东西虽小可有大学问 详细解析火花塞

●火花塞的电极类型

　　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。

　　突出型单侧极火花塞是为现在被普遍使用的顶置气门发动机而设计的。它的绝缘体裙部突出带螺纹的金属壳体端面伸入燃烧室内。这种火花塞在混合气燃烧室吸收较多的热量，在怠速时有较高的工作温度，避免污损；当发动机转速较高时，进气气流直接对火花塞裙部进行冷却，因而最高温度提升不多，热值范围大。而对于老式的侧置气门发动机，由于进气气流对火花塞的冷却作用较弱，则不能使用突出型火花塞。

　　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。

●火花塞电极材料的进化

　　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。

　　贵金属一般会被制成极细电极（直径0.2mm），通过烧结的方法固定在绝缘体发火端。也有把直径为0.4mm-0.8mm的贵金属圆片使用激光焊接方法焊接于中央电极以及侧电极上的。

　　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。