EN
Fungsi Utama Modul Pengapian dalam Memulakan Pembakaran
Dari isyarat voltan rendah kepada percikan berkuasa tinggi: proses transformasi tenaga oleh modul pengapian
Modul pencucuhan bertindak sebagai titik sambungan utama antara sistem elektrik piawai 12 volt kereta dan percikan kuat yang diperlukan untuk menyalakan bahan api dalam enjin. Modul-modul ini bergantung pada elektronik keadaan pepejal untuk menukar arus yang mengalir melalui lilitan primer gegelung pencucuhan. Apabila ini berlaku, medan magnet runtuh secara tiba-tiba, mencipta lonjakan voltan besar dalam lilitan sekunder, biasanya melebihi 30 ribu volt. Keseluruhan susunan ini telah menggantikan titik sentuh mekanikal lama yang dahulu mudah haus seiring masa, menyebabkan masalah pengecaman masa. Apakah faedahnya? Penyalaan pencucuhan kekal konsisten hingga ke tahap mikrosaat. Kebanyakan modul pencucuhan moden mampu terus berfungsi dengan boleh dipercayai selama lebih 100 ribu kitaran sebelum menunjukkan sebarang tanda kehausan atau penurunan prestasi.
Bagaimana ketepatan masa, kadar kenaikan voltan, dan kawalan dwell secara langsung mempengaruhi pembentukan benih nyala
Kejayaan permulaan kernel nyalaan bergantung kepada tiga parameter yang dikawal secara ketat oleh modul penyalaan:
- Ketepatan penjedaan masa (±0.1° sudut engkol): Penting untuk operasi CNG kurang minyak, di mana julat penyalaan sempit—dikurangkan sebanyak ~40% berbanding petrol—memerlukan penyelarasan tepat dengan kedudukan omboh
- Kadar kenaikan voltan (>1 kV/µs): Memastikan pecahan ruang bunga api yang konsisten walaupun berlaku perubahan tekanan silinder sehingga 300 psi
- Kawalan dwell (1.5–3.5 ms): Menyesuaikan secara dinamik masa peneresapan gegelung untuk memberikan tenaga bunga api ≥3.0 mJ sambil menguruskan beban haba
Data medan daripada pengujian bahan api gas yang disahkan oleh EPA menunjukkan bahawa penyimpangan melebihi 5% dalam mana-mana parameter ini meningkatkan kekerapan kegagalan penyalaan sehingga 17 kali—dalam keadaan pembakaran kurang minyak yang dicairkan oleh EGR—mengukuhkan sebab modul berasaskan mikropemproses kini mencapai kestabilan pembakaran sebanyak 99.97% walaupun pada λ = 1.6.
Keperluan Tenaga Penyalaan untuk Pembakaran CNG yang Stabil
Sebab gas asli termampat memerlukan tenaga sebanyak kira-kira 2 hingga 3 kali ganda untuk menyalakan api berbanding petrol biasa adalah disebabkan oleh beberapa faktor. Pertama sekali, CNG terbakar jauh lebih perlahan berbanding petrol, dengan kelajuan nyalaan laminar sekitar 0.38 meter per saat berbanding kira-kira 0.8 m/s untuk petrol. Kemudian, julat mudah terbakar bagi CNG juga terlalu luas iaitu antara 5 hingga 15 peratus kepekatan berbanding hanya 1.4 hingga 7.6 peratus untuk petrol. Selain itu, apabila keadaan menjadi sangat kurus dan turbulen di dalam ruang pembakaran, CNG lebih cenderung untuk padam sepenuhnya. Semua ciri-ciri ini bermaksud palam pencucuh perlu bekerja lebih kuat dan lebih lama untuk menghasilkan percikan api awal dan mengekalkan kestabilannya sepanjang kitaran pembakaran, terutamanya pada enjin moden hari ini yang kerap beroperasi pada tahap pencairan yang tinggi.
Ambang empirikal: 2.5–4.5 mJ untuk perkembangan kernel nyalaan CNG yang boleh dipercayai dalam keadaan kurus dan pencairan tinggi
Kajian yang telah disemak rakan sebaya—termasuk Kertas Teknikal SAE International 2021-01-0556—mengesahkan bahawa pembakaran CNG yang stabil memerlukan tenaga bunga api yang dihantar sebanyak 2.5–4.5 mJ. Ambang yang tinggi ini timbul daripada tiga faktor yang saling berkait:
- Kekangan campuran kurus : Kelebihan udara mengurangkan reaktiviti campuran, memperpanjang masa yang diperlukan untuk pertumbuhan kernel
- Pengenceran cas : EGR meningkatkan keperluan tenaga pencucuhan sebanyak 30–40% dengan merendahkan suhu campuran dan kepekatan radikal
- Dinamik Tekanan : Enjin berangkaian mampatan tinggi mengekspos ruang bunga api kepada tekanan melebihi 300 psi, meningkatkan kekuatan dielektrik dan menekan perambatan nyala awal
Untuk memenuhi keperluan ini, modul pencucuhan moden menggunakan urutan pelbagai percikan dan tempoh bunga api yang dipanjangkan (>1.5 ms), memastikan pencucuhan yang kukuh walaupun pada nisbah udara-bahan api di atas λ = 1.5.
Tempoh Bunga Api dan Kesan terhadap Kestabilan Pembakaran
Tempoh arus optimum (1.2–2.0 ms) untuk mengekalkan pertumbuhan nyala awal dalam bahan api gas
Apabila bekerja dengan bahan api gas seperti gas asli termampat (CNG), nyalaan bunga api perlu kekal lebih lama berbanding tempoh biasa bagi enjin petrol biasa jika kita mahu pembangunan teras nyalaan yang sempurna. Menurut dapatan daripada International Journal of Engine Research, tempoh sekitar 1.2 hingga 2 milisaat kelihatan sesuai untuk mencapai pencucuhan yang stabil apabila menggunakan campuran nipis dengan banyak bahan pencair. Tempoh tambahan ini membantu mengatasi sifat pembakaran CNG yang perlahan dan memberi ruang kepada nyalaan kecil tersebut untuk berkembang sebelum faktor-faktor seperti kehilangan haba atau pergerakan udara mengganggu mereka. Jika nyalaan terlalu pendek, kurang daripada 1.2 milisaat, masalah akan mula berlaku termasuk prestasi enjin yang tidak konsisten dan pembakaran tidak lengkap. Keadaan ini menjadi lebih teruk dalam konfigurasi yang menggunakan penebatan paksa atau sistem peredaran semula gas ekzos bersama dengan sistem bahan api CNG.
Perimbangan antara tempoh panjang, had haba gegelung, dan kebolehpercayaan modul
Memanjangkan tempoh percikan melebihi 2.0 ms membawa implikasi kejuruteraan yang signifikan:
- Tekanan haba gegelung : Setiap penambahan 0.5 ms meningkatkan suhu puncak gegelung sebanyak kira-kira 40°C, meningkatkan risiko kerosakan penebat dan nyalaan elekrik
- Kerosakan modul : Pengaliran arus yang berpanjangan mempercepatkan keausan semikonduktor, terutamanya dalam pemandu berasaskan IGBT atau MOSFET yang beroperasi berdekatan had reka bentuk haba
- Pengurangan keamatan percikan : Tempoh yang lebih panjang menyebabkan penurunan voltan, mengurangkan kuasa percikan puncak dan berpotensi menggagalkan percikan merentasi ruang dalam persekitaran bersuhu tinggi
Modul pencucuhan maju mengurangkan risiko-risiko ini melalui pemantauan haba masa sebenar dan algoritma lohor laras dinamik—memastikan kestabilan nyalaan tanpa mengorbankan kebolehpercayaan jangka panjang.
Soalan Lazim
Apakah peranan utama modul pencucuhan?
Modul pencucuhan menghubungkan sistem elekrik kereta kepada percikan kuat yang diperlukan untuk menyalakan bahan api dalam enjin, menukarkan isyarat voltan rendah kepada percikan berenergi tinggi.
Mengapakah CNG memerlukan tenaga pencucuhan yang lebih tinggi berbanding petrol?
CNG memerlukan tenaga yang lebih tinggi disebabkan kadar pembakaran yang perlahan, julat mudah terbakar yang luas, dan kecenderungan untuk padam dalam keadaan kurang dan turbulen.
Mengapakah tempoh percikan penting untuk pembakaran CNG?
Tempoh percikan yang lebih panjang memastikan pencucuhan yang stabil untuk CNG dengan mengambil kira ciri pembakaran yang perlahan dan menyokong pertumbuhan awal benih nyala, terutamanya dalam campuran yang cair.