汽車維修/火花塞
火花塞在內燃機中引發燃燒。火花塞直接位於燃燒室內，可以拆卸進行檢查。檢查或“解讀”火花塞點火端部的特徵性標記可以指示發動機執行時的內部狀態。火花塞的點火端會受到內部環境的影響，並會留下執行過程中發動機內部情況的痕跡。通常，沒有其他方法可以瞭解發動機在峰值功率執行時的內部情況。所獲得的資訊對於高效能發動機來說尤為重要，可以用於精細調整所有系統。
解讀賽車發動機的火花塞是一種精密的技巧，不同於通用發動機的火花塞解讀，因為已釋出的資訊是針對商業機械師進行發動機故障診斷的。
賽車發動機在最佳狀態下進行調校。這些發動機需要更精細的調整，以滿足更嚴格的公差要求。解讀火花塞時，最相關的部分是尖端、中心電極和側電極，以及絕緣體的部分。
火花塞點火時，會點燃燃料-空氣混合物，在燃燒室內產生火球。這個火球或“核心”的大小取決於電極之間混合物的精確成分以及火花時燃燒室湍流的水平。核心小會使發動機執行起來像是點火正時延後了。核心大則像是點火正時提前了。燃燒過程會在火花塞上產生特徵性痕跡。你可以分析這些痕跡。
- 肋骨：肋骨防止電能沿著絕緣體側邊從端子洩漏到金屬外殼。電流由於波紋而必須經過更長的路徑，阻力越大，從而有助於隔離。
- 絕緣體：由氧化鋁陶瓷製成。設計承受 1,200 度 F 和 60,000 伏。絕緣體的確切成分和長度，從金屬外殼延伸到燃燒室內，部分決定了火花塞的熱值。
- 金屬外殼：承受擰緊火花塞的扭矩。將熱量從絕緣體傳導到氣缸蓋。它充當透過中心電極到側電極的火花的接地。
- 中心電極：可以由銅、鎳鐵或貴金屬製成。中心電極設計為排出電子，因為它通常是火花塞最熱的部分。電子從熱的電極“沸騰”出來。進一步改進是使用尖頭電極，但尖頭電極會在幾秒鐘內熔化。貴金屬高溫電極的開發使得可以使用更小的中心電極，其直徑更小，更接近尖頭，但它們不會熔化或腐蝕掉。較小的電極也會吸收較少的火花和初始火焰能量的熱量。
- 側電極：側電極由高鎳鋼製成，焊接在金屬外殼的側面。側電極也執行非常熱，尤其是在突出鼻子的火花塞上。
當電子從線圈被推進來時，中心電極和側電極之間出現電壓差。由於間隙中的燃料和空氣是絕緣體，因此電流無法流動，但隨著電壓進一步升高，它開始改變電極之間氣體的結構。
一旦有一小部分氣體受到這種影響，它就被認為是“電離”的。電離氣體變成導體，可以傳導電子。
當電子電流湧過間隙時，它會使火花通道的溫度升高到 60,000 K。火花通道中的強烈熱量使電離氣體像一個小爆炸一樣快速膨脹。這就是你在觀看火花時聽到的“咔嗒”聲。
熱量和壓力迫使氣體相互反應，在火花事件結束時，火花塞間隙中應該有一個小火球，因為氣體自行燃燒。這個火球或核心的大小取決於火花時電極之間燃料-空氣混合物的精確成分。核心小會使發動機執行起來像是點火正時延後了，核心大則像是點火正時提前了。
火花塞解讀手電筒/放大鏡有助於解讀火花塞。
在發動機經過良好調校，使用了新火花塞，並在強勁全油門執行結束後關閉發動機後，可以獲得最準確的火花塞解讀。快速乾淨地關閉發動機可以避免產生誤導性資訊，並提供來自全功率執行條件的證據。怠速條件可能與非賽車解讀和一般發動機診斷相關。
賽車手只關心圖 2中所示的兩種間隙型別。
- 突出鼻
- 傳統間隙
大多數賽車發動機使用突出鼻子的細線火花塞，但一些發動機由於間隙問題或冷卻火花塞困難，需要使用傳統間隙的細線火花塞。表面間隙、縮排間隙等火花塞不適用於高效能使用。
就熱值而言，製造的賽車發動機已經完成了大部分選擇。原廠火花塞通常在理想熱值的兩個範圍內。唯一可能需要更改的是使用相同火花塞的細線版本（通常比原廠火花塞熱 1 或 2 個等級）。對於嚴重改裝的標準發動機，選擇就不那麼明確了。比原廠火花塞熱 2 到 3 個等級的細線火花塞將是一個好的起點。首先完成點火正時和燃油系統調整，然後選擇火花塞的最終熱值。
圖 1說明了冷熱火花塞。火花塞能夠在給定的發動機中從冷到熱執行，具體取決於火花塞的設計。使用最熱的火花塞，確保它在最惡劣的條件下不會過熱。
熱火花塞不會使發動機執行變熱，冷火花塞也不會使發動機執行變冷。熱火花塞僅僅意味著絕緣體鼻子的溫度會更高，並透過燃燒掉積碳來保持清潔。需要澄清，根據 NGK 的說法..... http://www.ngksparkplugs.com/techinfo/spark_plugs/installation.asp?nav=31300&country=US#heat
過冷的火花塞會在其絕緣體上積聚碳和燃油沉積物，這會導致點火能量洩漏，從而導致動力損失，如果任其繼續，火花塞將會積碳（完全不點火）。
絕緣體的長度決定了火花塞的熱值。使用最熱的火花塞，確保它不會燒燬中心電極的尖端。
如果火花塞過冷，你會在火花塞的鼻子上看到沉積物。圖 6說明了這一點。如果火花塞過熱，陶瓷會看起來很疏鬆，幾乎像糖一樣。密封中心電極到絕緣體的材料會沸騰。
注意：較低的數字通常意味著較冷的火花塞，但並非總是如此。例如：NGK 對冷火花塞使用較高的數字，而博世則對較冷的火花塞使用較低的數字。
當火花塞中電壓積聚時，它可能會透過絕緣體鼻子上任何沉積物洩漏到接地，從而剝奪火花間隙的能量。這就是你弄髒火花塞時發生的事情。絕緣體鼻子上任何導電沉積物都會（即使發動機沒有失火）導致火花能量減少，從而導致小而無規律的火花核，略微降低功率。
點火正時可以在中心電極尖端觀察到。如果正時提前 2 到 4 度，則電極尖端將從尖端開始燒蝕乾淨約一毫米。中心電極的邊緣將因熱而變圓。密封中心電極到絕緣體的材料可能會沸騰。如圖 3 所示。
當正時正確或延遲時，電極尖端的燃油沉積物將一直延伸到尖端。因此，你只能在火花塞上看到點火提前，而看不到延遲。
這是火花塞讀數中最重要也是最容易被誤解的部分。機械師經常談論他們火花塞上的“顏色”。然而，火花塞上只有一種顏色需要關注，那就是黑色。它是菸灰，是燃燒的殘留物。
你看到火花塞上的棕色只是汽油新增劑的結果，僅此而已。在一個運轉良好的發動機中，火花塞會執行得足夠熱以燒掉所有棕色，只留下白色和黑色。在測試條件下，由於積聚燃油沉積物的時間很少，因此不會出現這種情況。
黑色將在電極絕緣體鼻的底部，即陶瓷與金屬外殼交匯處發現。這是火花塞上唯一可以看出發動機是混合氣過濃還是過稀的地方。這種碳會在電極底部迅速形成一個環。它在全油門執行幾秒鐘後就能看到，但應該進行幾次全油門執行，以便環非常清晰。（參見圖 4）。
在學習閱讀火花塞時，如果你將火花塞拆開，並將陶瓷從金屬外殼中取出，則會更容易看到混合氣環。（參見圖 5）。你會看到混合氣環從密封處開始，並沿著絕緣體向上延伸一段距離。
這個環的最佳寬度約為 0 到 2 毫米，其中 0.5 毫米是許多發動機的理想寬度，超過這個寬度對大多數發動機來說太濃了，許多發動機對混合氣幾乎看不到環的響應，但你必須進行動力測試才能找到適合你的情況的理想值。確保你的熱值是正確的，因為它可能會影響混合氣環。
動力產生熱量，人們可以在火花塞的金屬外殼上看到燃燒的熱量。唯一顯示此特徵的火花塞是鍍鎘的型別。不要使用黑色氧化物火花塞，因為它們不能顯示發動機熱量。賽車發動機將產生足夠的熱量來燒掉外殼螺紋端部的鍍層，如圖 7 所示。你的火花塞應該有 1 到 4 個螺紋被熱燒蝕。如果你無法獲得這種熱量，那麼就存在問題。即使火花塞上其他所有跡象都完美無缺，發動機也沒有發揮其潛在動力。
你可以在火花從一個電極跳到另一個電極的電極上看到點火系統的效能。火花應該在兩個電極上燒出一個乾淨的斑點，如圖 8 所示。
如果斑點很小且形狀不規則，則說明你的點火系統正在變壞。在試驗火花塞間隙時，你應該注意這個斑點。
“爆震”是發生在強勁發動機中最糟糕的事情之一，因為它們在包絡線的邊緣執行。它可能由於多種原因發生；高壓縮比、正時過度提前、燃油辛烷值過低、火花塞熱值過高或燃燒室形狀不佳。通常，在發生嚴重損壞之前，就可以在火花塞上看到爆震。
你將在陶瓷尖端看到燃油和小金屬沉積物的小球，以及電極尖端上較小的碎片小球。金屬外殼看起來像是被噴砂處理過（在發動機內部，活塞也會看起來被噴砂處理過）。參見圖 9。
（然而，爆震並非完全不好，最大功率總是伴隨著微量的爆震，不足以在火花塞上看到或被駕駛員聽到，但足以在活塞邊緣留下輕微的噴砂外觀（足以去除碳沉積物），在比賽之後。（拖拉機賽車手可能沒有明顯的痕跡，即使它正在發生，因為執行時間很短。）據推測，微量的爆震正在部分燃燒活塞和燃燒室縫隙中無法燃燒的混合氣。）
上述資訊與其他可觀察因素一起使用，例如操作員的印象、排氣管沉積物、燃燒室和活塞沉積物、發動機聲音、發動機實際測量的效能、排氣溫度，有時還包括排氣氣體分析。