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
  • 6016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

<TNk?d f7  

s{/qS3=  
0W >9'Rw  
P ,K\  
S*%iiD)  

=hw ^P%Zn  

!Y;<:zx5  

}%{=].)L  

一、发动机点火能量多少合适?

*'^:S# =  

Vdy\4 nu(  

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。

MSF Nw  

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。

{"Y]/6  

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。

im_0ur&'  

]&; G\9$y  

CgaB)`.  

U_=wL  

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。

8-l)TTP&.  

K]=> F  

,Elg a}7u  

Exo`Z`m`U  

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)

YKS'#F2  

!Z2n;.w  

gkn/E}K#  

rBPxGBd4  

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。

%4^/.) Q  

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

M_)T=s *  

UzwIV{  

NFPkK?+  

8Qy |;T}  

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。

3Mt6iZW  

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。

& [xJfL  

-g9f3Be  

W%x#ps5%  

l1msXBC  

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。

1JY4E2Q  

92S,W?(  

nzK"eNDN.  

I!1nB\l  

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。

eZWR)+aq  

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。

YQ+Kl[ec  

k5@_8Rc  

&Tf R].  

'7<@(HO  

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。

N!fp;jvG  

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。

V#TA%>  

b)u9#%Q  

e<^tY0rR&  

7$GP#V1r/  

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。

NUL~zb  

7*XG]=z/  

`bC_J,>_  

0Xo zYyq  

G、点火失败原因:1. 混合气在浓限或稀限区2.火花塞断火。

eB]ZnJ2^=  

vOP[ND=T  

<=`@`rm{  

lk'RW y"pw  

请参看图(1-6)

$200?[  

K XGs'D  

L9.#/%I\  

)0Lq>6j9  

二、火花塞的能量转换特性

V#~. Jg7  

g|P hNo  

&Yg/ 08*  

=r~. I  

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。

*3$,f>W^  

yr>bL"!CA  

KeB4Pae|V  

n*Vd<m;w  

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

,g_onfY  

WEtA4zCO  

k%}89glm  

Jh4&Qh|t  

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。

vM7vf6  

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

=6L*!JP<  

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。

jD/7/G*  

lMwk.#  

,$h(fM8GC  

m']9Q3-  

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。

eC6>yD6D  

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}PK $sa#c  

(9mbF%b  

w4\BD&7V  

SQ}S4r  

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。

JC=dYP}  

WtIMvk  

rfYP*QQY  

!$_~x 8K1-  

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。

fN@{y+6  

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。

\8 e2?(@"k  

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。

&kzj?xK=(j  

RO.U(T  

[ c~kF+8  

u5+|Su  

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。

Ln!A:dP}c-  

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。

Vsnuy8~k  

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。

aZ|=(]  

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。

]#2Y e7+  

U} k9 Py  

j _L@U2i  

4;`oUt '.  

根据能量守恒定律有:

'R`tLN  

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。

B(xN Gs  

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。

H"ZZ.^"5FV  

GFr|E8  

gz3pX#S  

XQw>EZdj_N  

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 qgfi\/$6  
~c\e'&sc;  

soQ1X@"0  

&wV]"&-  

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。 jEZMUqGY!  
32`{7a3!=  

{A05u3}  

'/^qJ7eb  

b4[bL2J$h1  
&,{fw@#)_  

ywGd>@  

d3 ZdB4L  

*>7>g"  

Dz>^IMsY  

{C=NUK%?  

三、点火线圈能量

nw-xSS{  

`eE&5.   

77C'*tt1]  

WKC.$[ T=  

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)

*@Lp`thq  

有两种点火方式:

 z_F-T=_  

A.。电感蓄能式点火系统

4]yOF_8h  

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。

8B /\U'  

特点:靠断开初级线圈电流产生点火电压,火花持续时间长。

Tu $f?  

1$D_6U:H0  

fI{ESXU  

VRI0W`  

B.电容储能式点火系

G+%zn|  

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。

i(AT8Bo2  

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>XS=2tzN  

}% `.h"  

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。

d/BM&r  

1guJG_;z  

9y<*8bI   

gP0LCK>  

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。

3Nq N \5B:  

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。

OmIg<v 0\;  

TFkZpe;  

@?yX!_YC  

]:4*L  

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。

|iE50,  

D~hg$XzK  

wy0tgy(' |  

pR(jglm7-  

四、 探讨结论

-w9pwB  

)'l:K.F  

T|nDTezr  

zQcL|  (N  

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%。

aOlT;h  

MI/MhkS ?  

gZN8!#h}B  

,|3MG",@@h  

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?

Y1OCLnK~  

为什么提高点火线圈能量后或多或少都有表现?

C_( *>!Z%  

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? 3-[q4R  
#H)v K"hF  

@D.}\(  

"fQ~uzg="  

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。 5 f@)z"j  
."TxX.&HE  

.\\DKh%  

dah[:rP,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。

@:;)~V  

5(Cl1Yse=r  

=AsEZ)" _  

[l:x'_y  

gwNq x"  

X$%'  

AUeu1(  

五、本人浅见 ~0?mBy!-O  
uB |Ss  

,PlO8;5]  

&-s'BT[PGq  

wg ^sGKN  

p7);uF^O%  

h\7fp.  

从有关文献中可知: o8zy^zN$6  
VK#zmEiB  

fROhn}<**[  

(ttO O45  

iL FF "Hs  

+f|u5c  

HBeOK  

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。 cYq<.A(hVj  
98x]x:mgI_  

lrPiaSO`I  

Gcna:w>6d  

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。 za `  
6hv4D`d;o  

7{e0^V,\k  

wg\*FfQn  

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。 pE.f}  
{z)&=v@  

kO3{2$S6  

=%u\x=u|  

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。 ~ou1{NS  
iUuG}rqj  

8?qEv,W  

!\{&^,y  

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。 ,e"A9ik#  
6T6 S9A*nT  

cvn4Q-^  

{]Z Z]  

:oF\?e  

EWN$ILdD  

);$Uf!v4  

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。

4UoUuKzt  

5 d|*E_yu  

2U>1-p&dn  

qfppJ8L  

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

wx(| $2{h  

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?

oX3Q9)  

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

U@D=.6\B  

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。 JEY% (UR8  
}}t"^ms  

.h~)|" uzW  

 Kn\Oj=4  

+#&2*nY  

9QY)<K~a  

1/le%}mK  

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。

lfj>]om$  

x5PQ9Bw,  

}GGFJ"  

vn,L),"=  

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。

Z,u:g c+*  

< ^J!*>  

nGyY`wt&Rg  

>xH3*0 Lp  

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。

t$UFR7XE  

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。

lkl#AH  

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。

B"{CWH O  

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。

_39b8s {  

UkeW2l`:  

_u.l|yR  

U[ Z1@2zLx  

i\,#Z!  

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。 Rrk3 EL  

N<O^%!buR  

Jfo#IRC  
>5)$Qtz#  

z l@ <X0q  

BTGPP@p4  

AfFF u\  

@My-O@C>  
Q4}2-}|  
OZB(4{vnyC  
[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
7h#*dj ef  
hS'!JAM>Q  
tGJJ|mle>  
aTwBRm  
y!c<P,Lt3f  
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 ]D^; Ca  

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

DIhV;[\  

9):^[Wkx  
/$FpceB!W  
_Pl5?5eZj  
}\W^$e-  
cNl$ vP83z  
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 +mN8uU~(kx  
>1HXC2 Y  
)u0 /s'  
h iK}&  
8k+k\V{  
[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