dy__e ^qi
9Jf)!o8
8$s9(n-_Y
Z=B_Ty
iv`O/T
p4IZ
PB%-9C0
K{n{KB&_&
一、发动机点火能量多少合适?
go+Q~NV
y
_xnai 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。
cYXM__ 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。
eY{+~|KZ 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。
Kscd}f)yx?
}w4QP+ x
+2 Af&~T
u^029sH6j
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。
$['Bv
imiR/V>N
Hr$QLtr
/> 4"~q)
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)
|\n_OS7
Qqlup
!fj(tPq
|7zd%!
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。
ttu&@
= 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。
6:~v4W!k
rvw)-=qR[
Ywwu0.H<
5^x1cUB]
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。
FIsyiSY<j 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。
>o=-$gz`
#e$5d>j(
"LlfOKG
~
r438&
C、其它条件不变时,加大点火能量只是提高较浓或较稀混合汽混成功点火概率,所以对于怠速、低速更有利。
?b>,9A.Z
FwkuC09tI
9CWezI+
oldA#sA$
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。
e]$}-i@# 很多人对此有误解,认为.点火能量越大燃烧效率越高,其实是点火成功与不成功的问题。
0uOkMuy<
%,}A@H,
e.7EU
F4}]b(L
E、燃烧的速度(效率)主要取决于混合汽的浓度、温度、压力,及气缸内混合气扰流速度,这个理沿用了100多年,到目前为止没有人能改变这个事实。例如同样的点火能量,北方冬天发动机温度不足,使燃烧效率低,油耗上升。
4B =7:r 混合气温度越高,分子动能越大燃烧的速度快,一点即着,高到一程度甚至自燃即点火能量为0,所以,发动机转速越高温度也根随增高,用较小的点火能量即可。
g]<4&)~
TyD4|| %
4IB9,?p
]
bM)t<
F、假如混合气浓度不在着火区,点火能量再大也无法成功点火。
J`peX0Stl
Jj>?GAir
&vo--V1|
N+m)/x
=:
G、点火失败原因:1. 混合气在浓限或稀限区2.火花塞断火。
Ee)T1~;W
~3Lg"I
f1`gdQ)H
{J{+FFsr(
请参看图(1-6)
K-e9>fmB#
TkE 8D
n
CAWA3fcQp
+J_c'ChN
二、火花塞的能量转换特性
^g*pGrl#
^:K3vC[h;c
|s)Rxq){"V
(>F%UY
只有把火花塞电能转换成热能的工作特性弄清楚了,才能正确解读点火能量。
Tg!i%v(-t
9v?N+Rb
S
?RN?1
ul
u9'ch
A、火花塞跳火由电容放电期(1-10微秒左右)温度达60000K(色溫单位K=℃+273.15)。,及电感放电期(最大量:传统约0.7ms无触点大于1.2ms) 温度达3000K。
]d,S749(s
/V8}eZ97
I*x[:)X8
h.-@ F
B、正常情况下混合气由火花塞电容放电期点燃,当混合气成功点燃后电感放电期对输出动力没有存在的实质意义,只会加速火花塞电极的烧蚀。就如我们启动发动机扭钥匙,着机了还在扭住不放手一样多余。
5WC+guK7 祥見:http://www.dncc.cn/bbs/dispbbs.asp?boardid=41&id=8969
o4*+T8[|5 当电容放电期不能成功点火时,电感放电期持续的火花延续点火,适当延长火花期还有利于残余气体燃烧,有利环保,这是它存在的目的。
TUHi5K
;]gP@ h/
?t+5s]
td4[[ /
C、火花塞电极形状对跳火电压及放电时间有影响,但変化量不大。反而发动机工况对跳火电压及影响甚大,不同的工况跳火电压可达6、7kv变化之多。
ZTU&,1Y ; 跳火电压是个变量,其它条件相对稳定时,只要影响因素是压力及温度。
`)T~psT
B Ce|is0
IBQ@{QB
= <j"M85.
D、火花塞间隙跳火前如同稳压二极管(拑位),虽然点火线圈可输出几万伏高压,但到达击穿电压时点火线圈电压就升不上去了,跳火后如同一个电阻,点火线圈的剩余能量通过这个电阻泄放,产生持续的火花。
e#,~,W.H
FSRm|
U~W?s(Cy%
bsd99-_(4
E、火花塞间隙小,电极吸热作用使间隙中的混合气体温度难上升,不易着火,过小就进入淬火区。
T~fmk
f$ 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。
A~Xq,BxCV 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。
dq IlD!
MHL("v(@B
fqs]<qi
/,5Z-Z*wq
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。
^IgY d*5 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。
j1Yq5`ia 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。
,6<" 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。
Y9 r3XhVI
p4X{"Z\mn
fW0$s`
2%rLoL$Y2+
根据能量守恒定律有:
~o15#Pfn/ 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。
z[!x:# q8` 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。
-wr(vE,
q.oLmX
!t-K<'
P4%>k6X
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
&>=#w"skb6
4K,''7N3
_80ns&q
y< ud('D
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。
9fCO7AE0#
j`Nh7+qs
,5kvn
FdM<;}6T
q
/:T1a7!
_ Q{T ';
Z$1.^H.Db
48:liR
,cPkx~w0
3_C98C
lE
)nJzSN=>$
三、点火线圈能量
'_k >*trV
h_AJI\{"
YN_X0+b3C
#&;m<
%
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)。
|U8>:DE l 有两种点火方式:
Yt\E/*% A.。电感蓄能式点火系统
q$e
T!'x 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。
;`X`c
特点:靠断开初级线圈电流产生点火电压,火花持续时间长。
z{ Zimr
:Su 5
B=o#LL
RPScP
B.电容储能式点火系
A ydy=sj 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。
Hsux>+Q 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。
* Kp ^al
X~/9Vd g 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。
)I0g&e^Tzy
gs2&0rnOy\
sjgxx7
zJym`NF
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。
Pp" )hFx 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。
S&g-
|kRx[UL
"gVH;<&]
0Nzv@g{3
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。
i7E7%~S
k.VOS0
(4gQe6tA
PW\FcT
四、 探讨结论
M/I d\~
YR`rg;n#
CzbNG^+
(KU@hp-\
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%。
d8I:F9
2J;CiEB
?^Ux+mVE
1>{(dd?L
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?
A@r,A?( 为什么提高点火线圈能量后或多或少都有表现?
- %|I 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?
`314.a6S
yk/XfwQ5
kTV D4Z=
|a+8-@-Tj
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。
uvL|T48
H@zpw1fH+
@)B_e*6>'
l< Y x
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。
!E%!,
4ngiad6bR
+/ #J]v-
DU;]Q:r{
5f1yszd
0py0zE6,,
#KiRH* giU
五、本人浅见
v=|ahsYC
X.g1
312~
qRTy}FU1
&d=j_9
`5Q0U%`W
B xq(+^T
#D&eov?
从有关文献中可知:
K#kU6/
jIaAx_
~*@UQ9*p#
gi#bU
Qyx%:PE
38#BINhBt
]-]K4*{
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。
RC?gozBFJ
^m
pWQ`R
O?,Grn%'.
zu/
BDyF
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。
-A]-o
kF]sy8u]
v_|k:l
1S+lHG92I
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。
c/lT S
ZS<`.L6B3
:i3
W U%
,!H`@Kl
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。
m[CyvcF*u
Vx{
lc 3N i<3v
O!t=,F1j
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。
$<9u:.9xf
.SLpgYFL{
P,xIDj4d
Nw*F1*v`
rW090Py
_n/73Oh
hv?T}E
所以1,点火能量越强,点着混合气概率越高,即范围变宽(见图曲线)。因发动机低转速时进气量大压力上升,温度又较低,所以提高点火能量对改善低速及怠速点火性能较为明显。但是随着发动机转速的提高,由于混合气着火容易,造成点火失败原因减少,发动机输出就不会有什么差异了。
Q"B8l[
KS<@;Tt
ju'aUzn
Sir1>YEm
所以2,混合汽燃烧时间在750μS-2500μS之间,高能点火火花持续时间在1200-1800μS。
gm2|`^Xq$ 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?
x'|9A?ez@Z 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
fo+s+Q|Y 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。
o]4BST(A
P$Vh
{]4i{
/klo),|&
vb0Ca+}}
r\b$/:y<e
S,+|A)\#
) { "}bMf
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。
|oOA;JC)(
,n{|d33
nR$Q~`
M$GZK'%
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。
GCA?sFwo>
l+8G6?@]>
onAC;<w
?KfV>.()
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。
Os-sYaW 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。
P+~{q.|._c 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。
OA\2ja~+ 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。
p4
#U:_
`zNvZm -E
}+KSZ,
c}a.
w /$4
Rv+S
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。
3 8>?Z]V
hnM?wn
iUl5yq
Ek|#P{!
tz&'!n}
7`;55Se
40}qf}8n t
aBk~/
OZ\ ]6]L
EsR_J/:Qe [此贴子已经被作者于2005-06-30 21:35:43编辑过]