初看點火正時四個字可能有些人會不明白是什么意思，其實點火正時就是指發(fā)動機(jī)在工作的時候火花塞進(jìn)行點火的時刻。這個還有什么需要說明的嗎？火花塞點火的時刻不就是氣缸的體積被活塞壓縮到最小的時候開始點火嗎？其實這樣的理解是錯誤的，道理也很簡單。因為混合氣體燃燒有一定的速度，也就是說在火花塞點火到氣缸里的混合氣體完全燃燒時是需要一段時間的。雖然這段時間極短，但是由于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)很高，在這個極短的時間內(nèi)，曲軸仍然可以旋轉(zhuǎn)較大的角度，活塞也就運(yùn)動了一段距離。
現(xiàn)在我們按前文所提到的活塞運(yùn)動到上止點的時候火花塞開始點火，來看看會出現(xiàn)什么情況。首先當(dāng)活塞恰好運(yùn)動到上止點的時候火花塞開始點火，當(dāng)混合氣體開始燃燒的時候，活塞已經(jīng)開始向下止點運(yùn)動了。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)動機(jī)的功率降低。所以火花塞應(yīng)該在活塞運(yùn)動到上止點之前就提前點火，當(dāng)活塞運(yùn)動到上止點的時候混合氣體開始燃燒，然后活塞開始向下止點運(yùn)動開始作功行程，這樣混合氣體燃燒剛?cè)紵龝r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)動機(jī)的功率也就提高了。此時我們稱火花塞點火時到活塞運(yùn)動到上止點時的這段時間內(nèi)，曲軸所轉(zhuǎn)過的角度稱之為點火提前角。也就是在火花塞點火時曲軸所旋轉(zhuǎn)的位置到活塞運(yùn)動到上止點時曲軸所旋轉(zhuǎn)的位置之間的角度。
首先，讓我們看看點火提前角過早的時候是什么情況。所謂的點火提前角過早就是火花塞的點火時刻過早。這時當(dāng)氣缸內(nèi)混合氣體已經(jīng)完全燃燒時，活塞還在繼續(xù)向上止點運(yùn)動。但是此時氣缸內(nèi)的壓力已經(jīng)達(dá)到了最大值，必然會對活塞的運(yùn)動相反方向施加一個壓力，這樣發(fā)動機(jī)的功效就會減弱，發(fā)動機(jī)的功率也就隨之降低。最重要的是這時由于活塞上出現(xiàn)了一對相反的作用力，這就是爆震現(xiàn)象。
所謂的點火提前角過晚就是火花塞的點火時刻晚。當(dāng)氣缸的混合氣體已經(jīng)完全燃燒時，活塞已經(jīng)運(yùn)動過了上止點，正在向下止點運(yùn)動過程中。這種情況類似于沒有點火提前角的情況。導(dǎo)致的結(jié)果便是發(fā)動機(jī)的功率大幅減小、動力大幅降低。
我們需要設(shè)置一個最佳的點火提前角，以保證發(fā)動機(jī)隨時都可以充分的產(chǎn)生最大功效，避免發(fā)動機(jī)功率的流失。那么什么時候點火才是最佳時刻呢？從上面的分析可以看出，點火后，發(fā)動機(jī)處于爆震與非爆震的臨界點時才是最佳的。每個發(fā)動機(jī)的這個最佳點火提前角并不是一個固定值，它隨著很多因素而改變。這些因素主要包括了發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速和發(fā)動機(jī)的負(fù)荷以及所加入汽油的辛烷值。確立最佳點火提前角需要考慮到這些因素。
當(dāng)發(fā)動機(jī)節(jié)氣門的開口角度不變時，也就是當(dāng)發(fā)動機(jī)處于同一種負(fù)荷的狀態(tài)。此時發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速越快，曲軸在單位時間轉(zhuǎn)過的角度就越大，所以就應(yīng)該增加點火提前角，否則混合氣體的燃燒過程就會延續(xù)到活塞的做功行程中，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)功率和動力降低。所以，點火提前角應(yīng)該隨著發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速的升高而增大。但是這并不是一種線性的增長關(guān)系，原因是由于發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到一定時，此時發(fā)動機(jī)的溫度和壓力都會提高，混合氣體的燃燒速度也就會加快，所以就需要點火提前角的增大速度變緩。
發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速一定時，隨著節(jié)氣門的開口角度增大、發(fā)動機(jī)負(fù)荷增加、進(jìn)氣管中的流速增快，氣缸內(nèi)單位時間吸入的混合氣體也增多。在壓縮行程，活塞運(yùn)動到上止點時燃燒室的壓力也就增大，同時由于進(jìn)氣流速的增快，氣缸內(nèi)的廢氣也就減少。所以此時混合氣體的燃燒速度也就增快了，這就需要減小點火提前角。反之，發(fā)動機(jī)負(fù)荷減小時，點火提前角也應(yīng)相應(yīng)增大。
相同壓縮比發(fā)動機(jī)的點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)動機(jī)，具有較高抗爆性，所以在相同壓縮比的發(fā)動機(jī)中，高辛烷值汽油要比低辛烷值汽油燃燒速度慢，所以同樣要增加點火提前角。
有了這些因素以后，如何實現(xiàn)最佳點火正時呢？也就是說如何讓點火時刻恰好在爆震與不爆震的臨界點呢？
在分電器點火的發(fā)動機(jī)中一般會設(shè)置兩套裝置來隨時自動調(diào)節(jié)點火提前角，它們分別是根據(jù)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的離心點火提前裝置和根據(jù)負(fù)荷調(diào)節(jié)的真空點火提前裝置，但是這兩樣裝置都不能精確控制點火提前角，也不能應(yīng)用于不同辛烷值標(biāo)號的汽油，因此它無法找到最佳點火提前角。而對于電子點火發(fā)動機(jī)而言，我們就可以設(shè)置一些傳感器來監(jiān)測發(fā)動機(jī)的狀態(tài)，然后把信息傳給ECU，由ECU來控制點火提前角。通常會設(shè)置監(jiān)測發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器和曲軸相位傳感器，以及監(jiān)測發(fā)動機(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還無法滿足準(zhǔn)確找到最佳點火提前角的要求，因為不同的工況太多、使用不同燃油時的辛烷值也不可能很準(zhǔn)確，因此，單靠這些數(shù)據(jù)是無法確定爆震臨界點的。
此時我們就需要設(shè)置一個可以監(jiān)測發(fā)動機(jī)是否要爆震的傳感器，這樣就能實現(xiàn)精確控制了。根據(jù)最佳點火提前角出現(xiàn)時刻的特性，工程師們在氣缸壁上設(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)計的——就是在氣缸壁上布置一個金屬片，使金屬片的振動頻率與氣缸的固有振動頻率相同。由于爆震時氣缸壁的振動頻率會發(fā)生變化，所以只要監(jiān)測金屬片是否發(fā)生共振，就可以由ECU斷定是不是達(dá)到了最佳提前角，來控制火花塞點火的刻了。而且，有了爆震傳感器同樣可以應(yīng)用不同辛烷值標(biāo)號的汽油。
或許有人會問，既然有了爆震傳感器，為何發(fā)動機(jī)還會有爆震出現(xiàn)呢？?？怂?/font>的發(fā)動機(jī)里難道沒有爆震傳感器嗎？其實這是一個錯誤的理解。因為爆震傳感器只是根據(jù)最佳點火提前角出現(xiàn)時刻的特性而設(shè)計的傳感器，它的設(shè)計訴求只是為了找到精準(zhǔn)的點火正時，并不是單獨為了消除爆震，對于由于點火正時引起的爆震，在一定范圍內(nèi)它可以將其反饋給ECU調(diào)整，而對于其它原因所產(chǎn)生的爆震，爆震傳感器就無能為力了。
氣缸內(nèi)部的積炭會引起爆震，因為在壓縮行程時，仍在燃燒的積炭會提前點燃混合氣；壓縮比好的發(fā)動機(jī)添加了低辛烷值的燃油也會引起爆震，因為低辛烷值的燃油抗爆性不好，在壓縮時混合氣就提前自然引起爆震；即使是點火正時引起的爆震，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也無法解決。對于這些能夠引起爆震的故障，只有全部對癥下藥，才能加以解決。
