博格華納點(diǎn)火線(xiàn)圈技術(shù) 助力汽車(chē)節能

為使發(fā)動(dòng)機達到日益嚴酷的排放標準，各大汽車(chē)主機廠(chǎng)開(kāi)始逐步依賴(lài)小排量發(fā)動(dòng)機。在技術(shù)革新方面，渦輪增壓和廢氣再循環(huán)技術(shù)都有較為廣泛的應用，而點(diǎn)火系統在優(yōu)化燃燒，提高燃油經(jīng)濟性方面具有巨大的潛力。

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

小型發(fā)動(dòng)機用點(diǎn)火塞上置線(xiàn)圈

具有較小排量的現代發(fā)動(dòng)機完全不同于以往傳統的發(fā)動(dòng)機，此類(lèi)發(fā)動(dòng)機往往具有帶有渦輪增壓系統并具有較高的壓縮，實(shí)現更低的排放要求，提高燃油經(jīng)濟性。同時(shí)由于渦輪增壓的引入也使燃燒室內的燃氣壓力增高，這對點(diǎn)火系統的負荷要求和性能指標也發(fā)生了相應地變化。。一般點(diǎn)燃自然吸氣發(fā)動(dòng)機中油氣混合物需要點(diǎn)火電壓約為20KV至30KV，在應用渦輪增壓的發(fā)動(dòng)機中點(diǎn)火電壓則需高達40KV。按美國汽車(chē)工程學(xué)會(huì )標準連接的傳統火花塞將因過(guò)高的擊穿電壓達到其物理極限，造成發(fā)動(dòng)機失火現象。但是，通過(guò)優(yōu)化火花塞和點(diǎn)火線(xiàn)圈的設計，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(xiàn)圈的高壓輸出端和火花塞的解決方案火花塞絕緣體長(cháng)度增加8.5mm，并將彈簧和火花塞的連接部分改為碗型結構，，這樣的設計降低了應用中爬電的風(fēng)險，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(xiàn)圈可增加爬電絕緣電阻

緊湊型點(diǎn)火塞上置線(xiàn)圈的設計非常適用小排量且空間有限的現代發(fā)動(dòng)機。此外，點(diǎn)火線(xiàn)圈中也可以集成控制系統，來(lái)降低汽車(chē)整車(chē)控制系統的負擔，提高點(diǎn)火穩定性。博格華納提供的點(diǎn)火線(xiàn)圈與火花塞的連接方案與采用傳統的SAE標準連接方式相比，實(shí)現了更大的點(diǎn)火擊穿電壓，同時(shí)降低了爬電的風(fēng)險。

多火花點(diǎn)火線(xiàn)圈延長(cháng)火花持續時(shí)間

就目前而言，傳統的火花塞已經(jīng)足以滿(mǎn)足目前的發(fā)動(dòng)機的點(diǎn)火要求但對于具有高EGR率、渦輪增壓和分層燃燒的發(fā)動(dòng)機來(lái)說(shuō)，這種單火花點(diǎn)火方式的點(diǎn)火線(xiàn)圈常常并不能很好滿(mǎn)足發(fā)動(dòng)機的性能要求。通過(guò)對發(fā)動(dòng)機燃燒和性能大研究，提高燃燒過(guò)程中點(diǎn)火線(xiàn)圈的火花頻率和個(gè)數將有效地改變發(fā)動(dòng)機的燃燒效率和燃燒穩定性。

多火花線(xiàn)圈點(diǎn)火的基本原理是在同個(gè)沖程一次點(diǎn)火中線(xiàn)圈反復多次充放電產(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(xiàn)圈在燃燒循環(huán)過(guò)程中又再次進(jìn)行充電，充電到設定能量值后隨即又放電，幾次這樣的循環(huán)就能實(shí)現多次點(diǎn)火。。多火花點(diǎn)火線(xiàn)圈能夠擴大點(diǎn)火區域、產(chǎn)生多個(gè)火花、延長(cháng)火花持續時(shí)間來(lái)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定性。在一個(gè)燃燒循環(huán)中一毫秒內最多可產(chǎn)生四個(gè)火花。這款多火花線(xiàn)圈是博格華納在傳統14V線(xiàn)圈上研發(fā)的，其特點(diǎn)是在線(xiàn)圈中內置了一個(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)增強了汽油直噴式發(fā)動(dòng)機的性能，同時(shí)有助于在冷啟動(dòng)過(guò)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)機效率。

兩個(gè)勝過(guò)一個(gè)–博格華納的雙線(xiàn)圈點(diǎn)火系統

博格華納的另一項創(chuàng )新產(chǎn)品是雙線(xiàn)圈點(diǎn)火系統。本技術(shù)中，一個(gè)點(diǎn)火裝置內集成了兩個(gè)線(xiàn)圈，極大地縮短了點(diǎn)火間隔時(shí)間。與傳統的點(diǎn)火線(xiàn)圈相比，在不同發(fā)動(dòng)機轉速和負載變化時(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(xiàn)圈實(shí)現不間斷地充放電，根據發(fā)動(dòng)機負荷的變化來(lái)精確閉環(huán)控制點(diǎn)火能量。因此，點(diǎn)火系統的能量損耗可以降至最低。

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

與多火花點(diǎn)火系統類(lèi)似，雙線(xiàn)圈點(diǎn)火系統也可以根據需要來(lái)延長(cháng)火花持續時(shí)間。雙線(xiàn)圈點(diǎn)火系統在應用中有兩種方案，一種采用12V系統，一種采用40-50V系統。雙線(xiàn)圈點(diǎn)火系統能夠提高燃燒穩定性，并且系統高度靈活，非常適合應用在采用稀薄燃燒和高EGR率上的現代發(fā)動(dòng)機中。

EcoFlash?–未來(lái)排放標準的完美解決方案

在不久的將來(lái)，汽車(chē)制造商將不得不大幅提高內燃機的效率，以滿(mǎn)足日益嚴格的排放法規。例如：2020年前歐盟會(huì )將二氧化碳平均排放限值設定為95g/km。采取的方案將包括發(fā)動(dòng)機小型化、增壓系統和稀薄燃燒和汽油機EGR等方案，由此來(lái)提到發(fā)動(dòng)機的燃燒效率，降低泵氣損失。通過(guò)上述措施，降低汽油發(fā)動(dòng)機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。由于應用環(huán)境和發(fā)動(dòng)機工況的日益嚴苛，傳統的點(diǎn)火線(xiàn)圈將不再能滿(mǎn)足使用要求。電暈點(diǎn)火系統便在這種需求下應運而生。電暈點(diǎn)火系統我們常稱(chēng)之為EcoFlash，提供的點(diǎn)火能量可以是傳統火花塞的1000倍，火花可以在空間內立體的擴散，能與稀釋混合氣體更好地接觸，有更大的過(guò)火面積，大大減少了燃燒過(guò)程中各個(gè)循環(huán)周期內燃燒的變化，提高燃燒穩定性。另外實(shí)驗結果顯示，電暈點(diǎn)火系統可適用于超過(guò)50bar的缸內壓力的發(fā)動(dòng)機上。

圖5 EcoFlash?電暈點(diǎn)火

博格華納在北京、大連和寧波設有三個(gè)生產(chǎn)基地，在寧波和上海設有兩個(gè)技術(shù)中心。自20世紀90年代早期開(kāi)始，博格華納就已經(jīng)在快速發(fā)展的中國汽車(chē)市場(chǎng)上站穩腳跟。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(hù)提供技術(shù)服務(wù)和解決方案。