浅析火花塞
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。
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