【原创】点火角的标定方法及对排放的影响

taomasi

点火角的标定方法：总的原则是在不发生爆震的情况下找该工况点的最大扭矩功率扭矩功率，在怠速工况的时候的点火角为了保证汽车的运转比较平稳，往往不会去追求最大扭矩点，通常推迟几度，以至于使发动机从怠速到其他工况转化的时候发动机能保持平稳的运转。
我们在台架标定过程中的最大扭矩功率的点火角，在排放的时候并不是最合适的点火角。我们知道：点火提前角是指从火花塞电极间跳火开始,到活塞运行至上止点时的这一段时间内曲轴转过的角度。点火提前角的大小直接影响到气缸内最高燃烧压力到达的时刻。
     如果我们在标定过程中的点火角标定过大可能出现以下情况：导致压缩过程负功的增长;汽油机各传力零部件承受载荷增加;缸内混合气的温度、压力的增高,最后燃烧的那些混合气产生爆震的倾向也再增加。
     如果我们在标定过程中的点火角标定太小可能会出现以下情况：燃烧产物的膨胀比将减小,并使排气温度较高,同时相应燃烧高温时期的传热表面增加,造成较大的热损失。
     说到这里，我们就要想了，怎么样才是合适的点火角呢：在最佳点火提前角的时候，汽油机的动力性和经济性均良好。由于各工况的着火落后期不相同,对于汽油机的每一工况都对应存在一最佳点火提前角。为了达到这一最佳状态,汽油机通过对点火提前角的调控来达到目的。这一方面我们在试验中多找点火角的规律
      点火角对扭矩、功率、油耗及排放有着很大的作用：
      （1）先说对扭矩、功率的影响：针对每一个固定的工况,即固定的负荷和转速,由于最佳点火提前角在节气门开度不变时,各个转速的着火落后期均变化不大。但随转速的上升,相同着火落后期所占的曲轴转角呈正比增加,所以,高转速下的着火落后角将显著加大。要保证最大燃烧压力点相位大致不变,必定要加大点火提前角。随着点火提前角的增大,扭矩先期呈增加状态,达到最大值后下降。在转速不变的情况下,当负荷减小时,意味着节气门开度的减小,每循环燃烧的混合气数量也减少。再加上缸内残余废气所占的比例相对增大,对进入的混合气起到稀释作用,气缸壁与燃烧室壁而温度的下降等诸多因素则使着火落后时间加长,必须相应使点火提前。上止点后10°—15°的曲轴位置转角出现最高的压力，此时的点火角为最佳点火角。在我们标定的过程中，我们在用外部调节量对点火角3、6、9度的加减过程中会发现在到达了最大扭矩位置，再加3-6度已经不会对动力性有多少提升了，然而降低3-6度根据发动机大小会有一点差别，对100N.M以下的发动机可能会将2-5N.M，对于大发动机下降的功率扭矩幅度会更大。
       （2）再说点火角对油耗的影响：汽油机的油耗与燃烧室的形式、发动机工况、过量空气系数λ及点火提前角等均有关。我们可以想象到：在混合气一定的情况下，耗油量是相当的，增大点火角即提高发动机的功率，油耗率=油耗量/功率，从这个公式里可以看出，发动机的点火角在最佳点火角的时候对油耗也是有很大作用的。
       （3）最后说一下与排放之间的关系：点火角的大小对于排放试验所起到的作用也是很大的，点火角的大小可能影响到排放污染物里HC/NO/CO等的量.
对HC 排放的影响:在以预制均匀混合气进行燃烧的汽油机中,HC 是一种不完全燃烧的产物,与过量空气系数λ有密切关系,但即使在λ≥1 的条件下,往往也会产生很高的HC 排放,这是因为HC还有着淬熄和吸附等其它生成原因。在均质混合气汽油机的过量空气系数范围内,点火提前角增大时,HC排放则随之增大,且几乎成线性关系。随着点火提前角的减小,HC 排放也有所降低,因为点火提前角的减小导致后燃的加重和排气温度的上升,使得在排气行程以及排气管中HC氧化反应加速,最终使排出HC 量减少。
对NOx 排放的影响:发动机中NOx 的生成途径有三种, 高温NO ( thermal NO) 、激发NO(prompo NO) 和燃料NO(fuel NO) 。扩展的捷氏反应机理提出了在大于1 600 ℃的高温条件下氧分子裂解成氧原子生NO 的生成机理;而激发NO 的生成过程是 由一系列活化能不高的反应组成,并不需要很高温度就可进行,且在燃烧过程中NO 生成总量来看,激发NO 所占比重很小。至于燃料NO 则是在燃料中的氮化合物分解生成HCN 和NH3 等中间产物,并逐步生成NO。这一反应过程在小于等于1 600 ℃条件下就可进行。在内燃机的常规燃料中,汽油基本不含氮。所以,发动机中产生NO 的途径中,高温NO 是主要来源。在足够的氧浓度条件下,温度越高,反应速度越快,NO 的生成量也就越大。随着点火提前角小于由动力性确定的最佳值,燃烧等容度的降低,最终使最高燃烧温度随着点火的延迟而呈直线下降,导致NOx 排放的减少。其次NOx 在整个过量空气系数范围内,均随着点火提前角的增大而增大,这也正是燃烧最高温度的增加所致。
      对CO 排放的影响:在全负荷工况的过量空气系数范围内(λ< 0. 95) ,点火提前角的增大使CO 排放略有增加,而当λ> 0. 95时,点火提前角对CO 排放几乎没有影响。
      有上面点火角对各种排放物的影响我们可以看出，提高点火角对排放恶化，不会起到改观的作用，我们现在的台架标定要求记录每个工况下的减少3、6、9等点火角的扭矩功率记录，也是为了排放组的同事在进行排放实验的时候根据我们的记录，考虑到发动机的综合性能，使排放试验更轻松，同时也保证了发动机的动力性，经济性。
      点火提前角的影响因素有以下几个方面：发动机转速、负荷、冷却液温度，汽油辛烷值、进气压力、点火能令、缸内气流运动，发动机压缩比等有关。
      总体上来说：点火角是随着转速的升高而升高，随着负荷的升高而减少，汽油辛烷值越高的汽油，发生爆震的点火角相对要比辛烷值低的汽油要大一些。
      由于发动机的动力性、经济性、排放试验等的最佳点火角又有不同，因此我们要有一个取舍。在台架标定过程中，我们应按照最大动力性来做，记录好相关数据，既便于排放组的同事在排放试验的过程中，优化点火角有一个明确的目标及可以观测的动力性变化范围。




上面的东西是自己根据工作中学习到的知识及经验总结出来的，里面的内容可能有不正确的地方，请大家多多指正。

key321

兄弟，在哪家公司工作啊

taomasi

呵呵  在吉利呢

key321

呵呵，跟吉利发动机不少人很熟，但老乡你，我好像没见过，我家烟台的

taomasi

呵呵，跟吉利发动机不少人很熟，但老乡你，我好像没见过，我家烟台的
key321 发表于 19-3-2010 18:23

呵呵，我去年到的吉利的电控公司，来了还不到一年呢，以前在别的地方工作，这也是在另外一家单位工作时候总结的

SLM

我是一个老汽车修理工，希望有机会能向阁下请教

huangpingyu0609

强力顶原创。学习了

njq021

我对发动机发动机标定很感兴趣,可以和你交个朋友吗?QQ:15696173

cengdst_t

此帖写的相当形象、易懂，也相当专业。顶下

jiuyuesep

大师，我想拜你为师！！我刚工作，接触就是柴油机标定这块.能个朋友吗？？我的qq 1092021471

zh54321

呵呵，兄弟，在吉利干多久了，感觉咋样啊 ?

bestbo520

高手，文章精辟并实际，再次感谢！

sunlong755

回复 taomasi 的帖子

很好~~~~~~~~~~

martintuo

不错的。。。

阿虎-

     你搞科研的 吧---数据都是这专业、