社区应用 最新帖子 精华区 社区服务 会员列表 统计排行 银行
  • 6087阅读
  • 17回复

漫谈发动机点火能量---原创

楼层直达
级别: 黄金长老

G0^NkH,k  

A~u-Iv(U  
,*Jm\ u  
wS9EC}s:Q  
.-Yhpw>f  

eD2u!OKW!  

*uoc;6  

b5NPG N  

一、发动机点火能量多少合适?

t|XQFb@}  

nZ7FG  

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。

[R-&5 G!x  

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。

4O g&w]  

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。

<Vu/6"DP  

4O~E4" ]  

s*blZdP  

UD 0v ia  

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。

A (:7q4  

/U|>  

6##}zfl  

Jd].e=]pN  

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)

9t`Z_HwdCb  

=cy;{2S'p  

\ 2Jr( ?U  

{{FA "NW  

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。

8}Pd- .se  

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131,空燃比251

R:*I>cRs  

st;.Po[h  

cmQLkT"#K  

_7SOl.5ZE  

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。

Ez^U1KKOE7  

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。

MVV9[f  

sL;qC\S  

z65|NO6JW.  

qp>O#tj[  

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。

AE1!u{  

D`3m% O (?  

} pE<P;\]k  

N ~L3 9  

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。

roYoxF;\  

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。

?e9Acc`G5  

+CtsD9PA  

`sOCJ|rc5  

Lw<?e;  

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。

.dwb@$  

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。

*.4;7#  

 Ub(zwR;  

z 3)pvX 5  

zS*GYE(l^  

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。

#|`/K[.xd%  

~$ } `R=  

sI p q  

e(E6 t_  

G、点火失败原因:1. 混合气在浓限或稀限区2.火花塞断火。

7@"J&><w!  

#x Z7%    

>]uV  

$,R QA^gxW  

请参看图(1-6)

K~Lh'6  

P)bS ;w\(Y  

B;f\H,/59  

/.!ytHw8  

二、火花塞的能量转换特性

VB x,q3.  

s~OGl PK  

A UCk]  

ce3w0UeV  

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。

6|# +  

N!O.=>8<  

l5?fF6#j  

",U>;`  

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

, mpvGvAI  

Z0fl]3p  

%}t<,ex(yO  

v%mAU3M  

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。

3['aK|qk.  

祥見:http://www.dncc.cn/bbs/dispbbs.asp?boardid=41&id=8969

dNQR<v\IL  

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。

@P1#)  

||M;[-JoJ  

DEdJH4  

[?dsS$Y3  

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67kv变化之多。

]c67zyX=%  

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。

1 P0)La#  

6k1;62Ntk  

2YS1%<-g*  

53g(:eB  

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。

(8XP7c]5  

`P(Otr[6  

d[t+iBP;)  

$bho]~  

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。

!^h{7NmP[  

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。

~d)2>A 2:  

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。

!=t.AgmL  

Q9C; _Up  

HT@/0MF{J  

d_r1 }+ao  

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。

2TxHY|4  

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。

Sph:OX8  

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。

kbHfdA  

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。

}kK6"]Tj  

; wpX  

ff3HR+%M  

?;dfA/  

根据能量守恒定律有:

9AGf4tuy  

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@]_V  

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。

=DT7]f U  

qNH= W?T8.  

DvBL #iC   

IQ${2Dpg[  

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 cc*xHv^  
]TE,N$X  

LW"p/`#<  

H{XD>q.  

100mj150mj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。 Q>G lA  
5D~>Ed;  

!%1=|PX_  

GWQ_X9+q  

bsn.HT"5  
.2si[:_(p  

d- wbZ)BR  

@ k`^Z5tN  

F$;vPAxbK"  

LEUD6 M+~t  

Xgy)Z:R  

三、点火线圈能量

'k9?n)<DW  

-*?Y4}mK  

!eoN  

)shzJ9G  

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)

+$)C KC  

有两种点火方式:

oZ O 6J-ea  

A.。电感蓄能式点火系统

gmfux b/  

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。

PsDks3cG  

特点:靠断开初级线圈电流产生点火电压,火花持续时间长。

R@``MC0  

9`\hG%F  

; Jt*s  

|c,":R  

B.电容储能式点火系

`?{QCBVj  

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。

mq$'\c 9.  

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。

*W,"UL6U8y  

5j1}?0v_  

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。

: m$cnq~h  

1.!rq,+>1  

KB <n-'  

eG9 t n{  

电感蓄能式点火线圈其输出负荷为50PF(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。

~Tq `c  

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。

vt<r_&+ pJ  

QCQku\GLV  

Pf;'eOdp  

- FV$Sne  

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。

VXXo\LQUU  

q+f]E&':  

G6K;3B  

Sx)b~*  

四、 探讨结论

T0BFit6  

YC!Tgb~H  

:N!Fe7H,  

29:1crzx~  

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%。

"`pI! nj  

om$x;L6  

CA2 ,  

O 0Fw!IQk  

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?

r)$(>/[$  

为什么提高点火线圈能量后或多或少都有表现?

3OUZR5_$  

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? 2/.E uf   
Ps3wg=ni[  

uW*)B_c  

E"p;  

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。 V gLnpPOQ  
iYwzdW1  

}=.:bwX5  

HV_5 +  

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。

!% 'dyj  

r$7zk<01  

/*v} .fH%  

)  ?L  

)HaW# ,XB  

KG8:F].u(  

pb`!_GmB  

五、本人浅见 ]&oQ6  
{(00,6M)i  

#0F6{&; M  

?J1x'/G  

VQMPs{tm  

S,'y L7s  

<z2*T \B!8  

从有关文献中可知: 0IP5 &[-P  
$ M8ZF(W  

6(FkcC$G  

'%} k"&t$i  

p}r1@L s  

, Ac gsC  

@5i m*ubzM  

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。 "Q>gQK gL  
D; @nrj`.  

!b=jD;<  

\$iU#Z  

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。 FK^JC s^  
/9K,W)h_  

&V.\Svm8]  

,t2yw  

C、 混合气燃烧的速度(效率)主要取决于混合的浓度、温度、压力,及气缸内混合气扰流速度,与点火能量大小无关。  \z~wm&  
'=M4 (h  

feSj3,<!  

DCv=*=6w  

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。 *ommU(r8  
lCX*Q{s22  

HRG2sv T4t  

2JMMNpya  

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。 zG|#__= T  
9[9 ZI1*s  

=_@Q+N*]|(  

T l%n|pc  

{<k}U;uiO  

Lu6?$N57rC  

MV,;l94?%=  

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。

 8g!C'5  

|vLlEN/S  

61}hB>TT:  

k.d Q;v}  

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

,svj(HP$  

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~wNee  

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

S/XkxGZ2  

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。 iQI $Y]Y7  
5G-}'-R  

8"#Ix1#  

r/![ohrEB  

5K;vdwSB  

QL>G-Rp  

gzK"'4`  

所以3ECU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。

_jw A_  

e!wS"[,  

O[3AI^2  

ZpPm>|w  

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。

.J3lo:  

w .l2  

bL+Hw6;  

|_a E~_  

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。

5<Cu-X  

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。

b mZRCvW>A  

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。

2|(J<H  

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。

p+#J;.  

"m0>u,HmI  

[Nr6 qxWg  

Xoml  

~EW (2B{u  

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。 0Q_AF`"  

@sav8 ]  

FcdbL,}=<  
",(-AU!a)h  

CSRcTxH  

7C9qkQ Jqn  

q{ n~v>wU  

F2:+i#lE  
-PbGNF  
RWP`#(&/&  
[此贴子已经被作者于2005-06-30 21:35:43编辑过]
级别: 黄金长老
只看该作者 1楼 发表于: 2005-06-30
vR`#kxSdJ@  
9_=0:GH k  
F.rNh`44  
?&gqGU}  
2uCw[iZM  
本主题包含附件,请 登录 后查看, 或者 注册 成为会员
级别: 黄金长老
只看该作者 2楼 发表于: 2005-06-30
2 UL" <V  

主要论点参考文献为上海交通大学四年级在用参考教材〖汽车发动机原理教程〗。图123456

_[ `"E'  

,I[A~  
YuDNm}r[  
C0\%QXu  
_~ v-:w  
)R~a;?T_c0  
本主题包含附件,请 登录 后查看, 或者 注册 成为会员
级别: 黄金长老
只看该作者 3楼 发表于: 2005-06-30
3 &0?DL  
P*?d6v,r  
&VtWSq-)  
 Y,<WX v  
f6(9wz$Trt  
[此贴子已经被作者于2005-06-30 21:31:37编辑过]
本主题包含附件,请 登录 后查看, 或者 注册 成为会员
级别: 金虎长老
只看该作者 4楼 发表于: 2005-06-30
4
简易人生~ 不卑不亢
级别: 荣誉会员
只看该作者 5楼 发表于: 2005-06-30

真是受益匪浅。不错。小红杏,多发点类似的文章。

看来我的想法真没错,改装来改装去,最终还是要回到原厂设置。

就当走了一次学习的过程吧。

级别: 荣誉会员
只看该作者 6楼 发表于: 2005-06-30

版主们,看到小红杏了。

你们还不设---------精。

级别: 荣誉会员
只看该作者 7楼 发表于: 2005-06-30
我只会开老爷车!
快速回复

限100 字节
 
认证码:
上一个 下一个