9H_2Y%_
o
)G'._
m$ )yd~
zH0%;
o}
gbsRf&4h
%<lfe<;^t
bE#=\kf|
^m;dEe&@F
一、发动机点火能量多少合适?
/+l3
BeL
cTu7U=% 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。
s
fNXIEr^ 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。
O(
G|fs 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。
p.^mOkpt
c|3%0=,`
v39`ct= e
J2Y-D'*s
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。
W/ZmG]sZE
&B^#?vmO
-cs
4<
n4\6\0jq6
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)
!iUdej^tx
>"?
HbR9
k$:QpTg[
vW]F
rb
传统机械触点点火线圈初级能量可达50mj,电子无触点点火线圈初级能量可达100mj以上。
+A8S 6bA[= 当点火线圈初级能量可达100mj以上时称为高能量点火,现代电喷车都用高能量点火。点火线圈初级能量达到200-300mj或更高称为超高能量点火,多用于稀薄混合气技术发动机(环保,日后发展趋势),压缩比在13:1,空燃比25:1。
AKx\U?ei7
U@yrqT@;AU
JiZ9ly(G
"A__z|sQ
B、点火能量大小由ECU根据发动机工作状况控制,与喷油脉宽类似控制点火线圈初级电流通断时间。
-iBu:WyY$ 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。
3I:DL#f
q,u>`]}
t T-]Vj.
GmAE!+"
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\.8)&8
|0qk
:A[bqRqe
<K97eAcW
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。
cnIy*!cJs 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。
Eui;2P~
=Q|}7g8o
J}YI-t
+(/Z=4;,[
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。
Bs
Ras 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。
3@&H)fdp6a
njX:[_&
Q* 4q3B&
`MwQ6%lf
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。
ICTtubjV"
yUSB{DLpla
Riw7<
j
u,akEvH~a
G、点火失败原因:1. 混合气在浓限或稀限区2.火花塞断火。
]jb4Z
E)JyKm.
~snF20
E^ok`wfO
请参看图(1-6)
'n[+r}3
XalJo@%-
S\9t4Ki_'
VW9>xVd4
二、火花塞的能量转换特性
v2hZq-q
Ap5}5 ewM
B7!
<{i
z]kwRWe`j
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。
I@2 uF-
-? s&pKi
AS)UJ/lC
b_TS<,
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。
#
2RiLht
t42u b
FS6<V0pil
lx |5?P
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。
E<E3&;qD 祥見:http://www.dncc.cn/bbs/dispbbs.asp?boardid=41&id=8969
JIm4vS 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。
jN31hDg<z
TlZT1H
uhyj5u)
,DdB^Ig<r
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。
q<y#pL=k"* 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。
Zl 9aDg
C~fjWz' V
CYOI.#m2
mF` B#
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。
f0Bto/,>~
ss;R8:5
9 \^|6k,
^eW}XRI
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。
)BRKZQN 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。
>}(CEzc8 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。
OgX6'E\E
`9 {mr<
fHZTXvxoL
F4e:ZExJ
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。
k^OV56 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。
x|{IwA9 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。
%8~3M75$ 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。
j+HHQd7Y
72,rFYvpK
D?Ux[O zb
`~X!Ll
根据能量守恒定律有:
_uJ"m8Tl 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。
"l >Igm 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。
X=C1/4wU
IuZ) [*W
,TRTRb;
``A
0WN
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
]m#5`zGK1|
m4:^}O-#
ouHu8)q'r
:D7|%KK
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。
x7T+>
n-QJ;37\
nW?R"@Zm
!MQN H
8O1K[sEjui
oN(-rWdhZ
:6;e\UE
xk~Nmb}
{,O`rW_eS
_LfHs1g4
W$\X ~Q'0
三、点火线圈能量
Di??Q_$ak
Sr
y,@p)
m<fA|9 F#
)}|
mDN&P
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)。
w#{l4{X| 有两种点火方式:
2}`R"M
eS A.。电感蓄能式点火系统
s-5wbi.C 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。
foyB{6q8 特点:靠断开初级线圈电流产生点火电压,火花持续时间长。
\CtQ*[FmN
wVQdUtmk
}"0{zrz
'hy?jQ'|e
B.电容储能式点火系
;raz6DRO 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。
CJm.K 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。
UKOFT6|
F. }l(KuJ 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。
O@nqHZ
sZ]'DH&_(
L'13BRu`
&}>|5>cJu
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。
>sn" 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。
^Vl^,@
?nB helW^
YnKFcEJrT
F;cI0kP=>
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。
wlm3~B\64
^AovkK(p
pKOT Qf
jD&}}:Dj
四、 探讨结论
-~rr<D\
N7j]yvE
&9jUf:g J0
I?:+~q}lZr
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%。
U4mh!
^/5E773
5p>]zij>
(WU~e!}
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?
k Y |=a 为什么提高点火线圈能量后或多或少都有表现?
|GLn
9vw7S 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?
u[% J#S
',-X#u
,2L,>?r6
!P3tTL!*L
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。
\>CBam8d
<L[)P{jn?p
t"m`P1
m^
&mCo,
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。
iONql7S @
W_lNvzag
JVYYwA^.
h(K4AiGE
JH,+F
msJn;(Pn
:RG6gvz
五、本人浅见
(b5af_ c
H2-
(
0}!lN{m?
irS62Xe
7085&\9
?CC6/bE-{
<|@9]>z
从有关文献中可知:
v3B
^d}+.
l6~eb=u;9g
vc<8ApK3V
"}n]0
>J
pCq{F*;
Zff
zyh
noacnQ_I$
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。
km *$;Nli
$} ~:x_[
[&e}@!8O`
HuG|
BjP
B、 温度及压力不变时混合气过浓或过稀需要更大的点火能量才能点燃,即增大跳火电压。
:h" Y >1P
7|*|xLrVY
*SLv$A
0Kq\ oMn
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。
X^7bOFWE
YOd0dKe
?l
&S:`
L
]%!:'#
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。
tURjIt,I
7o_1PwKS6
SVB> 1s9F
:Aj8u\3!@
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。
cLhHGwX=x
9j<qi\SSI
r'*x><m'
^V6cx2M
c+S<U*
D@W[Nd5MJ
bqPaXH
n
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。
6Dl]d%.
{)`tN
&\
Z>l%:;H
w;p~|!
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。
F1A7l"X] 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?
u*6Y>_iA 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
ozOvpi:k3% 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。
cii!
WCu
J/xbMMb
cV
f}8qf)
y*<x@i+h
-$sVqR>_
@8eQ|.q]Q
QWI)Y:<K/
所以3,ECU根据不同的工况输出恰到好处的点火能量,达到既不失火又可保护点火系统元件的目的。事实是这种保护会使发动机点火成功率范围变窄(见图曲线),在低转时确实会帶来某些时刻点火失败,造成发动机抖动,也因点火失败造成功率损失。所以当用较强能量的点火线圈时,对低转点火成功率会提高,就是所讲低速好了。
bPA >xAH
BcxALRWE
CB^.N>'
F R(k==pZ
所以4,我个人认为厂家的点火能量选择是为了达到“保护”与“能量”的平衡,牺牲了非工作转速区的性能。这个道理与怠速的稳定性及耗油的矛盾是一样的。某发动机把目标怠速定在500转时省油但抖动很大,怠速定在1000转时很稳定却费油,最后为取平衡怠速定在800转。但并不影响发动机正常转速工作的动力性。
nc^
DFP
CE
@[Z
+c$:#9$ |
;I?x;lH
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。
>Ptu-* 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。
z'7XGO'Lo 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。
^GlzKl
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。
S9{A}+"K
Z&79: 9=#>
050,S`%<g8
l*6Zh"o:
9?8PMh.
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。
&!OEd]
Dnl<w<}ZU:
BBRL_6
QYboX~g~p
Aj)Q#Fd[
M'PZ{6;
wQSye*ec
D
o/R.Mgy*
@up,5`
Y~WdN<g [此贴子已经被作者于2005-06-30 21:35:43编辑过]