為什么汽油機一定要用火花塞？

■ 李娟娟

現在很多車型配置的都是缸內直噴的汽油機。有些人就會問：汽油機都能將汽油直接噴射在氣缸內了，為什么不能像柴油機那樣直接壓燃呢？為什么還要用火花塞來點火呢？讓我們分別從幾個方面來看看。

1.汽油更容易被點燃？

這就要先介紹一個物理化學術語——“閃點”。閃點，是在規定的試驗條件下，使用某種點火源造成液體汽化而著火的最低溫度。汽油的閃點可以小于28℃，而輕質柴油的閃點在45～120℃，閃點低于61℃的油品為易燃品。拿明火靠近柴油很難將其點燃，因為氣溫20℃遠低于柴油的閃點，這時候柴油依然很穩定，沒有揮發，所以很難點燃。柴油并不像汽油那樣易于揮發成氣體，只有表面一層于空氣接觸，而汽油極易揮發產生汽油蒸汽與空氣比較充分的混合，這就像木頭和木材刨花的區別。

2.柴油可以壓燃是由于其自燃點低

自燃點指的是可燃物在有氧氣的條件下發生自主燃燒的溫度，柴油自燃點才220℃，也就是說柴油只要與熱的壓縮空氣混合，在220℃時就可以自行燃燒了。汽油自燃點是427℃，活塞壓縮空氣后產生的高溫可以達到柴油的自燃點但無法達到汽油的自燃點，所以柴油機可以用壓燃方式，而汽油機只能靠火花塞點燃。

3.火花塞無法點燃柴油

火花塞是汽油機點火系統中將高壓電流引入氣缸產生電火花，以點燃可燃混合氣體的部件，主要由接線螺母、絕緣體、接線螺桿、中心電極、側電極以及外殼組成，側電極焊接在外殼上。火花塞是電弧放電，不會產生明火，所以它只能點燃與氧氣混合均勻的氣態可燃物，我們平時看到的汽油在氣缸里最終要被充分蒸發汽化，只有這樣才能形成足夠的氣態可燃混合物。但是柴油本身密度就大，而且性質比汽油穩定多了，這樣的燃料噴入氣缸后很難揮發成氣態，大部分還是柴油小顆粒，無法形成足夠的可燃氣態可燃混合物，所以火花塞無法點燃柴油。

4.燃燒特性有區別

汽油機是使用“預制混合氣”燃料的，做功沖程里燃燒的混合氣需要在點火前做好準備，只待點火時機一到火花塞便將其引燃。因為點燃的時機基本上發生在活塞到達上止點附近，此時活塞會出現換向動作，混合氣就在這一瞬間快速完成燃燒膨脹做功，這就是“定容加熱”的奧托循環。而柴油機是在活塞接近上止點缸內溫度高于其自燃點時開始向氣缸里噴油，霧化的柴油進入氣缸后與空氣混合，在溫度達到自燃點時開始燃燒。由于柴油燃燒速度慢，氣缸里一邊燃燒一邊持續噴油，噴入的油繼續與空氣混合并且被引燃燃燒，膨脹的空氣持續推動活塞，這就是定壓加熱的迪賽爾循環。有人問：為什么不能把汽油機的壓縮比做得更高，也像柴油機一樣在壓縮上止點噴油呢？這主要是因為汽油的燃燒速度太快，燃燒過程不可控，很難把發動機做得平順、柔和。油品的物理特性決定了它們被“區別對待”。