汽车历史上最常用的点火系统是传统点火系统,它通过点火盖、火花塞和高压线将电能转换为火花以点火。传统点火系统一般分为磁电式和电子式两种。磁电式点火系统成本低,但耗能大且易错,因此逐渐淘汰,现在主流汽车点火系统是电子式点火系统。电子式点火系统具有更高的点火能力和更加精确的点火时机,能够提高燃烧效率和降低排放。
电子式点火系统由电子控制单元(ECU)、替代点火射线(DIS)、点火线圈和高压线组成。ECU根据传感器检测到的转速、进气量、水温等参数计算出适合的点火时机,控制DIS产生高电压信号,通过点火线圈把高电压传递到火花塞上。
传统点火系统的缺点是火花点燃混合气体的速度较慢,容易产生积炭,减小了燃烧效率。直喷点火系统通过将燃油喷射到汽缸内混合气氛上方的位置,使得燃油在混合气体的压力和温度作用下,瞬间蒸发和扩散,燃油可以与混合气体更好地混合,从而实现更加高效的燃烧。
直喷点火系统一般由高压泵、喷油嘴、电控单元和传感器组成。高压泵可以将燃油加压到400bar以上,经过喷油嘴雾化后喷到汽缸内,电控单元会根据传感器检测到的参数来控制喷油量和喷油时机。
除了上述点火系统,现代汽车还广泛采用点火控制系统来进一步提高点火效率。点火控制系统主要针对点火时机、点火能量和自适应点火技术进行优化。点火时机是指火花点燃混合气体的时机,不同驾驶情况下需要不同的点火时机。点火能量越大,点火的效率越高,但对于发动机来说,高能点火也意味着更大的电磁干扰和噪音。自适应点火技术可以根据发动机负载和行驶情况来调整点火时间和点火能量,从而实现更加高效、安全和环保的点火控制。
随着汽车技术的不断发展,未来的点火系统也将面临新的挑战和机遇。一种新型的点火技术是电泳点火技术,它通过用电流使燃油中的燃料离子化,并加速这些离子,形成高速离子束。在火花塞上方产生电荷后,高速离子束进入到混合气中,形成的阵列放电将混合气全部点燃。电泳点火技术相比传统点火系统更加高效,可以降低燃料消耗和污染物排放,但现阶段还面临许多技术瓶颈,需要进一步的研究和发展。