第二節 點火提前角的控制

一、影響點火提前角的主要因素

控制點火提前角的目的是在各種工況下都能使發動機發出最大的功率，獲得最好的燃油經濟性和最少的有害排放物。要想獲得最佳的發動機性能，發動機的點火時刻必須隨發動機工況的變化而變化。所有的不同工況都會影響到發動機轉速及作用在發動機上的負荷，當這兩個基本因素變化時，所有的點火時刻都要隨之變化。

（1）發動機轉速 發動機轉速提高后，在給定的時間內曲軸轉過的角度會更大，而燃燒速度卻不會跟隨變化，如果想使燃燒在上止點后（ATDC）10°～25°完成的話，那么必須使點火時刻提前。如某紅旗發動機在850r/min的怠速時，點火提前角為6°～12°，而轉速增加到4000r/min時，點火提前角增大到28°。但當轉速繼續增加時，由于混合氣壓力與溫度的提高及進氣擾流的增強，會使燃燒速度加快，為避免發生爆燃，最佳點火提前角的增加速度會相應減慢。

（2）發動機負荷 作用在發動機上的負荷是與發動機必須完成的功相關的。爬坡或者牽引更大的重量會使發動機的負荷增加。在負荷作用下，活塞運動速度減慢，發動機運行效率下降。表示發動機負荷的一個很好的指標是進氣歧管內在進氣行程中形成的真空度。

在輕載和節氣門部分打開時，進氣管內的真空度較高，吸進進氣管和氣缸內的空燃混合氣的數量少。這些稀薄的混合氣在壓縮終了的壓力較低，燃燒速度較慢，為了在上止點后（ATDC）10°～25°完成燃燒，點火時刻必須被提前。

在大負荷時，節氣門全開，大量的空燃混合氣被吸入氣缸，并且進氣管的真空度低，這就會導致燃燒壓力增高，燃燒速度加快。在這樣的情況下，必須推遲點火提前角，以防止氣體在上止點后（ATDC）10°～25°以前全部燃燒完畢。

（3）辛烷值 汽油的辛烷值越高，抗爆性越好，點火提前角可適當增大；辛烷值越低，抗爆性越差，點火提前角則應相應減小，否則容易產生爆燃。

（4）影響點火提前角的其他因素 除以上因素外，最佳點火提前角還與發動機燃燒室結構、燃燒室內溫度、空燃比、大氣壓力、冷卻液溫度等有關。

二、點火提前角的確定

點火提前角的確定是很復雜的，需要通過反復、大量的實驗才能確定。不同型號的發動機可能裝備不同的計算機點火系統，因此確定點火提前角的方法可能也不同。以下是某些發動機計算機點火系統在不同工況下，確定點火提前角的方法。

1）在正常工況下，ECU首先根據發動機的某些參數，如轉速、負荷（由進氣歧管絕對壓力或進氣流量表示）在其存儲器中查出基本點火提前角，如圖1-6所示。然后再根據節氣門位置、發動機冷卻液溫度、大氣壓力等傳感器信號查出其存儲器內對應的數據，對基本點火提前角進行修正，得到最佳的點火提前角。

2）起動時，由于進氣歧管絕對壓力或進氣流量信號和發動機轉速信號都不穩定，點火提前角通常固定為初始點火提前角。即計算機對大多數傳感器信號不響應，點火發生在某一固定的曲軸轉角。如在有些6缸發動機中，如圖1-7所示，設計者把對應6缸或1缸上止點的曲軸位置信號G₁或G₂后的第一個曲軸轉速信號Ne過零點處，設置在壓縮行程上止點前10°，并令計算機把這一點作為參考點來計算點火正時，那么此發動機的初始點火提前角就是10°。

圖1-6 存儲在計算機中的基本點火提前角

圖1-7 有些6缸發動機的初始點火提前角

圖1-8 暖機過程中點火提前角的確定

有些發動機初始點火提前角可以通過程序進行設置或通過分電器、曲軸位置傳感器進行調整。

3）暖機期間，特別是發動機冷車起動后，需要更大的點火提前角。暖機過程中，隨著冷卻液溫度的升高，點火提前角應逐漸減小，如圖1-8所示。

4）特殊的點火提前角是為了改善穩定車速工況下的燃油經濟性而使用的。在發動機速度和負荷都不變時，使用大的點火提前角將使發動機效率更高。

裝備有爆燃傳感器的發動機點火系統，如圖1-9所示，能把點火提前角控制在爆燃即將發生的附近，如圖1-10所示，此時發動機將有最大的功率輸出。一旦計算機檢測到爆燃信號，就會以一定的角度依次減小點火提前角，直到爆燃消失。然后再以一定角度依次增加點火提前角，直到爆燃再次即將發生，如圖1-11所示。

圖1-9 裝備有爆燃傳感器的發動機點火系統

圖1-10 裝備有爆燃傳感器的發動機允許有較大的點火提前角

圖1-11 爆燃時的點火提前角控制

5）為適應大氣壓力變化設置有大氣壓力傳感器，以便計算機對點火提前角進行修正。

6）為了適應不同辛烷值的燃油的燃燒需要，有的發動機在計算機中存儲了兩張點火提前角數據圖，在實際使用中，駕駛人可根據使用燃油的辛烷值，通過發動機控制單元（ECU）的燃油選擇開關或插頭進行選擇。在出廠時，一般開關設定在無鉛優質汽油的位置上。

圖1-12所示為某發動機點火系統在發動機暖機工況下，點火提前角的控制程序。

圖1-12 某發動機暖車時點火提前角的控制程序