汽车维修/火花塞
火花塞在内燃机中引发燃烧。火花塞直接位于燃烧室内，可以拆卸进行检查。检查或“解读”火花塞点火端部的特征性标记可以指示发动机运行时的内部状态。火花塞的点火端会受到内部环境的影响，并会留下运行过程中发动机内部情况的痕迹。通常，没有其他方法可以了解发动机在峰值功率运行时的内部情况。所获得的信息对于高性能发动机来说尤为重要，可以用于精细调整所有系统。
解读赛车发动机的火花塞是一种精密的技巧，不同于通用发动机的火花塞解读，因为已发布的信息是针对商业机械师进行发动机故障诊断的。
赛车发动机在最佳状态下进行调校。这些发动机需要更精细的调整，以满足更严格的公差要求。解读火花塞时，最相关的部分是尖端、中心电极和侧电极，以及绝缘体的部分。
火花塞点火时，会点燃燃料-空气混合物，在燃烧室内产生火球。这个火球或“内核”的大小取决于电极之间混合物的精确成分以及火花时燃烧室湍流的水平。内核小会使发动机运行起来像是点火正时延后了。内核大则像是点火正时提前了。燃烧过程会在火花塞上产生特征性痕迹。你可以分析这些痕迹。
- 肋骨：肋骨防止电能沿着绝缘体侧边从端子泄漏到金属外壳。电流由于波纹而必须经过更长的路径，阻力越大，从而有助于隔离。
- 绝缘体：由氧化铝陶瓷制成。设计承受 1,200 度 F 和 60,000 伏。绝缘体的确切成分和长度，从金属外壳延伸到燃烧室内，部分决定了火花塞的热值。
- 金属外壳：承受拧紧火花塞的扭矩。将热量从绝缘体传导到气缸盖。它充当通过中心电极到侧电极的火花的接地。
- 中心电极：可以由铜、镍铁或贵金属制成。中心电极设计为排出电子，因为它通常是火花塞最热的部分。电子从热的电极“沸腾”出来。进一步改进是使用尖头电极，但尖头电极会在几秒钟内熔化。贵金属高温电极的开发使得可以使用更小的中心电极，其直径更小，更接近尖头，但它们不会熔化或腐蚀掉。较小的电极也会吸收较少的火花和初始火焰能量的热量。
- 侧电极：侧电极由高镍钢制成，焊接在金属外壳的侧面。侧电极也运行非常热，尤其是在突出鼻子的火花塞上。
当电子从线圈被推进来时，中心电极和侧电极之间出现电压差。由于间隙中的燃料和空气是绝缘体，因此电流无法流动，但随着电压进一步升高，它开始改变电极之间气体的结构。
一旦有一小部分气体受到这种影响，它就被认为是“电离”的。电离气体变成导体，可以传导电子。
当电子电流涌过间隙时，它会使火花通道的温度升高到 60,000 K。火花通道中的强烈热量使电离气体像一个小爆炸一样快速膨胀。这就是你在观看火花时听到的“咔嗒”声。
热量和压力迫使气体相互反应，在火花事件结束时，火花塞间隙中应该有一个小火球，因为气体自行燃烧。这个火球或内核的大小取决于火花时电极之间燃料-空气混合物的精确成分。内核小会使发动机运行起来像是点火正时延后了，内核大则像是点火正时提前了。
火花塞解读手电筒/放大镜有助于解读火花塞。
在发动机经过良好调校，使用了新火花塞，并在强劲全油门运行结束后关闭发动机后，可以获得最准确的火花塞解读。快速干净地关闭发动机可以避免产生误导性信息，并提供来自全功率运行条件的证据。怠速条件可能与非赛车解读和一般发动机诊断相关。
赛车手只关心图 2中所示的两种间隙类型。
- 突出鼻
- 传统间隙
大多数赛车发动机使用突出鼻子的细线火花塞，但一些发动机由于间隙问题或冷却火花塞困难，需要使用传统间隙的细线火花塞。表面间隙、缩进间隙等火花塞不适用于高性能使用。
就热值而言，制造的赛车发动机已经完成了大部分选择。原厂火花塞通常在理想热值的两个范围内。唯一可能需要更改的是使用相同火花塞的细线版本（通常比原厂火花塞热 1 或 2 个等级）。对于严重改装的标准发动机，选择就不那么明确了。比原厂火花塞热 2 到 3 个等级的细线火花塞将是一个好的起点。首先完成点火正时和燃油系统调整，然后选择火花塞的最终热值。
图 1说明了冷热火花塞。火花塞能够在给定的发动机中从冷到热运行，具体取决于火花塞的设计。使用最热的火花塞，确保它在最恶劣的条件下不会过热。
热火花塞不会使发动机运行变热，冷火花塞也不会使发动机运行变冷。热火花塞仅仅意味着绝缘体鼻子的温度会更高，并通过燃烧掉积碳来保持清洁。需要澄清，根据 NGK 的说法..... http://www.ngksparkplugs.com/techinfo/spark_plugs/installation.asp?nav=31300&country=US#heat
过冷的火花塞会在其绝缘体上积聚碳和燃油沉积物，这会导致点火能量泄漏，从而导致动力损失，如果任其继续，火花塞将会积碳（完全不点火）。
绝缘体的长度决定了火花塞的热值。使用最热的火花塞，确保它不会烧毁中心电极的尖端。
如果火花塞过冷，你会在火花塞的鼻子上看到沉积物。图 6说明了这一点。如果火花塞过热，陶瓷会看起来很疏松，几乎像糖一样。密封中心电极到绝缘体的材料会沸腾。
注意：较低的数字通常意味着较冷的火花塞，但并非总是如此。例如：NGK 对冷火花塞使用较高的数字，而博世则对较冷的火花塞使用较低的数字。
当火花塞中电压积聚时，它可能会通过绝缘体鼻子上任何沉积物泄漏到接地，从而剥夺火花间隙的能量。这就是你弄脏火花塞时发生的事情。绝缘体鼻子上任何导电沉积物都会（即使发动机没有失火）导致火花能量减少，从而导致小而无规律的火花核，略微降低功率。
点火正时可以在中心电极尖端观察到。如果正时提前 2 到 4 度，则电极尖端将从尖端开始烧蚀干净约一毫米。中心电极的边缘将因热而变圆。密封中心电极到绝缘体的材料可能会沸腾。如图 3 所示。
当正时正确或延迟时，电极尖端的燃油沉积物将一直延伸到尖端。因此，你只能在火花塞上看到点火提前，而看不到延迟。
这是火花塞读数中最重要也是最容易被误解的部分。机械师经常谈论他们火花塞上的“颜色”。然而，火花塞上只有一种颜色需要关注，那就是黑色。它是烟灰，是燃烧的残留物。
你看到火花塞上的棕色只是汽油添加剂的结果，仅此而已。在一个运转良好的发动机中，火花塞会运行得足够热以烧掉所有棕色，只留下白色和黑色。在测试条件下，由于积聚燃油沉积物的时间很少，因此不会出现这种情况。
黑色将在电极绝缘体鼻的底部，即陶瓷与金属外壳交汇处发现。这是火花塞上唯一可以看出发动机是混合气过浓还是过稀的地方。这种碳会在电极底部迅速形成一个环。它在全油门运行几秒钟后就能看到，但应该进行几次全油门运行，以便环非常清晰。（参见图 4）。
在学习阅读火花塞时，如果你将火花塞拆开，并将陶瓷从金属外壳中取出，则会更容易看到混合气环。（参见图 5）。你会看到混合气环从密封处开始，并沿着绝缘体向上延伸一段距离。
这个环的最佳宽度约为 0 到 2 毫米，其中 0.5 毫米是许多发动机的理想宽度，超过这个宽度对大多数发动机来说太浓了，许多发动机对混合气几乎看不到环的响应，但你必须进行动力测试才能找到适合你的情况的理想值。确保你的热值是正确的，因为它可能会影响混合气环。
动力产生热量，人们可以在火花塞的金属外壳上看到燃烧的热量。唯一显示此特征的火花塞是镀镉的类型。不要使用黑色氧化物火花塞，因为它们不能显示发动机热量。赛车发动机将产生足够的热量来烧掉外壳螺纹端部的镀层，如图 7 所示。你的火花塞应该有 1 到 4 个螺纹被热烧蚀。如果你无法获得这种热量，那么就存在问题。即使火花塞上其他所有迹象都完美无缺，发动机也没有发挥其潜在动力。
你可以在火花从一个电极跳到另一个电极的电极上看到点火系统的性能。火花应该在两个电极上烧出一个干净的斑点，如图 8 所示。
如果斑点很小且形状不规则，则说明你的点火系统正在变坏。在试验火花塞间隙时，你应该注意这个斑点。
“爆震”是发生在强劲发动机中最糟糕的事情之一，因为它们在包络线的边缘运行。它可能由于多种原因发生；高压缩比、正时过度提前、燃油辛烷值过低、火花塞热值过高或燃烧室形状不佳。通常，在发生严重损坏之前，就可以在火花塞上看到爆震。
你将在陶瓷尖端看到燃油和小金属沉积物的小球，以及电极尖端上较小的碎片小球。金属外壳看起来像是被喷砂处理过（在发动机内部，活塞也会看起来被喷砂处理过）。参见图 9。
（然而，爆震并非完全不好，最大功率总是伴随着微量的爆震，不足以在火花塞上看到或被驾驶员听到，但足以在活塞边缘留下轻微的喷砂外观（足以去除碳沉积物），在比赛之后。（拖拉机赛车手可能没有明显的痕迹，即使它正在发生，因为运行时间很短。）据推测，微量的爆震正在部分燃烧活塞和燃烧室缝隙中无法燃烧的混合气。）
上述信息与其他可观察因素一起使用，例如操作员的印象、排气管沉积物、燃烧室和活塞沉积物、发动机声音、发动机实际测量的性能、排气温度，有时还包括排气气体分析。