[百問] 為何要換點火考爾?(下篇) 點火系統強化問與答

圖/OPTION編輯部
 
問題三:何謂是火星塞的冷熱值?如果用錯會有什麼問題呢?

由於對多數車主來說,點火系統比較會接觸到的零件是火星塞,因此筆者會針對火星塞的強化方向進行更詳細的說明,一般來說,更換火星塞時要注意的除了形狀、螺紋等規格外,還會遇到「冷熱值」與「電極粗細材質」的問題。
 
所謂的「冷熱值」是指火星塞的散熱能力,一般來說輸出效率愈高的引擎,由於爆炸熱與燃燒室溫度皆高,因此需要散熱效果好的冷型火星塞,減少電極累積熱量所引起的自燃爆震問題;而輸出功率較差的引擎,由於爆炸熱低,火星塞工作溫度較低,因此需使用導熱效果差的熱值火星塞,以維持其熱度與點火效能,由此可知選擇適合引擎改裝條件的火星塞冷熱值,是維持引擎正常輸出的關鍵,不可一昧使用高單價的冷值火星塞,反而會帶來反效果。
 
至於冷熱值能否從外觀上來判斷呢?答案有些難度,主要是看內部絕緣體的長短,絕緣體愈長散熱愈好,相對就愈冷值,反之則愈熱值,由於絕緣體長短不易觀察,因此只要懂得看產品型號即可,火星塞品牌都會有清楚的說明。
 

影響火星塞冷熱值的地方就在於白色絕緣體的長短,絕緣體愈長散熱愈好,相對就愈冷值,反之則愈熱值,一半來說性能愈好的引擎,火星塞會須使用比較冷值的規格,輸出功率較差的引擎則使用較熱值的火星塞。
 

選擇火星塞的冷熱值時,最好依照自己開車習慣來決定,判斷方法為新火星塞安裝行駛約一個月後拆下檢查,如果像圖中電極呈現褐色為最佳。
 

適合引擎改裝條件的火星塞冷熱值,是維持引擎正常輸出的關鍵,不可一昧使用高單價的貴金屬冷值火星塞,反而會帶來反效果,如果電極顏色呈現黑色則需熱一點,白色則需冷一點。

問題四:為何電極愈細愈好?什麼是銥合金火星塞?

火星塞中央跳火電極的形狀及材質部分,會直接影響的是火星塞的耐久與發火能力,前者若能使用愈細的電極,則愈容易跳火,原理就像雷擊較易落在避雷針上一樣。至於後者,若能使用特殊材質如白金、銥合金,除能因電流傳輸效率佳,以獲降低跳火阻抗的效果外,對於耗損的抑制情況也較優秀,因此壽命較傳統的鎳合金來的長。
 
此時或許讀者感到疑惑:火星塞不是只負責在燃燒室頂端產生火花嗎,並未接觸到任何磨擦物體,為何會產生磨損呢?不知有沒有細心一點的讀者發現到,新的火星塞之中央電極都是方方正正、有稜有角,而舊的火星塞拆開後大都發現中央電極,在銳角處都呈現圓弧狀,會這樣是因為火星塞跳火為負電,電子流在移動時,跨越空氣時會一點一滴地帶走中央電極的金屬離子,在日積月累的跳火次數後,中央電極就會產生耗損,導致銳角喪失,進而跳火功能也相形變差。
 
由此可知,細電極銳角處理也是為了跳火容易,特殊材質則希望延長火星塞使用壽命,減少保養所需的時間和金錢!但話又說回來,這些新材質的火星塞因為成本高,所以賣價就相對的提高,故又有材質不變也能延長使用時間,和降低點火Miss率的方法,那就是將火星塞側電極設計成四極的形狀,當電極損耗時,火花會自行往最近、阻抗最低的路徑行走,如此便能在延長一定壽命的情況下,還能擁有不錯的經濟效益。不過筆者還是要提醒大家,多電極火星塞在發火時,還是一次只產生一個火花,絕對不會四個電極產生四個火花,這是選購前需有的認知。
 
最後,點火系統的強化目的莫過於提高燃燒效率,增強中低速域的加速表現,但前提是需在其他零件功能皆為正常的情況下才有效果,尤其是供油與進排氣系統,因此當點火系統強化時,不要忘記順便檢查車輛其他系統的健康,才是確保車輛燃燒狀況正常的關鍵。
 

火星塞中央跳火電極的形狀及材質部分,則直接影響的是火星塞的耐久與發火能力,前者若能使用愈細的電極,則愈容易跳火,原理就像雷擊較易落在避雷針上一樣。
 

多爪火星塞的優點為當電極損耗時,火花會自行往最近、阻抗最低的路徑行走,如此便能在延長一定壽命的情況下,還能擁有不錯的經濟效益,但一次只產生一個火花,絕對不會四個電極產生四個火花。
 

火星塞的拆裝有一定的難度,尤其是很多年沒有更換火星塞的引擎,拆裝時更需特別小心,如果車主沒有把握,盡量不要自己拆,要不然陶瓷破掉掉進燃燒室內就糗了。
 
問題五:有哪些是常見的點火強化產品?其功能有什麼呢?
 
強化點火線圈(考耳)

強化點火線圈可以將點火電壓與能量大幅提高,並延長火花持續的時間,提高燃燒效率,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。


 
多重火花放大器

若要選出最終極的點火強化套件,相信非多重火花放大器莫屬,一套完整的包含有強化考耳、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。MSD可提供高達4萬5千伏特的點火電壓,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,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,不過也由於其點火次數實在太頻繁,因此火星塞的電極消耗速度會相當快,不能使用太細的銥合金火星塞。


 
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。




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[百問] 為何要換點火考爾?(上篇) 點火系統強化問與答

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,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!

圖/
OPTION編輯部

問題一:點火系統分成那些零件?其組成架構為何呢?

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:
 
A.點火器(即電晶體式點火開關):點火開關最大的功能,就是將電源的電力供應給點火系統使用,目前大部分的車輛都是使用電晶體來當作點火開關的主要元件,且整個點火控制模組已濃縮於供油電腦或點火線圈頭內,在作動時依照所需的時間不斷地供電、關閉,以提供整個點火系統的需求電力。
 

這是傳統分電盤式的點火系統組成圖,可以看到整個系統有著許多的零件存在。
 

傳統引擎採用的點火開關是獨立於整個點火系統之外的,現在則整合於供油電腦內。
 
B.高壓點火線圈(即點火考耳):高壓點火線圈也就是俗稱的考耳,最主要的工作就是透過考耳內部的線圈,將點火線圈提供的電力12V電力轉換成二萬多伏特的高壓電能,如此一來才能透過火星塞將高壓電能變成跳出的火花,藉以點燃引擎內的燃料。
 

這是傳統的高壓點火線圈,很多老車上都還看得到蹤影,構造簡單不易損壞,且可單換強化品。
 

現代新車都採用直接點火系統,這一支支的就是點火線圈,底下可以直接插入火星塞。
 
C.分電盤:通常分電盤裝置的位置大多在汽缸頭一側,主要是透過凸輪軸或曲軸來帶動運轉,在運轉的過程中,會將考耳所產生的高壓電力依序分送至各缸火星塞來進行點火,所以在較舊式的點火系統中,可以透過分電盤來進行點火角度的調整,可說是扮演著重要的角色,目前新車都已沒有分電盤這個裝置。
 

採用分電盤設計的引擎目前還有很多在路上跑,相較於直接點火系統,雖然點火效率與速度較差,不過耐用度較佳卻是不爭的事實,有些分電盤還會將點火線圈整合於其內。
 
D.高壓導線:導線主要的工作是將分電盤送出的高壓電力傳送至各缸火星塞上,所以導線只扮演電力傳輸的功能,通常導線為了減低阻抗、減少電磁的干擾,都會採用矽作為線材外包覆的材質,因此也被稱作為矽導線。
 

選購矽導線除注意導電性、抗干擾性及耐熱性外,不妨多注意接頭部分的固定方式是否牢固、絕緣是否足夠,或許可以減少不少安裝後漏電的問題。。
 
E.火星塞:火星塞是整個系統中最後的一個關鍵,主要的任務是將高壓電轉變成電弧,也就是所謂的跳火,藉以作為點燃氣缸內燃料的引火源,而這個引火源的強弱,也會影響燃料燃燒的效率,所以在部分車輛上,光是更換火星塞就能帶來明顯的差異。
 

火星塞是最後用來執行點火動作的零件,因此使用的規格是否正確,會大大影響點火系統的運作效能。
 
問題二:為何現在新車都看不到分電盤系統,而是採用直接點火系統呢?

在舊世代的車輛上由於電腦功能較為簡單,因此在點火的部分通常都採用機械式的點火系統,也就是分電盤系統來負責點火的工作,通常分電盤內只有一組點火開關與點火線圈,透過凸輪軸所帶動的轉速訊號將高壓電力依序分送給各缸來進行點火,這樣的機械動作是固定的,而機械裝置會產生磨損狀況,且在高轉速時的點火精準度會出現些微的誤差。
 
而新世代的車輛為了進行更精準的點火控制以及進、退點火,因此將機械式的分電盤取消,改為各缸獨立的點火開關加點火線圈,並直接由電腦控制點火的時機,如此一來不僅可以提供更精準的點火控制,還能夠避免分電盤損壞的狀況發生,再者當點火系統損壞時還可以針對各缸損壞的狀況進行更換,而這樣的系統就稱之為直接點火系統。
 
值得一提,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,並兼顧引擎耐用度,因此直接點火系統相較於分電盤點火系統而言,不論在省油、性能或維修上,都有著更好的優勢。
 

此圖為直接點火系統的結構圖,可以看到分電盤與導線等零件已不存在。
 


從這張圖中可清楚看出原本放置在引擎上的分電盤已取消,改已直接點火考耳的設計來取代,每缸各對應一組點火考耳的設計,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,使點火效能更好。
 

直接點火系統都會搭配爆震感知器,來偵測引擎內部是否出現爆震情況,若有則可進行更靈活的點火時間控制範圍,以減少爆震發生的機會。


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