煤油比汽油闪点更高,挥发性更弱,安全性能更好,因此更适用于航空活塞式点燃发动机。研究将煤油作为汽油的替代燃料具有十分显著的应用价值。然而同等条件下煤油的蒸发性更差,增加了发动机冷起动的难度。研究表明发动机工作受到点火能量影响较大,当适当提高点火能量时会改善发动机性能,因此深入研究点火能量对煤油发动机着火性的影响并开发高能点火系统是十分有意义的。本文基于某型四冲程四缸煤油活塞式发动机点火系统开展了相关研究。主要研究工作如下:(1)在Simulink中搭建了典型点火系统电路仿真模型。针对三种典型点火系统,分别调整了充电电压、充电时间、储能电容等参数,并通过仿真获得了不同参数匹配下的点火能量。确定了选用PEI点火系统作为开发高能点火系统的基础,找出了提升其点火能量的有效手段;(2)在MC9S12XDP512芯片的基础上研制了具有一定抗干扰能力、工作可靠的煤油点火控制单元。开发了高能点火系统,具体包含点火电控单元的硬件设计、软件程序设计以及点火能量控制方式设计。其中,点火能量控制方式设计可以满足发动机不同工况对点火能量的需求;(3)搭建了点火能量测试系统,采用SAE标准所定义的模拟负载的形式测量了高能点火系统点火能量。利用自主研发的点火控制单元进行控制,测量了点火线圈初级回路断开时,次级放电高压与采样电阻两端电压,并通过积分运算得到了点火能量具体数值,试验结果验证了电路仿真结果以及高能点火系统的可靠性;(4)根据点火能量的公式定义,本文建立了能量数学模型,确定了发展初期火核半径与点火能量内在关系,并建立了最小点火能量数学模型。在定容燃烧弹上开展实验,探究了煤油与汽油燃烧特性的差异,得到了点火能量对煤油燃烧初期着火性的影响规律,证明了提高点火能量的实际意义。