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一臺(tái)四缸機(jī),八個(gè)火花塞。這不是維修工喝多了裝錯(cuò)了,是本田2001年量產(chǎn)的i-DSI發(fā)動(dòng)機(jī)的原廠設(shè)計(jì)。
常規(guī)認(rèn)知里,火花塞和活塞是一對(duì)一的關(guān)系。四缸四塞,六缸六塞,像座位和乘客一樣整齊。但本田和阿爾法·羅密歐偏偏要打破這個(gè)等式——雙火花塞不是冗余,是精確計(jì)算的燃燒策略。
1987年日內(nèi)瓦車(chē)展的伏筆
阿爾法·羅密歐的Twin Spark(雙火花塞)技術(shù)首次以量產(chǎn)身份亮相,是在1987年的日內(nèi)瓦車(chē)展。但追根溯源,這套系統(tǒng)的原型要倒推到1914年的一臺(tái)賽車(chē)。
七十三年后的量產(chǎn)版本,核心邏輯沒(méi)變:兩個(gè)火花塞同時(shí)點(diǎn)火,讓油氣混合物從兩個(gè)方向同時(shí)開(kāi)始燃燒。火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x縮短一半,燃燒速度加快,能量釋放更徹底。
本田的i-DSI(智能雙順序點(diǎn)火)走了另一條路。2001年推出的1.3升版本,兩個(gè)火花塞不是同時(shí)工作,而是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載和轉(zhuǎn)速,由ECU控制交替或同步點(diǎn)火。低負(fù)荷時(shí)單塞工作省油,高負(fù)荷時(shí)雙塞齊發(fā)保動(dòng)力。
這套策略的直接收益是壓縮比可以做得更高——i-DSI達(dá)到了10.8:1,而同期的單火花塞發(fā)動(dòng)機(jī)通常停在9.5:1左右。更高的壓縮比意味著更高的熱效率,換算成用戶(hù)語(yǔ)言就是:同樣的油,跑更遠(yuǎn)的路。
燃燒更快,但溫度更高
雙火花塞的副作用藏在排放數(shù)據(jù)里。燃燒更快更完全,氣缸峰值溫度反而上升,NOx(氮氧化物)生成量增加。這是高溫燃燒的物理規(guī)律,不是工程師想繞就能繞開(kāi)的。
本田的解決方案是配合更精密的三元催化器,阿爾法·羅密歐則在不同市場(chǎng)版本上調(diào)整點(diǎn)火策略。但無(wú)論如何,排放法規(guī)的收緊最終成為雙火花塞技術(shù)退場(chǎng)的推手之一。
成本是另一座山。八個(gè)火花塞、八組高壓線(xiàn)圈、更復(fù)雜的ECU標(biāo)定、更密集的傳感器布局——這些都要算進(jìn)整車(chē)BOM成本。當(dāng)渦輪增壓和小排量三缸機(jī)用更便宜的方式實(shí)現(xiàn)同等油耗時(shí),雙火花塞的性?xún)r(jià)比賬就算不過(guò)來(lái)了。
哈雷的四缸塞,和本田的邏輯差在哪
哈雷戴維森的Milwaukee-Eight發(fā)動(dòng)機(jī)是個(gè)有趣的參照。這臺(tái)雙缸機(jī)用了四個(gè)火花塞,每個(gè)氣缸雙塞,但目的和本田完全不同。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)的雙火花塞是為了冗余——萬(wàn)米高空塞子壞了不能叫拖車(chē)。哈雷繼承的是這套安全邏輯,配合大排量風(fēng)冷機(jī)的散熱需求,雙塞點(diǎn)火可以稍微降低單點(diǎn)熱負(fù)荷。
本田和阿爾法則是在追求效率的極限。i-DSI的"順序點(diǎn)火"(Sequential Ignition)讓兩個(gè)塞子像接力跑一樣配合,低轉(zhuǎn)速時(shí)錯(cuò)開(kāi)點(diǎn)火時(shí)間,高轉(zhuǎn)速時(shí)同步爆發(fā)。這種精細(xì)控制需要ECU實(shí)時(shí)計(jì)算進(jìn)氣溫度、空燃比、爆震邊界,2001年的本田已經(jīng)在這臺(tái)1.3升機(jī)器上預(yù)埋了后來(lái)混動(dòng)系統(tǒng)的控制哲學(xué)。
為什么現(xiàn)在不玩了
雙火花塞的消亡不是技術(shù)失敗,是技術(shù)迭代的結(jié)果。缸內(nèi)直噴(GDI)讓燃油霧化更精細(xì),米勒循環(huán)和阿特金森循環(huán)用氣門(mén)相位調(diào)節(jié)替代了部分點(diǎn)火策略的功能,渦輪增壓則用外部增壓的方式解決了小排量高功率的矛盾。
更關(guān)鍵的是,混合動(dòng)力讓發(fā)動(dòng)機(jī)可以長(zhǎng)期運(yùn)行在最佳效率區(qū)間,不再需要復(fù)雜的點(diǎn)火策略來(lái)覆蓋全工況。本田自己就是例子:i-DSI技術(shù)路線(xiàn)在2008年后逐漸淡出,資源轉(zhuǎn)向i-VTEC和i-MMD混動(dòng)系統(tǒng)。
但雙火花塞留下的遺產(chǎn)仍在。現(xiàn)代高性能發(fā)動(dòng)機(jī)的"雙點(diǎn)火"概念,以另一種形式復(fù)活——預(yù)燃室點(diǎn)火(Pre-chamber Ignition)在F1和超跑發(fā)動(dòng)機(jī)上成為新熱點(diǎn)。原理相通:多個(gè)點(diǎn)火源,更快更完全的燃燒,只是實(shí)現(xiàn)方式從兩個(gè)火花塞變成了一個(gè)主塞+預(yù)燃室的組合。
阿爾法·羅密歐的Twin Spark徽章至今被車(chē)迷收藏,本田i-DSI的飛度在二手市場(chǎng)仍是省油神話(huà)。這些機(jī)器證明了一件事:內(nèi)燃機(jī)的效率挖掘從未停止,只是每一代工程師選擇不同的工具。
如果今天有家車(chē)企宣布四缸機(jī)用八個(gè)火花塞,你會(huì)認(rèn)為這是復(fù)古情懷,還是技術(shù)開(kāi)倒車(chē)?
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