的导体密封剂改为电阻密封剂。

特性

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。

选择

选择火花塞可依据发动机的压缩比、转速和空燃比来确定它的热值。

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，高压缩比发动机需要使用冷型火花塞。数值越小，火花塞就越“热”，即是热型，低压缩比发动机要使用热型火花塞。

较冷的火花塞的制作比一般产品更加精良，所以在发动机高转时，它能保证点火的准确性和质量，从而保证发动机极限时的最大动力。另外其电阻也被控制得非常小，跳火的次数丝毫不因转速的升高而有所遗缺。所以使用数值较高的火花塞对习惯拉高发动机转速是大有好处的。

技术要求

间隙要求

火花塞电极间的间隙对火花塞的工作有很大影响，间隙过小，则火花微弱，并且容易因产生积碳而漏电；间隙过大，所需击穿电压增高，发动机不易启动，且在高速时容易发生“缺火”现象，故火花塞间隙应适当，一般蓄电池点火系统使用的火花塞间隙为0.7～0.8mm，个别火花塞间隙可达1.0mm以上。

温度要求

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500～600℃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。火花塞正常工作的温度在450～870℃之间。这时火花塞呈黄褐色。如果火花塞工作温度长期低于450℃，火花塞周围会有很多积碳，火花塞呈黑色。

性能要求

火花塞主要要求是热特性、抗拉强度、耐热性能、导电性能、绝缘强度、密封性、耐腐蚀性。

火花塞必须是抗热的，将其旋入部分置入已加热到温度为700℃的坩埚电炉或马弗电炉中保温10min以后，随即在空气中冷却，在绝缘体表面上不应有开裂和种裂。

火花塞密封性能要求：进行抗热试验后，在气压差为1MPa时，其漏气量每分钟不允许超过40cm(如果中心电极胶装采用导体密封材料时，其漏气量每分钟不允许超过5cm)。

火花塞绝缘体组件应能耐受工频(50Hz)电压2200vV(有效值)，历时30s的试验。

材料：火花塞中心电极和侧电极的导电性能取决于电极与混合气接触情况，所以，电极对抗腐蚀性的要求极高。同时，燃烧时的温度极高，电极材料对耐热性要求高。因此，许多火花塞采用镍锰合金。为提高耐热性能，也有的火花塞采用镍包铜的材料。铜制垫圈除起导热性能外，也起密封作用。绝缘体用高氧化铝陶瓷制成。

发展改进

随着汽车工业的发展，火花塞的性能也在不断改进，借以提高汽油机的工作质量，例如为改善排气净化效果，采用了宽间隙火花塞（间隙为1.0~1.2mm）；为限制汽车电波的噪声，研制了防干扰火花塞等。以往，火花塞的使用寿命很短，汽车厂家规定，汽车在行驶3000km后（或6个月）必须检查或更换火花塞。随着火花塞和有关点火装置的改进，再加上排气净化的一些措施，使火花塞的使用寿命大幅度提高。一般规定汽车在行驶10000km之后（或每1年），必须检查或更换火花塞。白金电极的火花塞使用寿命更长，一般在汽车行驶100000km之内无须检查更换。