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
  • 6133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

(XW\4msB)I  

PqV9k,5f  
&KinCh7l L  
":s1}A  
h^_Sd"l3  

6mcxp+lm|  

cp D=9k!*K  

-+vA9,pI  

一、发动机点火能量多少合适?

dnRS$ $9#  

P-B3<~*i!  

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。

j_=A)B?  

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。

BGk>:Z`  

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。

U)v['5%  

$-HP5Kj(k-  

~&zrDj~FI  

1z .  

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。

K;:_UJ>t  

S]}hh,A  

t zTnFV  

xj ?#]GR  

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)

Q.U wtH  

[%uj+?}6O  

n@JZ2K4  

JK/gq}c  

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。

V0/PjD,jP  

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

mm:g9j  

k0v&U@+-J  

M(Tlkr  

O%)Wo?)HM  

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。

_Q9I W  

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。

I&9Itn p$  

eL_Il.:  

5ENEx  

] @uuB\u  

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。

E5yn,-GyE0  

9y*2AaxW  

{_4`0J`3  

_UV_ n!R  

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。

K >Q 6  

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。

mqbCa6>_S  

9&{z?*  

<7! "8e  

Q5A,9ovNZ  

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。

x.$cP  

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。

fhyoSRLR:  

KyQTrl.qdl  

:iGK9I  

;Qi!~VsP;  

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。

BsL+9lNue  

:_]0 8  

}_F:]lI*R  

jKo9y  

G、点火失败原因:1. 混合气在浓限或稀限区2.火花塞断火。

BTYYp1  

y\(xYB>T  

m #G,m  

MK@rx6<9  

请参看图(1-6)

ZMr[:,Jp  

n @R /zy  

=8TBkxG  

f x 4#R(N  

二、火花塞的能量转换特性

fF>hca>  

"'+C%  

L0H^S)g  

Q>;Aq!mr=  

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。

\>EUa}%xn  

*Sbc 8Y  

^ yF Wvfh4  

V1G5Kph  

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

K&=6DvfR  

A9[D.W9>  

vDc&m  

~%: TE}  

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。

{UhpN"'"n  

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

GsE =5A8  

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。

_#o75*42tT  

.OF2O}  

H^w Inkf>  

uy= E92n3  

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。

%@[ ~s,6<  

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。

i.>d#S  

JAcNjzL  

^>!~%Vv7!  

_'DZoOH|VE  

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。

&IgH]?t  

7F D.3/  

aXO|% qX  

qJrMr4: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。

0ge^p O\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。

C2 ] x  

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。

] /{987  

dECH/vJ^  

5{&<X.jv  

S3k>34_%9  

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。

|e@Bi#M[  

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。

%T&#JF+;  

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。

diLjUC`69  

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。

A*h)p@3t<  

>oc7=F<8lS  

'Ph4(Yg  

0zpP$q$  

根据能量守恒定律有:

zck)D^,aO  

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。

HIh oYSwB  

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。

l!iB -?'u  

"Ln\ZYB]  

:,VyOmf  

Y2$ % %@  

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 |n &6z  
k<f*ns  

QDDSJ>l5_T  

\4&g 5vE  

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。 "h#=ctCx"  
}qg!Um0  

^m7PXY  

 ?b0\[  

O<hHo]jLF  
i_MI!o  

eZ!k'bS=  

c&++[  

1 XG-O  

e@OA>  

R~~rqvLm  

三、点火线圈能量

5F"?]'*/  

_sVs6AJ  

u4@e=vW I  

 J4"swPf  

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)

JA(fam~ {  

有两种点火方式:

K;p<f{PE  

A.。电感蓄能式点火系统

qmA2bw]  

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。

j- YJ."  

特点:靠断开初级线圈电流产生点火电压,火花持续时间长。

QW~5+c9JJ  

oWDSK^  

H 5U x.]y  

Y  .  

B.电容储能式点火系

M!Z*QY."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。

q.=^i z&m  

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。

N;-/wip  

i@P 9EU  

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。

pw@`}cM=  

h`=r )D  

c$9sF@K?  

aX|g S\zx  

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。

sa*g   

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。

}3Qc 24`  

2HD:JdL  

X3<K 1/<  

[KSH~:h:NR  

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。

&dr@6-xaq  

y!~qbh[  

bWmw3w  

Hr^3`@}#1  

四、 探讨结论

O"Q7 Rx  

= a}b+(R  

\r {W  

@~ETj26U'  

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%。

8}s.Fg@tE  

pmWr]G3,*  

.iX# A<E}  

PjA6Ji;Hu  

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?

kHw_ S-  

为什么提高点火线圈能量后或多或少都有表现?

M])dJ9&e  

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? tyaA\F57  
gUyR_5q)8l  

|$5[(6T|  

ZXm/A0)S  

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。 GnvL'ESa@M  
5LOo8xN  

<_7*67{  

"me n  

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。

c I4K+  

6}!#;@D~  

(^Y~/  

{A05u3}  

xe^Gs]fm  

=A83W/4  

xc=b |:A  

五、本人浅见 `4=^cyt+  
2 ^h27A  

5m\<U`  

sFT.Oxg<  

I`-8Air5f  

adCU61t  

nKPYOY8^  

从有关文献中可知: HW3 }uP\c  
t[ubn+  

"$#xK|t  

0H6(EzN  

VPO N-{=`  

 a][f  

>pU$wq|i  

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}m)cn3@  
wfNk=)^ $  

1$D_6U:H0  

aNScF  

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。 i&5XF  
e7m*r h%5>  

m;'6MHx;  

v3aYc:C  

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。 Bwa'`+bC  
umiBj)r  

rEB @$C^  

L3@82yPo!  

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。 VU&7 P/\f%  
?d{Na= O\  

1C v-  

 |8My42yf  

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。 {q `jDDM  
i} .&0Fp  

18+)`M-5o  

;<Ar =?  

1FlX'[vh  

D^l%{IG   

B@&4i?yJ  

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。

QEz? w}b*  

c~z82iXNO  

R3x3]]D  

r[|Xy>Zj  

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

01wX`"I  

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?

 7''??X  

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

*=8JIs A>!  

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。 J[l7di5  
"sS}N%!  

$Ipg&`S"  

Z?6%;n^ 54  

IoxgjUa  

.I7pA5V{#  

6 hw=  

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。

5-|:^hU9  

cbNTj$'b2u  

(lXGmx8  

J; 3{3  

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。

H~oail{EQ  

u9:`4b   

TIx|L  

cec9l65d  

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。

Xk:OL,c  

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。

%`k 6w3qI  

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。

'#! gh?  

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。

6L:x^bM  

sPd Gw~{  

R5"K]~  

0fc/wfv <  

o5xAav"+>  

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。 ilK-?@u+  

e'~Zo9`r6  

GGe,fb<k  
9 Yx]=n  

76>7=#m0u'  

Gq_-Val]"  

C|d \3S\(  

|l&vkRrN  
SfJA(v@E  
+E1I");  
[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
b X)|MiWI  
(E($3t8  
]UNZd/hIL  
-!*p*3|03|  
q#1X[A()  
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 Dq0-Kf,^  

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

v_?s1+w  

$|`t9-EA/  
``2QOu 1  
@);!x41f  
avHD'zU}N  
|1<]o;:  
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 0a%ui2k  
BD#;3?|  
pdiZ"pe  
94@!.11  
#8OqX*/  
[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