提升對火星塞的認知

PRO管 · 2009-6-11 11:34

基本上一般人都會認為，火星塞在引擎總成方面只是個配角，其實是大錯特錯的，火星塞內部可蘊藏了 " 不簡單的高深學問 "。它不但可點燃你愛車的動力心臟，而且內部的結構設計更是精密細緻。隨著汽車科技進步，火星塞的使用材質更是日新月異，如果能為愛車選用一套優良的火星塞，不但可使引擎健健康康，同時還能將動力輸出發揮到極限。



話說內燃機引擎運作原理中，「進、壓、爆、排」這四個動作程序是缺一不可的，缺了其中一項，引擎就無法啟動發揮動能，而體積小巧的火星塞，則擔任點火爆炸的重要工作。火星塞（Spark Plug）也可稱為「火花塞」，英文字面上的意思即是「塞子」，換言之，就是將引擎的燃燒室塞住完全密合，並使高壓電通過火星塞本體，電流從電極間跳過，產生強熱火花，點燃汽缸內壓縮混合的氣體進行電性點火爆炸，產生動能推動引擎。



因此火星塞的工作，必須能夠承受幾十個大氣壓的壓縮與50kg/cm爆炸壓力、2萬-3萬伏特以上的高電壓及超過攝氏2000度的燃燒溫度，最後還必須面對內燃機引擎每分鐘接近幾千轉的運作，並接受汽油或燃燒氣體產生的化學腐蝕摧殘。所以火星塞的整體設計與材質，必需經長時間的實驗測試及精挑細選，可說是集一切科技精華於一身。



火星塞在進行爆炸點火時，產生副產物「碳」，如果附著在兩個電極上，火花會轉變得比較薄弱，或者會在電極前端外部發生短路現象，而不會使火花跳躍。因此火星塞本身必須維持在一定範圍的溫度，才不至因不完全燃燒而發生積碳，或附著大量油漬的情形發生。所以，如果能讓火星塞正常運作及擁有較長的壽命，「溫度」指數的控制，扮演了極重要的角色。



而熱值則代表引擎燃燒室的溫度表現，熱值正式一點的名稱為「熱度範圍」，是指火星塞將陶瓷絕緣體到電極間的高熱傳導至火星塞外端，再由外部鋼體傳到引擎汽缸蓋和水套冷卻系統的能力。當引擎在慢車空轉時，火星塞電極間的溫度可能只有攝氏400度。而車輛高速行駛時，電極間的溫度便升至將近攝氏650度。車輛重踩油門時，電極間的溫度更可能升到攝氏815度以上。



如果電極間的溫度太低，油料燃燒後容易積存一些物質在火星塞的電極及絕緣體上，使火星塞放電不良甚至不點火。可是電極間的溫度升高可將這些積存物燒掉，不會越積越多。但溫度過高又會使電極容易受到燃燒物質的腐蝕，且電極本身跳火的耗損也比較快。更嚴重的情形是，燃燒不在火星塞電極點火，而被絕緣體本身的高溫引燃，使燃燒溫度大幅升高，將活塞頂部或火星塞電極熔解。



火星塞的種類可分為兩大類，一為「冷卻型」火星塞、一為「易熱型」火星塞。

簡單來說，「冷卻型」火星塞的絕緣體導熱較快，「易熱型」火星塞的絕緣體導熱較慢；最理想的火星塞，是在車輛輕負荷低速行駛時為「易熱型」火星塞，高負荷全油門行駛時變成「冷卻型」火星塞。但火星塞的熱度範圍不能隨意變動，所以只好依駕駛人的用車習慣，選用適當的熱值範圍。如果你經常行駛於市區，可選用「易熱型」火星塞，若經常在高速狀態下行駛，最好選用「冷卻型」火星塞。



火星塞仍會依車輛的性能與用途，有著不同設計與材質變化，而且每個火星塞本體上也都標有英文字母與數字，表示它的性能與型式，每家廠商都不相同。高壓縮比、高輸出力、易產生高熱量的引擎，都是採用耐熱度較高的「冷卻型」製品；相對的，如小排氣量、低轉速及低輸出的引擎，均為「易熱型」火星塞設定。



另外，現今市售車種火星塞直徑大小，可分為兩大種類，一種為直徑15.8mm，另一種則為19mm，且電極的間隙會因每一家車廠的設計而有所不同，因此在購買及換裝火星塞時必須非常小心注意。



所以每一家火星塞製造商，都會根據各種不同的狀況進行設計。不過多數火星塞發生故障的原因，大部分是其他引擎機件的不順、維修不良或使用錯誤與操控方法不正確所致。假使在良好行車狀態下，正確的使用一般車輛，只要使用的火星塞規格相同，應該就不會有重大的問題發生。



火星塞的構造大致可分為三部分，即絕緣瓷體、屬於導電材質的中央電極及鋼體，僅數公分的本體，卻非常地精密結實。中央電極大多由銅製成，因銅的散熱及導電性佳，不論是高速還是低速，都有良好的適應性，而連接於正電終端螺絲帽，以及傳送點火線圈的中央電極，則利用陶瓷製的絕緣體包覆而成，可防止飛弧及漏電的發生，鋼體部分的金屬部件，採電鍍上防鏽性強的鉛金屬，或鎳鉻合金製成。扎實精密的構造，絲毫不輸給其他引擎的零件組成。



維修火星塞的工具，首先就是「火星塞套筒」，當然也有一部分的老式車種，不須要套筒扳手便可以拆卸火星塞。現今多數的車種都以DOHC 16氣門為主流，而火星塞則是安裝於二支凸輪軸與氣門包圍的狹窄深處，如果沒有內藏磁鐵的磁性專用套統扣住火星塞終端螺絲帽，根本無法安裝或拆取。



此外，引擎導線是否為直接點火型式，現今多數車種都改為直接點火，如果是直接點火型式，就必須另外準備一支可拆起直接點火導線的工具，方能拆起火星塞。在拆起火星塞前，使用刷子清理一下氣缸蓋週圍，避免異物進入燃燒室。拆起後，以間隙調整工具，進行間隙測定，並觀察火星塞的情況，在視情況好壞進行更換或清潔。上述這些工具配件，都可在汽車精品百貨及賣場選購，準備一整套，以備不時之需。



還有一點非常重要，切忌將火星塞旋的太緊，太緊容易傷害氣缸蓋上的螺紋，尤其是鋁質的氣缸蓋。安裝時先用手握著火星塞套筒，將火星塞旋緊，之後再用套筒扳手旋緊1/4圈就足夠了。如果火星塞沒有裝墊圈，而是有錐形的安裝座型式，因火星塞鋼體直接觸碰汽缸本體，所以手扭緊後只能用扳手再旋進1/16圈，才不至造成缸體的傷害。



只要注意上述幾個重點，車主便可隨時查看火星塞的工作狀況，為愛車的健康做最準確判斷。



當火星塞出現問題及損耗時，大概也是表示你的愛車出現一些麻煩，因此別輕忽火星塞的表現，它可是和車輛的狀況息息相關；然而，車主該如何判別火星塞的狀況來診斷愛車呢？



火星塞的選擇除了可維持原廠的設定外，也可依照自己的行車狀況去選擇。當火星塞經過長時間的使用後，若火星塞點火電極部位呈深咖啡色，這是正常燃燒狀態，但是並不代表永遠不更換火星塞，因為火星塞是消耗品，在規定的里程數內必須更換，避免影響火星塞的工作效能。



如果火星塞呈白色，表示燃燒室溫度過高，點火部絕緣體表面會跑出斑點的情況，這可能是散熱系統散熱不良，使溫度上升至870℃以上，讓火星塞過早點火，造成異常燃燒，有時也會損傷活塞。



有些火星塞在拆起時，在電極部分有燻黑的碳垢且呈濕潤感，這表示引擎有較嚴重的積碳，表示混合氣過濃，或是行車時習慣長時間空轉或低轉速，此時需要更換火星塞型號，選擇較熱型。



如果火星塞有嚴重的黑色積碳與黏稠感，此時你要注意了！這是引擎汽缸真圓度失圓的警訊，代表你的愛車得進廠大修了。所以平時多觀察及注意這些小細節，愛車才會健康，否則代價可能是讓你的荷包大失血！