发动机(汽油机)在工作时,点火时间对发动机的工作性能有着非常大的影响。在活塞到达压缩上止点前点火,点燃燃烧室中的可燃混合气,这段时间内曲轴旋转的角度被称为点火提前角。而最佳点火提前角则是指能使发动机获得最佳动力性、经济性和排放性的点火提前角。
在发动机运行过程中,缸内混合气是以一定的速度燃烧的。当火花塞点火和缸内可燃混合气完全燃烧需要一定的时间时,如果点火正好发生在活塞到达上止点,混合气开始燃烧的时候,会导致活塞已经开始向下运动,从而降低发动机的输出功率。因此,需要保证可燃混合气产生的能量能够被提前点火有效利用,以提高发动机的输出功率。
当汽油机的节气门开度、转速和混合气浓度保持不变时,汽油机的功率和油耗会随点火提前角的变化而变化。对于发动机的每个工况,都有一个最佳的点火提前角。
点火正时不正确会对发动机产生不良影响。过早点火(点火提前角过大)会导致爆震、活塞向上受阻、效率降低、热负荷、机械负荷、噪声和振动,需要加以防止;点火太晚(点火提前角太小),气体难做功,油耗高,效率低,排气声大。点火过早或过晚都会影响发动机的工作效率。合适的点火提前角可以使发动机每循环做最多的机械功(下图曲线阴影部分)。
影响点火提前的最大因素是转速和混合气的燃烧速度。随着转速的增加,转同一个角度的时间变短,只有更大的提前角才能得到相应的提前时间。混合气的燃烧速度与混合气的成分、发动机的结构等因素有关:
1.气缸温度和气缸压力越高,混合气燃烧越快,点火提前角越小。影响气缸温度和气缸压力的因素包括发动机压缩比、空气温度、气缸温度和负荷。
2.汽油的辛烷值,也就是汽油标号。标号越高,汽油的抗爆能力越强,相应允许点火提前角越大。
3.气体混合比,过浓过稀的混合气,燃烧速度比较慢,所以需要增加点火提前角,气体混合比主要取决于节气门开度和海拔高度。
为了实现最佳点火提前角,现代汽车通常安装了爆震传感器。当检测到爆震时,发动机计算机将控制点火系统减小点火提前角。要完成相对复杂和精确的调制,只能依靠微电脑点火器,它能够高速、准确、稳定地实现最佳点火提前角。