第二节 点火提前角的控制
一、影响点火提前角的主要因素
控制点火提前角的目的是在各种工况下都能使发动机发出最大的功率，获得最好的燃油经济性和最少的有害排放物。要想获得最佳的发动机性能，发动机的点火时刻必须随发动机工况的变化而变化。所有的不同工况都会影响到发动机转速及作用在发动机上的负荷，当这两个基本因素变化时，所有的点火时刻都要随之变化。
（1）发动机转速 发动机转速提高后，在给定的时间内曲轴转过的角度会更大，而燃烧速度却不会跟随变化，如果想使燃烧在上止点后（ATDC）10°～25°完成的话，那么必须使点火时刻提前。如某红旗发动机在850r/min的怠速时，点火提前角为6°～12°，而转速增加到4000r/min时，点火提前角增大到28°。但当转速继续增加时，由于混合气压力与温度的提高及进气扰流的增强，会使燃烧速度加快，为避免发生爆燃，最佳点火提前角的增加速度会相应减慢。
（2）发动机负荷 作用在发动机上的负荷是与发动机必须完成的功相关的。爬坡或者牵引更大的重量会使发动机的负荷增加。在负荷作用下，活塞运动速度减慢，发动机运行效率下降。表示发动机负荷的一个很好的指标是进气歧管内在进气行程中形成的真空度。
在轻载和节气门部分打开时，进气管内的真空度较高，吸进进气管和气缸内的空燃混合气的数量少。这些稀薄的混合气在压缩终了的压力较低，燃烧速度较慢，为了在上止点后（ATDC）10°～25°完成燃烧，点火时刻必须被提前。
在大负荷时，节气门全开，大量的空燃混合气被吸入气缸，并且进气管的真空度低，这就会导致燃烧压力增高，燃烧速度加快。在这样的情况下，必须推迟点火提前角，以防止气体在上止点后（ATDC）10°～25°以前全部燃烧完毕。
（3）辛烷值 汽油的辛烷值越高，抗爆性越好，点火提前角可适当增大；辛烷值越低，抗爆性越差，点火提前角则应相应减小，否则容易产生爆燃。
（4）影响点火提前角的其他因素 除以上因素外，最佳点火提前角还与发动机燃烧室结构、燃烧室内温度、空燃比、大气压力、冷却液温度等有关。
二、点火提前角的确定
点火提前角的确定是很复杂的，需要通过反复、大量的实验才能确定。不同型号的发动机可能装备不同的计算机点火系统，因此确定点火提前角的方法可能也不同。以下是某些发动机计算机点火系统在不同工况下，确定点火提前角的方法。
1）在正常工况下，ECU首先根据发动机的某些参数，如转速、负荷（由进气歧管绝对压力或进气流量表示）在其存储器中查出基本点火提前角，如图1-6所示。然后再根据节气门位置、发动机冷却液温度、大气压力等传感器信号查出其存储器内对应的数据，对基本点火提前角进行修正，得到最佳的点火提前角。
2）起动时，由于进气歧管绝对压力或进气流量信号和发动机转速信号都不稳定，点火提前角通常固定为初始点火提前角。即计算机对大多数传感器信号不响应，点火发生在某一固定的曲轴转角。如在有些6缸发动机中，如图1-7所示，设计者把对应6缸或1缸上止点的曲轴位置信号G1或G2后的第一个曲轴转速信号Ne过零点处，设置在压缩行程上止点前10°，并令计算机把这一点作为参考点来计算点火正时，那么此发动机的初始点火提前角就是10°。
图1-6 存储在计算机中的基本点火提前角
图1-7 有些6缸发动机的初始点火提前角
图1-8 暖机过程中点火提前角的确定
有些发动机初始点火提前角可以通过程序进行设置或通过分电器、曲轴位置传感器进行调整。
3）暖机期间，特别是发动机冷车起动后，需要更大的点火提前角。暖机过程中，随着冷却液温度的升高，点火提前角应逐渐减小，如图1-8所示。
4）特殊的点火提前角是为了改善稳定车速工况下的燃油经济性而使用的。在发动机速度和负荷都不变时，使用大的点火提前角将使发动机效率更高。
装备有爆燃传感器的发动机点火系统，如图1-9所示，能把点火提前角控制在爆燃即将发生的附近，如图1-10所示，此时发动机将有最大的功率输出。一旦计算机检测到爆燃信号，就会以一定的角度依次减小点火提前角，直到爆燃消失。然后再以一定角度依次增加点火提前角，直到爆燃再次即将发生，如图1-11所示。
图1-9 装备有爆燃传感器的发动机点火系统
图1-10 装备有爆燃传感器的发动机允许有较大的点火提前角
图1-11 爆燃时的点火提前角控制
5）为适应大气压力变化设置有大气压力传感器，以便计算机对点火提前角进行修正。
6）为了适应不同辛烷值的燃油的燃烧需要，有的发动机在计算机中存储了两张点火提前角数据图，在实际使用中，驾驶人可根据使用燃油的辛烷值，通过发动机控制单元（ECU）的燃油选择开关或插头进行选择。在出厂时，一般开关设定在无铅优质汽油的位置上。
图1-12所示为某发动机点火系统在发动机暖机工况下，点火提前角的控制程序。
图1-12 某发动机暖车时点火提前角的控制程序