漫谈发动机点火能量---原创

)(.g~Q:  

IDF0nx]  
;H8`^;  
.#sX|c=W  
WSU/Z[\`H  

Rm,>6bQx  

e<A>??h^  

c\szy&W  

一、发动机点火能量多少合适?

_D+J3d(Pjk  

eAQ-r\h'2  

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。

NP!LBB)=Y  

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。

v`qXb$YW  

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 VH(zJ  

$p}q,f.  

&< FKcrZ,  

?|Wxqo  

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。

UnZc9 6  

n(Um/  

tCj\U+;  

>5t]Zlb`  

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)

HoZsDs.XZ  

kr44@!s+'  

"~08<+  

"OrF81  

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 X( #+  

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。

v;Rm42k  

n7bM
L?f'  

(_Rl f$D  

r G'W#!^*  

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。

b25C[C5C  

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。

!InC8+be  

+w(B9rH  

jJe?pT]o  

azl!#%  

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。

M[7$F&&n  

uMK8V_p*?  

:dwP  

)8_MkFQe  

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。

6T%5<I*&3s  

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。

_3q}K  

zEYQZywc  

mnFmShu  

Wjr^: d  

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。

@?bY,  

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。

RV%)~S@!R  

}yw>d\] f  

PW\me7iCz  

#Y'ewu;qJ  

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+=-)&L  

[3x},KM  

d
x+xs&  

|>'q%xK  

G、点火失败原因：1. 混合气在浓限或稀限区2.火花塞断火。

AGKT*l.-  

HTMg{_r(%  

h<8c{RuoZC  

&N]e pV>  

请参看图(1-6)

kD7'BP/#  

fEiNHVx  

BUV4L5(  

_n{_\/A6f  

二、火花塞的能量转换特性

ld):Am}/o  

#<U@SM v  

m7RyFnR2  

DMs8B&Y=  

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。

lw?C:-m  

Y5B!*+h  

N1'Yo:_A  

eb,QT\/G  

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。

;i+(Q%LO  

!VrBoU4<d  

2elj@EB,M  

4L,&a+)  

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。

u/\
Ipk/  

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

Ac[;S!R  

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。

8mX:*$qm:  

L+)mZb&  

Zt4 r_7  

y? 65*lUl  

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。

S'vUxOAo  

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。

UX<0/"0
h  

/ec~^S8X  

r.zJ/T
k  

"'"dcA  

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。

qT L@N9  

DavG=kvd  

AHR%3W  

Sc*O_c3D  

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。

/^\6q"'  

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。

X&6p_Lo  

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。

aQaO.K2  

cSBYC_LU  

ZO+c-!%[(  

.S17O
}  

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。

~&=-*  

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。

ojzO?z  

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。

Q d]5e  

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。

K.n #;|  

>sdj6^[+  

(Kd;l&8  

_ro^<V$%  

根据能量守恒定律有：

/<vbv  

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。

r5> FU>7'  

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。

\:-#,( .V  

lfp[(Ph)9  

KWbnSL8  

UjxEbk5>^  

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 k=1([x  
d5h]yIz^  

P7ktr?V0a  

b{Srd3  

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。 Pf,S`Uw;  
WOqAVd\  

X3nt*G1dL  

`v2] Jk<  

$lJu2omi1  
_-N S-E  

]U :1NC"  

0 O{Y Vk`  

`[+9n2j
 

?Y"bt^4j  

7YRDQjg  

三、点火线圈能量

d9/E^)TT  

a@@!Eg A  

[
hj|8)  

{s8''+Q#(-  

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)。

5*buRYck0  

有两种点火方式：

E08AZOY&g  

A.。电感蓄能式点火系统

jZv8X5
i  

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。

d+T]EpQJ*  

特点：靠断开初级线圈电流产生点火电压，火花持续时间长。

wuYo@DDU#  

iBUf1v  

P;_dilG  

uk'<9g^  

B．电容储能式点火系

&0C!P=-p  

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Cmh3TQ  

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。

h n]6he  

K*}j1A  

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。

hWu)0t  

g!8lW   

p[GyQ2k)  

qQ'@yTVN  

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。

"U.=A7r  

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。

v], DBw9  

"-?Y UY`  

CK</2w+  

[#Vr)
\n  

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。

@\8gzvkt  

i%8&g2  

=Gz>ZWF  

 89=JC[c  

四、 探讨结论

Vzvw/17J  

7h&`BS  

=& :f+!1$  

iA{jKk=  

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％。

1 u_2 4  

/j69NEl  

^N2M/B|0  

3JZWhxkf[$  

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?

87pXv6'FQ  

为什么提高点火线圈能量后或多或少都有表现?

~'NpM#A  

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? S2 "=B&,}  
<wt$Gglk  

1@%B?  

yOWOU`y?  

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。 pd4cg?K  
2'wr={>W  

v@8S5KJ  

J=UZ){c>:.  

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。

8>UKIdp  

<rNtY,  

hM~eJv  

tWm>j  

'Q5&5UrBr  

Qm< gb+  

>8|+%pK8<  

五、本人浅见
Z'Q*L?E8M  
jq(qo4~;  

\3aTaT?..  

7)^:8I(  

s]H^wrg&  

yfEb  

S&(^<gwl  

从有关文献中可知： LA%bq_>f  
*5VXyt2  

^2JpWY:|7  

]zfG~^.  

Anm=*;*M`  

&M/>tEZ)  

Li
QgR 6j  

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。 _<c$)1  
a>O9pX  

4QOEw-~w&s  

w;UqEC V  

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。 WY^W.1X  
tE6!+c<7  

4P^6oh0"  

JSh.]j<bJL  

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。 "-@[R  
|rmg#;/D  

z5ij(RE]  

I? ,>DHUX  

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。 kc0E%odF.v  
SL5Ai/X0N  

s0vDHkf8  

$&=S#_HQS  

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。 FYpzQ6s~  
oG_~q w|h  

R Mdk:YvBg  

\"P%`C  

#Lh;CSS  

f.KN-f8<F  

)q8pk2  

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。

.ypL=~Rp  

IL#"~D?
  

5H<m$K4z  

_7Ju  

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。

X:"i4i[}{9  

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?

,aZ[R27rpL  

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

LYTd TP  

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。 w,.TTTad  
&jJL"gq"  

h7Kzq{$  

4xje$/_d  

UB@+ck  

|/{=ww8|  

*^ZV8c}  

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。

h*](a_0  


G_,jgg7  

UZ+<\+q3^  

AoxA+.O  

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。

C~/a-  

.$vK&k  

=T7.~W  

9hyn`u.  

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。

rYk0 ak  

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。

n+M<\  

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。

gjlx~.0d  

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。

#O&8A  

7t3!)a|lI  

'5tCz9}Y  

zT{VE+=  

hqdDm  

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。 H;"4C
8K7  

`0R./|bv\I  

W_ZJ0GuE(  
DV{=n C  

g,Y/M3>(  

w#J2 wS  

_XT pU  

'm9` 12H  
1nOCQ\$l  
,=N.FS  

SdxDa  
:L@?2),  
<?}-$  
sn$9Shgh  
1AfnzGvA  

2 GPudaF{  

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

^|(LAjet  

Uz8
ff  
,^< R{{{-A  
'GWN~5  
yx[/|nZDC4  
4F:\-O   

3 {l>hMxij  
g=o4Q< #^y  
L j$;:/G  
7"xd1l?zz  
n{SJ_S#a.a  

4

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。

版主们，看到小红杏了。

你们还不设－－－－－－－－－精。

我只会开老爷车!