引擎不是有油水就好,「電」也是關鍵

車子的電路系統涵蓋發電機、電瓶、電線、火星塞、ECU、啟動馬達、電燈、冷暖氣等等,多半都需要電瓶和發電機來維持運作,當準備啟動引擎時(ON的狀態),電瓶提供所有的電力給電子設備,這時我們可以聽音樂、吹冷暖氣、行車記錄器也開始作動,而啟動引擎的瞬間,啟動馬達會推使啟動小齒輪去旋轉曲軸,先讓引擎內的活塞連桿作動,最後配合噴油嘴和火星塞供給的油氣,引擎才活絡起來,發動後,電子設備所需的電力才轉嫁給發電機供應。

汽車電力系統的基本元件,當我們開啟鑰匙或按鍵都會啟動各元件的運作,而啟動馬達故障,引擎再也發不動。

早期的車子都使用大容量電瓶搭配小發電機,車子在行進時,與引擎皮帶銜接的發電機大量向電瓶充電,因此當時發電機的主要目的只是替電瓶充電,體積相對較大;而目前的車子都換成小容量電瓶來減輕重量,再配合體積大的交流發電機來使用,電瓶的角色已轉換成啟動引擎的電力所需,盡可能的延長電瓶壽命。隨著時代的進步,車子內的電子設備只增不減,意味著電力的消耗量增加,促使廠家必須開發電容量更大的發電機,車子才不會在路途中就掛點。

電瓶故障也是常見的原因,很大的原因是車子閒置在車庫,電瓶被硫酸化而加快終止壽命,另外也可能是自然老化現象,一般壽命大約3-5年。

發電機輸出電壓的多寡,都藉由變壓器(Voltage Regulator)去控制轉子線圈的通電量,原因是發電機會隨著引擎轉速的高低而經常變動,那麼所產生的電壓也跟著高低起伏而變得不穩定,這時變壓器就顯得非常重要,無論引擎從怠速到高轉速,發電機都能夠輸出合乎規定的電壓,以及電壓的大小會因為當下使用電量的負荷而有所變動,當電壓比規定值還大時,就會減少發電機線圈的電流,反之會增加線圈的電流,例如開大燈時電壓會被調降,利用這種方式去控制發電機的電壓。

發電機壞掉,此時全車只能依靠電瓶持續供電,一旦電力耗盡,引擎也跟著熄火。另外,新車的ECU會判斷引擎轉速太快,自動切斷冷氣壓縮機的電源,避免壓縮機轉軸承受來自引擎的過高負荷。

此外,車子的ECU也需要電力來維持分析各種感知器的訊號,這些常見的感知器包括空氣流量計(Flow Meter)、歧管壓力計(Map Sensor)、空燃比感知器、水油溫、以及引擎的各種機構運作,調整正確的供油量和點火時機,而汽油引擎的點火系統也算是電路系統之中,利用高壓電產生電火花來引爆燃燒室內的油氣。因此,一旦車子沒電,不光是沒冷暖氣、大燈熄滅而已,連各種感知器和點火系統都會集體罷工,大多是電瓶和發電機故障造成,一般電瓶的壽命大約3-5年,當然如果長時間不開車的話,被硫酸化的機率提高,大幅縮短使用期限,而發電機大約在15-20萬公里內,這是為何明明好好的,熄火後再也無法啟動引擎,電瓶不能再供電給啟動馬達。

各種感知器也需要電力來傳輸訊號給ECU,讓駕駛者了解車子當前的狀況,另外加車充電器增多,可見電路系統對車子多麼重要。

 

選擇火星塞還要考慮冷熱值和電極材質

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。

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。

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。

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。

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。

 

電極材質粗細說明

原廠引擎細比較好

至於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。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。

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。

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。

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。

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。

常見的點火強化產品

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。

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。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。