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
  • 5535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

]Z$TzT&@%  

wCU&Xb$F  
uhTKCR~  
j(Fa=pi  
rq<`(V'2  

QIij>!c4  

P[rAJJN/E  

W>p\O9BG  

一、发动机点火能量多少合适?

}iPo8Ra  

8`:M\*  

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。

McT\ R{/  

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。

i'M^ez)u  

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。

,"@w>WL<9  

nA>*IU[  

b+W)2rFO  

-_s%8l^  

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"q-#,37j  

Cm^Yl p  

*K`x ;r  

>Dxe>Q'df  

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)

VXA[ TIqp  

Sg_O?. r  

r|<6Aae&  

N\'TR6_,b  

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。

|U EC  

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

@7%.7LK  

eVx~n(m!}  

`c9'0*-  

5{X*a  

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。

@$c!/  

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。

]-bQNYKX  

95L yYg  

d}+W"j;  

QC7k~I8  

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#='^W3  

1-o V-K  

Ep ">v>"  

#PFO]j!_b  

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。

BS2?!;,8  

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。

c;!9\1sr  

], &\%jd<  

fA^SD"xf  

Tl3"PIb  

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。

fS I%c3  

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。

|Fp'/~|w2d  

Fu##'#  

*"T+G*~  

o9+Q{|r  

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。

Z s73 ad  

w%2ziwgh  

.hne)K%={y  

;-Ado8  

G、点火失败原因:1. 混合气在浓限或稀限区2.火花塞断火。

Y{j7Q4{  

l.uN$B  

?61L|vr  

{=qEBbM  

请参看图(1-6)

m|lM.]2_  

'OG{*TDPu  

Etw~*  

q?(A!1(u  

二、火花塞的能量转换特性

ijE<spG  

l +|1G  

S>.q 5  

2@rp<&s  

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。

GVeL~Q  

W^^K0yn`@  

FX{ ~"  

P]|J?$1K  

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

lF0K=L  

N!tpzHXw  

2 z'+1+B'  

2#>$%[   

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。

#G'S ve?  

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

C><<0VhU  

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。

+-Z"H)  

vi W~'}^k7  

`^ieT#(O  

J6*\>N5W  

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。

c]AKeq]  

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。

{#dp-5V  

Ct =E;v7}  

.NV)hg)|cZ  

HobGl0<y  

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。

uJ|5 Ve  

9:CVN@E  

$.r}g\43P  

T _(e(5  

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。

D:6x*+jah)  

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。

yNW bI0a  

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。

<-oRhi4  

_>?8eC]4a  

R=Ly49  

xz+`]Q  

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。

Uf]Pd)D  

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。

Xde=}9  

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。

ThQEQ6y  

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。

hpi_0lMkI  

|(w#NE5  

r_<i*l.  

 hahD.P<  

根据能量守恒定律有:

tfIBsw.  

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。

MP&4}De  

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。

1ucUnNkcV  

| }Z"|-Z  

GB Un" _J  

wWswuhq<  

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 v xZUtyJfe  
}+3~y'k  

Kwau:_B  

aa!c>"g6  

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。 r73Xh"SL  
nQC[[G*x  

IS~oyFS  

kE}I b4]J  

Z )I4U  
3m'6cMQ  

hB4.tMgZ  

 E7,\s   

{rDZKy^f  

-llujB%;,e  

mTt 9 o9E  

三、点火线圈能量

)c*~Y=f  

>wn&+%i&  

HZm44y$/  

Djzb#M'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)

.sLx6J%  

有两种点火方式:

27MgwX NQ  

A.。电感蓄能式点火系统

r1[0#5kJ;J  

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。

"];19]x6q  

特点:靠断开初级线圈电流产生点火电压,火花持续时间长。

OaEOk57%de  

[1E u6X6  

l9-(ofY*J  

7VR+EV  

B.电容储能式点火系

? -6oh~W<  

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。

edA.Va|0  

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。

Yf<6[(6 O  

H:2#/1Oz>  

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。

!5&% P b  

\$W>@w0  

Z2!O)8  

ha&2V=  

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。

Bs:INvhYW  

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。

)\ow/XPE  

rY yB"|  

kn9ul3c  

~$w9L998+  

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。

Es]:-TR  

{mOQRAKl  

^L4"X~eM  

wa1Qt  

四、 探讨结论

15J t @{<r  

y?P4EVknM3  

^!A@:}t>  

9 M;k(B!  

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%。

IeT1Jwe  

-izZ D  

Jty/gjK+  

Dssecc'  

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?

XK,l9 {*  

为什么提高点火线圈能量后或多或少都有表现?

)^]1j$N=3  

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? fl *>m,  
UlH;0P?  

zOT(>1'  

rF)[ Sed:T  

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。 pHv~^L%=  
ylPDM7Ka  

Dfl%Knl@J  

JsyLWv@6xa  

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。

Z0Df~ @  

7-`iI(N<  

3 F ke#t  

+`s %-}-r  

?O.1HEr  

?OFl9%\ V  

1?j[ '~aE  

五、本人浅见 DpZO$5.Ec+  
QaYUcma~n  

yoc;`hO-  

`HO_t ek  

!um~P  

rUL_=>3  

><Awk~KR  

从有关文献中可知: B}U:c]  
oH ] _2[ !  

fuQk}OW{  

_X]\#^UiO2  

5I>a|I!j  

dh-?_|"  

@>q4hYF  

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。 5h [<!f=  
,Yu2K`  

{`+:!X   

|]'gd)%S\  

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。 &G aI  
]8|peo{  

*]e 9/f  

r(Y@;  

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。 6@J)k V  
/@9-D 4  

X-J<gI(Y  

)Tj\ym-Vl  

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。 jl~ ?I*Gr  
9|RR;k[  

rg{|/ ;imT  

'{xPdN  

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。 [Oy5Td7[  
Kt3 ]r:&J  

K6l{wyMb|  

.V Cfh+*J#  

da/Tms`T  

#7}1W[y9}l  

q&RezHK l  

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]_&%yW  

UTLuzm  

?;0w1  

iX|K4.Pz{  

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

6^l|/\Y{  

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?

Kt#_Ln_6  

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

q)j_QbW)  

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。 Z Qk!Ia7  
vvI23!H  

K0YQ b&*k  

.He}f,!f<  

BW:HKH.k  

/%mT2  

=C2KHNc  

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。

Xhq7)/jp  

F"bz<{  

64mg:ed&  

X@"G1j >/  

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。

^$5 0[  

F~8'3!<9  

`XhH{*Q"X  

+@QrGY  

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。

>qo!#vJc a  

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。

^2~ZOP$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。

kG /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。

dHDtY$/_  

I6^y` 2X  

P8YnKyI,.  

^UvL1+  

96\FJHt Z  

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。 @>z.chM;  

^ h_rE |c  

}D1? Z7p  
qi@Nz=t#HJ  

.&u @-Vm  

 2X`t&zg  

`MT.<5H  

5/hgWG6.t  
7#H Se#0J  
K6F05h 5S  
[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
f7&9IW`7F^  
-0P9|;h5  
mB"1QtD  
i:1 @ vo  
g/VV2^,  
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 .C% 28fH  

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

eIkKsgr>  

]y0Y(  
XIdh9)]^}  
4@ PA+(kvS  
=>$)F 4LW  
^jL '*&l  
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 c>bns/f  
juEPUsE  
p]aEC+q  
Sz5t~U=G  
Y j oe|  
[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