关于点火正时的学习

关于点火正时的学习 关于点火时机 近来学习，有些收获，与网友分亨。 大家都清楚发动机的点火正时是否准确对动力输出影响极大。但是为保证汽车排放达到国家法规标准，厂家在 发动机怠速、低速区特意设定使动力性下降的点火提前角，即点火时间向后推迟，牺牲动力性来提高排放标准。 发动机怠速及低速属不稳定区。在这区间会排放大量NOx、 CO 、HC 等有害物质，其中NOx、HC这是由于高温度(即是燃烧效率高)引发的。这种燃烧效率高对动力性(扭矩)和经济性(油耗)大有益处，却不环保。 为保证汽车排放达到国家法规标准，发动机怠速及低速采用了点火向后延迟的方法降低燃烧温度减少 NOx 等的排放。也就是说发动机怠速及低速义时，混合气不是在最佳动力性(扭矩)时刻点火，因而使混合气燃烧时间变长，燃烧更充分， 发动机效率却下降。而燃烧效率下降损失的动力靠增大喷油脉宽补偿，因此经济性(油耗增加)指标也下降。 当发动机进入稳定工况时，ECU控制点火提前角是保证最大动力输出，不再用点火提前角去控制温度方法减少排放，而是用EGR废气再循环减小NOX的形成(废气中的二氧化炭CO2吸热)。 至于低速应从多少转后由点火提前角控制改用EGR控制减小NOx的形成，是厂家实验设定，一般在2000转内。ECU根据发动机工况控制EGR率大小在0-15,内，当发动机急加速或转速高到一定值时(重负荷)EGR率可为0。 用控制点火提前角及EGR减低排放有害物，是堵源头，加3元催化是源尾补救，缺一不可。 动力性(扭矩)和经济性(油耗)指标只是涉及产品的市场竞争力，各厂家都非常重视。而排放受国家法规的约束，所以点火提前角首先应保证排放达到标准，然后是力求达到优良的动力性和经济牲。即是点火提前角的优化先环保后才是动力性和经济性。 看到此时，也许有人已明白了更换高能量点火线线圈及铱铂金火花塞对低速影响的原因了巴--------改变了点火提前角，也就改变了动力性。 解二、 所讲更高能量的点火线圈，无非是初级导通时电流大些，当切断电流时磁通量变化就更大;同样次级绕组线圈也多些，所感应的电压就更高，上升率也就更快。 在点火系统中，我们不能改变ECU提供给点火线圈初级电流导通时间及点火时刻的截止时间，所以 只能用减小点火线圈初级阻抗增加电流达到增加点火能量的目的，即是减小初级电感量。 点火线圈每匝感应电压E,ΔΦ/ΔΤ，由于截止时间ΔΤ不变，点火线圈初级电流变大，引至磁通量ΔΦ增加，引至电压E上升，即次级电压上升加快。 比喻有A及B两点火线圈，AB次级电压最大值为40KV，A电压上升到最大值所用时间为10μS，B电压上升到最大值所用时间为30μS;当火花塞跳火电压为15KV时，那么A可 能在5μS时已达15KV火花塞跳火，而B可能在20μS时才达15KV火花塞跳火，即点火线圈跳火时间不同。 因此当我们更换一个更高能量的点火线圈时，相当于提前了点火时间，也就使低速时的动力性增加了。由于提前了点火时间也使燃烧温度升高，又引使火花塞温度升高，火花塞温度升高又引火花塞跳火电压下降，火花塞跳火电压下降也就引起点火时间再度提前。所以在低速区基本上把点火提前角扳回到动力最佳点火提前角，甚至达到震爆角。自然发动机低速动力增加了。 注:发动机温度的改变，火花塞跳火电压有20-30,的变化。 2.火花塞 对发动机动力影响的原理与点火线圈一样，会改变点火时间。 不同材料的电极、间隙、热值决定跳火电压，也就是点火时间有差异。 由于高压系统中存在电感、电容所以高压初始阶段是从0随时间的增加而上升的， 这时假定时间(变量)为T1、T2、T3...，相对应高压V1、V2、V3...;火花塞 间隙H(常量)，此时，H被击穿电压为V2，所以糸统的点火时间不是高压电在最大值时发生的。 当我们改变H为H1(间隙增大)，这时H1被击穿电压增高为V3(电压增高点火时间后移)。 在点火周期内点火时间就是火花塞间隙被上升期间高压电能击穿时的对应时间。 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。 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。 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。 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。 如果换火花塞真是提高了性能、动力，正确的说法是恢复了原来的性能、动力。那么只证明了你 原来的火花塞带病在工作，早就应该更换了。 3.高压线 高压线不会影响点火时间，所以更换对动力不会产生变化。 只要质量指标是绝缘强度及抗干扰能力，至于有阻无阻是电路设计要求决定。 电阻是抗干扰及保护点火系统用，不要轻易把有阻改为无阻。 电阻在高压传输回路可忽略，对点火能量没影响。 所谓换了高压线对动力有提升的原因: A:原来的已漏电或其他故障。 B. 受心理作用所左右而误判。 二、小结 改用更高能量的点火线圈使点火提前了，也就把厂家特意设定的怠速、低速区点火环保优先的点火提前角，基本上扳回到动力最佳点火提前角。结果是低速区动力增加、油耗下降、排放恶化。 在较高转速时，ECU控制点火提前角是保证最大动力输出，不存在点火延迟问题;由于改换点火线圈后，点火提前必定偏离最佳动力点火提前角， 虽然ECU有调整点火时间功能，但作用是有限的，况且ECU不会知道点火线圈参数的改变。结果是较高转速时动力下降、油耗增加。 假如你觉得汽车在低转速无力，为什么不舍得轰一脚油跳过这个不稳定转速区，或把发动机转速提到扭矩峰值，这样离开那个低效区既可有动力也可降低油耗。 现代汽车都用了高能点火系统，厂家都采用高富余能量点火增加点火成功率，我们再加大已无实际意义。 点火系统对汽车的性能影响甚大，而汽车的性能好坏涉及市场竞争力，所以各厂家并不留有余地给我们改造提高性能。 更换点火系统元件一定要按原厂标准，才能保证ECU输出的点火提前角精确。 发现很多车主谈起自从换了某个牌子的高压线或火花塞的话题时都会说动力增加了、性能改善了，因为从电工学理论上讲它并没有得到理据支持，所以我百思不得其解。 难道汽车制造商在高压线或火花塞配件偷工减料?使原本有100匹马力的发动机变成80匹马力?非也!非也! 现在让我来探讨问题，不对之处敬请指正。 一、高压线 车用高压线其实是很简单的绝缘导线,一条最普通的金属导线外包上高强度绝缘体就是了。它的最主要质量指标就是能在较高、低温下有良好的绝缘强度。它通过的电流很小,对里面的金属导线要求甚低;通过的电压很高(15000-40000v)，所以要求的绝缘材料绝缘系数甚高。它的主要毛病就是绝缘材料老化绝缘强度下降而产生漏电。 高压线结构简单,制造工艺与普通绝缘导线一样,只不过绝缘材料要求高些。因此高压点火线以它的绝缘强度为主要性能指标!不可否认有的高压线有EMI/RFI屏蔽导电涂料用来减少电磁辐射，这是个锦上添花的问题,其实最好的方法就是在高压线外层包上金属屏蔽层减少电磁辐射,但有必要吗? 高压线分有阻型及无阻型。 有阻型高压线电阻的大小是根据各种不同的高压输出系统的设计而不同的，有的只有几百欧姆，有的达到10K以上(这个电阻可用象电炉丝的有阻导线充当)。在电气学中这个电阻叫限流电阻,设计电阻的目的主要是防止高压电流意外过大损坏高压输出系统电子元件的。高压通路正常时这个电阻可当作直通即电阻为零，因为通常汽车火花塞点火电阻值为30M左右，1M=1000K。这个点火电阻相对高压线电阻是非常大的，所以高压线限流电阻在高压输出系统的总阻值中是可忽略的，但当高压意外短路时限流电阻就可把电流限制在高压系统可承受不被损坏的范围内。 至于有人说这个电阻是用来防干扰那是不正确的，因为点火系统的干扰源头是火花塞跳火时的瞬间，而发动机的金属壳体把来自火花塞的电磁波都基本屏蔽了。况且我们车上的ECU所接收的讯号都是有线传输的、高幅值的，对电磁波的干扰具有很高的免疫力。 无阻型高压线就是高压线电阻为零，但是它并不是示高压输出通路电阻为零。只是这个电阻串联在其它地方: A.火花塞中心电极(在火花塞内部中心电极装有一个陶瓷电阻,也叫电阻型火花塞)。 B.串联于高压变压器次级线圈内。 C.直接利用高压变压器次级线圈直流电阻作阻尼限流电阻。当然，所有次级线圈都有直流电阻，大小不同而已。 根据前面的分析,当你更换高压线时应该尊从以下原则。 1. 原车用有阻型高压线的:一定要用与原车电阻相等(或略大)的高压线。如果用了无阻型高压线，则原高压系统容易损坏。 2.原车用无阻型高压线的:可改用有阻型高压线，高压回路电阻的变化只是千分之几，所以对点火强度没有实际的影响。 二、 火花塞与点火正时 火花塞质量数据还是绝缘强度,再者 就是使用寿命,好的火花塞10多万km不用更换。 火花塞跳火电极制造材料的不同结定了它的使用寿命，但是不管采用何种材料点火效能是一样的,因为不同的导电材料它不可能改变电流的定律。 火花塞间隙大小、中心电极的形状会影响糸统的点火时间及燃烧效率 。 理想的点火波形是方波，如是这样火花塞间隙大小就不会影响糸统的点火时 间，只需提供足够的高压电能。但我们做不到理想的点火波形。 由于高压系统中存在电感、电容所以高压初始阶段是从零随时间的增加而上升的(下降阶段己没有竟义不讨论)， 这时假定时间(变量)为T1、T2、T3...，相对应高压V1、V2、V3...;火花塞 间隙H(常量)，此时，H被击穿电压为V2，所以糸统的点火时间不是高压电在最大值时发生的。 当我们改变H为H1(间隙增大)，这时H1被击穿电压增高为V3(电压增高点火时间后移)。 在点火周期内点火时间 就是火花塞间隙被上升期间高压电能击穿时的对应时间。 通常在点火系统中，波形上点火电压大约在12千伏附近到超过25千伏，点火电压因火花塞间隙，发动机气缸压缩比和混合气空燃比不同而有所差异。在急加速或高负荷时，由于燃烧压力的增加，跳火电压将会增高 。火花塞中心电极的形状如果是尖的就比圆的点火电压低一点,因为电荷集中在一点上使局部能量更高，即尖端放电原理。火花塞间隙小，击穿时所需电压低，放电能量小，因此点燃范围小燃烧效率低; 火花塞间隙大，击穿时所需电压高，放电能量大(放电时间延长)，因此点燃范围大燃烧效率高。这个放电能量是由高压系统提供，所有车高压输出系统都有足够的能量提供给火花塞点火。 火花塞间隙大对提高发动机低转速的性能有利，但对高转速会产生点火延时，所 以不利于高速行驶。 应用汽车示波器可确定波形上点火电压值，并可调整各气缸火花塞间隙使跳火电压相同，这样就能使发动机运行更平稳，同时能使ECU减少错误的判测。 更换火花塞时最好按原厂指定的型号，原厂指定的型号是经过各种环境条件、负荷、转速等综合结果的最佳值。更换了与原厂不同型号的火花塞，可能突出了某些方面的性能，但肯定不会是均衡的结果。并且不同的火花塞制造商虽然火花塞热值数值相同,但真正的热值也可能相差较大,因为热值的数字表示各个火花塞制造商不是统一的。所以很多进口的发动机大都在缸盖上标明指定火花塞型号，它用了only use (唯一的使用)的字样。 更换火花塞有两个重要电气指标: 1.一个是热值要相等,因为热值会间接影响点火时间及自洁温度。 2.另一个是火花塞电极间隙相等，严格来讲就是电极间隙击穿电压(击穿电压的偏差可能意味着故障)相等。只有符合这两个指标才达到原厂指定标准。 为什么有的车换了著名品牌火花塞后发动机性能会变差呢? 答案只有一个:击穿电压的偏差，引起最佳点火时间的偏差。 也许有人问,ECU不是可以自动校对点火时间的吗? 解答此问题比较复杂,首先得从电喷汽车的点火正时糸统分析。汽车最佳点火提前角的控制，在起动期间由于各传感器未达到正常的工作温度,所以ECU是输出固定值数据给发动机工作。 起动后点火提前角的修正由发动机转速和负荷确定。 负荷的变化又由一些主要的传感器:发动机转速、冷却水温、进气温度、节气门位置、氧传感器、进气压力...等信号经ECU计算处理后送给执行单元进行修正，以实现高精度的空燃比和最佳的点火正时的控制。 但是这个点火正时控制是有范围的，它受到很多因素的制约，测判信号是有盲区的。当有传感器自身出现毛病产生的错误信息时,ECU并不能判别信息的对错进行过滤。而它只能判别传感器的1或0(通、断)。 例如当点火提前了但未达到产生有效爆震信号时,ECU是不知道的;当点火过迟时是没有直接的信号通知ECU的，ECU只能综合各传感器的信息作出判断。又因当我们更换了不同原机火花塞时ECU是无法判别出击穿电压已改变的，它还是按原设定击穿电压基准进行计算处理，至使点火正时最佳点火提前角产生偏移，造成发动机性能下降。 三、结论 如果你有钱也可用几千元一套的高压线、或用进口的铱金、铂金火花塞。不过你不能说效果比一般的高压线、火花塞提高了多少性能、动力。因为实际上并不会有差别，就象你换了一套名牌轮胎不会比普通轮胎跑得更快一样。 如果真是提高了性能、动力，正确的说法是恢复了原来的性能、动力。那么只证明了你 原来的高压线或火花塞带病在工作，早就应该更换了。 如果JS极力向你推售XXX火花塞时，请慎重选择电气参数及性价比。JS通常会推荐对低转速性能有利的火花塞给你,使你容易觉得提高了性能，但是它是降低了高速性能为代价的。 如果你看不明白本文,更换高压线或火花塞时选择原厂指定的型号。 汽车制造商投入巨资研究如何提高发动机性能，因此不会漏掉对高压线或火花塞的研究。汽车制造商发动机留给我们改造的空间极其有限，切记!切记!