發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣方式分自然吸氣和渦輪增壓,燃油供給又分缸內(nèi)直噴和歧管噴射,對(duì)于市面上大部分乘用車來(lái)說(shuō),自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)規(guī)定的火花塞更換里程數(shù)一般都為4萬(wàn)公里起步,高的甚至8萬(wàn)公里才需要更換一次。
然而,如果發(fā)動(dòng)機(jī)具備渦輪增壓、缸內(nèi)直噴技術(shù)后,廠家要求的火花塞更換周期就大幅縮減,4萬(wàn)公里就換的不是少數(shù),更有甚者部分車型2萬(wàn)公里就需要更換火花塞。為什么渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的火花塞更換周期那么短?是廠家為了多收保養(yǎng)費(fèi)用,把消費(fèi)者當(dāng)韭菜割嗎?其實(shí)不然,這還得從發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)講起。
點(diǎn)火能量越高,滯燃期越短,早燃的風(fēng)險(xiǎn)越小
點(diǎn)火能量越低,滯燃期越長(zhǎng),早燃的風(fēng)險(xiǎn)越大,會(huì)誘發(fā)爆震
點(diǎn)火能量/次數(shù)增加 消耗電極
早期接觸汽車的車迷或許知道,部分發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火線圈用的是單一點(diǎn)火線圈加分電器的配置,即所有氣缸火花塞共用一個(gè)點(diǎn)火線圈。以四缸發(fā)動(dòng)機(jī)為例,點(diǎn)火時(shí)只有一個(gè)火花塞是有效點(diǎn)火,其余氣缸都是無(wú)效點(diǎn)火。這種點(diǎn)火方式火花塞的擊穿電壓約在幾千伏特到2萬(wàn)伏特不等。
后來(lái)發(fā)動(dòng)機(jī)性能越來(lái)越高,為了保證電控系統(tǒng)正常工作,減少電磁干擾,干脆取消分電器和高壓線,為每個(gè)氣缸配備一個(gè)獨(dú)立的點(diǎn)火線圈,點(diǎn)火線圈直接安裝在火花塞上的頂上,能量傳導(dǎo)損失及漏電損失極小。最主要讓火花塞的擊穿電壓大大提高,約在1-4萬(wàn)伏特不等,進(jìn)一步提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。
再后來(lái),為了實(shí)現(xiàn)更高效更大能量的點(diǎn)火,部分高性能發(fā)動(dòng)機(jī)(如奔馳的V12發(fā)動(dòng)機(jī))甚至為每個(gè)氣缸布置2個(gè)火花塞,滿足點(diǎn)火需要。但維護(hù)時(shí),一次更換24個(gè)火花塞著實(shí)令人頭疼,技術(shù)難度高,維護(hù)成本大,無(wú)緣普通民用車。
到了近些年,部分發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始配備多重點(diǎn)火技術(shù),即在一個(gè)做功周期內(nèi),點(diǎn)火線圈給火花塞多次供電和點(diǎn)火。如奔馳的M274搭載的快速多重放電點(diǎn)火技術(shù)(MSI),這種技術(shù)第一次火花放電后緊跟著一個(gè)迅速的燃燒過(guò)程,點(diǎn)火線圈立刻充電后完成第二次火花放電,一個(gè)沖程內(nèi),完成五次燃油噴射,1毫秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)四次電火花釋放,當(dāng)然火花塞的損耗也指數(shù)級(jí)增加。其它如寶馬也都有類似技術(shù)。
除了多次點(diǎn)火方式外,提高點(diǎn)火能量也是一種方式。長(zhǎng)安藍(lán)鯨系列發(fā)動(dòng)機(jī)的火花塞點(diǎn)火能量就高達(dá)150mJ,據(jù)長(zhǎng)安汽車的數(shù)據(jù),目前傳統(tǒng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火能量普遍在90mJ左右,提升至150mJ,能形成更大尺寸的初始火核,更有利形成穩(wěn)定且初速度較快的層流傳播火焰,結(jié)合缸內(nèi)滾流,實(shí)現(xiàn)缸內(nèi)預(yù)燃混合氣的快速傳播,提高了熱效率。
一加一減 電極消耗更大
兩個(gè)相互靠近的導(dǎo)體,中間夾一層不導(dǎo)電的絕緣介質(zhì),就構(gòu)成了電容器。火花塞都存在電阻,而電阻的作用可以抑制點(diǎn)火時(shí)的電磁干擾,但電阻高了低了都是一把雙刃劍。電阻太高,消耗部分點(diǎn)火能量,點(diǎn)火能量弱,電阻太低,點(diǎn)火能量更大,但電極容易承受的電流和電壓更大,電極損耗變大。
同時(shí),具備渦輪增壓技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī),工作溫度更高,火花塞的溫度也更高,這導(dǎo)致陶瓷體裙部的絕緣電阻減小,而金屬的電阻卻隨著溫度的升高而增加,一增一減,更容易擊穿陶瓷絕緣體。
而且目前發(fā)動(dòng)機(jī)越來(lái)越小型化、輕量化,火花塞的螺紋直徑也從此前的M14變?yōu)镸12甚至更小,這使得陶瓷絕緣體的直徑也更細(xì)了。換句話說(shuō),絕緣體更薄,不耐造了,這重因素也使得陶瓷絕緣體更容易擊穿失效。
積碳的影響
不管是什么車型,必然存在或多或少的積碳問(wèn)題?;鸹ㄈ幍姆e碳會(huì)分散并降低點(diǎn)火能量,增加失火率(發(fā)動(dòng)機(jī)失火,是指發(fā)動(dòng)機(jī)某一個(gè)或幾個(gè)氣缸沒(méi)有做功或者做功不足,也就是我們通常所說(shuō)的“發(fā)動(dòng)機(jī)缺缸”。發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生失火故障后,會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的抖動(dòng),發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力不足,汽車加速無(wú)力,油耗增高),讓點(diǎn)火能量變低,滯燃期變長(zhǎng),加速損耗電極和陶瓷體。
此外,還增加了早燃風(fēng)險(xiǎn),引發(fā)爆震。這里可以通過(guò)定期添加汽油清潔劑來(lái)保持火花塞處的清潔。
編后語(yǔ)
目前,絕大多數(shù)火花塞電極都采用貴金屬材料,雖然生命周期內(nèi)不會(huì)存在電極過(guò)量消耗的問(wèn)題,但在上述的多個(gè)因素下,火花塞的間隙大小已不是其生命周期的判斷依據(jù)。廠家要求2萬(wàn)公里更換火花塞,不是想割消費(fèi)者的韭菜,而是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期可靠性測(cè)試得來(lái)的結(jié)論。