漫谈发动机点火能量---原创

Sdt2D  

^9b `;}).  
o5$K^2^g  
X5/{Mx`8Oz  
jRkq^}  

n1/lE)  

Z%{f[|h9}  

(*x"6)`  

一、发动机点火能量多少合适?

T!a[@,)_  

=x'%zUgE  

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。

@
GtZK  

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。

BD-=y  

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。

T 6roz  

<,4(3 >js  

Q5n :f+  

bK8F |  

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。

3,L3C9V'  

[RPAk p  

_s^:zPl  

I,4-  

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)

+}1hU :qW  

>[H&k8\7n  

}x?H ~QQT  

_D>as\dP  

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。

'n^2|"$sH  

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。

,C{^`Bk-W  

]~ !XiCqu  

Y
&vHOA  

6IEUJ
-M Z  

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。

j \2]M  

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。

}*iAE>;  

R=`U4Ml;  

__8&Jv\  

&a.']!$^"  

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。

'?5S"??  

{t&*>ma6)  

0 <
g{ V  


[_
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。

TKo<~?  

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。

eQ;Q4  

w G8 nw;  

{~_Y _-  

o/^1Wm=  

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。

OhFW*v  

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。

0%#\w*X8  

'!Wvqs  

"HK/u(z)  

8@eOTzm  

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。

;;#`#v  

7x k|+!  

Or+p%K}-7  

!#N\b  

G、点火失败原因：1. 混合气在浓限或稀限区2.火花塞断火。

-x*2t;%z{U  

2A:,;~UH  

I4c!m_sr  

nt :N!suP3  

请参看图(1-6)

vqdX^m^PY  

W;_E4  

5Rv+zQ#GR  

['qnn|  

二、火花塞的能量转换特性

$iw%
(H  

R W/z1  

AONDx3[   

5`+5{p  

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。

7;:#;YSha  

jdA ]2]  

R[tC^]ai  

Tb;d.^  

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。

I5ss0JSl/  

7
u.
|XmUz  

g:ErZ;[  

| $^;wP  

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。

i%Z2wP.o  

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

* A|-KKo\  

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。

f&@BKx  

"VxWj}+]  

neF]=uCWnT  

kdx y\ jA  

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。

%WFu<^jm  

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。

(3vHY`9  

a.F Al@Br  

3ucP(Ex@tg  

,M !tm7  

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。

Kz8:UG(  

iItcN;;7  

#(Or|\t  

Yx'res4e  

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。

ChryJRuwv5  

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。

V+-$jOh  

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。

h<l1]h+x  

h.rD}N\L  

a^qNJ?R!  

A|#`k{+ 1-  

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。

Mj>}zbpk/  

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。

.%EL\2  

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。

5cr(S~Q;  

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。

%A1@&xrbl  

-Lu)'+  

GY3Wj  

c@[:V  

根据能量守恒定律有：

_$NIp `d  

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。

yNW\?Z$@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。

%:>3n8n  

4p%A8%/q  

ZZQG?("S'  

I8oo~2Qw  

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 mw_Ew]&  
P"sA  

9&<x17'  

XMG]Wf^%\<  

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。 tTd\|  
#c^^=Z  

\W,I?Kx$  

4@xE8`+bG  

J4 Dry<  
X.:]=,aGW  

G8Du~h!!U  

H= X|h)  

^aW Z!gi  

- |gmQ G  

&ot/nQQ  

三、点火线圈能量

gmm.{%1_I;  

bAx?&$  

n\Lb.}]1~  

p*P
)KP  

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)。

nt@aYXK4|  

有两种点火方式：

wLH] <k  

A.。电感蓄能式点火系统

h?azFA~  

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。

_Wa.JUbv  

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-Ms)k=  

E3iW-B8u8  

IDG}Z
lG  

[F6U+1n8e  

B．电容储能式点火系

SrK)t.oK  

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。

}=]M2 }  

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。

Q{5kxw1ZF  

TmV,&[ 'mg  

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
5D)  

Z*= $8 e@  

6&!PmKFO.  

1 ]@}|  

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。

0c<.iM  

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。

"NXB$
a!:  

o7s
T=x9  

$_o-~F2i5  

i+S) K  

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。

\n8]M\<  

?'@8kpb  

TMlP*d#  

ftvG\Tf  

四、 探讨结论

.aAL]-Rj  

66/3|83Z  

zLD0RBj7p  

:3XA!o&.T3  

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％。

M=1nQF2J  

KM}f:_J*lg  

U}6.h&$  

&y3OR1_Sm*  

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?

19O,a#{KHf  

为什么提高点火线圈能量后或多或少都有表现?

zA$k0p  

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? h3bff#<K  
M[6
:p2u  

W_kHj}dj,p  

xYmxc9)2  

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。 $Hj.{;eC/k  
#7MUJY+ 9  

NdzSz]q}  

=zKhz8B(  

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。

go'-5in(  

><gG8MH0'  

. r[Hu40p  

]%?YZn<{  

!f&Kf,#b`  

3td)'}  

pXJpK@z  

五、本人浅见 ^!9~Nwn  
b#K:_ac5
 

+TQ47Zc  

q~*t@  

hNd}Y'%V  

LWHd~ "eU  

4=Krq6{  

从有关文献中可知： 3l3'bw2  
rn=m\Gv e  

O=dJi9;`#_  

Myq5b`z  

f~_th @K  

Kmdlf,[3d  

~(@ E`s&{  

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。 XJ0oS32_wK  
N|Sf=q?Ko  

07/L}b`P  

/n4pXT  

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@5!|J  
sK 2 e&  

w&BGJYI  

jvVi%k  

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。 zEw>SP1,  
\Z/k;=Sla  

PG,U6c #  

THhy~wC".  

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。 zL s^,x  
yZSvn[f  

Fc0jQ@4=  

,VD6s!(  

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。 J5T=!wF (  
3c 28!3p  

?1m ,SK  

@+0V& jc  

7Jc<.Z"/Gd  

QAXYrRu  

N('3oy#8  

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。

P59uALi  

5z[6rT=a  

X{|k<^:  

OT"lP(,  

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。

 aeQ{_SK  

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?

~m W>_[RT;  

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

r]xdhR5  

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。 aj% `x4eA  
\0xzBs1!  

k)o7COx  

e/ppZ>  

4c9-[KKCV  

bDcWb2lqs  

` Mv5!H5l  

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。

MWp\D#H  

@[Jt~ v  

vYTPZ@RL  

k%4A::=  

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`K9WJOD  

H)}1
xQ{3F  

JNz"lTt>[g  

0 VgnN
  

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。

'krMVC-  

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。

I4p= ?Ds  

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。

fvAV[9/ -  

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。

r[4F
?W  

RV*Zi\-X  

{:8[Mdf  

Ph_m'fbf  

IHmNi>E&/  

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。 ,$[lOFs  

1vd+p!n  

>Cc$ P  
Nh-*Gt?  

_<Tz1>j=  

?-i&6i6Y  

$^F2  

SY.V_O$l}  
{fs(+ 0ei  
EhoR.  

:s*&_y  
s|dL.@0,L  
:x= ZvAvo  
WF_G GF{  
z I(b#eUF  

2 'j6PL;~c  

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

9->E$W  

jbcJ\2  
2siUpmX  
Nlemb:'eP3  
E,&BP$B  
6
<jh0=$
 

3 3)6TnY/u6{  
8ofKj:W]  
vACJE  
EdTR]}8  
+`f3_Xd  

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!