Qp:I[:Lr;
pX_#Y)5
=IC.FT}
J{ju3jo
oN1D&*
efQ8jO
}emUpju<C
;b {#$#`=
一、发动机点火能量多少合适?
g"P%sA/E+
dtR"5TL<~} 其实没有人能准确回答这一个问题,发动机在什么工作状况下用多少点火能量汽车工厂存储于ECU的只读存储器ROM中。
hZ4 5i?% ECU只读存储器ROM中存有500多万组数据,这些数据大多数是通过各种实际工作情况实驗测量优选得出的。发动机工况千变万化,ECU要根据各传感送来的信息计算寻找出只读存储器中与现时相同(或最接近)工况的数据,发出喷油脉宽、点火提前角、闭合角(点火线圈充电时间)指令。
*?m)VvR>| 一辆车发动机的综合性能,很大程度取决于ECU的数据编写程式,工厂不会公告数据,属知识产权范畴。
Ub3$ `
S F)$b
zB%~=@Q^6
+-!3ruwSn
但是有关点火能量的学术研究成果是公开们的,写在教科书上。所以根据这些数据我们可以对发动机点火能量作出正确的认识解读。
!~E/Rp
(U'n1s/X
n~lB}
!
hHe`
A 、在燃烧条件良好的情况下,成功点燃混合气的跳火能量为0.3mj就可。(0.0041868mJ=0.001卡)
0/~p1SSun
(lwV(M
bN?*p($/
gB#!g@
传统机械触点点火线圈初级能量可达50mj,电子无触点点火线圈初级能量可达100mj以上。
em'3 8L|( 当点火线圈初级能量可达100mj以上时称为高能量点火,现代电喷车都用高能量点火。点火线圈初级能量达到200-300mj或更高称为超高能量点火,多用于稀薄混合气技术发动机(环保,日后发展趋势),压缩比在13:1,空燃比25:1。
{(-TWh7V
%.[AZ>
@bkSA
_z^&zuO
B、点火能量大小由ECU根据发动机工作状况控制,与喷油脉宽类似控制点火线圈初级电流通断时间。
a;7gy419<p 控制点火能量大小的目的是既可保证成功点火又可保护各种元器件。例如火花塞、分电器、点火线圈初级、点火模块等等及感少电磁波幅射干扰。
kD+B8TrW
Qa16x<Xlm
'UCF2L
bO{wQ1)Z_
C、其它条件不变时,加大点火能量只是提高较浓或较稀混合汽混成功点火概率,所以对于怠速、低速更有利。
QXT*O
Hb *&&
hbdM}"&]
"Tm`V9
D、点火能量达到一定值后,点火能量大小不会影响发动机功率(燃烧速度), 即所谓的增加马力。
.qBf`T; 很多人对此有误解,认为.点火能量越大燃烧效率越高,其实是点火成功与不成功的问题。
It@.U|
=)3tVH&
-Ug
--S2lN/:T
E、燃烧的速度(效率)主要取决于混合汽的浓度、温度、压力,及气缸内混合气扰流速度,这个理沿用了100多年,到目前为止没有人能改变这个事实。例如同样的点火能量,北方冬天发动机温度不足,使燃烧效率低,油耗上升。
lmZSsx 混合气温度越高,分子动能越大燃烧的速度快,一点即着,高到一程度甚至自燃即点火能量为0,所以,发动机转速越高温度也根随增高,用较小的点火能量即可。
YAqv:
F{a- -
jemg#GB8
_4VF>#b
F、假如混合气浓度不在着火区,点火能量再大也无法成功点火。
,lLkAd?q
i>w'$ {
(a0q*iC%
5(0f"zY
G、点火失败原因:1. 混合气在浓限或稀限区2.火花塞断火。
EY=`/~|c
7p'L(dq
n]$50_@
y{CyjYpz^
请参看图(1-6)
z8W@N8IqC
$6\-8zNk
{oIv%U9
4
qdLH^dX
二、火花塞的能量转换特性
('1k%`R%
DwTqj=l
{,r7dxI)`
!ra CpL9;
只有把火花塞电能转换成热能的工作特性弄清楚了,才能正确解读点火能量。
Ck,.4@\tK
vfT<%Kl!'
T W
?O
g0.D36
A、火花塞跳火由电容放电期(1-10微秒左右)温度达60000K(色溫单位K=℃+273.15)。,及电感放电期(最大量:传统约0.7ms无触点大于1.2ms) 温度达3000K。
ak50]KYo
:V2j'R,
okX\z[X
uMF\3T(x4
B、正常情况下混合气由火花塞电容放电期点燃,当混合气成功点燃后电感放电期对输出动力没有存在的实质意义,只会加速火花塞电极的烧蚀。就如我们启动发动机扭钥匙,着机了还在扭住不放手一样多余。
h_ ]3L/ 祥見:http://www.dncc.cn/bbs/dispbbs.asp?boardid=41&id=8969
2Z@<llsi 当电容放电期不能成功点火时,电感放电期持续的火花延续点火,适当延长火花期还有利于残余气体燃烧,有利环保,这是它存在的目的。
p"H8;fPA0
p{Pa(Z]G
CG9X3%xO%
MVt#n\_BZV
C、火花塞电极形状对跳火电压及放电时间有影响,但変化量不大。反而发动机工况对跳火电压及影响甚大,不同的工况跳火电压可达6、7kv变化之多。
V2 VsJ 跳火电压是个变量,其它条件相对稳定时,只要影响因素是压力及温度。
izFu&syv)
cJA:vHyw
U~H'c
p
0H>Fyl2_
D、火花塞间隙跳火前如同稳压二极管(拑位),虽然点火线圈可输出几万伏高压,但到达击穿电压时点火线圈电压就升不上去了,跳火后如同一个电阻,点火线圈的剩余能量通过这个电阻泄放,产生持续的火花。
8m1zL[.8g
/GXO2zO
>|'6J!Op
`UI)H*GA8
E、火花塞间隙小,电极吸热作用使间隙中的混合气体温度难上升,不易着火,过小就进入淬火区。
?hmb"^vlG 火花塞间隙大,跳火能量上升(电压增大),但压力高温度低时容易发生击不穿混合气(断火)现象。
Ck:J 火花塞间隙在0.7mm-1.2mm之间,点火线圈能量大间隙也适当增大,对提高点火成功率有利。
b910Z?B^L
Ih7Eq/iu
AWDjj\Q4
}$)<k
F、火花塞能量来自点火线圈,所谓有高能量火花塞实是无稽之淡。
LU{Z 不管用何材料制造火花塞电气性能是一样的,只有使用寿命不同。
'j_H{kQy 火花塞二个电极都是导体,其间隙中的混合气为负载,原理如同在相同的条件下,使用铜导体线或铁导体线去连接一个相同电阻的负载时,所通过的电流是相等的,即转换的热能大小一样。
u-{l,p_H G、贵金属(铱、铂…)有较低的电子发射势垒,所以跳火电压比普通火花塞低,互换时贵金属火花塞间隙应略大于普通火花塞间隙才匹配。
;8iL,^.A
uX +<`3O
hIQ[:f
0@K:Tq-mF
根据能量守恒定律有:
NWHH.1| A、 点火线圈输出能量不变时,火花塞击穿电压越高,火花塞电容放电能量越大,则电感放电火花期变短。
C^" Hj B、 点火线圈输出能量变大,火花塞击穿电压不变时,则电感放电火花期变长。
c =N]!
,MO
kE_@5t7O{
V1`5D7Z
7c29Ua~[
重要提示:点火能量大小不会影响发动机混合气燃烧速度的理解为
^EUOmVN
$
o5V$N D
Th~3mf
#
QDjW!BsX3
100mj与150mj能量通过火花塞时,火花塞电容放电能量相等,时间也相等,电感放电火花期时间长短不同,即在相等的时段内所发出的热功相约。
`'xQ6Sy
ldAov\X
L _vblUDq
~/j$TT"
DAjG*K{
p&i.)/
SV$nyV
f"vk# 3
mfZ)^X
I
D)^vwn
h aCKv
三、点火线圈能量
{{32jU7<
cA<<&C
'f*O#&?
wZjlHe
点火线圈即高压变压器,简单工作原理: 变压器初级电流变化引起变压器内磁通量变化,次级线圈产生感应电动势(高压)。
_42Z={pZZq 有两种点火方式:
)t%h[0{{ A.。电感蓄能式点火系统
`*aBRwvK~ 点火系统产生高压前以点火线圈建立磁场能量的方式储存点火能量。
?YBaO,G9o 特点:靠断开初级线圈电流产生点火电压,火花持续时间长。
g1{/ 5{XI
fu R2S70d
>zngJ$
opp!0:jS*
B.电容储能式点火系
h@1!T 点火系统产生高压前,先从电源获取能量以蓄能电容建立电场能量的方式储存点火能量。
Ig \#f 特点:靠电容通过初级线圈放电产生点火电压,放电能量大,时间短,可在一个燃烧期作1-3次跳火。
314=1JbL
+TJEG?o 根据实驗正实,电感蓄能式点火系统更适合家用轿车发动机,所以汽车基本都采用电感蓄能式点火系统,而不是成本及技术原因。
IV `%V+
f
}q[Bd
~d
>W?A
f!_
ctp
电感蓄能式点火线圈其输出负荷为50PF时(火花塞电极默认电容)时,次级电压上升时间一般为10s~50μs,幅值在35kV左右。
}T_Te?<& 点火线圈初级电流按指数曲线规律上升,通电时间长电流大。点火线圈初级电流越大断开时输出能量越大,电流越小断开时输出能量越小。ECU就是根据这一原理对点火线圈能量的控制。
5\
fCd|
#U
mF-c
2BXy<BM @
7r#ymQ
点火线圈并不复杂,设定点火线圈最大能量后,可根据电工学公式计算出各项參数进行试制后定型生产。
&
WOiik
y;cUl, :v
(:V>Hjt
,fDEz9-,
四、 探讨结论
N]EcEM #
JCcZuwu[
&;,,H< p
HmfG$Z
清华大学研究说明,传统点火改为高能点后功率提高不足4%。
do-ahl,
V@7KsB
fP
tm0.r
;Sd\VR
现代电喷车都用高能量点火系统,我们改装点火能量还有多大的提升余地?
)eUW5
tS 为什么提高点火线圈能量后或多或少都有表现?
KbL V'%D 点火能量是否可增大到1000MJ,上限是多少?所带来的负面影响有多大?
-p-B2?)A
p^(&qk?ut
5TBp'7 /s~
,!V]
jP)
最具讽刺的是厂家要控制点火能量的输出不要过大,而改装者却越大越好。
:'a
AZegQY
DK0.R]&4(
@aQ1khEd
<
j$#9QQ1
有人说是汽车厂设计的疏忽,有人说是成本原因,也有人说厂家是对的。各人自己去解读吧。
Q-#$Aa
GRy-+#,b"
%LXM+<N8
s<x1>Q7X~
(I@bkMp
{;2i.m1
R`F,aIJ]
五、本人浅见
g%[n4
^EVc 95|Z
Ct$82
J
Gt9wR
zIQzmvf
5,+\`!g
LR)&
[{Kk
从有关文献中可知:
^.X [)U
GA^mgm"O
tR`S#rk
u?Hb(xZtg=
~@c-*
]S/G\z
u^Sv#K X
A、火花塞间隙不变时,最小跳火能量决定于温度及压力。最小跳火点火能量大小是随发动机各种工况改变的。
Kdt|i93
Y@:3 B:m#
,)uPGe"y
Q0SW;o7
B、 温度及压力不变时混合气过浓或过稀需要更大的点火能量才能点燃,即增大跳火电压。
ahoh9iJ
xO gq-@`
5D-BIPn=JV
jiOf')d5
C、 混合气燃烧的速度(效率)主要取决于混合气的浓度、温度、压力,及气缸内混合气扰流速度,与点火能量大小无关。
.0KOnLdK
l`oT:
5=Zp%[#
MP_A<F
D、最小点火能量虽然能点燃混合气,但为保险起见,应适当加大。
>2FAi.,
t$ACQ*O
:|*Gnu
rC* sNy2
E、 混合气浓度在着火区时,火花塞跳火即可成功点火。混合气浓度不在着火区,点火能量再大也无法成功点火。
u|]mcZ,ZW
yv6Zo0s<J
:,xyVb+
CP F>^Mp#
:>AW@SoTp
m<,y-bQ*(
s$DT.cvO
所以1,点火能量越强,点着混合气概率越高,即范围变宽(见图曲线)。因发动机低转速时进气量大压力上升,温度又较低,所以提高点火能量对改善低速及怠速点火性能较为明显。但是随着发动机转速的提高,由于混合气着火容易,造成点火失败原因减少,发动机输出就不会有什么差异了。
k #,Gfs
/RXk[m-
gqHH Hh
fAY2V%Rft
所以2,混合汽燃烧时间在750μS-2500μS之间,高能点火火花持续时间在1200-1800μS。
> {LJ#Dc6 当用1800μS火花能量去点燃混合汽燃烧时间只有1000μS的混合气时,会出现什么状况呢?
)/N Xh' 答案是:混合气已燃烧完结而火花塞还在跳火,电离通道生产的高热加上火花塞自身温度加速了火
zk^7gx3x 花塞电极的烧蚀,也增加了点火系统负担。这样讲你应明白为何ECU要有调节点火能量功能了吧。
;xkf?|
a~N)q
YL:
cB])A57<
'`A67bdq)
$HnD|_*
I3=Sc^zz&V
nLLHggNAV
所以3,ECU根据不同的工况输出恰到好处的点火能量,达到既不失火又可保护点火系统元件的目的。事实是这种保护会使发动机点火成功率范围变窄(见图曲线),在低转时确实会帶来某些时刻点火失败,造成发动机抖动,也因点火失败造成功率损失。所以当用较强能量的点火线圈时,对低转点火成功率会提高,就是所讲低速好了。
j
W]c9u
^rb7`s#G
fO|u(e
ol>=tk 8}
所以4,我个人认为厂家的点火能量选择是为了达到“保护”与“能量”的平衡,牺牲了非工作转速区的性能。这个道理与怠速的稳定性及耗油的矛盾是一样的。某发动机把目标怠速定在500转时省油但抖动很大,怠速定在1000转时很稳定却费油,最后为取平衡怠速定在800转。但并不影响发动机正常转速工作的动力性。
blS4AQ?b^
3Sb%]f5(
g[Y$SgJ
7~f l4*
一台发动机推出市场之前,厂家一定经过各种测试。点火系统是关系到整机功率输出的重要一环,不管发动机设计、制造工艺多优秀,当点火时间失准、点火能量不够造成失火时,发动机性能将大打折扣。
~-zC8._w3r 厂家有各种设备仪器,实驗资源来对发动机性能测试,所以厂家必定会通过各种实驗选择一个合适能量点火线圈的。
`_
L|Is=n 当我们用感觉去测试点火线圈时,厂家却是用电脑图象观察分折,不在一档次。
f#+ h_1# 厂家做了99%的爬山工作,不可能最后由我们用1%代价去达到顶峰。
Ks-><-2+N
.?TVBbc%5
MJoC*8QxM
:gn!3P}p?
v>6r
|{
结论:增大点火能量,成功点燃混合气概率越高,大到多少合适我不知道。
]2+(i
Z q)A"'Y
e>/PW&Z8Z
^(%>U!<<%,
1'h?qv^(
R]dc(D
!JJY(o
:iq1-Pw
Xf:-K(%e
=>&d[G[m! [此贴子已经被作者于2005-06-30 21:35:43编辑过]