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
  • 5932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

E]}_hZU  

wWSo+4 0  
c&N;r|N  
vCNq2l^CW  
X6T[+]Gc  

a+\<2NXYD  

TUz4-Pd  

x0jaTlU/  

一、发动机点火能量多少合适?

Kw$@_~BJ6  

}Hq3]LVE  

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。

'I+S5![<  

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。

Hg<aU*o;  

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。

x {Utf$|  

] &"ii  

d^nO&it  

5I1YB+$}e  

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。

E56  

d]E={}qo&  

`<d.I%}  

}=R0AKz!Cv  

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)

C=r`\ W  

[<U=)!Swg  

>Tl/3{V  

@0PWbs$  

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。

C4ktCN  

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

zL}`7*d:v  

 q9{ h@y  

!mqIq} h  

eB9&HD:  

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。

h,&{m*q&  

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。

~;]zEq-hG  

HrZX~JnTmf  

W?wt$'  

Nr*X1lJ6  

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。

?>V>6cDQ  

#M'V%^xP  

}hg2}g99  

J}8p}8eF,  

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。

' i5KRFy-  

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。

)wD/<7;  

Z^4+ 88  

nIfAG^?|*  

6\K\d_x  

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。

##xvuLy-6  

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。

v;;3 K*c>  

.f-=gZ* *  

6z6\xkr  

K@cWg C  

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。

HSRO gBNI:  

v7./u4S|V  

;2 &"  

PtW2S 1?j  

G、点火失败原因:1. 混合气在浓限或稀限区2.火花塞断火。

JnBc@qnP6  

gE\ ^ vaB  

/OztkThx=  

c%doNY9Q  

请参看图(1-6)

x&;AY  

@ ,X/Wf  

)b1hF  

a%`Yz"<lQ  

二、火花塞的能量转换特性

"7%jv[  

x @43ZH_  

f{VV U/$  

hA 5p'a+K  

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。

1#3|PA#>  

AmIW$(Ce  

4Lg ,J9  

s.7=!JQ#]p  

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

J:W+'x`@  

>k`qPpf&  

?" 4X&6xl  

*(5;5r  

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。

J'|[-D-a  

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

j?*n@'   

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。

T rh t2Iv  

)|v  du  

L|APXy]>  

i: -IZL\  

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。

H h](n<Bs  

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。

:.H@tBi*E  

hHw1<! M  

&C,]c#-+  

Q4ii25]*  

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。

~|KMxY(:  

mOjl0n[To]  

8{Svax(  

+n`^W(  

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! Av [K  

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。

ck<4_?1]  

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。

m :^,qC  

J<zg 'Jk^  

I5"=b}V5  

5Q'R5]?h  

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。

5astv:p,P  

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。

%qv7;E2C  

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。

Y#5S;?bR  

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。

-|kDa1knA  

5*r6#[S\  

\v_C7R;&  

s$_#T  

根据能量守恒定律有:

[}p.*U_nw  

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。

Ev16xL8B  

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。

]r6bJ 2  

(SK 5pU  

m 9@n  

)6^xIh  

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 -<]_:Kf{;&  
3G|fo4g  

f ?zK "  

P3ev 4DL  

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。 j{Jc6U  
dzE Q$u/I  

|od4kt  

Nu S|X   

vXM/nw|5  
7=p-A _X  

ueE?"Hk  

QL B1:O>  

o1#:j?sN  

da00p-U  

0E?s>-b  

三、点火线圈能量

SY$J+YBLM  

})o~E  

2gd<8a''  

& Fg|%,fv]  

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)

$nB-ADRu@  

有两种点火方式:

],;D2]<s  

A.。电感蓄能式点火系统

|h5kg<Zgo  

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。

U?bG`. X  

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)%R5_CQ  

d i!"IQAvK  

Q Q@9_[N  

VsEGX@;tO  

B.电容储能式点火系

u=%y  

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。

V"O 9n[|  

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。

`| Ey)@w  

I]jX7.fx  

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。

ra]:$XJ5=a  

I8k  

4%7 s259%  

*H" aOT^{  

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。

& @6 GI<  

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。

lFf XWNb  

{mSJUK?TKl  

?"j@;/=  

a)S7}0|R  

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。

O&'/J8  

R2LK.bTVn  

s, XM9h>P4  

jvs[ /  

四、 探讨结论

HomN/wKh  

8(xw?|D7  

!R:y'Y%j  

77Q}=80GU;  

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%。

PXEKV0y  

Tbh'_ F6  

"ahvNx;x  

r95zP]T  

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?

2k+16/T  

为什么提高点火线圈能量后或多或少都有表现?

t)I0lnbs  

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? YzV(nEW  
e2Jp'93o'  

8]C1K Zs  

H[BYE  

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。 o+^Eu}[.  
7j T}{ x  

kW(Kh0x  

Y^3)!>  

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。

zn^v!:[  

3W'FcE)|E  

Z>h{` X\2  

[%? hCc  

,@479ZvvR3  

`xGT_0&ck  

I[%M!_+  

五、本人浅见 [)0 R'xL6  
8a?IC|~Pz  

k 5t {  

=I7[L{+~Y  

am3V9 "\  

e5QOB/e&  

6V+V zDo  

从有关文献中可知: ' l|41wxk  
Pv^(Q ]  

F">Nrj-bs  

Z|V"8jE  

|!?2OTY  

'w>uF g1.  

GC5#1+fQ  

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。 PCV 58n3  
/-G qG)PX  

}`+^|1  

XNkQk0i;g&  

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。 <'o'H  
r[UyI3(i^  

\KnD"0KW   

 Vgru, '  

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。 S\{^LVXTMd  
.^N#|hp^  

:9rhv{6Wp  

BqEubP(si  

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。 4pTu P /  
4-nr_ WCm4  

I9G*iu=U   

DEwtP   

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。 U!I_i*:U  
@G$<6CG\  

WT!\X["FI$  

m#K%dR  

jv=f@:[`I  

 2:/MN2  

L?C~ qS2g  

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。

wvaIgy%z  

E/P53CD  

+Qb/:xQu  

kGiw?~t=%  

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

V="f)'S$  

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?

`|?$; )  

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

 2_v+q  

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。 iGNKf|8{  
iqP0=(^m  

o%Q2.   

-bQvJ`iF  

J1MnkxJmpQ  

?id^v 7d  

{.W%m  

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。

FA,CBn5%  

& 2^V<(19  

<u\G&cd_tA  

DT Y=k  

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。

U_?RN)>j  

WUWQ cJj  

*V/SI E*8  

>=bO@)[  

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。

mP-+];gg  

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。

lk}x ;4]Z  

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。

G100L}d"N  

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。

(Az^st/_  

#xO`k1W.  

cewQQ&  

BYu|loc  

;]p#PNQ0  

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。 @mW0EJ8bb  

dlyE2MiL:  

N@*v'MEko%  
b>G!K)MS3  

_^Rf*G!  

R /iB  

XP~4jOL]  

89?AcZ.D  
]t(;bD hT  
WfL5. &  
[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
_SS6@`X  
7 R1;'/;  
 G6X  
?k4O)?28  
Ba Ih,iu  
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 &aHj;Z(  

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

2,_BO6 !d  

mfx 'Yw*{  
LTa9' q0  
a{)"KAP  
f:BW{Cij;y  
;,IGO7R  
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 (J[Xryub  
!bP%\)5  
OvtE)u l@  
.!x&d4;,q  
;f[lq^eV  
[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