博格華納點火線圈技術 助力汽車節能
為使發動機達到日益嚴酷的排放標準,各大汽車主機廠開始逐步依賴小排量發動機。在技術革新方面,渦輪增壓和廢氣再循環技術都有較為廣泛的應用,而點火系統在優化燃燒,提高燃油經濟性方面具有巨大的潛力。
博格華納在發動機點火和冷啟動設備研發方面擁有100多年的經驗,提供了多種解決方案,實現了低排放、降油耗和高點火電壓。博格華納為全球的發動機設備制造商提供先進的點火線圈,產品得到了較為廣泛的應用。

小型發動機用點火塞上置線圈
具有較小排量的現代發動機完全不同于以往傳統的發動機,此類發動機往往具有帶有渦輪增壓系統并具有較高的壓縮,實現更低的排放要求,提高燃油經濟性。同時由于渦輪增壓的引入也使燃燒室內的燃氣壓力增高,這對點火系統的負荷要求和性能指標也發生了相應地變化。。一般點燃自然吸氣發動機中油氣混合物需要點火電壓約為20KV至30KV,在應用渦輪增壓的發動機中點火電壓則需高達40KV。按美國汽車工程學會標準連接的傳統火花塞將因過高的擊穿電壓達到其物理極限,造成發動機失火現象。但是,通過優化火花塞和點火線圈的設計,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構,,這樣的設計降低了應用中爬電的風險,保證油氣混合物被可靠地點燃。

圖2 壓縮彈簧連接的點火塞上置線圈可增加爬電絕緣電阻
緊湊型點火塞上置線圈的設計非常適用小排量且空間有限的現代發動機。此外,點火線圈中也可以集成控制系統,來降低汽車整車控制系統的負擔,提高點火穩定性。博格華納提供的點火線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,實現了更大的點火擊穿電壓,同時降低了爬電的風險。
多火花點火線圈延長火花持續時間
就目前而言,傳統的火花塞已經足以滿足目前的發動機的點火要求但對于具有高EGR率、渦輪增壓和分層燃燒的發動機來說,這種單火花點火方式的點火線圈常常并不能很好滿足發動機的性能要求。通過對發動機燃燒和性能大研究,提高燃燒過程中點火線圈的火花頻率和個數將有效地改變發動機的燃燒效率和燃燒穩定性。
多火花線圈點火的基本原理是在同個沖程一次點火中線圈反復多次充放電產生多個火花。,即火花塞電極產生第一個火花后,點火線圈在燃燒循環過程中又再次進行充電,充電到設定能量值后隨即又放電,幾次這樣的循環就能實現多次點火。。多火花點火線圈能夠擴大點火區域、產生多個火花、延長火花持續時間來保證充分燃燒,從而減少燃油消耗量、降低排放、防止失火提高燃燒穩定性。在一個燃燒循環中一毫秒內最多可產生四個火花。這款多火花線圈是博格華納在傳統14V線圈上研發的,其特點是在線圈中內置了一個電子控制單元,用于閉環控制點火的方式和能量。

圖3 多火花點火技術增強了汽油直噴式發動機的性能,同時有助于在冷啟動過程中減少排放
此外,先進的點火技術在冷啟動時有助于降低排放,提高幾乎所有工況下的發動機效率。
兩個勝過一個–博格華納的雙線圈點火系統
博格華納的另一項創新產品是雙線圈點火系統。本技術中,一個點火裝置內集成了兩個線圈,極大地縮短了點火間隔時間。與傳統的點火線圈相比,在不同發動機轉速和負載變化時能保證了更精確的點火時刻。此外,集成的電子控制器可使兩個點火線圈實現不間斷地充放電,根據發動機負荷的變化來精確閉環控制點火能量。因此,點火系統的能量損耗可以降至最低。

圖4 博格華納的雙線圈點火系統的點火間隔時間更短,可以根據需要延長點火火花的時間和點火能量
與多火花點火系統類似,雙線圈點火系統也可以根據需要來延長火花持續時間。雙線圈點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。雙線圈點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率上的現代發動機中。
EcoFlash?–未來排放標準的完美解決方案
在不久的將來,汽車制造商將不得不大幅提高內燃機的效率,以滿足日益嚴格的排放法規。例如:2020年前歐盟會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動機小型化、增壓系統和稀薄燃燒和汽油機EGR等方案,由此來提到發動機的燃燒效率,降低泵氣損失。通過上述措施,降低汽油發動機中被稀釋油氣混合物的燃點,同時所需的點火電壓因增壓壓力增大而大幅提高。由于應用環境和發動機工況的日益嚴苛,傳統的點火線圈將不再能滿足使用要求。電暈點火系統便在這種需求下應運而生。電暈點火系統我們常稱之為EcoFlash,提供的點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,有更大的過火面積,大大減少了燃燒過程中各個循環周期內燃燒的變化,提高燃燒穩定性。另外實驗結果顯示,電暈點火系統可適用于超過50bar的缸內壓力的發動機上。

圖5 EcoFlash?電暈點火
博格華納在北京、大連和寧波設有三個生產基地,在寧波和上海設有兩個技術中心。自20世紀90年代早期開始,博格華納就已經在快速發展的中國汽車市場上站穩腳跟。博格華納提供先進的動力總成技術、渦輪增壓技術和排放技術,擁有雄厚的研發能力,能夠快速及時地為中國客戶提供技術服務和解決方案。
評論