漫谈发动机点火能量

  发动机在什么工作状况下用多少点火能量？摩托车工厂存储于ECU的只读存储器ROM中存有数万组数据，这些数据大多数是通过各种实际工作情况实验测量优选得出的。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。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。但是有关点火能量的学术研究成果是公开的，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。
  1、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)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。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。
  2、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。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、点火线圈初级、点火模块等等以及减少电磁波幅射干扰。
  3、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成功点火的概率，所以对于怠速、低速更有利。
  4、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。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。
  5、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，这个原理沿用了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。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。
  6、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。
  7、点火失败原因：①. 混合气在浓限或稀限区②.火花塞断火。
  火花塞的能量转换特性：
  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。
  1、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无触点大约1.2ms) 温度达3000K。
  2、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，着机了还在扭住不放手一样多余。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。
  3、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的影响甚大，不同的工况跳火电压变化可达6、7kv之多。跳火电压是个变量，其它条件相对稳定时，主要影响因素是压力及温度。
  4、火花塞间隙跳火前如同稳压二极管(钳位)，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。
  5、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。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。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。
  6、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。
  7、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。
  根据能量守恒定律有：
  1、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。
  2、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。
  重要提示：点火能量大小不会影响发动机混合气燃烧速度，可理解为 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当。
  点火线圈能量：
  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)。
  有两种点火方式：
  1、电感蓄能式点火系统
  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。特点：靠断开初级线圈电流产生点火电压，火花持续时间长。
  2、电容储能式点火系
  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。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。
  根据实验证实，电感蓄能式点火系统更适合现代发动机，所以电喷摩托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。
  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，次级电压幅值在35ｋＶ左右。
  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。 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参数进行试制后定型生产。