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为什么直喷发动机的火花塞更换里程要减半?

2024-10-10 17:37:53中国质量新闻网

发动机的进气方式分自然吸气和涡轮增压,燃油供给又分缸内直喷和歧管喷射,对于市面上大部分乘用车来说,自然吸气发动机规定的火花塞更换里程数一般都为4万公里起步,高的甚至8万公里才需要更换一次。

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然而,如果发动机具备涡轮增压、缸内直喷技术后,厂家要求的火花塞更换周期就大幅缩减,4万公里就换的不是少数,更有甚者部分车型2万公里就需要更换火花塞。为什么涡轮增压发动机的火花塞更换周期那么短?是厂家为了多收保养费用,把消费者当韭菜割吗?其实不然,这还得从发动机的技术讲起。

点火能量越高,滞燃期越短,早燃的风险越小

点火能量越低,滞燃期越长,早燃的风险越大,会诱发爆震

点火能量/次数增加 消耗电极

早期接触汽车的车迷或许知道,部分发动机的点火线圈用的是单一点火线圈加分电器的配置,即所有气缸火花塞共用一个点火线圈。以四缸发动机为例,点火时只有一个火花塞是有效点火,其余气缸都是无效点火。这种点火方式火花塞的击穿电压约在几千伏特到2万伏特不等。

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后来发动机性能越来越高,为了保证电控系统正常工作,减少电磁干扰,干脆取消分电器和高压线,为每个气缸配备一个独立的点火线圈,点火线圈直接安装在火花塞上的顶上,能量传导损失及漏电损失极小。最主要让火花塞的击穿电压大大提高,约在1-4万伏特不等,进一步提高了发动机的性能。

再后来,为了实现更高效更大能量的点火,部分高性能发动机(如奔驰的V12发动机)甚至为每个气缸布置2个火花塞,满足点火需要。但维护时,一次更换24个火花塞着实令人头疼,技术难度高,维护成本大,无缘普通民用车。

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到了近些年,部分发动机开始配备多重点火技术,即在一个做功周期内,点火线圈给火花塞多次供电和点火。如奔驰的M274搭载的快速多重放电点火技术(MSI),这种技术第一次火花放电后紧跟着一个迅速的燃烧过程,点火线圈立刻充电后完成第二次火花放电,一个冲程内,完成五次燃油喷射,1毫秒内实现四次电火花释放,当然火花塞的损耗也指数级增加。其它如宝马也都有类似技术。

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除了多次点火方式外,提高点火能量也是一种方式。长安蓝鲸系列发动机的火花塞点火能量就高达150mJ,据长安汽车的数据,目前传统汽车发动机点火能量普遍在90mJ左右,提升至150mJ,能形成更大尺寸的初始火核,更有利形成稳定且初速度较快的层流传播火焰,结合缸内滚流,实现缸内预燃混合气的快速传播,提高了热效率。

一加一减 电极消耗更大

两个相互靠近的导体,中间夹一层不导电的绝缘介质,就构成了电容器。火花塞都存在电阻,而电阻的作用可以抑制点火时的电磁干扰,但电阻高了低了都是一把双刃剑。电阻太高,消耗部分点火能量,点火能量弱,电阻太低,点火能量更大,但电极容易承受的电流和电压更大,电极损耗变大。

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同时,具备涡轮增压技术的发动机,工作温度更高,火花塞的温度也更高,这导致陶瓷体裙部的绝缘电阻减小,而金属的电阻却随着温度的升高而增加,一增一减,更容易击穿陶瓷绝缘体。

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而且目前发动机越来越小型化、轻量化,火花塞的螺纹直径也从此前的M14变为M12甚至更小,这使得陶瓷绝缘体的直径也更细了。换句话说,绝缘体更薄,不耐造了,这重因素也使得陶瓷绝缘体更容易击穿失效。

积碳的影响

不管是什么车型,必然存在或多或少的积碳问题。火花塞处的积碳会分散并降低点火能量,增加失火率(发动机失火,是指发动机某一个或几个气缸没有做功或者做功不足,也就是我们通常所说的“发动机缺缸”。发动机发生失火故障后,会出现严重的抖动,发动机动力不足,汽车加速无力,油耗增高),让点火能量变低,滞燃期变长,加速损耗电极和陶瓷体。

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此外,还增加了早燃风险,引发爆震。这里可以通过定期添加汽油清洁剂来保持火花塞处的清洁。

编后语

目前,绝大多数火花塞电极都采用贵金属材料,虽然生命周期内不会存在电极过量消耗的问题,但在上述的多个因素下,火花塞的间隙大小已不是其生命周期的判断依据。厂家要求2万公里更换火花塞,不是想割消费者的韭菜,而是经过长期可靠性测试得来的结论。

(责任编辑:加贺)
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