汽油发动机点火系统的作用_汽油发动机点火系统新技术

2024-08-21 17:34:02

1.热效率最高的5款国产发动机，奇瑞只能垫底？

2.汽车汽油发动机点火系统的作用是什么？分类方法有几种？

汽车的环保，你要看是指碳排放还是污染物（氮氧化合物、一氧化碳、碳烟、微粒或是HC)排放。如果指的是碳排放，则激光技术好像也没有什么意义。如果指污染物排放，则从快速点燃，燃烧室内火焰扩散速度加快，来说可能会有一点意义。

至于你说的激光点火好像没有听说过，现在的常用汽车发动机都是往复活塞式内燃机，燃料以汽油、柴油、天然气、酒精或是其他液化气等燃料。这些燃料和空气以一定的比例混合后经火花塞点燃（汽油发动机），或是压缩后自己爆燃（压燃--柴油发动机），后来发展到汽油缸内直喷技术（GDI）以后可以有分层燃烧和均质燃烧两种状况。好像现在的点火都是以火花塞点火为主，可以做到两个火花塞加强或分段点火。但是还没有见过所谓的“激光点火”的方式。而且，你要搞清楚，发动机燃烧不环保，关键不是只考虑点火方式，还有其他很多因素，例如汽缸燃烧室的温度和压力控制等都有很大的关系，我个人觉得激光技术可能会增强点火能量，但是目前应用在汽车发动机内部，可能制造成本太高了。

如果单纯从环保角度来考虑的话，还是要发展替代能源（清洁）为主。当然骑自行车是最好的了。

热效率最高的5款国产发动机，奇瑞只能垫底？

电喷车点火系统的工作原理

从1957年美国公司推出了电子控制汽油喷射系统，这就是所谓的电子喷射，简称电喷。电喷技术为发动机，乃致整个运输事业的发展开创了一个新纪元。起先是用的模拟电子喷射，后来发展到数字电子喷射。它的基本原理是微电脑（ecu）根据各种传感器传来的信号，通过分析、计算、判断，从而精确地控制和选择最佳点火和喷油时刻及喷油量。电子控制汽油喷油喷射的优点主要表现为：一是对各种工况都能根据特定的目标对燃油定量实现最精确的优化，且各工况之间能做到最佳匹配；二是可实现闭合控制，防止喷射密度的变化所带来的喷油量偏差。

在汽油机中，气缸内的可燃混合气是由电火花点燃的，在汽车发动机点火系统中，点火线圈是为点燃发动机汽缸内空气和燃油混合物提供点火能量的执行部件。它基于电磁感应的原理，通过关断和打开点火线圈的初级回路，初级回路中的电流增加然后又突然减小，这样在次级就会感应产生点燃火花塞所需的高电压。点火线圈可以认为是一种特殊的脉冲变压器，它将10-12v的低电压转换成25000v或更高的电压。

为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。能够按规定的时间在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系统，点火系统通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。对于早期的机械触点断路器(即白金点火)和通过无分布器晶体管点火的机械高压分布帽点火。

以及后来的双火花线圈。属于微机控制点火系，主要由下列元件组成，监测发动机运行状况的传感器、处理信号、发出指令的微处理机（ecu）、响应微机指令的点火器、点火线圈等。微机控制点火系统由于不再配置真空离心点火提前调节装置，点火提前角由微机控制，从而使发动机在各种情况下都可最佳地调整点火时刻，使点火提前到发动机刚好不发生爆震的范围。微机控制的点火系统具有能量损失小、高速性能好、电磁干扰少及点火精度高等诸多优点，目前在中高档车上的应用越来越多。用无分电器点火方式同时点火，同时点火是指两个气缸合用一个点火线圈，即一个点火线圈有两个高压输出端。

点火系统是由几个部份组成：微处理机（ecu），点火线圈，电子驱动模块，高压点火线，火花塞如图：（注：由于没有利亚纳车的原理图，此图只作参考）

1.各种传感器 2.电子控制单元 3点火器（电子驱动模块）. 4.点火开关 5.12v蓄电池 6.点火线圈 7.火花塞 8.初级线圈 9.次级线圈

下面讲解一下各部件的特性和工作原理：

1、微处理机（ecu）

一般车友所谓的电脑，指的是负责车辆与引擎状况监管的行车电脑，ecu--electronic control unit--电子控制单元。它由输入信号传感器、电子控制单元(ecu)及点火执行器三部分组成。也就是我们所称的ecu，是由一些主要的传感器:如发动机转速、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。ecu除了依照不同的行驶状态来供给适当的油料、调整点火角度与时机外，还必须负责控制各种电子配备，如冷气系统、冷却系统以及自我检测系统等，对于车辆来说，ecu相当于人体的大脑，负责接受各种信号，经由内建的基础程式判别后，来控制各个系统，以维持车辆正常的行驶。ecu按照预先设计的程序计算各种传感器送来的信息，经过处理以后，并把各个参数限制在允许的电压电平上，再发送给各相关的执行机构，执行各种预定的控制功能。

微处理机根据输入数据和储存在map中的数据，计算喷油时间、喷油量、喷油率和喷油定时等。并将这些参数转换为与发动机运行匹配的随时间变化的电量。以发动机的转速、负荷为基础，经过ecu计算和处理，向喷油器、供油泵等发送动作指令，使每一个汽缸都有最合适的喷油量、喷油率和喷油定时，保证每一个汽缸进行最佳的燃烧。由于发动机的工作是高速变化的，而且要求计算精度高，处理速度快，因此，ecu的性能应当随发动机技术的发展而发展，微处理器的内存越来越大，信息处理能力越来越强。

这个信号输入电子点火控制器，经过大功率晶体管前置电路放大、整形处理后，控制高能干式点火线圈初级的充电和放电过程，当功率管导通时，点火线圈初级也导通，点火线圈贮能，当信号使控制器功率管截止时，点火线圈初级断路，在线圈次级感应出瞬时高压。

由微控制器发出的控制信号经过点火器中的功率三极管的驱动放大,(注：我未拆卸过利亚纳车的ecu，有些车是使用功率模块或者是达林顿，或直接将点火电子控制单元以微控制器为核心,并由电源、输入信号整形处理、驱动放大电路和通讯电路等功能模块构成。) 不管是用哪一种方式，原理都是一样．是实现了对初级电路的通断电控制。即点火控制：包括点火顺序控制、点火定时控制和点火能量控制。点火系统应按发动机的工作顺序进行点火,即点火顺序应与发动机的工作顺序一致,否则不能适时点着混合气,发动机就不能正常工作。点火定时控制的目的是使发动机功率输出大、油耗低、爆震小和排放低,点火系统必须在最有利的时刻点火,并需在上述目标之间进行折衷。点火时刻用点火提前角来表示,从火花塞开始跳火到活塞运行至压缩行程上止点的时间内曲轴转过的角度被称为点火提前角。发动机在不同工况下的最佳点火提前角是不同的。在微机控制的点火系统中,根据发动机转速、负荷等传感器的信号确定发动机运行工况,计算出最佳的点火时刻,并由微控制器输出控制信号,使功率三极管截止、初级电路断电,从而实现控制。

2、点火线圈

在汽车发动机点火系统中，点火线圈是为点燃发动机汽缸内空气和燃油混合物提供点火能量的执行部件。它基于电磁感应的原理，通过关断和打开点火线圈的初级回路，初级回路中的电流增加然后又突然减小，这样在次级就会感应产生点燃火花塞所需的高电压。点火线圈可以认为是一种特殊的脉冲变压器，它将10-12v的低电压转换成25000v或更高的电压。主要是通过初级线圈绕组的电流作为磁场储存。当初级线圈绕组电流突然被切断（通过功率晶体管断开电路接地端）时，磁场衰减，使次级线圈绕组产生感应电动势，该感应电动势的电压足以使火花塞放电，我们称其为电感放电式点火。(如图). 另外也有电容放电式点火系统，通常被称为 cdi点火方式。

我们的利亚纳车沿用的是闭磁路固体式点火线圈，主要由低压线圈绕组、高压线圈绕组再串联高压阻尼电阻后分二路输出、闭磁路铁芯、外壳以及固体填充物等组成（其外形结构如图所示）。

3、点火线圈中另一组成部件—高压线。

高压导线顾名思义就是肩负着传输由高压线圈所发出的高压电流到火花塞的任务。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(15000v-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。一组优良的高压导线必须具备最少的电流损耗及避免高压电传输过程产生的电磁干扰。因此高压点火线设计成为带电阻值的，这个电阻在电路学里面叫阻尼电阻。高压线电阻的大小是根据各种不同的高压输出系统设计而不同，有的只有几百欧姆，有的达到10k以上。当然带阻尼电阻的高压线只有电喷车上才使用的，以前的白金汽车点火系统化油器车辆无需这玩儿。

高压线阻尼电阻的主要作用是：

a、防止由于高压产生的电磁泄露, 又称为emi防护, 从而保护车辆中的电器的安全, 让行车电脑ecu稳定, 所以emi是最需要考虑的问题。实际上ecu接收的信号都是低压模拟信号,包括曲轴位置/o2,ecu接受这些信号都是在ecu内部a/d转换后才使用, 而这种来自导线的辐射/emi泄露,很有可能会对本来就是低压信号的汽车传感器信号带来本质的干扰,从而信号出现很大的偏移,自a/d转换后,ecu很容易从错误的信号中而错误报警甚至使用保护模式参数工作.

b、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，但当高压线后面的电路中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。作为ecu的点火系统，如果有短路的话，任何线圈次级的瞬时高压电压都会被释放掉，同时ecu会停止工作。

c、为了让高压线圈的初级输入回路与次级高压输出回路具有良好的阻抗匹配，从而在高压输出线和火花塞中都设置有阻尼电阻。带阻尼电阻的高压输出线能有效地和初级输入回路中的电子部件（功率管）作阻抗匹配。对于以前的车辆，基本上是使用白金点火系统，就不需在高压输出线和火花塞中设置有阻尼电阻。

4、火花塞工作原理：

火花塞高压放电点燃混合气，使其爆炸做工，工作过程非常短，但从点火到爆炸中间有几个过程。首先点火线圈产生的高压电流，通过火花塞电极间隙时高压在火花塞正极形成电势（可以理解成高电压），因电位差必向最近和电阻最小的地方放电，那么正常情况下肯定是往负极放电，因中间有空隙形成电弧，从而产生火花来点燃汽缸燃烧室内的混合气。对火花塞的性能要求当然是火花越强、越稳定越好。由于火花塞的地极(外壳)和高压的中心电极之间的绝缘体要有耐高温和优良的绝缘能力，因此大多用以氧化铝为基础的陶瓷制造，但高性能型号火花塞在电极的材料上则讲究得多。现在高质量的火花塞大都用铱或铂(白金)等贵金属来制造电极，除了可发出更强而稳定的火花外，更比用铜镍合金制造的普通型号耐用多倍，但售价亦是呈倍数上升。另一方面，火花塞的又一重要作用是把气缸内的热量带走，以维持一个适当的工作温度(500-850℃)。如果温度太高会损蚀火花塞的绝缘体和电极，而被高温烧红了的火花塞更会引发早燃和爆震现象；但如果温度太低，附在火花塞表面的油就不能充分燃烧，容易形成积碳，令火花塞效能减弱甚至产生不了火花! 因此不同冷热度(heat range)的火花塞会用于不同特性的发动机上，以保持火花塞的正常操作。冷型火花塞——即标号较高(注意不同品牌的火花塞可能有不同标准的标号)的火花塞由于散热较快，适用于经常在高转速(高温)工作的高性能发动机，而散热较慢的热型火花塞(标号较低)则适用于低速低压缩比的发动机。所以选用火花塞要主意合适的热值（因不同品牌热值标注方法不一样）。热值是指火花塞的散热能力，一般压缩比越高的发动机发热量大，需要偏冷的火花塞，就是散热能力好的，而压缩比低的用偏热的火花塞。散热能力直接影响发动机的燃烧，如果散热太强会使火焰很小很弱，延缓蔓延速度，混合气燃烧并不理想。反之如果散热不够，火焰燃烧太快又可能引起爆震，同时由于电极间温度过高，会比较容易烧蚀火花塞电极。选用何种热值的火花塞要看手册上标配是多少，目前大部分车火花塞热值在6～8之间，可以冷一度，用7，再低恐怕就不太好了，散热太快会使火星减小，混合气燃烧速度降低，还没有完全燃烧就排放掉，除非总是6000转开车。

汽车汽油发动机点火系统的作用是什么？分类方法有几种？

目前量产车中发动机热效率最高的是搭载在海外版马自达3上的那台SkyActiv-X压燃发动机，理论上最大热效率达到43%，有着技术宅之称的马自达终于如愿从丰田手中抢回了第一的位置，捍卫了自己在发动机领域的地位。不过量产车热效率第一的位置恐怕很快就要易主，而这一次不是马自达的老对手丰田、本田，而是很多人口中所谓“不行”的国产发动机。

这事还得从去年6月举行的长城汽车“2019?蜂巢易创新一代动力总成技术发布会”说起，会上长城推出了全新4N20平台发动机的首个量产机型EN01，该发动机热效率达到了38.3%，而升级产品的样机最佳指示热效率为48%。按照规划，长城还将研发热效率高达50%的发动机，比目前量产车中排量前两位的马自达3?SkyActiv-X压燃发动机（43%）和凯美瑞2.5L发动机（41%）热效率都要高。

那么发动机热效率是什么，车企为什么热衷于发动机热效率。

我们知道发动机一个周期包括了吸气、压缩、做功、排气四个冲程，在做功冲程中，通过燃烧汽缸中的汽油/柴油等，将燃料的化学能转化为热能，然后热能再转化为推动活塞往复运动的机械能，最后通过活塞的往复运动来推动曲轴的转动。而热效率是指发动机中转变为机械能的有效热量与所消耗燃料的总热量的比值。

例如一台发动机的热效率为36%，那么它消耗的燃油中只有36%的能量转化为实际动力，而其他的64%能量因为排气损失、机械损失、冷却损失等等而浪费掉，简单来说你每加100元油，就有64元打了水漂。

听着有些夸张，但事实就是这么残暴，所以理论上，发动机热效率越高，在输出相同动力的情况下消耗的燃油越少，也就越省油。

有人估计会问，发动机热效率既然对油耗这么重要，那车企为什么不加足马力提高它呢？

尼古拉斯·奥托

其实从1860年第一台内燃机诞生以来，科学家就就尝试着各种努力去提高发动机热效率。从最早煤气机不到5%的热效率到1876年尼古拉斯·奥托提出的四冲程内燃机（汽油机），热效率一下子提高到了11%，再到1892年，鲁道夫·迪塞尔提出的压燃式四冲程内燃机（柴油机），热效率再次提高了一倍。

而到现在喷油器、油泵、缸内直喷、米勒循环、可变气门正时（VVT）、可变凸轮机构（VCS）、高压缩比、发动机管理系统等先进技术的运用，都和提高发动机热效率有关。所以有人说发动机的发展史就是热效率的发展史。

14RT-flex96C船用柴油机

不过从160年的内燃机发展史来看，热效率的提升似乎很慢，从最开始的5%左右到目前热效率最高内燃机——14RT-flex96C船用柴油机，其最高热效率也不过55%，160年来只增长了11倍，相比电脑性能每隔18-24个月便会增加一倍的速度来看，简直小巫见大巫。

SkyActiv-X压燃发动机

而四冲程的汽油发动机热效率的提升就更慢了，从1876年的11%到目前汽油发动机热效率普遍不到35%，搭载在马自达3上的那台SkyActiv-X压燃发动机，是目前量产车中热效率最高的汽油发动机，也不过43%。144年来，四冲程汽油发动机热效率提升不到4倍。

所以很多行业人士吐槽发动机热效率每提高1%都非常困难，但就是在如此困难的情况下，有些国产品牌却把发动机热效率做到了38%，而有些甚至有望突破50%。

红旗是去年发展势头最猛的自主品牌车企之一，也是第一个把车卖到500万却还一车难求的国产品牌，而更出人意料的就是红旗的技术。搭载在红旗HS5上的那台2.0T发动机，热效率达到了39%，是目前量产车中，热效率最高的国产发动机。

这台发动机用全铝合金缸体材质，用了350bar缸内直喷、进排气双VVT气门正时系统、热管理模块等技术。其中双VVT技术，可以在压缩阶段通过延迟关闭进气门使部分混合气体溢出气缸外，让发动机的膨胀比大于压缩比，从而提高发动机热效率。

一汽的这台代号CA4GC20TD-32的2.0T发动机最大功率为224马力，最大扭矩为340N·m，目前主要应用在红旗HS5上，将来或将运动在HS7等车型上，成为家族的主力发动机。

在去年6月举行的长城汽车“2019?蜂巢易创新一代动力总成技术发布会”上，长城品牌旗下专注于动力总成和智能研发的蜂巢易创公司推出了全新4N20平台发动机的首个量产机型EN01，该发动机融入米勒循环，在压缩阶段通过延迟关闭进气门使部分混合气体溢出气缸外，膨胀比大于压缩比使得气缸内剩余的气体燃烧更加充分。据悉热效率达到了38.3%，将来新发动机或将替代现款的2.0T发动机。

按照规划，4N20平台发动机还将推出代号为RY29的机型，用低压EGR（废气再循环）和停缸技术，热效率将达到41%；而代号为EY26的机型，用稀薄燃烧、EGR等技术，压缩比达到17:1，据悉热效率将达到50%。而至于这些发动机什么时候落地，买买君还没有得到确切的消息。

作为中国品牌第一阵营的车企，长安向来比较注重自主研发，拥有着国产品牌首个动力模块化平台——蓝鲸NE动力平台，该平台是长安中小排量模块化平台，可覆盖1.0-1.8L不同排量的发动机，零件通用率达到98%，并且兼容48V轻混、PHEV插电混动以及乙醇燃料。

而搭载在逸动蓝鲸版和CS35?PLUS蓝鲸版上的那台蓝鲸1.4T发动机，则是蓝鲸NE动力平台的首款产品。发动机用了350bar高压燃油直喷、可变排量机油泵、双VVT可变气门正时等技术，发动机最大功率为158马力，最大扭矩为260牛·米，热效率能够达到38%。

按照规划，蓝鲸NE动力平台还将推出一台1.5T发动机，其发动机热效率将达到40%，未来该发动机或将替代CS55?PLUS上的那台1.5T发动机。

广汽第三代2.0T发动机热效率同样达到38%，与长安蓝鲸1.4T并列国产量产发动机热效率第三名。

这款代号为4B20J1的2.0T发动机是广汽G平台下的第三代涡轮增压直喷发动机，相比第二代2.0T发动机保守求稳的做法，第三代加入了350bar高压燃油直喷、双涡管单涡轮、进排气双VVT等先进技术。发动机最大功率达到252马力，最大扭矩达到390牛·米，相比第二代发动机分别提升51马力和70牛·米。

奇瑞被称为中国的技术宅，在建厂初期就在走上了自主研发的道路，路途虽然充满荆棘，但却积累了丰富的经验和技术，并且打造出了当时国内热效率最高的国产发动机——ACTECO?1.6TGDI发动机，其热效率达到了37.1%。

奇瑞的这台1.6T发动机家族的第三代产品，用缸内直喷技术，搭载了奇瑞最新的iHEC燃烧系统，通过高强度进气系统、200bar高压供油系统，90毫米高能点火系统、第三代智能控制系统等技术来实现高热效率。

目前搭载这台1.6TGDI发动机的车型包括星途TX、瑞虎8、星途LX等，主要是奇瑞品牌旗下的高端车型。

理论上发动机热效率越高越省油，但是发动机热效率是随着发动机负荷变化而变化，其最高热效率只是在发动机状态最好的时候才会出现。

我们以凯美瑞的2.5L发动机为例，官方声称最高热效率达到40%，在SkyActiv-X压燃发动机没面世之前，是世界上量产车型中，热效率最高的发动机。我们从实车数据来看，只有当发动机转速在1800-2300rpm之间，扭矩在151-172N·m之间，两个条件同时满足时，才接近40%的最高热效率，只要其中任何一个条件不满足，热效率就达不到最高。而在日常的道路环境中，是很难让发动机处于最佳的工作状态（混动除外）。

所以车子是否省油，除了看最高热效率之外，还要看最高值是否持久。另外，影响油耗的因素还有很多，包括驾驶习惯、路况、车重、风阻等等，所以我们在购车时，不能单凭发动机的热效率去判断一款车是否省油。

热效率高的车虽然并不一定省油，但对于厂家来说，能否研发出热效率高的发动机一定程度上代表了厂家的研发能力。我们很欣慰的看到，随着技术的积累和研发的不断投入，国产发动机的热效率不断提高，甚至有了和国外品牌扳手腕的实力。

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

汽车汽油发动机点火系统的作用是点燃可燃混合气，让发动机动起来。

分类：

一、传统点火系统：

蓄电池点火系?

磁电机点火系?

二、电子点火系统：

（1）晶体管点火系TI-B

（2）半导体点火系SI

（3）无分电器点火系DIS