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各种新技术对点火系统的影响分析及改进措施

2009/2/19/11:19 来源:中国机械专家网

各种新技术对点火系统的影响分析及改进措施

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    摘要:为适应稀混合气燃烧,应加大点火能量、延长火花放电时间,所以点火系统采用电感放电模式较好。配合摩托车发动机技术的提升,应在改进火花塞上下功夫。

    随着摩托车排放法规的不断加严,摩托车发动机需要采用一些新技术(如电喷系统、稀燃、废气再循环、代用燃料技术等)来应对,这对点火系统提出了更高要求。

    1、摩托车发动机点火理论

    根据日本学者中原吉男提出的点火理论,火花塞通过电极放电点火,点火后能否在混合气中形成火源,火源能否爆发燃烧是两个不同概念。火花塞产生放电火花由点火系统决定,爆发燃烧除了点火系统,还与燃料性质、混合气浓度、气缸内压力、气缸内温度、气缸内气体流速等因素有关。

    火花塞能在气缸内高温、高压和混合气包围中形成火花,除需要一定的高电压和点火能量外,还受火花持续时间和点火系释放模式影响。一般情况下,试验室测试的摩托车火花持续时间≥200ms,而实际上火花持续时间要求比200ms大2~3倍。

    学术界对于火花塞电极放电理论一直争论不休,热过程理论主张高温作用下油分子燃烧;化学过程理论主张火花热量使燃油分子活化后燃烧;电离论主张气体分子受电离冲击产生雪崩反应而产生火花放电;中原吉男认为产生火花放电分为2个过程,即电容放电和电感放电,电容放电即高压线圈使火花塞电极间产生放电,这时电路可简化为如图1所示电路。

    把高压线圈一次侧回路看成一个分布大电容,从电容放电开始,线圈一次侧电压急剧下降,此时在线圈二次侧产生感应高电压,使火花塞放电,这种现象称为电感放电。电感放电波形如图2所示,t1~t2为升压过程,t2~t3为电容放电过程,t3~t4为电感放电过程,所测得的电容与电感放电数据如表1所示。

    2、火花塞点火三要素

    摩托车火花塞点火包括电极间高电压、适当的点火能量和火花放电持续时间3个要素。

    2.1火花塞电极间高电压

    在《内燃机电气设备》一书中指出,使火花塞电极产生火花高电压与电极间的距离有关,如用击穿电压梯度表示,大约为3000V/cm。实际上这个击穿电压梯度不是恒定的,在常压、常温下,电极间隙为3mm时,所需击穿电压为11000V;电极间隙为0.5mm时,所需击穿电压为2900V;这2种情况的击穿电压梯度分别为37000V/cm和58000V/cm。

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