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易损件常识
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火星塞

 

 

一般人认为,火星塞在引擎总成方面只是个配角,其实大错特错,火星塞内部可蕴藏了不简单的高深学问。

它不但可点燃你爱车的动力心脏,而且内部的结构设计更是精密细致。随着汽车科技进步,火星塞的使用材质更是日新月异,如果能为爱车选用一套优良的火星塞,不但可使引擎健健康康,同时还能将动力输出发挥到极限。

内燃机引擎运作原理中,「进、压、爆、排」这四个动作程序缺一不可,缺了其中一项,引擎就无法启动发挥动能,而体积小巧的火星塞,则担任点火爆炸的重要工作。火星塞(Spark Plug)也可称为「火花塞」,英文字面上的意思即是「塞子」,换言之,就是将引擎的燃烧室塞住完全密合,并使高压电通过火星塞本体,电流从电极间跳过,产生强热火花,点燃汽缸内压缩混合的气体进行电性点火爆炸,产生动能推动引擎。

因此火星塞的工作,必须能够承受几十个大气压的压缩与50kg/cm爆炸压力、2-3万伏特以上的高电压及超过摄氏2000度的燃烧温度,最后还必须面对内燃机引擎每分钟接近几千转的运作,并接受汽油或燃烧气体产生的化学腐蚀摧残。所以火星塞的整体设计与材质,必需经长时间的实验测试及精挑细选,可说是集一切科技精华于一身。

火星塞在进行爆炸点火时,产生副产物「碳」,如果附着在两个电极上,火花会转变得比较薄弱,或者会在电极前端外部发生短路现象,而不会使火花跳跃。

因此火星塞本身必须维持在一定范围的温度,才不至因不完全燃烧而发生积碳,或附着大量油渍的情形发生。所以,如果能让火星塞正常运作及拥有较长的寿命,「温度」指数的控制,扮演了极重要的角色。

而热值则代表引擎燃烧室的温度表现,热值正式一点的名称为「热度范围」,是指火星塞将陶瓷绝缘体到电极间的高热传导至火星塞外端,再由外部钢体传到引擎汽缸盖和水套冷却系统的能力。当引擎在慢车空转时,火星塞电极间的温度可能只有摄氏400度。而车辆高速行驶时,电极间的温度便升至将近摄氏650度。车辆重踩油门时,电极间的温度更可能升到摄氏815度以上。

如果电极间的温度太低,油料燃烧后容易积存一些物质在火星塞的电极及绝缘体上,使火星塞放电不良甚至不点火。可是电极间的温度升高可将这些积存物烧掉,不会越积越多。但温度过高又会使电极容易受到燃烧物质的腐蚀,且电极本身跳火的耗损也比较快。更严重的情形是,燃烧不在火星塞电极点火,而被绝缘体本身的高温引燃,使燃烧温度大幅升高,将活塞顶部或火星塞电极熔解。

火星塞的种类可分为两大类,一为「冷却型」火星塞、一为「易热型」火星塞。
简单来说,「冷却型」火星塞的绝缘体导热较快,「易热型」火星塞的绝缘体导热较慢;最理想的火星塞,是在车辆轻负荷低速行驶时为「易热型」火星塞,高负荷全油门行驶时变成「冷却型」火星塞。但火星塞的热度范围不能随意变动,所以只好依驾驶人的用车习惯,选用适当的热值范围。如果你经常行驶于市区,可选用「易热型」火星塞,若经常在高速状态下行驶,最好选用「冷却型」火星塞。

火星塞仍会依车辆的性能与用途,有着不同设计与材质变化,而且每个火星塞本体上也都标有英文字母与数字,表示它的性能与型式,每家厂商都不相同。高压缩比、高输出力、易产生高热量的引擎,都是采用耐热度较高的「冷却型」制品;相对的,如小排气量、低转速及低输出的引擎,均为「易热型」火星塞设定。

另外,现今市售车种火星塞直径大小,可分为两大种类,一种为直径15.8mm,另一种则为19mm,且电极的间隙会因每一家车厂的设计而有所不同,因此在购买及换装火星塞时必须非常小心注意。

所以每一家火星塞制造商,都会根据各种不同的状况进行设计。不过多数火星塞发生故障的原因,大部分是其他引擎机件的不顺、维修不良或使用错误与操控方法不正确所致。假使在良好行车状态下,正确的使用一般车辆,只要使用的火星塞规格相同,应该就不会有重大的问题发生。

火星塞的构造大致可分为三部分,即绝缘瓷体、属于导电材质的中央电极及钢体,仅数公分的本体,却非常地精密结实。

中央电极大多由铜制成,因铜的散热及导电性佳,不论是高速还是低速,都有良好的适应性,而连接于正电终端螺丝帽,以及传送点火线圈的中央电极,则利用陶瓷制的绝缘体包覆而成,可防止飞弧及漏电的发生,钢体部分的金属部件,采电镀上防锈性强的铅金属,或镍铬合金制成。扎实精密的构造,丝毫不输给其他引擎的零件组成。

维修火星塞的工具,首先就是「火星塞套筒」,当然也有一部分的老式车种,不须要套筒扳手便可以拆卸火星塞。现今多数的车种都以DOHC 16气门为主流,而火星塞则是安装于二支凸轮轴与气门包围的狭窄深处,如果没有内藏磁铁的磁性专用套统扣住火星塞终端螺丝帽,根本无法安装或拆取。

此外,引擎导线是否为直接点火型式,现今多数车种都改为直接点火,如果是直接点火型式,就必须另外准备一支可拆起直接点火导线的工具,方能拆起火星塞。在拆起火星塞前,使用刷子清理一下气缸盖周围,避免异物进入燃烧室。拆起后,以间隙调整工具,进行间隙测定,并观察火星塞的情况,在视情况好坏进行更换或清洁。上述这些工具配件,都可在汽车精品百货及卖场选购,准备一整套,以备不时之需。

还有一点非常重要,切忌将火星塞旋的太紧,太紧容易伤害气缸盖上的螺纹,尤其是铝质的气缸盖。安装时先用手握着火星塞套筒,将火星塞旋紧,之后再用套筒扳手旋紧1/4圈就足够了。如果火星塞没有装垫圈,而是有锥形的安装座型式,因火星塞钢体直接触碰汽缸本体,所以手扭紧后只能用扳手再旋进1/16圈,才不至造成缸体的伤害。

只要注意上述几个重点,车主便可随时查看火星塞的工作状况,为爱车的健康做最准确判断。

当火星塞出现问题及损耗时,大概也是表示你的爱车出现一些麻烦,因此别轻忽火星塞的表现,它可是和车辆的状况息息相关;然而,车主该如何判别火星塞的状况来诊断爱车呢?

火星塞的选择除了可维持原厂的设定外,也可依照自己的行车状况去选择。当火星塞经过长时间的使用后,若火星塞点火电极部位呈深咖啡色,这是正常燃烧状态,但是并不代表永远不更换火星塞,因为火星塞是消耗品,在规定的里程数内必须更换,避免影响火星塞的工作效能。

如果火星塞呈白色,表示燃烧室温度过高,点火部绝缘体表面会跑出斑点的情况,这可能是散热系统散热不良,使温度上升至870以上,让火星塞过早点火,造成异常燃烧,有时也会损伤活塞。

有些火星塞在拆起时,在电极部分有熏黑的碳垢且呈湿润感,这表示引擎有较严重的积碳,表示混合气过浓,或是行车时习惯长时间空转或低转速,此时需要更换火星塞型号,选择较热型。

如果火星塞有严重的黑色积碳与黏稠感,此时你要注意了!这是引擎汽缸真圆度失圆的警讯,代表你的爱车得进厂大修了。所以平时多观察及注意这些小细节,爱车才会健康,否则代价可能是让你的荷包大失血!

──转载自《汽车日报网站》(http://www.autonet.com.tw