关于汽车点火提前角的原理和问题.ppt

点火提前角的问题 宋静伟 最佳点火时刻 因为混合气在气缸内燃烧需占用一定的时间，所以混合气不应在压缩行程上止点处点燃，而应适当地提前，使燃烧产生的最高压力出现在上止后12～15°，此时对应的点火提前角为最佳点火提前角。 混合气正常燃烧过程 （一）着火落后期 （二）明显燃烧期 （三）补燃期（后燃期） （一）着火落后期 从火花塞跳火开始到形成火焰中心为止这段时间，称为着火落后期。 火花塞跳火后，并不能立刻形成火焰中心，因为混合气氧化反应需要一定时间。火花能量使局部温度迅速升高，（火花放电时两极电压在15000V以上，混合气局部温度可达2000℃），加快了混合气的氧化反应速度。当这种反应达到一定程度时（约0.001s～0.002s），出现发光区，形成火焰中心。此阶段缸内压力无明显升高。 着火落后期的长短与燃料本身的分子结构和物理化学性质、过量空气系数（φat=0.8～0.9时最短)、开始点火时气缸内温度和压力（取决于压缩比）、残余废气量、气缸内混合气的运动、火花能量大小等因素有关。 （二）明显燃烧期 从火焰中心形成到气缸内出现最高压力为止，这段时间称为明显燃烧期。在示功图上指气缸压力线脱离压缩线开始急剧上升到压力达到最高点止。 当火焰中心形成后，火焰前锋以20ｍ/ｓ～30ｍ/ｓ的速度从火焰中心开始逐层向四周的未燃混合气传播，直到连续不断地扫过整个燃烧室。混合气的绝大部分（约80%以上）在此期间燃烧完毕，使气缸内压力、温度迅速升高，出现最高压力点。 （三）补燃期（后燃期） 从最高压力点开始到燃料基本燃烧完为止称为补燃期。这一阶段的燃烧主要是：明显燃烧期火焰前锋扫过的区域，部分未燃尽的燃料继续燃烧；吸附在缸壁上的混合层继续燃烧，部分高温分解产物（H2、O2、CO等），因在膨胀过程中温度下降又重新燃烧、放热。 点火时刻为什么要随发动机转速提高而提前？ 混合气的燃烧时间 混合气点火到完全燃烧约需2～3ms的时间 由于发动机的工况变化、转速变化，节气门开度变化，以及气缸内的混合气浓度变化，导致了在不同工况下，气缸内混合气燃烧时间的不同，所以，不能简单的一概而论。 在汽油机一定的节气门开度下，随负荷的变化，转速相应变化。转速增加时，气缸中紊流增强，火焰传播速度加快。 随转速增加，压缩过程所用时间缩短，散热及漏气损失减少，压缩终了工质的温度和压力较高，使以秒计的燃烧过程缩短。但缩短程度不如转速增加的比例大，使燃烧过程相当的曲轴转角增大，而以曲轴转角计的着火落后期增长。 时间与空间 通过下面简单的计算，我们可以粗略地了解点火提前和发动机转速之间的关系。 变化的是发动机转速、点火提前的角度。 基本不变的是用来使混合气燃烧所需的时间。 利用空间的变化，满足燃烧时间上的要求。 发动机转速快了，每一转所用的总的时间减少，相同时间内，所转过的曲轴转角变大。 如果要保证混合气燃烧时间不变的话，只有随发动机转角速度增加，而延长（或者说提前）点火角度。 怠速时，点火提前角度一般为上止点前5～10°左右。 对应的曲轴转角为17～25°左右。 燃烧所用时间大约为3.5～5.2ms。 发动机转速2000rpm时,点火提前角一般为上止点前30～35°左右。 对应的曲轴转角为42～50°左右。 燃烧所用时间3.5～4.16ms。 发动机转速3000rpm时,点火提前角一般为上止点前35～40°左右。 对应的曲轴转角为47～55°左右。 燃烧所用时间2.6～3.05ms。 负荷对点火提前角的影响 在汽油机上，转速保持不变，通过改变节气门开度来调节进入气缸的混合气量，以达到不同的负荷要求。 当节气门关小时，充量系数急剧下降，但留在气缸内的残余废气量不变，使残余废气系数增加，滞燃期增加，火焰传播速率下降，最高爆发压力、最高燃烧温度、压力升高率均下降，冷却液散热损失相对增加，因而燃油消耗率增加。因此，随着负荷的减小，最佳点火提前角要提早。 空气流量信号对点火提前角的影响 下表是Motronic1.5EFI系统。 冷却液温度80℃，进气温度20℃。节气门部分打开，分别在2500rpm、3000rpm恒速下，以不同的空气流量计叶片开度运转。 MAF 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 点火提前角度 2500rpm 36 37 37 37 38 43 39 35 28 23 22 3000rpm 44 44 44 44 44 44 43 38 35 26 22 当汽油机保持节气门开度、转速已经混合气浓度一定时，汽油机功率和耗油率随点火提前角改变而变化的关系称为点火提前角调整特性。 对应于每一工况都存在一个最佳点火提前角，这时汽油机功率最大，耗油率最低。 点火提前角调整特性 点火过迟，则燃烧时间延长到膨胀过程，燃烧最高压力和温度下降，传热损失增多，排温