博格华纳点火线圈技术助力汽车节能-电子工程世界

为使发动机达到日益严酷的排放标准，各大汽车主机厂开始逐步依赖小排量发动机。在技术革新方面，涡轮增压和废气再循环技术都有较为广泛的应用，而点火系统在优化燃烧，提高燃油经济性方面具有巨大的潜力。

博格华纳在发动机点火和冷启动设备研发方面拥有100多年的经验，提供了多种解决方案，实现了低排放、降油耗和高点火电压。博格华纳为全球的发动机设备制造商提供先进的点火线圈，产品得到了较为广泛的应用。

小型发动机用点火塞上置线圈

具有较小排量的现代发动机完全不同于以往传统的发动机，此类发动机往往具有带有涡轮增压系统并具有较高的压缩，实现更低的排放要求，提高燃油经济性。同时由于涡轮增压的引入也使燃烧室内的燃气压力增高，这对点火系统的负荷要求和性能指标也发生了相应地变化。。一般点燃自然吸气发动机中油气混合物需要点火电压约为20KV至30KV，在应用涡轮增压的发动机中点火电压则需高达40KV。按美国汽车工程学会标准连接的传统火花塞将因过高的击穿电压达到其物理极限，造成发动机失火现象。但是，通过优化火花塞和点火线圈的设计，我们完全可以克服上述障碍。因此，博格华纳提供了一种利用压缩弹簧连接线圈的高压输出端和火花塞的解决方案火花塞绝缘体长度增加8.5mm，并将弹簧和火花塞的连接部分改为碗型结构，，这样的设计降低了应用中爬电的风险，保证油气混合物被可靠地点燃。

图2 压缩弹簧连接的点火塞上置线圈可增加爬电绝缘电阻

紧凑型点火塞上置线圈的设计非常适用小排量且空间有限的现代发动机。此外，点火线圈中也可以集成控制系统，来降低汽车整车控制系统的负担，提高点火稳定性。博格华纳提供的点火线圈与火花塞的连接方案与采用传统的SAE标准连接方式相比，实现了更大的点火击穿电压，同时降低了爬电的风险。

多火花点火线圈延长火花持续时间

就目前而言，传统的火花塞已经足以满足目前的发动机的点火要求但对于具有高EGR率、涡轮增压和分层燃烧的发动机来说，这种单火花点火方式的点火线圈常常并不能很好满足发动机的性能要求。通过对发动机燃烧和性能大研究，提高燃烧过程中点火线圈的火花频率和个数将有效地改变发动机的燃烧效率和燃烧稳定性。

多火花线圈点火的基本原理是在同个冲程一次点火中线圈反复多次充放电产生多个火花。，即火花塞电极产生第一个火花后，点火线圈在燃烧循环过程中又再次进行充电，充电到设定能量值后随即又放电，几次这样的循环就能实现多次点火。。多火花点火线圈能够扩大点火区域、产生多个火花、延长火花持续时间来保证充分燃烧，从而减少燃油消耗量、降低排放、防止失火提高燃烧稳定性。在一个燃烧循环中一毫秒内最多可产生四个火花。这款多火花线圈是博格华纳在传统14V线圈上研发的，其特点是在线圈中内置了一个电子控制单元，用于闭环控制点火的方式和能量。

图3 多火花点火技术增强了汽油直喷式发动机的性能，同时有助于在冷启动过程中减少排放

此外，先进的点火技术在冷启动时有助于降低排放，提高几乎所有工况下的发动机效率。

两个胜过一个–博格华纳的双线圈点火系统

博格华纳的另一项创新产品是双线圈点火系统。本技术中，一个点火装置内集成了两个线圈，极大地缩短了点火间隔时间。与传统的点火线圈相比，在不同发动机转速和负载变化时能保证了更精确的点火时刻。此外，集成的电子控制器可使两个点火线圈实现不间断地充放电，根据发动机负荷的变化来精确闭环控制点火能量。因此，点火系统的能量损耗可以降至最低。

图4 博格华纳的双线圈点火系统的点火间隔时间更短，可以根据需要延长点火火花的时间和点火能量

与多火花点火系统类似，双线圈点火系统也可以根据需要来延长火花持续时间。双线圈点火系统在应用中有两种方案，一种采用12V系统，一种采用40-50V系统。双线圈点火系统能够提高燃烧稳定性，并且系统高度灵活，非常适合应用在采用稀薄燃烧和高EGR率上的现代发动机中。

EcoFlash®–未来排放标准的完美解决方案

在不久的将来，汽车制造商将不得不大幅提高内燃机的效率，以满足日益严格的排放法规。例如：2020年前欧盟会将二氧化碳平均排放限值设定为95g/km。采取的方案将包括发动机小型化、增压系统和稀薄燃烧和汽油机EGR等方案，由此来提到发动机的燃烧效率，降低泵气损失。通过上述措施，降低汽油发动机中被稀释油气混合物的燃点，同时所需的点火电压因增压压力增大而大幅提高。由于应用环境和发动机工况的日益严苛，传统的点火线圈将不再能满足使用要求。电晕点火系统便在这种需求下应运而生。电晕点火系统我们常称之为EcoFlash，提供的点火能量可以是传统火花塞的1000倍，火花可以在空间内立体的扩散，能与稀释混合气体更好地接触，有更大的过火面积，大大减少了燃烧过程中各个循环周期内燃烧的变化，提高燃烧稳定性。另外实验结果显示，电晕点火系统可适用于超过50bar的缸内压力的发动机上。