博格華納點(diǎn)火線圈技術(shù) 助力汽車節(jié)能

為使發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到日益嚴(yán)酷的排放標(biāo)準(zhǔn)，各大汽車主機(jī)廠開始逐步依賴小排量發(fā)動(dòng)機(jī)。在技術(shù)革新方面，渦輪增壓和廢氣再循環(huán)技術(shù)都有較為廣泛的應(yīng)用，而點(diǎn)火系統(tǒng)在優(yōu)化燃燒，提高燃油經(jīng)濟(jì)性方面具有巨大的潛力。

博格華納在發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火和冷啟動(dòng)設(shè)備研發(fā)方面擁有100多年的經(jīng)驗(yàn)，提供了多種解決方案，實(shí)現(xiàn)了低排放、降油耗和高點(diǎn)火電壓。博格華納為全球的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備制造商提供先進(jìn)的點(diǎn)火線圈，產(chǎn)品得到了較為廣泛的應(yīng)用。

小型發(fā)動(dòng)機(jī)用點(diǎn)火塞上置線圈

具有較小排量的現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)完全不同于以往傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)，此類發(fā)動(dòng)機(jī)往往具有帶有渦輪增壓系統(tǒng)并具有較高的壓縮，實(shí)現(xiàn)更低的排放要求，提高燃油經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)由于渦輪增壓的引入也使燃燒室內(nèi)的燃?xì)鈮毫υ龈撸@對(duì)點(diǎn)火系統(tǒng)的負(fù)荷要求和性能指標(biāo)也發(fā)生了相應(yīng)地變化。。一般點(diǎn)燃自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)中油氣混合物需要點(diǎn)火電壓約為20KV至30KV，在應(yīng)用渦輪增壓的發(fā)動(dòng)機(jī)中點(diǎn)火電壓則需高達(dá)40KV。按美國汽車工程學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)連接的傳統(tǒng)火花塞將因過高的擊穿電壓達(dá)到其物理極限，造成發(fā)動(dòng)機(jī)失火現(xiàn)象。但是，通過優(yōu)化火花塞和點(diǎn)火線圈的設(shè)計(jì)，我們完全可以克服上述障礙。因此，博格華納提供了一種利用壓縮彈簧連接線圈的高壓輸出端和火花塞的解決方案火花塞絕緣體長度增加8.5mm，并將彈簧和火花塞的連接部分改為碗型結(jié)構(gòu)，，這樣的設(shè)計(jì)降低了應(yīng)用中爬電的風(fēng)險(xiǎn)，保證油氣混合物被可靠地點(diǎn)燃。

圖2 壓縮彈簧連接的點(diǎn)火塞上置線圈可增加爬電絕緣電阻

緊湊型點(diǎn)火塞上置線圈的設(shè)計(jì)非常適用小排量且空間有限的現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)。此外，點(diǎn)火線圈中也可以集成控制系統(tǒng)，來降低汽車整車控制系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，提高點(diǎn)火穩(wěn)定性。博格華納提供的點(diǎn)火線圈與火花塞的連接方案與采用傳統(tǒng)的SAE標(biāo)準(zhǔn)連接方式相比，實(shí)現(xiàn)了更大的點(diǎn)火擊穿電壓，同時(shí)降低了爬電的風(fēng)險(xiǎn)。

多火花點(diǎn)火線圈延長火花持續(xù)時(shí)間

就目前而言，傳統(tǒng)的火花塞已經(jīng)足以滿足目前的發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火要求但對(duì)于具有高EGR率、渦輪增壓和分層燃燒的發(fā)動(dòng)機(jī)來說，這種單火花點(diǎn)火方式的點(diǎn)火線圈常常并不能很好滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的性能要求。通過對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒和性能大研究，提高燃燒過程中點(diǎn)火線圈的火花頻率和個(gè)數(shù)將有效地改變發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率和燃燒穩(wěn)定性。

多火花線圈點(diǎn)火的基本原理是在同個(gè)沖程一次點(diǎn)火中線圈反復(fù)多次充放電產(chǎn)生多個(gè)火花。，即火花塞電極產(chǎn)生第一個(gè)火花后，點(diǎn)火線圈在燃燒循環(huán)過程中又再次進(jìn)行充電，充電到設(shè)定能量值后隨即又放電，幾次這樣的循環(huán)就能實(shí)現(xiàn)多次點(diǎn)火。。多火花點(diǎn)火線圈能夠擴(kuò)大點(diǎn)火區(qū)域、產(chǎn)生多個(gè)火花、延長火花持續(xù)時(shí)間來保證充分燃燒，從而減少燃油消耗量、降低排放、防止失火提高燃燒穩(wěn)定性。在一個(gè)燃燒循環(huán)中一毫秒內(nèi)最多可產(chǎn)生四個(gè)火花。這款多火花線圈是博格華納在傳統(tǒng)14V線圈上研發(fā)的，其特點(diǎn)是在線圈中內(nèi)置了一個(gè)電子控制單元，用于閉環(huán)控制點(diǎn)火的方式和能量。

圖3 多火花點(diǎn)火技術(shù)增強(qiáng)了汽油直噴式發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，同時(shí)有助于在冷啟動(dòng)過程中減少排放

此外，先進(jìn)的點(diǎn)火技術(shù)在冷啟動(dòng)時(shí)有助于降低排放，提高幾乎所有工況下的發(fā)動(dòng)機(jī)效率。

兩個(gè)勝過一個(gè)–博格華納的雙線圈點(diǎn)火系統(tǒng)

博格華納的另一項(xiàng)創(chuàng)新產(chǎn)品是雙線圈點(diǎn)火系統(tǒng)。本技術(shù)中，一個(gè)點(diǎn)火裝置內(nèi)集成了兩個(gè)線圈，極大地縮短了點(diǎn)火間隔時(shí)間。與傳統(tǒng)的點(diǎn)火線圈相比，在不同發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)載變化時(shí)能保證了更精確的點(diǎn)火時(shí)刻。此外，集成的電子控制器可使兩個(gè)點(diǎn)火線圈實(shí)現(xiàn)不間斷地充放電，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的變化來精確閉環(huán)控制點(diǎn)火能量。因此，點(diǎn)火系統(tǒng)的能量損耗可以降至最低。

圖4 博格華納的雙線圈點(diǎn)火系統(tǒng)的點(diǎn)火間隔時(shí)間更短，可以根據(jù)需要延長點(diǎn)火火花的時(shí)間和點(diǎn)火能量

與多火花點(diǎn)火系統(tǒng)類似，雙線圈點(diǎn)火系統(tǒng)也可以根據(jù)需要來延長火花持續(xù)時(shí)間。雙線圈點(diǎn)火系統(tǒng)在應(yīng)用中有兩種方案，一種采用12V系統(tǒng)，一種采用40-50V系統(tǒng)。雙線圈點(diǎn)火系統(tǒng)能夠提高燃燒穩(wěn)定性，并且系統(tǒng)高度靈活，非常適合應(yīng)用在采用稀薄燃燒和高EGR率上的現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)中。

EcoFlash?–未來排放標(biāo)準(zhǔn)的完美解決方案

在不久的將來，汽車制造商將不得不大幅提高內(nèi)燃機(jī)的效率，以滿足日益嚴(yán)格的排放法規(guī)。例如：2020年前歐盟會(huì)將二氧化碳平均排放限值設(shè)定為95g/km。采取的方案將包括發(fā)動(dòng)機(jī)小型化、增壓系統(tǒng)和稀薄燃燒和汽油機(jī)EGR等方案，由此來提到發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率，降低泵氣損失。通過上述措施，降低汽油發(fā)動(dòng)機(jī)中被稀釋油氣混合物的燃點(diǎn)，同時(shí)所需的點(diǎn)火電壓因增壓壓力增大而大幅提高。由于應(yīng)用環(huán)境和發(fā)動(dòng)機(jī)工況的日益嚴(yán)苛，傳統(tǒng)的點(diǎn)火線圈將不再能滿足使用要求。電暈點(diǎn)火系統(tǒng)便在這種需求下應(yīng)運(yùn)而生。電暈點(diǎn)火系統(tǒng)我們常稱之為EcoFlash，提供的點(diǎn)火能量可以是傳統(tǒng)火花塞的1000倍，火花可以在空間內(nèi)立體的擴(kuò)散，能與稀釋混合氣體更好地接觸，有更大的過火面積，大大減少了燃燒過程中各個(gè)循環(huán)周期內(nèi)燃燒的變化，提高燃燒穩(wěn)定性。另外實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，電暈點(diǎn)火系統(tǒng)可適用于超過50bar的缸內(nèi)壓力的發(fā)動(dòng)機(jī)上。

圖5 EcoFlash?電暈點(diǎn)火

博格華納在北京、大連和寧波設(shè)有三個(gè)生產(chǎn)基地，在寧波和上海設(shè)有兩個(gè)技術(shù)中心。自20世紀(jì)90年代早期開始，博格華納就已經(jīng)在快速發(fā)展的中國汽車市場上站穩(wěn)腳跟。博格華納提供先進(jìn)的動(dòng)力總成技術(shù)、渦輪增壓技術(shù)和排放技術(shù)，擁有雄厚的研發(fā)能力，能夠快速及時(shí)地為中國客戶提供技術(shù)服務(wù)和解決方案。