發(fā)動機的進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,對于市面上大部分乘用車來說,自然吸氣發(fā)動機規(guī)定的火花塞更換里程數(shù)一般都為4萬公里起步,高的甚至8萬公里才需要更換一次。

然而,如果發(fā)動機具備渦輪增壓、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,4萬公里就換的不是少數(shù),更有甚者部分車型2萬公里就需要更換火花塞。為什么渦輪增壓發(fā)動機的火花塞更換周期那么短?是廠家為了多收保養(yǎng)費用,把消費者當韭菜割嗎?其實不然,這還得從發(fā)動機的技術(shù)講起。
點火能量越高,滯燃期越短,早燃的風險越小
點火能量越低,滯燃期越長,早燃的風險越大,會誘發(fā)爆震
點火能量/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)動機的點火線圈用的是單一點火線圈加分電器的配置,即所有氣缸火花塞共用一個點火線圈。以四缸發(fā)動機為例,點火時只有一個火花塞是有效點火,其余氣缸都是無效點火。這種點火方式火花塞的擊穿電壓約在幾千伏特到2萬伏特不等。

后來發(fā)動機性能越來越高,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,為每個氣缸配備一個獨立的點火線圈,點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1-4萬伏特不等,進一步提高了發(fā)動機的性能。
再后來,為了實現(xiàn)更高效更大能量的點火,部分高性能發(fā)動機(如奔馳的V12發(fā)動機)甚至為每個氣缸布置2個火花塞,滿足點火需要。但維護時,一次更換24個火花塞著實令人頭疼,技術(shù)難度高,維護成本大,無緣普通民用車。

到了近些年,部分發(fā)動機開始配備多重點火技術(shù),即在一個做功周期內(nèi),點火線圈給火花塞多次供電和點火。如奔馳的M274搭載的快速多重放電點火技術(shù)(MSI),這種技術(shù)第一次火花放電后緊跟著一個迅速的燃燒過程,點火線圈立刻充電后完成第二次火花放電,一個沖程內(nèi),完成五次燃油噴射,1毫秒內(nèi)實現(xiàn)四次電火花釋放,當然火花塞的損耗也指數(shù)級增加。其它如寶馬也都有類似技術(shù)。

除了多次點火方式外,提高點火能量也是一種方式。長安藍鯨系列發(fā)動機的火花塞點火能量就高達150mJ,據(jù)長安汽車的數(shù)據(jù),目前傳統(tǒng)汽車發(fā)動機點火能量普遍在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?;鸹ㄈ即嬖陔娮?,而電阻的作用可以抑制點火時的電磁干擾,但電阻高了低了都是一把雙刃劍。電阻太高,消耗部分點火能量,點火能量弱,電阻太低,點火能量更大,但電極容易承受的電流和電壓更大,電極損耗變大。

同時,具備渦輪增壓技術(shù)的發(fā)動機,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)動機越來越小型化、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了。換句話說,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題。火花塞處的積碳會分散并降低點火能量,增加失火率(發(fā)動機失火,是指發(fā)動機某一個或幾個氣缸沒有做功或者做功不足,也就是我們通常所說的“發(fā)動機缺缸”。發(fā)動機發(fā)生失火故障后,會出現(xiàn)嚴重的抖動,發(fā)動機動力不足,汽車加速無力,油耗增高),讓點火能量變低,滯燃期變長,加速損耗電極和陶瓷體。

此外,還增加了早燃風險,引發(fā)爆震。這里可以通過定期添加汽油清潔劑來保持火花塞處的清潔。
編后語
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)不會存在電極過量消耗的問題,但在上述的多個因素下,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2萬公里更換火花塞,不是想割消費者的韭菜,而是經(jīng)過長期可靠性測試得來的結(jié)論。