火花塞热值

火花塞(sparkplugs)，俗称火嘴，它的作用是把高压导线(火嘴线)送来的脉冲高压电放

电，击穿火花塞两电极间空气，产生电火花以此引燃气缸内的混合气体。高性能发动机的基

本条件：高能量稳定的火花、混合均匀的混合气、高压缩比。

火花塞在发动机中到底有什么作用呢？

使用内燃机的轿车所使用的燃料一般是汽油和柴油。而在中国轿车市场，汽油车占据了

一个很大的比例。汽油发动机与柴油发动机不一样，由于汽油的燃点较高(约400度左右)，

因而需要使用强制点火方式点燃混合气。通过电极之间的放电现象产生火花，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即使处于高温环境下也

很难自燃，要想使其适时燃烧有必要用“火”来点燃。这里说的火花点火便是“火花塞”的作用。

火花塞的内部构成是怎样的？

火花塞由以下几部分构成：1、接线螺母;2、中央电极;3、接地电极;4、金属壳体;5、绝

缘体。火花塞上的接地电极与金属壳体连接，通过汽缸盖螺纹连接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。

火花塞的电极有哪些类型？

经过了一百多年的发展，传统的标准火花塞已经发展出多种多样的电极类型。火花塞由

传统的标准型单侧极发展到突出型单侧极，由单侧极发展至多側极。

传统单側极火花塞的火焰核位于中央电极与侧电极之间，热量较多地被侧电极吸收从而

抑制了火焰核的增大，即“消焰作用”明显。这就降低了此类型火花塞的跳火性能。

在上世纪20年代，开始出现了三侧极火花塞，三个接地电极位于中央电极四周，消除

了单側极火花塞中央电极被侧电极遮挡的缺点，削弱了“消焰作用”，火花能量较大，拥有更

好的跳火性能。这里要明确一点，虽然多电极火花塞有多个接地电极，但在火花塞跳火瞬间

电流仅通过单一接地电极跳火，不会出现多电极同时跳火的情况。

火花塞电极可以采用怎样的材料？

火花塞在发展的过程中引入了各种的稀有金属，以提供良好的散热能力、抗化学腐蚀能

力、抗电腐蚀能力、跳火性能以及工作稳定性等性能。首先我们来看看火花塞的中央电极。

中央电极的材质经历了铁、镍、镍基合金、镍-铜复合材料以及贵金属几个演化过程。

贝鲁(Beru)公司于1943年首先开发出铜芯电极火花塞。目前铜芯电极火花塞的覆盖率

已经达到95%。铜芯电极具有良好的导热性，不容易产生炽热点火、怠速、低负荷也不容

易产生积碳，拥有较好的点火性能。纯金属容易氧化和产生化学腐蚀作用，因而在铜芯外表

包裹一层耐腐蚀性能较好的镍基合金能够使火花塞拥有良好的抗腐蚀能力的同时散热性能

也更好。

侧电极接地，因而电腐蚀作用较低，但化学腐蚀作用依然存在，在镍基中加入锰和硅可

提高抗化学腐蚀性。而Champion在1998年推出的铜芯侧电极火花塞可以使侧电极的工作

温度降低100℃，减少了因火花塞温度过高的点火提前，温度降低也减少了烧蚀和电极间隙

变化，火花塞工作更加稳定。

现在主流的发动机都采用了涡轮增压、缸内直喷等增强动力的技术，升功率、压缩比、

最高转速都不断攀升。为适应高转速、高压缩比、高升功率的“三高”汽油发动机的需求，火

花塞的电极材料也进一步升级至使用熔点较高的铂(熔点为1772℃)、铱(熔点为2410±40℃)

作为火花塞电极材料。这类采用了贵金属电极的火花塞具有极高的抗化学腐蚀能力，在使用

寿命上有了长足的进步。

贵金属电极火花塞有几个突出优点：

1.电极的高抗腐蚀性使得点火间隙长期不变，点火间隙稳定，发动机运转平稳，无需修

正发动机点火间隙。有数据表明，使用铂金火花塞的发动机经过16万公里运转，点火间隙

仅增大0.05mm。

2.由于贵金属极细电极具有尖端放电效应，因而点火更容易，发动机在低转速工况也能

平稳运行。

3.极细电极减弱了电极吸热和消焰作用，火焰核更容易形成从而点燃混合气，使燃烧更

充分，排放更低。

火花塞是怎样工作的？

发动机整体性能的好坏完全是取决于火花塞闪出火花的良否来决定的。我们往往把发动

机比作为“汽车的心脏”，但是更能把火花塞比作为“发动机的心脏”。

●火花

在火花塞的中心电极和接地电极之间施加由点火装置所产生的高电压，由此电极间的绝

缘状态被破坏而产生电流，放电生成电火花。

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。

火花塞所的作用就是必须在规定的时间内使电极之间切实产生强火花，成为混合气燃烧

的始点。

●着火

由电火花所引起的点火是通过电极之间的火花放电而使燃烧粒子活性化，产生化学反应

(酸性)，并发生热效应，最终形成火焰核。该热能使其周围的混合气活性化，最终形成以自

身燃烧为中心向周边扩大的火焰核。

但是如果电极的消炎作用比火焰核的作用大，火焰核会因此而消失导致熄火(指由于电

极吸热使火焰消除的作用)。

另外、如果火花隙较宽，火焰核会变大，消火作用也会变小，可保证确实点火。当火花

隙过于宽时，则需要大的放电电压，从而超过了线圈的性能界限，反而不能放电。

因此，我们可以将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。

什么是火花塞热值？

火花塞的热值反映了火花塞把热量从燃烧室传递到汽缸盖的能力。只要是汽油发动机，

燃烧室的理想燃烧温度在500-850℃这个范围内。把燃烧室温度控制在上述范围能够有效避

免火花塞提前跳火及火花塞头部过热;同时也能够有效清除气缸燃烧残留物避免气缸失火。

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NG

K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

(加粗的数字表示热值)。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。

火花塞的间隙很重要吗？

不同发动机甚至同一款发动机在不同调教的情况下，所使用的火花塞间隙都不一样。火

花塞间隙过小会导致提前点火、死火甚至发动机损坏;火花塞间隙过大会导致失火、火花塞

污垢增多、动力下降、油耗增加。在更换非原厂火花塞时，我们除了关注火花塞电极类型、

火花塞热值，还要关注的就是火花塞间隙了。

火花塞到底有哪些种类？

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;

如果更专业一下，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。

此外，为了抑制汽车点火系统对无线电的干扰，又生产了电阻型和屏蔽型火花塞。电阻

型火花塞是在火花塞内装有5-10kΩ的电阻，屏蔽型火花塞是利用金属壳体把整个火花塞屏

蔽密封起来。屏蔽型火花塞不仅可以防止无线电干扰，还可用于防水、防爆的场合。

火花塞有怎样的性能要求呢？

耐热性：可适应极热﹒极冷的情况

火花塞内部的受到的温度在混合气体燃烧时就达到了2000℃、在吸入行程中使低温气

体受冷，让4冲程式发动机的急热急冷现象把发动机运转中的2回转变成一回转。

与此耐热性相同，也要求具有达不到表面着火的起点的放热性。

机械的强度：可以适应激烈的压力变化

在吸入行程中达到1气体压力以下，爆発行程中可达到45气压以上。唯一可以适应这

种激烈压力变化的机械强度。

绝缘性：维持高电压的绝缘性

在急剧的温度变化压力变化反复的情况下，对于约10～30kV的高电压要求可以维持充

分的绝缘性。

气密性：在恶略环境下保持气密性

在急剧的温度变化压力变化下，要求保持机械箱与绝缘体间的气密性。

耐消耗性：把电极的消耗降到最小

在恶略环境下，把电极的消耗降到最小，要求具有这种耐消耗性。

耐污损性：把燃烧的污垢减到最少

恶略环境下、抑制因混合气体燃烧而产生的电极的污垢。附着着的活性炭也会受热烧尽，

从而达到自我清洁的要求。因此，即使是低速行驶，也可以迅速提升火花塞的温度，可达到

(约500℃)。

状况检查

火花塞技术状况除用专用仪器进行密封发火试验以外，还可采取下述方法检查。

(1)就车检查法

a、触摸法：起动发动机，使其怠速运转，用手触摸火花塞绝缘陶瓷部位，如温度上升

得很高很快，表明火花塞正常，反之为不正常。

b、短路法：起动发动机，使其怠速运转，然后用螺丝刀逐缸对火花塞短路，听发动机

转速和响声变化，转速和响声变化明显，表明火花塞正常，反之为不正常。

c、跳火法：旋下火花塞，放在气缸体上，用高压线试火，若无火花或火花较弱，表明

火花塞漏电或不工作。

(2)观色法

拆下火花塞观察，如为赤褐色或铁锈色，表明火花塞正常;如为渍油状，表明火花塞间

隙失调或供油过多，高压线短路或断路;如为烟熏之黑色，表明火花塞冷热型选错或混合气

浓，机油上窜;如顶端与电极间有沉积物，当为油性沉积物时，说明气缸窜机油与火花塞无

关，当为黑色沉积物时，说明火花塞积碳而旁路，当为灰色沉积物时，则是汽油中添加剂覆

盖电极导致缺火;若严重烧蚀，如顶端起疤、有黑色花纹破裂、电极熔化，表明火花塞损坏。