点燃的火花

点燃的火花

克恩顿州的菲拉赫几乎标志着电火花塞的终结。在非大学研究中心卡林西亚科技研究中心（Carinthian Tech Research，简称 CTR），可以使用激光代替电点火火花，以以前无法达到的精度和效率点燃测试发动机中的燃油-空气混合物。 CTR 激光点火项目负责人 Gerhard Kroupa 解释道：“激光脉冲仅持续几纳秒，产生数十万度的等离子云，可以精确调整到理想的曲轴角度，并且可以同样良好地点燃所有传统燃料和替代燃料。”但尽管有这些令人信服的优势，与格拉茨 AVL List GmbH 共同开发的激光火花塞却暂时被汽车制造商搁置。 “目前看来还是太贵了，”克鲁帕简短地评论了这一决定，并安慰自己，经过多年的开发工作已经成熟的高科技火花塞将很快被用于一个不是每一分钱都可以三转的行业：太空旅行。

需要创新
虽然激光火花塞暂时只能发射火箭，但汽车用电火花塞领域的发展却绝非停滞不前。虽然在自然吸气式发动机中，20,000 至 30,000 伏的点火电压足以可靠地点燃燃油-空气混合物，但最新一代的高充电发动机需要高达 40,000 伏的点火电压。 “对于火花塞来说，不仅陶瓷的纯度必须正确，整体设计也必须正确，”博世火花塞工程副总裁 Tobias Ruf 解释道。他认为，目前火花塞发展的一大课题是小型化。 “今天，我们正在见证从 M14 螺纹插头到 M12 的转变，从 2020 年开始，带有 M10 螺纹的插头将发挥重要作用，”Ruf 说。博世最近开始采用镍合金 Alloy 602 制造其高性能火花塞的中心电极，该合金比以前使用的合金更耐高温腐蚀。

新蜡烛设计 
日本制造商 NGK 也是主要汽车和摩托车制造商的原始设备制造商，他们看到了不同类型的单一质量贵金属火花塞的未来。 2011 年，NGK 推出了一种创新的火花塞触点杯设计，可在高充电发动机中实现极高的点火电压，而不会出现击穿或闪络的风险。 NGK 通过其用于 360 马力四缸涡轮增压梅赛德斯 A45 AMG 的系列火花塞展示了火花塞中有多少高科技。除了提到的“杯子设计”之外，它还配备了由新型特别耐介电陶瓷制成的长绝缘体。快速加热的绝缘体底座确保良好的冷启动性能，细长的 M12 螺纹为冷却通道留出更多空间。 0.8 mm 精细两级铱中心电极可减少磨损，边缘带有铂块的斜面 SPE 接地电极可改善混合物的可达性和火焰传播。 
日本供应商 Denso 也将这种与铂类似的银色贵金属用于其“Iridium Power”火花塞。电装提供的测量结果表明，与传统火花塞相比，铱火花塞可将发动机性能提高至少一半马力。在设计方面，电装独辟蹊径，将接地电极的尖端设计成细圆锥形。这减少了电极吸收的热量并提高了点火性能，因为接地电极上实际与引燃火焰接触的面积非常小。流线型锥体允许燃油-空气混合物以较小的摩擦流过，从而实现一致的点火。 
德国供应商 BorgWarner Beru Systems 开发了一种智能解决方案，可在最高点火电压下使用其插入式点火线圈“Plug Top Coil”。特殊的压缩弹簧连接允许使用带有加长绝缘体颈部的火花塞和新的碗状“碗”连接，从而确保燃油-空气混合物的可靠点火。 Beru 的另一项创新是“双线圈点火系统”，一个外壳中有两个电磁线圈。与传统点火线圈相比的优点：点火间隔更短，在不同速度和快速充电变化下定时更精确。

点火的未来
美国火花塞制造商辉门汽车零部件公司专门为稀薄燃烧操作的汽油发动机开发了创新的 Corona 点火系统，并在测试中证明可节省高达 10% 的燃油。电晕蜡烛的点火单元由感应线圈和控制单元组成，控制单元将 12 伏输入电压转换为频率约为 1 MHz 的交流电压。强大的交变电场从四个点火电极辐射到燃烧室深处，将点火电极区域中的空气燃料混合物转化为等离子体，在几纳秒内点燃电荷。辉门技术培训师 Klaus Bolay 表示：“Corona 点火装置已成功应用于固定式工业发动机，并且在不久的将来很有可能应用于乘用车发动机。”