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
  • 6644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

( u\._Gwsx  

!sQY&*  
}@'$b<!B  
cu7hBf j  
jnKWZ/R  

;4R$g5-4X  

"CSsCA$/  

4ni<E*  

一、发动机点火能量多少合适?

KyVQh8  

c(3~0Yr  

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。

NO7J!k?  

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。

9A/\h3HrJ  

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。

h%o%fH&F!  

X}=n:Ql'YY  

x*![fK  

G^~k)6v=m  

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。

iWRH{mK  

EqyeJq .  

e&simX;W  

@x9a?L.48  

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)

stG~AC  

=CK4.   

wi hH?~]  

i#7DR>XF/  

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。

O>SLOWgha  

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

.nG#co"r}3  

eyefWn&  

1v,Us5s<"6  

+SsK21f"r  

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。

K3m]%m2\  

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。

b`)){LR  

Ynp{u`?  

Swp;HW7x  

2R=DB`3  

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。

o&`<+4 i  

 PZ{Dv'C  

SV v;q?jZ  

UJfEC0  

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。

sf]s",t~J  

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。

lj{VL}R  

w,O,W[C  

,^gyH \  

]c&<zeX,  

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。

Uhh l3%p  

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。

MW Wu@SY  

0.(<'!"y  

eG] a zt  

\SYvD y]  

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。

y$oW!  

>A jCl  

|cTpw1%I~  

sv=^k(d3  

G、点火失败原因:1. 混合气在浓限或稀限区2.火花塞断火。

okDJ(AIV+  

+2yF|/WW#  

r#I>_Utsy  

:p$EiR  

请参看图(1-6)

& qL<C  

26}u4W$  

3F uCW  

o[n<M> @  

二、火花塞的能量转换特性

~@?"' !U  

4bPqmEE  

"k/;`eAP  

>c}:   

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。

CM`x>J  

_e;N'DZ  

V#p G; ,  

$ijx#a&O  

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

pP?<[ql[w  

qkIA,Kgy  

_*OaiEL+:  

":(Cpf0  

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,87  

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

9v5.4a}  

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。

do :RPZ!  

S quqaX+<  

'DB({s  

2[bR6 T89  

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。

DQHGq_unP  

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。

rBL_]\$7}  

), x3tTR  

_O'rZ5}&  

!h aXO  

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。

YRX2^v ^[  

{ca^yHgGy  

dQoMAsxzM  

4C*=8oe_  

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。

e;Z`&  

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。

G+p>39P   

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。

WHT%m|yn  

t fQq3#  

F4{<;4N0  

#+\G- =-  

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。

a QFHB!  

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。

5K<C  

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。

sn%fE  

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。

,?+yu6eLb  

c lNP9{  

lRb)Tz6SE  

ff0,K#-  

根据能量守恒定律有:

}O/Nn0,  

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。

9YKEME+:  

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。

 DW I!\lK  

]zO]*d=m  

rP'oU V_  

/<mc~S7  

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 .m<-)Kx  
/( q*  

iB\d `NUf  

=14pEe  

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。 %cBJ haR{(  
A6-JV8^  

N8:vn0ww  

qRTy}FU1  

XD9lox  
tZwZZ0]Z  

[.dF)I3  

&")ON[|b  

Ak^g#^c*  

3[amCKel  

3o5aB1   

三、点火线圈能量

[W;iR_7T5  

$aDAD4mmm  

E">FH >8K}  

pY]T3 2  

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)

F#Y9 @E  

有两种点火方式:

>V1vw7Pa  

A.。电感蓄能式点火系统

kA/4W^]Ws  

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。

+%Z#!1u  

特点:靠断开初级线圈电流产生点火电压,火花持续时间长。

]?S@g'Jd0Q  

Tfq7<<0$N  

3QI.|;X  

P9 w);jp;  

B.电容储能式点火系

\/s0p  

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。

xs6k r  

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。

~KQiNkA\|l  

EK&";(x2(  

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。

Ft^X[5G4L  

~/qBOeU3  

I7W`\d)  

j#U,zsv:  

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。

P4zwTEk`  

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。

p6aR/gFkqv  

, @!X! L  

MV??S{^4  

}O>4XFj  

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。

<i4]qO(0u  

oH +PlL  

_/z_ X  

)DhE~  

四、 探讨结论

T0")Ryu  

p<H_]|7$7U  

XWAIW= .  

*X$qgSW  

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%。

_g/d/{-{Q  

CHv n8tk  

okRt^qe  

U&B(uk(2  

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?

g~K-'Nw  

为什么提高点火线圈能量后或多或少都有表现?

B &Z0ZWx  

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? 4xs>X7  
l3MA&&++KF  

Us&~d"n  

$dt* 4n'  

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。 3=L5Y/  
J 0@#xw=+  

Xdf;'|HO  

pEGHW;  

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。

\%;5$ovV  

8nRxx`U\q  

5./(n7d_  

OOX}S1lA  

. !;K5U  

vwQ6=  

)o8]MWT\;  

五、本人浅见 A5> ,e|  
<);Nc1  

gf8DhiB  

KGsH3{r  

D|}%(N@sl  

xmEm dOoD  

6mnj!p]3  

从有关文献中可知: $vC!Us{z  
"0F =txduS  

R$<LEwjSw  

GoI3hp(  

@;iW)a_M  

~ yH<,e  

Yyq:5V!  

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。 !/W[6'M#p  
X\tE#c&K  

6eSc`t&  

~|e?@3_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。 X{A|{ u=  
<[O8 {9j  

BgLW!|T[  

nQ4s  

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。 40cgsRa|  
smEKQHB  

Sc Uh -y_  

4qq+7B  

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。 1U[8OM{$  
S;#S3?G  

X`kTbIZ|  

s=0z%~H  

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。 '0QrM,B9  
o^P/ -&T  

9[yW&t;#  

QWL$F:9:  

a2J01B  

W=zHD 9  

D(bQFRBY6"  

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。

*@;Pns]L-  

n-djAhy  

,,}& Q%5  

-l(G"]tRB  

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

|BA&ixHe~C  

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?

e'dx 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

p3Z[-2I  

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。 kNg{  
3gQ2wP*K  

 5E!Wp[^  

2PViY,V|  

\~#$o34V  

J%1 2Ey@6  

X+'B*K$  

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。

> m##JzWLr  

O_[]+5.TX  

@1tv/W  

;&U! g&  

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。

}q<%![%  

O"~BnA`dJ  

z9IJ%= R  

K_t! P  

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。

SB\T iH/  

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。

Nq =r404  

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。

BV`,~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。

"Ooc;xD3<  

hB:}0@l6p=  

1 6N+  

!33)6*s  

`43X? yQ  

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。 X\a*q]"_  

|dxcEjcY_  

! 9U  
}zkMo ?  

-or^mNB_z  

Q^iE,_ Zq  

pnvHh0ck_  

} +@H&}u  
Nf#8V|  
vBM uVpzO  
[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
G"CV S@  
$tyF(RybG  
!1f8~"Z  
.BGM1ph}~  
yH>`Kbf T  
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 :5Vk+s]8  

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

Mo?eVtZ  

j"(o>b v7  
_Z~cJIEU  
{g8uMt\4  
;]*V6!6RR  
!`kX</ha.  
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 H[x$65ND  
5;alq]m7  
^'Z?BK  
G%q^8#  
uex m|5|  
[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