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
  • 6231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

s LDEa  

5KTFf6Uq  
aWvC-vZk  
' m<L}d  
yk^2<?z>2  

q{[y4c1bG{  

KZ=5"a  

DU5rB\!.~  

一、发动机点火能量多少合适?

jC-`u-_'j  

D [v225  

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。

E*v+@rv  

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。

Wx8 cK=  

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。

%VrMlG4hx  

hSk  

 8KzH -  

{6wy}<ynC+  

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。

\&s$?r  

5S #6{Y =  

(/J %Huy  

~*G}+Ur$2  

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)

yTU'voE.|  

7e<\11uI]a  

q3Y49d  

Kl+4A}Uo  

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。

jbqhNsTNK  

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

1& k_&o  

t _Q/v  

1Ly?XNS  

 IjDG  

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。

q5[%B K  

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。

6kjBd3  

6[c LbT0  

T{|'<KT  

(J<@e!@NE  

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。

S,3e|-&$  

B {/Pv0y   

YIfPE{,  

C+ r--"Z  

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。

wXXv0OzK  

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。

 T_jwj N  

;N]ElwP  

9N=Dls  

OYG8%L  

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。

\e'>$8%T  

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。

g"# R>&P  

bhe|q`1,E  

_e~EQ[,  

r(cS{oni  

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。

NwT3e&u%|  

^BNg^V.  

lQ! 6n  

E8FS jLZ  

G、点火失败原因:1. 混合气在浓限或稀限区2.火花塞断火。

Bz7T1B&to  

?N$  

w(.k6:e  

mm:\a-8j  

请参看图(1-6)

*Swb40L^  

9$ UjZ$ v  

3vNoD  

YX!%R]c%  

二、火花塞的能量转换特性

O2ety2}?f  

VU}UK$JN  

r3_@ L>;  

qW $IpuK  

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。

QYyF6ht=!  

9 qqy(H  

!94& Uk(O  

-TjYQ  

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

f/eT4y  

OzX\ s=  

wU2y<?$\8  

J ihI1C  

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。

^ B=x-G.  

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

K.*?\)&  

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。

28f-8B  

y z9`1R2c  

vEtogkFA"  

s.=)p"pTd  

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。

u%XFFt5  

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。

R3?~+ y&  

JGj_{|=:  

WCR+ZXI?1  

#:s'&.6  

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。

4?%0z) g  

S?Eg   

A@DIq/^xM  

@l;f';+  

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。

]I}' [D  

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。

54'z"S:W  

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。

9wI1/>  

3-Ti'xM  

W{0<ro`  

EmH2 Dbw  

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。

lJ}lO,g  

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。

n*'|7#;  

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。

CFn!P;.!  

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。

J6| 5*|*^  

M2mte#h  

e=TB/W_  

quVTqhg"  

根据能量守恒定律有:

GnkNoaU  

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。

PW~+=,  

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。

U;Y{=07a@  

pMe'fC~*  

]<V[H  

p 'M5]G  

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 )7l+\t  
B2w\  

DN3#W w2[r  

uu@Y]0-  

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。 yr?*{;  
RZ 4xR  

v'gP,UO-%D  

hp=TWt~  

3 d $  
bL*;6TzRK  

iC- ?F cA  

/?X1>A:*  

[?TQ!l}8A  

!1 <x@%  

rhFa rm4a  

三、点火线圈能量

K]dqK'  

 01I5,Dm  

.UbmU^y|  

'T[=Uuj"  

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)

b0LjNO@<  

有两种点火方式:

sAk~`(:4!  

A.。电感蓄能式点火系统

u!g=>zEu  

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。

uNXh"?  

特点:靠断开初级线圈电流产生点火电压,火花持续时间长。

idO3/>R [  

5 @ [%P=  

^"buF\3L  

<Isr  

B.电容储能式点火系

}f-rWe{gs>  

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。

x~{ m%)I  

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。

uPo>?hpq+  

)7`~U"r  

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。

>C&!# 3  

34l=U?  

EXi+pm  

d+w<y~\ q  

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。

?t"PawBWE  

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。

FSB$D)4z>b  

5 6R,+sN  

nX S%>1o,  

`lhLIQ'j  

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。

bM-Rj1#Lo  

4:']'E  

G,-OH-M!  

~P_kr'o  

四、 探讨结论

GuWBl$|+b  

[Z\1"m  

8$UZL  

]wpYxos  

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%。

up3<=u{>  

JS?l?~  

q\ y#  

_& Uo|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?

$17 v,  

为什么提高点火线圈能量后或多或少都有表现?

{S"  

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? I1 R\Ts@  
yw Q!9 \  

Rr;LV<q+  

>upXt?  

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。 " ,aT<lw.  
c]aK N  

4<3?al&  

;oY(I7  

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。

g@k#J"Q '[  

x '=3&vc4  

r{_B:  

fd5ZaE#f  

(<bm4MPf  

W.#}q K" q  

b!'l\~`{i  

五、本人浅见 54q4CagFq  
g>2aIun_Q  

nNt*} k  

FJP< bREQ  

""co6qo#>  

JnfqXbE  

8z Y)J#  

从有关文献中可知: Q]@c&*_|  
?v:Z U~i  

w/W7N   

ciudRK63M  

=7%o E[  

5+- I5HX|~  

DIaYo4  

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。 Y ya`&V  
2&Jd f  

T6#CK  

e`K)_>^n#  

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。 FLZWZ ;  
hm*cw[#O1x  

+pm[f["C.  

nl aM  

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。 A>`945|  
&3F}6W6A  

aprm0:Q ^  

}8|[;Qa`y  

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。 -K,-h[ o  
WW+l'6.  

>hBxY]< \  

!D!~ ^\  

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} a   
$/6 ;9d^  

hO hS)  

R/"x}B1d  

eNiaM6(J  

gm9mg*aM  

 |W< +U  

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。

.f+TZDUO  

eW|^tH  

;2Q~0a|  

XV^1tX>f{  

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

`O'`eY1f  

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?

In[Cr/&/Y  

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

hdVdcnM  

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。 Onwp-!!.  
\G-KplKS  

\ <g*8?yFs  

h*v8#\b$J_  

%V nbmoO  

K1T4cUo  

}B1!gz$YNO  

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。

j{Q9{}<e  

55fC~J<  

)z28=%g  

Ev}C<zk*  

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。

~XmLX)vO/  

lUMS;H(  

T~##,qQ  

 '9 [vDG~  

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。

B][U4WJ)  

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。

xRzFlay8  

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。

{E9+WFz5  

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。

e4 78U$  

Q  Nh|Wz  

(|:M&Cna]  

=.f-w0V  

Fq~yL!#!  

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。 2&:f&"  

>kj`7GA  

gn8R[5:!V  
Y}t \4 di  

m'Amli@[  

[;r)9mh7  

`> 7; !  

_D+}q_  
3VsW@SG7N  
I!^;8Pg  
[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
 Mu2  
]4h92\\965  
c7tfRq n+  
w=LP"bqlI  
qw@puw@D  
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 D0mI09=GtQ  

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

|3+m%;X  

]O {u tm  
o{*ay$vA]  
n:U>Fj>q  
zH=!*[d8  
8*g ^o\M  
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 OaNc9c"  
r hZQQOQ  
<oZ(ng@X  
u(8 ~4P0w  
L2<+#O#  
[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