火花塞常见故障现象及原因解析（2）

文：王兆福

火花塞常见故障现象及原因解析（2）

文：王兆福

火花塞是点燃式发动机点火系统的核心部件之一，由于火花塞的发火部分隐藏在发动机的燃烧室内，从外部只能看到绝缘体和连接部分，所以很多车主会忽略它的存在。即使是很多年轻的维修人员，对于火花塞的认识，往往只停留在它的保养周期上。其实，火花塞性能的好坏直接影响着发动机的起动性能、加速性能、燃油消耗量和废气排放等，所以维修人员只有正确了解火花塞的功能作用，才可以更好地解决发动机的故障或发动机有害气体排放。

笔者在总结了多年来关于维修火花塞相关故障的基础上，梳理了与之相关的理论知识和维修经验，在此与广大读者分享，希望能给各位同行们在维修这类故障时提供些许有益的提示和帮助。本文为了体现一定的系统性，还特别补充了火花塞的基础知识，供一些刚刚入行的朋友们参考。

本文中的内容只代表笔者个人观点和维修经验，难免有不妥或不足之处，也请各位读者能多提宝贵意见。

二、火花塞常见故障现象与故障分析

1.点火电压分流（积炭放电）

如图13所示，当发动机工作时，火花塞绝缘体的温度长时间低于它的自净温度（约500℃），绝缘体电极端开始积炭，但火花塞的工作没有任何功能缺陷；随着绝缘体电极端的积炭向中心电极发展，放电火花将沿着积炭向热室延展，此时分流电阻减小；当积炭层继续增厚，分流电阻继续减小，火花塞开始失火，电极无火花产生（图14）。此时发动机会出现失火故障，运转不平稳，动力下降。

图13 点火电压分流对点火性能的影响

2.火花塞脏污、结胶或积炭

发动机工作时，混合气过浓或窜入燃烧室的机油不能完全燃烧，部分未燃烧的混合气在高温和氧气的催化作用，形成羟基酸和树脂状胶质，胶质黏附在火花塞和燃烧室相关零部件的表面。这些物质在燃烧室的高温作用下进一步形成沥青质和焦油质，这就是我们常说的积碳。积碳会严重影响火花塞的正常工作，导致发动机产生各种各样的故障。下面详细对结胶和积碳的不同表现形式及产生的故障原因进行分析说明。

图14 随着积炭的增加，分流电阻减小

（1）绒性积炭

绝缘体电极端、电极以及火花塞壳体上附着一层绒状的黑色炭烟物质（图15）。

图15 绒性积炭

可能原因分析

①温度低或水温传感器、空气流量计等故障，造成空燃比计量不正确，混合气偏浓，燃烧不完全。

②经常性车辆行驶距离短，发动机常处于温度较低状态运行。

③燃油质量低劣，燃烧不正常。

④火花塞热值选用太低，没有自净过程。

图16 机油污垢

图17 灰状沉积物

图18 红色沉积物

图19 锰基抗暴剂对三元催化器的影响

图20 火花塞闪络

常见行驶性故障

车辆起动性变差，行驶中出现失火耸车现象，油耗高。

常规解决方法

检修故障部位，检测空气滤清器，改变用车习惯，调整火花塞热值。

（2）机油污垢

绝缘体电极端、电极和火花塞壳体上附着一层黑色油亮的炭烟和污垢（图16）。

可能原因分析

①活塞环磨损弹性减弱，机油窜入燃烧室。

②活塞与气缸壁间隙过大。

樟树一声不吭，没有透露半点消息。哪像人，装了半桶水就晃荡得满世界咣当咣当。树厚重、人浅薄，树与人本是两种完全不同的物种。因此，人如果以为自己彻底明了一棵树的心思，进而想做成知己，似乎是人的一厢情愿。树在某一瞬间，收容了人的一些思绪，更或者，人竟在树下顿悟了。但这一切，皆是人的事情。果真只是人的事情吗？我心里又存着疑问。世上的事本无定论，我不是树，焉知树的心思与喜乐？它生长在大地上，熟知的是山是水是草，是行人是牲畜是庄稼，虽然这棵樟树见多识广，但我相信，听诗的体验于它还是第一次。它活了那么久，或许就是等待着这场诗会的到来也未可知呢。

③气门杆与导管间隙过大，气门油封老化。

④机油液面过高。

常见行驶性故障

机油消耗量大，尾气不达标，动力下降，油耗高，起动性能下降。

常规解决方法

维修发动机，减小机油消耗量。

（3）灰状沉积物

在绝缘体电极端、电极和壳体上有严重的灰状沉积物（图17）。

机油添加剂过量，在消耗过程中，燃烧后产生灰状沉积物。

常见行驶性故障

引起炽热点火产生爆震，动力下降，严重的会损坏发动机。

常规解决方法

维修发动机，更换火花塞，更换不同品牌机油。

（4）红色沉积物

在绝缘体裙部和电极上有红褐色沉积物，在绝缘体电极端上可以清晰地看到辐射状放电痕迹（图18）。

可能原因分析

无铅燃油中锰基抗暴剂（MMT）替代四乙基铅（提高汽油的抗爆性），燃烧后锰氧化物附着在绝缘体和电极表面。

常见行驶性故障

高温状态下这种沉积物融化导电，产生绝缘体表面跳火，燃烧不稳定，导致发动机高速大负荷时抖动并且动力下降，造成火花塞和发动机使用寿命缩短。锰基抗暴剂在不完全燃烧的情况下，碳离子在高温高压下渐近形成金刚石的分子形式，加速缸体的磨损。这种锰基抗爆剂燃烧后产生的锰氧化物也会严重影响三元催化器的工作，甚至堵塞三元催化器（图19）。

常规解决方法

使用合格的燃油，更换火花塞。

3.火花塞闪络

由于点火系统出现故障，高压电没有经过火花塞的中心电极，而是从瓷件的外部直接放电到壳体上。火花塞瓷件表面出现闪络，瓷件表面沿轴向有明显的电弧烧蚀的痕迹（图2 0）。

可能原因分析

①火花塞使用时间过长，电极烧损，导致间隙过大。

②高压线护套绝缘性能差、老化。

③高压线护套与瓷件的间隙大。

常见行驶性故障

行驶中发动机失火、动力下降，车辆耸车，尾气超标。

常规解决方法

更换高压线、在高压线护套内孔涂硅脂（图21）；调整火花塞间隙；更换火花塞。

图21 在高压线护套内孔涂硅脂

高压绝缘硅脂的作用很多，例如在高压线护套与火花塞之间形成密封，防止潮气进入护套影响绝缘效果而导致漏电，从而提高高压线护套的绝缘性能；也可以防止高压线护套与火花塞之间发生粘接，导致在拆卸火花塞时损坏高压线护套。

图22 钢材不达标导致的火花塞断裂

4.火花塞的断裂

火花塞在拆装过程中断裂，在维修行业中并不少见，其断裂的原因也是多种多样。有些是火花塞本身的质量问题，有一些则是火花塞使用中留下的隐患，还有一些则是维修人员拆装不规范造成。

（1）火花塞本身质量问题

金属材质不合格

火花塞的金属壳体选材非常重要，这不仅影响到火花塞热量的传递以及与缸体之间的密封性，而且还会影响到平时维修过程中不太注重的火花塞的整体强度，也就是安装时的防变形能力。因此火花塞的金属壳体一般选用低碳钢（Q235B）来制造，如果选用的钢材过硬，火花塞壳体就会很脆，容易在安装时扭断；而选用的钢材过软，则在安装时容易导致螺纹滑丝（图22）。

制造工艺不合格

火花塞的金属壳体与绝缘体瓷件间的密封要求很高，因此在制造过程中，是要通过大电流的方法使金属软化压制密封。制造过程中，如果电流过大，就会使壳体的膨胀槽部位产生高温退火，从而使火花塞膨胀槽的部分变色，出现烤蓝的现象，造成火花塞在拆装时很容易断掉（图23）。维修技师在选用时一定要及时发现这种现象，不能安装这种不合格的产品，以免在维修拆卸时发生断裂。

螺纹不标准

火花塞的螺纹也是火花塞的主要组成部分，它不仅起到安装固定的作用，而且还能起到传导热量以及密封的作用。所以，对于火花塞螺纹的加工质量也有严格的要求。

对于维修厂来说，准备一套螺纹通止规来检验所选用火花塞的螺纹是必要的。螺纹通止规是精密的螺纹检测量规，使用时分通规和止规2种,用来检测螺纹的极限大径值、极限小径值和螺纹宽度（螺纹直径和螺距）。通常只要通规过,止规不过就是合格的。

如果火花塞螺纹不合格，发动机工作时燃烧的气体会进入到不合格的螺纹部分产生的积炭，影响火花塞的热传递，而且在拆卸过程中容易断裂（图24）。

以上几种火花塞自身的质量问题，在目前的汽配市场中非常普遍，因此维修人员在选用上一定严格要求，不要把这种不合格的产品应用在车辆上，以免产生各种无法预知的故障。

图23 火花塞膨胀槽的部分退火变蓝

图24 螺纹不合格的火花塞会在螺纹部分形成积炭

（2）发动机过热对火花塞的危害

高温对发动机来说危害很大，同时也是影响火花塞工作的主要原因。

①破坏了火花塞原有的热值，火花塞瓷件容易产生龟裂。高温会使壳体产生变形，对热传导有影响，也就改变它自身的工作温度。高温还会使瓷件的密度发生变化，容易生成裂纹，造成火花塞内部放电故障。

②高温后的火花塞壳体在热胀冷缩的原理下会产生大的变形，这种变形影响到火花塞安装螺纹的密封和扭矩。而且，在螺纹内部会进入燃烧产生的碳化物，这种碳化物会使火花塞和缸盖螺纹烧结在一起，在拆卸过程中需要更大的扭矩，但是扭矩过大，很容易使火花塞断裂在缸盖内。

③发动机工作时火花塞本身的温度会升高，而热值改变和螺纹内部进入碳化物都会直接影响火花塞的散热，这就容易使火花塞电极熔结，间隙变大，从而造成发动机失火缺缸的现象。特别是在高速行驶的情况下，由于发动机失火，没有燃烧的混合气在下次燃烧时一起燃烧，缸内的温度会急剧升高，还会进一步产生爆震现象。发动机高速时爆震危害很大，会产生活塞熔化、拉缸等严重故障。

（待续）