RKb3=}
*C
yj9gN}+
yC$7XSr=
'J2P3t
_(
Cp
o`Brr:
l!'
iLq"K(
gC 4#!P
一、发动机点火能量多少合适?
$
7!GA9Bn
nX'.'3 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。
} d6^ 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。
j*}x
e'# 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。
;C'*Ui
l]gfT&
q=U=Y
n
:v`o="
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。
JXrMtSp\
1QThAFN
w5p+Yx=q
]'{<O3:7
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)
=73wngw
h<[ o;E
LbnR=B!
94Z~]C
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。
xI$B",?( 当点火线圈初级能量可达100mj以上时称为高能量点火,现代电喷车都用高能量点火。点火线圈初级能量达到200-300mj或更高称为超高能量点火,多用于稀薄混合气技术发动机(环保,日后发展趋势),压缩比在13:1,空燃比25:1。
[/xw5rO%
b k 30d
"*a^_tsT?i
se2ay_<F+
B、点火能量大小由ECU根据发动机工作状况控制,与喷油脉宽类似控制点火线圈初级电流通断时间。
%i:S
f 控制点火能量大小的目的是既可保证成功点火又可保护各种元器件。例如火花塞、分电器、点火线圈初级、点火模块等等及感少电磁波幅射干扰。
6SJ
d2Pqi* K
KsZd.Rf=@
FtHR.S=u
C、其它条件不变时,加大点火能量只是提高较浓或较稀混合汽混成功点火概率,所以对于怠速、低速更有利。
/a@gE^TM
a8$gXX-2
lyZ[tP S
vuP.V#
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。
c^Y&4=>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。
~x}/>-d
!4gyrNS
y}TiN!M
?hW?w$
C
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。
KZK9|121 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。
8UAbTqB-
m5m'ByX(*
KK}?x6wV0,
6mFH>T*jzH
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。
M5mCG
R.(cGZS
Kp_L\'.I5$
Dv7/eRt
G、点火失败原因:1. 混合气在浓限或稀限区2.火花塞断火。
TEgmE9^`)7
VrV* -J'
hFC4CqBV
G$ l>By
请参看图(1-6)
;SBM7fwRk
Q+ ;6\.#r
D7%`hU
`0+zF-
二、火花塞的能量转换特性
H*_:IfI!
EfY|S3Av
CuPZ0
sHO6y0P
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。
uW!',"0ER
R[5*]$(b
r6&f I"Yg
0XFJ/
A、火花塞跳火由电容放电期(1-10微秒左右)温度达60000K(色溫单位K=℃+273.15)。,及电感放电期(最大量:传统约0.7ms无触点大于1.2ms) 温度达3000K。
TO.?h!
54s+4R FL
6"C$]kF?
8?!=/Sc
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。
K0_/;a] | 祥見:http://www.dncc.cn/bbs/dispbbs.asp?boardid=41&id=8969
?3jOE4~aHr 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。
j/_@~MJBt
+ew 2+2
xo/[,rR
rf1Us2vp
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。
C=2"*>lTn 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。
/Y|oDfv
I4
dS,h
eED Fm
I8
Ai_^P
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。
Z"rrbN1
xJ H]>#XJ
*ZP$dQ
DEEQ/B{
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。
$OMTk 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。
K4938
v 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。
Dj!v+<b
*`D(drnT{
NYopt?Xg
;Y<Hi\2oy
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。
Fy(-.S1 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。
QkMK\Up 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。
!V|%n(O" 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。
>kK!/
#ZA
VU~
R
{R`,iWV
Z^P]-CB|6A
根据能量守恒定律有:
}B-@lbK6) 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。
k-o(Q"[ ' 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。
/CpU.^V
IU
f1N+-z
5C03)Go3Z
C26vH#C
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,M?r+
Ro&s\T+d
?`m#Y&Oi
K?M{=
$N
100mj与150mj能量通过火花塞时,火花塞电容放电能量相等,时间也相等,电感放电火花期时间长短不同,即在相等的时段内所发出的热功相约。
aan)yP
%OI4}!z@l
cph&\
V2jt
RM5$O+"
d*M:PjG@
JemB[
y3^>a5z!x
(**k4c,
3|Vh[iAa\
%]KOxaf_z
IW~q,X+`V
三、点火线圈能量
HUuZ7jJwf
Q=}U
;v=v4f'+
"6}
#65
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)。
+bC=yR 有两种点火方式:
_=s{,t
&u A.。电感蓄能式点火系统
>qT4'1S*g 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。
2TxHY|4 特点:靠断开初级线圈电流产生点火电压,火花持续时间长。
8F#z)>q~
'U8% !
]g0h7q)79
HL*Fs /W
B.电容储能式点火系
f#mcWL1} 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。
i7UE9Nyl* 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。
r-,P
!4blX'<w 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。
k^vsQ'TD
DAPbFY9
)G
a%Eg9
O=9mLI6
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。
KXAh0A?&+ 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。
zJ*|tw4
bpQ5B'9
|Sne\N>%
Y5 B
Wg
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。
J
FYV@%1~
D4@'C4kL
)_m#|U?Rex
Pjs
L{,
四、 探讨结论
B
66-l!xa
(jV_L1D
A6 D@#(D
B%.
XWW$
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%。
nB8JdM2h{
cNd;qO0$
ThvVLK
jOE~?{8m
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?
^<