初看點(diǎn)火正時(shí)四個(gè)字可能有些人會(huì)不明白是什么意思，其實(shí)點(diǎn)火正時(shí)就是指發(fā)動(dòng)機(jī)在工作的時(shí)候火花塞進(jìn)行點(diǎn)火的時(shí)刻。這個(gè)還有什么需要說(shuō)明的嗎？火花塞點(diǎn)火的時(shí)刻不就是氣缸的體積被活塞壓縮到最小的時(shí)候開(kāi)始點(diǎn)火嗎？其實(shí)這樣的理解是錯(cuò)誤的，道理也很簡(jiǎn)單。因?yàn)榛旌蠚怏w燃燒有一定的速度，也就是說(shuō)在火花塞點(diǎn)火到氣缸里的混合氣體完全燃燒時(shí)是需要一段時(shí)間的。雖然這段時(shí)間極短，但是由于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)很高，在這個(gè)極短的時(shí)間內(nèi)，曲軸仍然可以旋轉(zhuǎn)較大的角度，活塞也就運(yùn)動(dòng)了一段距離。
現(xiàn)在我們按前文所提到的活塞運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)的時(shí)候火花塞開(kāi)始點(diǎn)火，來(lái)看看會(huì)出現(xiàn)什么情況。首先當(dāng)活塞恰好運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)的時(shí)候火花塞開(kāi)始點(diǎn)火，當(dāng)混合氣體開(kāi)始燃燒的時(shí)候，活塞已經(jīng)開(kāi)始向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)了。這樣氣缸的容積變大，混合氣體燃燒后的壓力就減小了，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的功率降低。所以火花塞應(yīng)該在活塞運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)之前就提前點(diǎn)火，當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)的時(shí)候混合氣體開(kāi)始燃燒，然后活塞開(kāi)始向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)開(kāi)始作功行程，這樣混合氣體燃燒剛?cè)紵龝r(shí)由于氣缸的容積最小，所以壓力就越大、能量的利用可達(dá)到最大限度，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率也就提高了。此時(shí)我們稱火花塞點(diǎn)火時(shí)到活塞運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)時(shí)的這段時(shí)間內(nèi)，曲軸所轉(zhuǎn)過(guò)的角度稱之為點(diǎn)火提前角。也就是在火花塞點(diǎn)火時(shí)曲軸所旋轉(zhuǎn)的位置到活塞運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)時(shí)曲軸所旋轉(zhuǎn)的位置之間的角度。
首先，讓我們看看點(diǎn)火提前角過(guò)早的時(shí)候是什么情況。所謂的點(diǎn)火提前角過(guò)早就是火花塞的點(diǎn)火時(shí)刻過(guò)早。這時(shí)當(dāng)氣缸內(nèi)混合氣體已經(jīng)完全燃燒時(shí)，活塞還在繼續(xù)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。但是此時(shí)氣缸內(nèi)的壓力已經(jīng)達(dá)到了最大值，必然會(huì)對(duì)活塞的運(yùn)動(dòng)相反方向施加一個(gè)壓力，這樣發(fā)動(dòng)機(jī)的功效就會(huì)減弱，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率也就隨之降低。最重要的是這時(shí)由于活塞上出現(xiàn)了一對(duì)相反的作用力，這就是爆震現(xiàn)象。
所謂的點(diǎn)火提前角過(guò)晚就是火花塞的點(diǎn)火時(shí)刻晚。當(dāng)氣缸的混合氣體已經(jīng)完全燃燒時(shí)，活塞已經(jīng)運(yùn)動(dòng)過(guò)了上止點(diǎn)，正在向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中。這種情況類似于沒(méi)有點(diǎn)火提前角的情況。導(dǎo)致的結(jié)果便是發(fā)動(dòng)機(jī)的功率大幅減小、動(dòng)力大幅降低。
我們需要設(shè)置一個(gè)最佳的點(diǎn)火提前角，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)隨時(shí)都可以充分的產(chǎn)生最大功效，避免發(fā)動(dòng)機(jī)功率的流失。那么什么時(shí)候點(diǎn)火才是最佳時(shí)刻呢？從上面的分析可以看出，點(diǎn)火后，發(fā)動(dòng)機(jī)處于爆震與非爆震的臨界點(diǎn)時(shí)才是最佳的。每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的這個(gè)最佳點(diǎn)火提前角并不是一個(gè)固定值，它隨著很多因素而改變。這些因素主要包括了發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷以及所加入汽油的辛烷值。確立最佳點(diǎn)火提前角需要考慮到這些因素。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門的開(kāi)口角度不變時(shí)，也就是當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于同一種負(fù)荷的狀態(tài)。此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越快，曲軸在單位時(shí)間轉(zhuǎn)過(guò)的角度就越大，所以就應(yīng)該增加點(diǎn)火提前角，否則混合氣體的燃燒過(guò)程就會(huì)延續(xù)到活塞的做功行程中，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)功率和動(dòng)力降低。所以，點(diǎn)火提前角應(yīng)該隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的升高而增大。但是這并不是一種線性的增長(zhǎng)關(guān)系，原因是由于發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到一定時(shí)，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度和壓力都會(huì)提高，混合氣體的燃燒速度也就會(huì)加快，所以就需要點(diǎn)火提前角的增大速度變緩。
發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速一定時(shí)，隨著節(jié)氣門的開(kāi)口角度增大、發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷增加、進(jìn)氣管中的流速增快，氣缸內(nèi)單位時(shí)間吸入的混合氣體也增多。在壓縮行程，活塞運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)時(shí)燃燒室的壓力也就增大，同時(shí)由于進(jìn)氣流速的增快，氣缸內(nèi)的廢氣也就減少。所以此時(shí)混合氣體的燃燒速度也就增快了，這就需要減小點(diǎn)火提前角。反之，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷減小時(shí)，點(diǎn)火提前角也應(yīng)相應(yīng)增大。
相同壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火提前角還和所燃燒汽油的辛烷值有關(guān)系。由于高辛烷值汽油可以適應(yīng)高壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)，具有較高抗爆性，所以在相同壓縮比的發(fā)動(dòng)機(jī)中，高辛烷值汽油要比低辛烷值汽油燃燒速度慢，所以同樣要增加點(diǎn)火提前角。
有了這些因素以后，如何實(shí)現(xiàn)最佳點(diǎn)火正時(shí)呢？也就是說(shuō)如何讓點(diǎn)火時(shí)刻恰好在爆震與不爆震的臨界點(diǎn)呢？
在分電器點(diǎn)火的發(fā)動(dòng)機(jī)中一般會(huì)設(shè)置兩套裝置來(lái)隨時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)點(diǎn)火提前角，它們分別是根據(jù)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的離心點(diǎn)火提前裝置和根據(jù)負(fù)荷調(diào)節(jié)的真空點(diǎn)火提前裝置，但是這兩樣裝置都不能精確控制點(diǎn)火提前角，也不能應(yīng)用于不同辛烷值標(biāo)號(hào)的汽油，因此它無(wú)法找到最佳點(diǎn)火提前角。而對(duì)于電子點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)而言，我們就可以設(shè)置一些傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)，然后把信息傳給ECU，由ECU來(lái)控制點(diǎn)火提前角。通常會(huì)設(shè)置監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器和曲軸相位傳感器，以及監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的節(jié)氣門位置傳感器。但是，這些傳感器采集的信號(hào)還無(wú)法滿足準(zhǔn)確找到最佳點(diǎn)火提前角的要求，因?yàn)椴煌墓r太多、使用不同燃油時(shí)的辛烷值也不可能很準(zhǔn)確，因此，單靠這些數(shù)據(jù)是無(wú)法確定爆震臨界點(diǎn)的。
此時(shí)我們就需要設(shè)置一個(gè)可以監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)是否要爆震的傳感器，這樣就能實(shí)現(xiàn)精確控制了。根據(jù)最佳點(diǎn)火提前角出現(xiàn)時(shí)刻的特性，工程師們?cè)跉飧妆谏显O(shè)置了爆震傳感器。爆震傳感器是根據(jù)物理中的共振原理進(jìn)行設(shè)計(jì)的——就是在氣缸壁上布置一個(gè)金屬片，使金屬片的振動(dòng)頻率與氣缸的固有振動(dòng)頻率相同。由于爆震時(shí)氣缸壁的振動(dòng)頻率會(huì)發(fā)生變化，所以只要監(jiān)測(cè)金屬片是否發(fā)生共振，就可以由ECU斷定是不是達(dá)到了最佳提前角，來(lái)控制火花塞點(diǎn)火的刻了。而且，有了爆震傳感器同樣可以應(yīng)用不同辛烷值標(biāo)號(hào)的汽油。
或許有人會(huì)問(wèn)，既然有了爆震傳感器，為何發(fā)動(dòng)機(jī)還會(huì)有爆震出現(xiàn)呢？?？怂?/font>的發(fā)動(dòng)機(jī)里難道沒(méi)有爆震傳感器嗎？其實(shí)這是一個(gè)錯(cuò)誤的理解。因?yàn)楸饌鞲衅髦皇歉鶕?jù)最佳點(diǎn)火提前角出現(xiàn)時(shí)刻的特性而設(shè)計(jì)的傳感器，它的設(shè)計(jì)訴求只是為了找到精準(zhǔn)的點(diǎn)火正時(shí)，并不是單獨(dú)為了消除爆震，對(duì)于由于點(diǎn)火正時(shí)引起的爆震，在一定范圍內(nèi)它可以將其反饋給ECU調(diào)整，而對(duì)于其它原因所產(chǎn)生的爆震，爆震傳感器就無(wú)能為力了。
氣缸內(nèi)部的積炭會(huì)引起爆震，因?yàn)樵趬嚎s行程時(shí)，仍在燃燒的積炭會(huì)提前點(diǎn)燃混合氣；壓縮比好的發(fā)動(dòng)機(jī)添加了低辛烷值的燃油也會(huì)引起爆震，因?yàn)榈托镣橹档娜加涂贡圆缓?，在壓縮時(shí)混合氣就提前自然引起爆震；即使是點(diǎn)火正時(shí)引起的爆震，ECU也只能在一定范圍內(nèi)調(diào)整，如果原始數(shù)值偏差太大，就算爆震傳感器將爆震情況反饋給了ECU，ECU也無(wú)法解決。對(duì)于這些能夠引起爆震的故障，只有全部對(duì)癥下藥，才能加以解決。
