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汽車討論區 - 決勝於毫秒間！新世代點火強化概論

hothbl - 星期三十月 15, 2008 9:07 am
文章主題: 決勝於毫秒間！新世代點火強化概論

蠻不錯的文章

出處: http://tw.autos.yahoo.com/auto_information_article2/url/d/a/081014/10/28nf.html

看似簡單的汽車點火系統，卻是影響引擎性能輸出能否全數發揮的關鍵，更是許多Tuner調校改裝電腦時，最為謹慎與小心的一環，其點火正時的設定正確與否，所產生的反應與嚴重性甚至比供油調整來得敏感，因此如何確保每一個轉速都能正常點火，便成了原廠車或改裝車的重要課題，這也是為何市面上會出現許多不同功能的點火強化產品的原因。到底這些產品是如何提昇點火效能的呢？又是否真能強化點火系統的體質並兼顧壽命呢？這些就是本單元首要探討的問題！

點火系統不簡單

汽油要點才會著火

其實筆者會企劃這個單元，起因在於上個月製作的VSD測試過程中所遇到的種種問題，加上最近這幾年許多新款的點火強化套件不斷出籠，與過去大家所認識的點火產品不同，因此認為有必要針對這些新款的產品功能與作用，做個較為仔細的介紹，所以才會特別製作此單元。至於該從哪裡先介紹起呢？我想還是老樣子，先從點火系統的整個作用架構與原理說明開始，要不然直接切入主題，大家可能看不懂筆者在說明什麼。

這是舊型的點火開關，大小猶如兩個火柴盒般，體積太大的情況下，只好額外安裝於分電盤外。

點火系統的作用在於點燃位於高壓縮汽油燃燒室內的混合氣，使其燃燒進而產生爆炸壓力以推動活塞產生動力，為了達成此目的，點火系統中必須有幾個重要的元件存在，當中包括：

1. 點火器（即電晶體式點火開關）：功能在負責導通點火線圈端的負極接地，作用就如同一個電子開關一樣，在引擎需要點火的瞬間提供電流給點火線圈，時機過了之後便停止供電。其外型與設計隨著科技進步而逐漸縮小體積，從原先兩個火柴盒大小的獨立安裝於擋火牆的方式，逐漸縮小到分電盤內，甚至在目前最新的直接點火系統上，整個點火控制模組已濃縮於供油電腦或點火線圈頭內，體積猶如一個一元銅板的大小。

2.點火線圈（即點火考耳）：內部含有兩組纏繞數不同的線圈，比例大約為1：100，圈數少的線圈由電瓶供電充磁並在其間建立磁場，再利用線圈斷電、磁場崩潰時的瞬間，使原本儲存在磁場內的能量，透過圈數多的線圈感應並產生高壓電能，再向外輸出高壓電流至火星塞上，完成跳火的動作。由於點火線圈產生高壓電的過程需有啟/閉兩個動作，因此才需點火器來負責不斷開/關的動作，此外由於它會產生高壓電，因此又叫高壓線圈。

3.分電盤：把點火線圈所產生的高壓電，在極短的時間內，透過分火頭正確且瞬間地分配給各缸的火星塞，由於內部分火頭上負責導通電流的接點，容易因使用次數增加而磨損或髒汙，導致分電盤的導電效能不彰，因此許多老車的點火效能才會不彰。

4. 矽導線：把分電盤的高壓電傳送到火星塞上，由於高壓電流過矽導線的瞬間會產生大量的磁場與電磁波，若沒有妥善吸收磁場，對於車上較為敏感的電裝品如：供油電腦、收音機等，將會造成干擾情形而無法正常運作，且阻抗愈低雖電能耗損小，但相對磁場能量愈強，因此線材表面的包覆材質是否能提供足夠的消磁作用，是除了強調傳遞效能外的另一個不可忽視的項目。

5.火星塞：點火系統最後的執行者，點火線圈所產生的高壓電，最後都是透過火星塞的電極形成電弧，以點燃汽缸裡的混合氣。附帶一提的是，為何點火系統需將電壓提高到2萬多伏特呢？原因在於只有高壓電才能使電流無視火星塞兩電極間的空氣阻抗，直接穿透無金屬接觸的空氣來傳導電流，使電極間產生電弧，也就是所謂的跳火現象，現象與閃電相類似，只是形成高壓電的過程不相同而已，而有跳火才能點燃混合氣。不只如此，電極間的距離愈長，所形成的電弧電壓值愈高，但卻愈不容易跳火；反之亦然，加上電弧形成的同時，會少量帶走電極上的金屬離子，使電極間隙愈來愈大，因此定期保養時需注意火星塞的間隙，以確保其跳火正常。

點火時機須準確

過早過晚皆不行

這五大元件中雖然有幾樣已因點火系統改為「直接點火」裝置而被取消，不過整體架構還是大同小異，筆者接下來想讓大家知道點火系統的路徑是怎麼走的。

從圖A所示，負責產生高壓電的點火線圈之正負極，分別與電瓶及點火開關進行連接，正極在引擎啟動後就與電瓶形成通路，不過什麼時候會提供高壓電給火星塞，卻得聽命於與負極進行連接的點火模組，點火模組就像點火線圈的開關一樣，負極接通與斷電的瞬間，點火線圈就會輸出高壓電，因此點火線圈並非不斷供應高壓電給火星塞。至於點火模組怎麼會知道何時要供電給點火線圈呢？這就得依賴轉速感知器提供的訊號來進行判斷，讓點火模組知道活塞何時會到達上死點，以提供電流給點火線圈。

從Mazda 3的引擎外觀圖中可清楚看出原本放置在搖臂蓋上的分電盤以取消，改已直接點火考耳的設計來取代。

而當點火線圈輸出高壓電後，為正確將高壓電分配到各汽缸火星塞上，一般會採用下列兩種方式，一種是利用分電盤與矽導線，將高壓電分配到正確的火星塞上，另一種則是直接把高壓電分配給各缸火星塞，這就是俗稱的直接點火系統。就理論來說，後者對於點火正時的掌握是直接由電腦控制，中間不需再透過分電盤與矽導線進行分配，因此點火時間會較正確，尤其在轉速愈高的場合時，差距會更加明顯，這也是為何新款車輛都會改以直接點火系統，來取代舊式分電盤設計，當然原因不只如此。

直接點火系統優點

正時準確不易衰退

當行車電腦有能力可獨自控制每汽缸的點火時機，並再搭配多顆爆震感知器於每汽缸上時，就能讓行車電腦分別控制每汽缸點火時間，讓產生爆震的汽缸延後點火時間，減少爆震所造成的傷害，而沒有爆震的汽缸則可提早點火時間，增加出力與燃燒效率，讓引擎不會因單汽缸爆震而減少過多馬力，並兼顧耐用度。此外，由於直接點火系統的點火線圈與點火器，是採各缸各自獨立一組的設計，因此後續維修較為方便，壞哪一缸的點火線圈就換哪一支，而不需整組分電盤都換掉，省卻不少維修時間。

此為Lexus六缸引擎的直接點火線路圖，從中清楚看到原本的分電盤、矽導線都已不見，且點火開關模組還直接內建於點火考耳內，大幅減少訊號移動的路徑長度，讓點火正時更準確、耗能更小。

值得一提的，由於點火線圈要產生高壓電須有充分的充磁時間，才能釋放出足夠的點火能量與電壓，讓火星塞跳火，因此提供足夠的充磁時間或電能給點火線圈，對其運作是否正常是非常重要的條件（這也是改裝品的強化方向），然而過去分電盤設計的點火線圈，在720度的活塞行程中，需同時供應多缸跳火之用，高轉速時的充磁時間往往會出現不足的情形，導致火星塞無法順利點火，轉速就會拉不太上去，而改用每顆點火線圈對應一缸的直點設計就比較不會有這個困擾，每顆都有720度的充磁時間（有些系統每360度會點火一次），因此可改善高轉速點火Miss的問題。此外，高壓電能量因沒有矽導線約15％的傳輸耗損，也能稍微提高點火的效能。

這支是Mazda 3直接點火考耳元件，每缸各對應一組點火考耳與點火開關的設計，可大幅擴充電腦提前或延後點火正時的範圍，且還可各缸獨立控制，不像分電盤般，進退點火都是所有汽缸同時進行的。

不同點火強化套件

作用過程不盡相同

接下來所要介紹的是本單元的另一項主題：各點火強化改裝套件的功能為何？當中又包含VSD、MSD、強化考耳與銥合金火星塞等。不過在介紹前筆者想先與大家探討：為何原廠點火系統會不夠用的問題？

關鍵就在於高轉速點火線圈充磁時間不足，所造成的點火不良問題，以及高壓縮比或高增壓值的燃燒室，會有火星塞不易跳火的問題！首先是第一點，點火線圈要釋放高壓電須有充磁、激磁與放電的過程，當中又以充磁最耗時間，不足的充磁時間，所釋放出來的點火能量絕對不足，輕者跳火溫度不夠、燃燒不能完全，重者電壓太低無法穿透高壓空氣、電弧無法形成導致點火動作沒有完成，燃燒沒有進行，動力產生過程便會出現短暫中斷，使得引擎高轉速的反應出現遲緩、不順暢的情形，而該現象最容易發生在極高轉速的區域內。由於此時每次充磁時間相當短暫，只有幾毫秒的時間，因此最容易發生充磁能量不足的問題，而有些改裝套件就是為了縮短點火線圈的充磁時間而開發的，讓高轉速的點火過程不會出現Miss現象。

火星塞要放出高壓電須讓點火線圈有足夠的充磁時間，但轉速愈高時間愈不足，因此如何確保高轉速時的跳火正常，正是點火系統強化的方向。

第二點，如同筆者上述所說，之所以要提高點火電壓至2萬伏特的目的，在使電流突破空氣阻抗，於火星塞電極間產生跳火現象，不過當中還有一項因素要列入說明，那就是壓力愈大的空氣環境、產生電弧時所需的電壓愈強，也就是說在渦輪引擎上要順利形成電弧，所需要的電壓值是高於自然進氣引擎的，因此當有些車款面臨到NA改Turbo或提高增壓值時，就須同時強化點火系統的點火電壓，才能於高壓縮的環境下，順利產生電弧，完成跳火動作，因此這便成了改裝套件的另一項強化項目。

火星塞要放出高壓電須讓點火線圈有足夠的充磁時間，但轉速愈高時間愈不足，因此如何確保高轉速時的跳火正常，正是點火系統強化的方向。

此外，像有些可以延長跳火時間或同一個點火行程內，進行多次的跳火動作，都是為了確保點火系統能盡責的完成跳火動作，並提高每次燃燒效率而開發的改裝產品。接著就是改裝套件的介紹。

VSD 點火系統升壓器：可說是近幾年來最熱門的點火強化套件，其功能在於將原本輸入點火線圈的電壓，從原先的12∼14.2伏特提高到16∼18伏特，透過更強的電壓值，使原廠點火線圈的充磁能量加強，以壓榨出更大的點火能量，讓火星塞電極間的電弧「焦耳」更強、熱度更高，反應在點火過程中的話能使初次燃燒效果更佳，因為點燃混合氣所需的就是高溫，溫度愈高燃燒速度愈快、效率愈佳，因此一旦加裝此項產品後，最明顯的改變就是中低速扭力的改善。

壓縮比愈高的燃燒室，火星塞愈不容易跳火，此時就需提高點火電壓才能克服，因此當您的愛車面臨NA改Turbo或提高增壓值的場合時，記得需同時強化點火電壓，才能於高壓縮的環境下，順利產生電弧，完成跳火動作。

至於高速時的馬力表現呢？由於該產品只是提高點火線圈的輸入電壓值，其餘元件並未強化，尤其是點火線圈，因此高轉速時的充磁速度並不會有明顯的提高，甚至有些極限較差的產品，在高轉速惡操不斷作功下，還會逐漸出現衰退情形，反而成為點火線圈電力來源路徑上的阻礙，跳火能量反而下降，因此高轉速時的馬力增強必非其強項。

壓縮比愈高的燃燒室，火星塞愈不容易跳火，此時就需提高點火電壓才能克服，因此當您的愛車面臨NA改Turbo或提高增壓值的場合時，記得需同時強化點火電壓，才能於高壓縮的環境下，順利產生電弧，完成跳火動作。

此外還有一點需提醒大家的是，對於有些較為敏感的點火線圈與點火開關元件，若提供超過原廠太多的電壓值，可能會縮短其壽命，尤其是點火開關更是容易受損，加上有些新款車種的點火開關模組設計在行車電腦內，一旦故障無法發動車輛時，所需付出的代價就是更換整顆原廠電腦，因此改裝VSD前須先問清楚自己的愛車能否使用，再進行改裝較為妥當。

近年來相當熱門的VSD，其功能在提高輸入點火線圈與點火開關的電壓值，加強火花的熱度與焦耳值，使混合氣的初次燃燒速度加快、效率更好，因此強化中低速扭力是其強項。

VSD只是提高輸出考耳的電壓值，考耳仍是原廠零件，能否承受得了升壓後的能量有待商榷，因此改裝時最好確定自己的愛車能否使用再加裝。

強化點火線圈（考耳）：既然點火電壓的來源是由點火線圈所形成，因此若能將該元件改以強化部品替代，所產生的點火電壓與能量將能大幅提高，並延長火花持續的時間，提高混合氣燃燒效率，且還可透過內部線圈材質與纏繞方式的改變，縮短其充磁時間，改善引擎高轉速時充磁能量不足的問題，提高油門反應，是最明顯且快速的點火系統強化套件。過去分電盤設計的點火系統其所使用的強化考耳，外型呈現圓筒狀，其上設有正負接點與高壓電輸出導線，至於現在的直接點火系統，則須更換整支點火考耳，才能改用強化品，相對付出的金錢代價較高。

有些強化考耳會將原本安裝於其內的點火開關外移，讓整組考耳有更多的空間容納線圈，甚至利用隔板墊高將其與高熱的搖臂蓋分離，讓怕熱的考耳遠離熱源，維持正常的工作效能。

這兩張是改裝整組強化考耳的電弧能量比較圖，原廠系統只能擊穿報紙，但改裝組卻能使報紙燃燒起來，兩者間的釋放能量與熱能差距可見一斑。

這兩張是改裝整組強化考耳的電弧能量比較圖，原廠系統只能擊穿報紙，但改裝組卻能使報紙燃燒起來，兩者間的釋放能量與熱能差距可見一斑。

MSD多重火花放大器：若要選出最終極的點火強化套件，相信非MSD多重火花放大器莫屬，一套完整的MSD包含有強化考耳、獨立的點火開關模組與火星塞等，其功能在於可完全取代原廠的點火系統，只保留轉速訊號下來而已。透過整組的強化系統，MSD可提供高達4萬5千伏特的點火電壓，不論缸內壓縮比為何都能順利產生跳火動作，並透過專用點火開關模組的多次開/關動作，使火星塞能在一次的點火行程中，依據轉速不同完成 3∼8次的多重點火動作，徹底將汽缸內的混合氣燃燒殆盡。不只如此，MSD的點火開關模組還能提供高達400伏特以上的交流電壓給點火線圈使用，大幅提高其充磁速度，使其能對應到15000rpm以上的超高轉速，而不會有點火Miss的問題，不過也由於其點火次數實在太頻繁，因此唯一的缺點就是火星塞的電極消耗速度會相當快，且不能使用太細的銥合金火星塞。

若車上已更換強化考耳，並大幅提昇點火效能的話，是不需要使用電極太細的火星塞，因為極頭很容易消耗殆盡，且強化後的點火效能已能取代銥合金火星塞的功能。

銥合金火星塞：愈尖銳的物體，愈容易使電流從一個極點穿透大氣阻抗到達另一個極點，道理就像避雷針一樣，因此若能有效縮小火星塞電極的直徑，將能幫助火星塞於高壓縮比的場合中完成跳火動作，但若使用一般的金屬材質，過細的電極是無法承受高達900度的燃燒溫度而容易燒熔，因此才會使用熔點極高的銥合金，作為0.4mm細極點火星塞的電極材料。不過提醒大家，若已改裝強化考耳或MSD等套件的話，最好還是盡量不要使用電極太細的火星塞，否則電極頭很快就會因點火次數增加或點火能量加強而消耗不見，且上述套件已可大幅增強點火效能，使用銥合金火星塞只是多此一舉而已！

採用細電極的目的在提高電弧穿透空氣的能力，尤其在高轉速高壓縮的環境下，更能顯現出其價值。

liiu5210 - 星期三十月 15, 2008 8:44 pm
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好文章!!..又讓我知道一些常識了..感謝!!

Mick - 星期四十月 16, 2008 10:24 am
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這篇一次我看不懂, 第二次看多懂一些,
多看幾次就多懂一些, 慢慢的, 這些知識就存在腦海裡了~

感謝鼠大提供這種錢也買不到的資訊唷~

billlions - 星期三三月 18, 2009 11:55 pm
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今天有一會幫我們家的鵝換了火星塞，因為先前也是用DENSO 0.4mm型號IU22(機車用)
拆下一看果然電極消耗殆盡，比對上面文章所提到的，相對的加強點火那火星塞的耐用度也相對的變得更重要。
反觀汽車來說，假設今天裝上了MSD點火套件（含多重火花放大器）、VSD、SDI..........之類的。綜合各家點火優點強項來加強點火，那火星塞壽命是否相對大幅度減少呢？

小弟的想法認為：
1.選用較冷值的火星塞型號。
2.選用銥合金但非極細電極類型火星塞。
特別加註
3.選用多爪火星塞，當然若是以消耗耐用度來說，理論上爪數越多是否耐用度相對提昇呢？

不過似乎大家都不太推崇多爪火星塞。
不知道大家的意見建議如何呢？

新莊阿男 - 星期四三月 19, 2009 12:48 am
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滿深入的文章~
值得慢慢去深入了解~

~~~

hothbl - 星期四三月 19, 2009 1:16 am
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billlions 寫到:

1. 火星塞型號還是要依燃燒狀況決定，太黑就要選熱一點的，太白就要選冷一點的
2. 如果以C/P值來看，大部份的人都會建議選用白金火星塞，價格便宜且撐的更久
3. 正常來說是會，但多爪火星塞就沒法子調間隙了，會無法發揮點火強化後的效果

billlions - 星期四三月 19, 2009 7:00 am
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像是Autolite的雙白金搭配點火加強的套件來說應該不錯用。
不過Autolite的火星塞似乎沒有所謂冷熱值的分別。
這樣說來是否對於使用者來說算是兩難的決定呢？

小東 - 星期四三月 19, 2009 11:22 pm
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我有加裝 MSD 彬董那裝的
火星塞用 6號 JUN 0.4 MM 銥合金我有兩點疑問
1 使用3萬公里後發現還是火星塞色澤偏白
2 更換週期 10萬嗎還是 2萬公里
因為之前未改裝MSD時我使用7萬公里
後來又送給丈母娘的拖鞋 1.5 使用 3萬
現在還是頭好壯壯
所以那時候換掉換新的有點捨不得
所以沒丟掉

Mick - 星期五三月 20, 2009 12:08 pm
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billlion 寫到:

既然沒冷熱值可選擇,
如果還是想知道結果的話, 試用看看就知道了嘛~ yeah!

大家都在用, 只要你不選錯型號, 跑幾下子就知道 Autolite 好不好用囉~

小東寫到:

MSD 是一個品牌, 旗下有很多產品,
包括點火放大模組, 還有分電盤蓋, 還有高壓線圈 (考耳),
你應該是只裝了 MSD 的高壓線圈而已吧

因為有沒有加上點火放大模組, 其實相差不小.

至於點火怎麼樣算正常?
就算找當初設計這套點火系統的總工程師出來, 也不見得說得出個準啦~

試用各個不同品牌的不同型號產品,
從其結果 (火星塞頭的狀況) 來判斷使用的狀況到底是怎麼樣的,
然後從其中擇一最恰當或最適合自己使用的.

火星塞的頭偏白, 對我來說是比偏暗紅或黑色都要來得好的,
些許的稀薄燃燒, 總比燃燒不完全或帶濃厚汽油膠的黑頭頭要來得好得多了吧吐舌頭

billlions - 星期五三月 20, 2009 12:41 pm
文章主題:

Mick 寫到:

billlion 寫到:

既然沒冷熱值可選擇,
如果還是想知道結果的話, 試用看看就知道了嘛~ yeah!

大家都在用, 只要你不選錯型號, 跑幾下子就知道 Autolite 好不好用囉~

小東寫到:

MSD 是一個品牌, 旗下有很多產品,
包括點火放大模組, 還有分電盤蓋, 還有高壓線圈 (考耳),
你應該是只裝了 MSD 的高壓線圈而已吧

先前有使用過Autolite 雙白金火星塞，不過那是在換3S前，當時使用其實沒有特別好用的感覺。後來換了3S之後阿源就幫我換掉囉。
想說等把整個點火弄好之後再來試試看它的耐用度。
有人知道所謂沿面點火的優缺點嘛？
當然不是顏面點火囉？是會燒傷的。

billlions - 星期五三月 20, 2009 7:17 pm
文章主題:

再提供一項資訊詢問Y拍MSD部品賣家，MSD改裝考爾輸入端電壓可以承受400V以上。
^^

等改完RVD彬大的MSD改裝考爾套件後，我的VSD又可以再升級囉。

d33000 - 星期五三月 20, 2009 11:34 pm
文章主題:

差最多的還是上MSD放大器直接輸出1XX伏給考爾
光是看到火星塞邊緣都是沒啥積炭的
就知道msd sci的功力(不過中心真的是白到不行)
還有個建議上msd經試驗用Ik20
還是比msd原廠建議的銅蕊火星塞強的多
這是小弟裝SCI+MSD COIL的分享

billlions - 星期六三月 21, 2009 12:04 am
文章主題:

所以說MSD SCI算是包含加強版的VSD囉？
等於部分功能是強化輸入考耳電壓嗎？
然後再來就是在一次點火時間內產生多次火花？
這樣說來，等我改完MSD SCI原有的VSD就等於沒作用囉？
一次四個疑問，呵呵！ yeah!

hothbl - 星期六三月 21, 2009 12:58 am
文章主題:

AUTOLITE 的火星塞我有用呀
我用的型號是 AR3923裝很久了! 沒啥異狀

d33000 - 星期六三月 21, 2009 1:32 am
文章主題:

billlions 寫到:

1.強很多 VSD最多18v 跟MSD1xxv的差距(算是XX比雞腿的等級)
2.MSD (Multi Spark Discharge) 顧名思義就是多重點火
3.正規MSD整套是 MSD放大主機+MSD考爾+MSD矽導線+五孔分電盤
TOYOTA車系還要再加上一個訊號轉換器
(單考爾就有效果再加上MSD主機又再差一大截不過價格上也是再差一大截)
4.單就在原廠就看到不少用VSD的車子是拖進來的
不是東西不好主要是原廠考爾的容忍電壓沒這麼大
輕者三腳不順重者燒給你看身邊也有4AGE車主裝了VSD
怪怪的後來又拆下來就正常了就看你要不要跟他賭
5.我的看法是與其冒風險壓榨原有考爾的極限(我本來也要的)
有預算的話到不如改改考爾至少就點火能量/點火電壓/妥善度/耐用度
都比VSD來的好多了畢竟MSD在美國這麼多年了
再加上車上的考爾已十多年了除非拖車不用錢不然還是考慮考慮
6.其實這一些都要感謝當初族友"傑"的割愛
若不是他的幫忙大概今天也沒有這些相關MSD的訊息來跟大家分享
CF真好

d33000 - 星期六三月 21, 2009 1:45 am
文章主題:

附上product list http://www.msdignition.com/products/ignitions/

clyen - 星期三三月 25, 2009 11:26 am
文章主題:

請問前輩...小弟有裝MSD用的是IK20要怎麼知道火星塞掛了或快要掛了呢?

海中版歌 - 星期日一月 18, 2015 10:35 am
文章主題:

clyen 寫到:

請問前輩...小弟有裝MSD用的是IK20要怎麼知道火星塞掛了或快要掛了呢?

銥合金火星塞的放電端電極呈尖銳狀, 點火間隙 1.1 mm,
久了放電端的電極變短了, 點火間隙變大了,
會讓火星塞點火需要的電壓門檻增大,
考爾輸出的點火電壓達不到門檻, 導致火星塞不點火,
那就是火星塞掛了, 所以要看點火間隙變大的程度.

不過 MSD 考爾讓輸出電壓大幅提高,
也能適度提高點火間隙的上限, 也就是更大的點火間隙,
同樣點火間隙, 原廠電壓輸出已經不能點火了,
但透過 MSD 考爾還是能讓火星塞維持正常點火,
另外, 點火間隙越大, 火花越強, 只要輸出電壓充足,
適度增大點火間隙是有助於提升點火性能的.