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1、内燃机燃料与火花塞启动点火试验内燃机燃料与火花塞启动点火试验lx.nj最近为研究多燃料发动机在家做点火器试验，试验各种燃料的点火条件与点火器电路性能。为普及国内车迷对多燃料发动机的常识，在此公开俺的某些试验内容，仅供版内车友参考。一、石油液化汽的点火性能：论点火性能，最好的是液化汽，通常在常温常压下，不到一毫焦的点火能量，即可点燃液化汽。对于各种气态燃料，这里面也有些区别。最好点燃的的是打火机液化汽，其次才是烧饭的罐装石油液化气与汽油的油汽。点燃油汽所需的能量，与压力、温度、浓度有关。在点火实验台上，当对准一公分长度的电火花提供浓度渐渐增加油汽，可见电弧状态由暗红细线渐渐转变为兰色粗线，当电弧
2、粗到0.5mm后，油汽才能被传播性点燃。这个办法大致可以实验出燃汽被点燃的背景温度、浓度、压力和电火花能量；对于其它雾状、粉状燃料，也可使用这个办法。不同的是：雾粉状燃料所需要的点火能量比燃汽大几十到上千倍，具体数据看燃料颗粒大小。通过多具体点火试验，确定燃汽是最容易被点燃的、同时也是最危险的燃料。个人观点：以燃汽的点火特性，可用它来帮助发动机完成严寒启动，但在城镇车辆与长途客车上，最好不用液化汽和其它气体来做燃料。！注意！本轻摩天地版主警告：高压电与燃汽爆燃都会造成人身伤害！上述燃汽点火试验内容，若无足够水准与安全措施，请勿随便山寨模仿！切记！切记！二、汽油的点火性能：汽油的点火性能很好，关
3、键在于汽油的挥发性很强。通常状态良好的汽油机，只需几毫焦的点火能量就能点火启动。如果活塞磨损压缩不良，只要多给点汽油，有五十毫焦的点火能量，就能点燃常温常压下的液态汽油。以汽油的挥发性能，在热机状态时，即使每次不到一毫焦的点火能量，也可以让发动机运转。但实际点火角效应与点火能量有关，电火花太小会延缓点燃，相当于点火角延迟；所以在高转速时，点火能量不宜太小。目前的汽油机，因广泛采用CDI点火器，所以启动点火能量很低，遇到低温天气，就不容易点燃油汽。如果采用直流点火器，即可在启动时得到比平时大十倍的点火能量，不但节油，还可极大提高严寒启动性能。注：在此所说的直流点火器，电路原理很简单，只是其输出特
4、性与目前的直流点火器有点区别，与前些日子搞出来的点火器也不一样。对此特别适于严寒启动的东东，一时还想不出给怎么样来称呼。三、汽油发动机的点火启动：发动机的点火性能，按通常说法是：压缩、点火、油汽三要素，但在具体实践应用中，压缩比与点火能量通常已经固定，只有汽油浓度是变化的。当汽缸内的油汽够浓度后，其点火效果通常与使用液化汽差不多。汽油是一种多成分燃油，其中有些成份挥发较慢；所谓的点火，其实是汽油中那些容易挥发的成份先汽化被电火花点燃，然后才轮到那些挥发较慢的成份参与燃烧。所以为了加快汽油的挥发与燃烧，要求汽油为细雾状态。汽油在寒冷状态下挥发很慢，为了冷机启动，比较简单的办法是增加汽油的供给量。
5、但在严寒季节，即使汽油加得把火花塞淹了，还是不能点火。所以最好的办法是改进化油器与喉管的结构，增加汽油雾化与挥发的效果。在没对发动机的压缩比、点火器做出改变之前，可以实质性提高启动性能的措施，只有提高汽油的挥发程度。通常的做法是：提高进气温度，用新鲜汽油，多给些汽油，安装与，（改换干净的火花塞）。在点火能量与油汽浓度已固定的情况下，压缩比对于发动机的启动性能就比较关键了。但在实际应用中，常有些发动机因活塞磨损或启动转速过慢，最后的实际压缩比还不到理论值的一半，这时候要靠点火能量来弥补。在前面已实验过，当点火能量超过50mJ时，电火花可点燃常温常压状态下的液体汽油。实际上液体燃油是很难被点着的，
6、这里所谓的点燃，还是靠汽油的挥发性；只是当点火能量增强时，对油汽浓度的要求降低了些。点火器的输出能量虽然也与气温、火花塞、磁电机启动转速、工作模式有关，但对于启动发动机，因为点火器的输出能量通常已固定，能否启动，只能看实际压缩比与油汽浓度，特别是以燃油的汽化程度为主。前面说过：电火花可以点着燃料的能量，与燃料颗粒大小有关。如果燃料挥发充分、在空气中浓度适当，即使原始燃料是柴油蜡烛之类，也是燃汽点火状态，很小的电火花就可点着；反之，则需要很大的点火能量。例如喷射中的柴油与某些粉末状的燃料，几乎是要靠明火才能点燃；虽然我们也可以做出功率很强大的点火器，但电能与火花塞电极的消耗会比较大，不够发动机长
7、期使用，只能做为严寒启动时的杀手锏偶尔用用。四、关于火花塞的一些实验：汽油在火花塞打火时，是绝缘材料与可燃油汽的综合表现。沾染燃油或增加了压缩比的火花塞，相当于增加了电极之间的打火间隙，点火能量会表现出强烈很多。因为汽油、柴油比空气绝缘，连油汽都是，会令电弧避开。有段时间的实验很神秘：为实验柴油点火做了个放电管，但在输入柴油燃汽时，电火花却跑到外面去，当把柴油燃汽向外面吹的时候，电火花又躲到里面去。过了好长时间才知道，不但燃油绝缘，连油汽也比空气绝缘。所以在试用点火器与火花塞时，在发动机的外壳上，要求可以打出六毫米长的电火花来。理论上的根据现在得到验证：一是油汽比空气绝缘，需要更高的打火电压。
8、二是汽缸里的空气在压缩后，也需要更高的打火电压。多的实验还表明：火花塞电极在沾了油后，暗红细长的电火花会出现蓝白亮点。所以有时候不是哪个火花塞的点火效果好，而是电极上有了微量的燃油；哪怕是连放大镜都看不见的柴油薄膜，都会令电火花增强很多。火花塞打火强度的增加，也与局部燃油参与燃烧有关。在电火花超强的高温高压下，（电火花中心有三千度的高温，能产生几十个大气压，是一种微型爆震。）电弧起点的燃油被强行汽化点燃，而且是微型爆震性燃烧。实验表明：当火花塞电极上沾染燃油时，电火花的两端变成兰白色火核，并有明显的爆裂声，但电弧中段还是暗红细线状态。当给电火花送去稀薄燃汽时，整个电火花会变成兰白色粗线状态，并
9、发出明显更强的爆裂声。！注意！本轻摩天地版主警告：高压电与燃汽爆炸都会造成人身伤害！上述的燃汽点火试验内容，若无足够水准与安全措施，请勿随便山寨模仿！切记！切记！在目前的多实验中：虽然电极间隙小使火花塞容易跳火，但点火表现却很微弱；只有当打火间隙增加时，电火花才会表现出点火能量在增强。所以有人会将高压包到火花塞之间添加一毫米空气间隔，以此增强点火能量。这种现象似乎与高压包的放电特性有关，因为这种情况是在只改变火花塞跳火间隙、没改变点火器与试验电源的条件下发生的。有资料说，电火花在最大跳火间隙时，电感是最强状态；这点与无线电发射理论基本吻合。为了验证上述理论，我又做了项试验：当使用高温火焰通过火
10、花塞点火电极间隙时，电火花的状态与电极间隙减小是相似的，电火花减弱，爆裂声变小，火花塞变得容易跳火。所以，火花塞又可以当做“点燃传感器”使用。通过上述实验内容，可以得知CDI点火器的启动点火性能与实际使用状况非常矛盾：如果火花塞电极间隙加大，点火效果比较强些；但磁电机在低转速下提供的电力不足，火花塞电极间隙过大，可能就干脆不跳火了。若将火花塞电极间隙改小，在启动的低转速状态下是容易跳火了，但火花塞对油汽的点火性能却极大下降，对冷机点火启动也还是不利。在摩托车中，若将火花塞电极间隙调整到1mm还能点火启动，说明点火能量够用。通过最近一年上述多种种实验，表明以前对火花塞点火性能的认识有误区，似乎越
11、是容易打火的火花塞，其实际点火性能越差。所以俺现在非常重视点火能量，不再考虑减小火花塞电极间隙和交流CDI点火系统。最近这一年的试验还表明，启动汽油机的压缩、点火、油汽三大要素，其中压缩和油汽浓度的足，可以用点火能量来少许弥补；只是欠缺面不要偏差太大，若超出了点火器的能量范围，发动机就不能被启动。电火花是非常神秘的东东，在过去的多实验中，常出现电弧不从尖端放电和绕远路的现象；虽然俺已掌握了一些制造特殊电火花的技巧，但对于多奇异电火花现象，出于仪表条件和水准，还是无法实验和解释。例如，当点火能量加强到一定程度时，火花塞可以不怕沾水，电弧可以在水面上发生。又例如：当外加跳火间隙时，原先在电极上非常
12、均匀平稳的电火花，会变得象旧火花塞那样胡乱跳火。这些现象，都很令人费解。五、柴油的点火实验：柴油的点火性能相当差，常规汽油机的点火器根本就对付不了；在常规点火试验中，别说是使用超强劲的直流点火器，即使是拿火柴来点沾湿柴油的纸张，也还需要火柴在油纸上烧半秒钟以上时间，才能缓慢点燃。由此可以看出，虽然在理论上说柴油的燃点比汽油还要低，但由于其挥发性特差，所以不容易被点燃，是一种相对比较安全的燃料，比较适于大型客车和军矿机车。（但柴油受热后的油汽则另当别论，还是相当危险！）液态中的柴油，比汽油粘稠很多，很难雾化，通常在被点燃之前有个大量吸热的过程；而且在被点燃的初期，其放出的热量还不够继续点燃表层下
13、面的柴油；所以在内燃机车中，不能用简单方式点燃普通状态的柴油。从多实验来看，柴油的粘度比较大，有点润滑性；虽然超声波可令其快速掺水乳化，但其粘度还是很大，在普通雾化试验中不见丝毫油雾产生。（而汽油则因粘度小，可以当场被超声波雾化，立即被电火花点燃。）对于柴油来说，即使是用涡旋喷咀对其实施雾化喷射，也没多少成份是可以当场汽化的，只是某些区域的细小油雾比较容易被点燃些。如果不是当场点燃，这些油雾很快就粘到喉管和汽缸壁面上，成为二次液化状态。所以，若想通过雾化将柴油搞成火花塞可以点燃的可燃油汽，有些难度。用加热法，消耗电能会很大。用音叉震荡法？已有超声波雾化失败的例子。用泡沫管起雾法，对此挥发性这么
14、差的燃油，初步实验已经非常失败。相比之下，似乎只有压力喷射这一条路；但如果是老式柴油机，在启动时转速特低，燃油泵输出压力会很低，通常喷咀不能喷出良好雾状。在过去，冷机启动多是使用手动泵油；所以，最好是预先有高压的喷油系统。从理论上来说，柴油雾滴必须很细，点火能量才能降低。这样一来，对喷油系统要求喷射压力很大，喷出的柴油才能很细；对点火系统要求电源很足，点火能量才能很大。对这两个系统都有要求，难度与成本有所增加。六、关于柴油机的严寒启动：对于柴油机的严寒启动，加快启动转速显然是不容易做到。有过使用经验的人都知道，在严寒冬季时，柴油机里的润滑油特别粘稠，柴油机的飞轮只能缓慢移动，想快速转动曲轴，需
15、要拿出平时最大输出功率10%的能量。实际上，为启动柴油机去准备10%功率的启动系统，是件比较高成本的事情；如果是在需要随时随地启动的机车上，配置这样大功率的启动系统将是件比较麻烦和荒唐的事。（但大功率启动系统，目前也很普遍常见。）比较廉价的办法是：使用直流点火器与火花塞组合成点火系统，在启动时输入燃汽或汽油，等启动成功、发动机开热后，再关闭点火系统。只是这样做在实际使用中有点麻烦，对专业司机还行，不太适于农民简单使用。为解决这个问题，俺专门做了些试验；目前已做到使用特制的点火器与火花塞，直接点燃常温常压中喷射成雾状的柴油；如果将此试验结果在汽缸里重复，柴油机就不再需要依靠吃力的快速转动压缩来实现启动点火。以目前初步实验的结果来看，已经有几套方案可以使用火花塞对柴油机实施超低转速的严寒启动，甚至是零转速的人力启动。如果实现，柴油机基本上可以使用不到%输出功率的启动系统，或者是人力应急启动模式。在柴油点火方面，前段时间做了不少实验；有些配套部件关系到柴油机实体，其开销对于私人来说比较大些，又没啥技术难度，暂时没去做。对于农村最常见的195柴油机，还有种不用电的新型点火热栓，使用比较简单。以上述对柴油机严寒点火的实验内容，似乎可以搞出一种新型的电喷供油模式，可以随时随地使用不同的燃油。但实际上柴油与汽油不同，对于柴油之类低燃点燃料来说，只适宜采用缸内临时直喷的供
