实际点火火焰是尺寸有限的三维火焰，为简化分析，设有一无限长的扁平点火火焰，其温度为TW,将之置于无限大的充满温度为T0的可燃气系统中，厚度为2r，可当作一维火焰来分析。如图3—2—5，随着时间τ的增长，小火焰在可燃混合物中的温度场逐渐扩展并衰减，这些温度分布曲线可以通过求解火焰形状的不稳定导热微分方程求得，并为正态分布。
 

 

图3-2-5 扁平火焰温度场随时间的变化

　　在这样的扁平点火火焰的温度场变化中，存在两种可能性；一种可能是，当扁平小火焰的厚度小于某一临界尺寸时，因为点火火焰引起的燃烧反应的释热率不高，而能量过度散失消耗，温度场随时间不断衰减，最终使点火火焰熄灭；另一种可能性是，扁平小火焰的厚度大于临界尺寸，它引起的燃烧反应放出的热量能够扭转温度场衰减的趋向，并能使火焰传播开去。
　　实验表明，扁平点火小火焰的临界厚度2r_c，是火焰稳定传播时焰面厚度δ_f的两倍，即
所以
 

 

 

　　表明，要点燃热导率高的可燃混合物，必须增大点火火焰的临界厚度，同时点火火焰的温度也要提高；如果可燃混合气燃烧化学反应的释热率高，则点火小火焰的临界厚度可小一些。

　　四、电火花点火

　　通过触发置于可燃混合气中两电极间的电火花来引燃可燃混合气的点火方法，称为电火花点火。
　　由于产生高温(6000～20000K)电火花时，局部气体分子被强烈地激励，并发生离子化，所以点火机理十分复杂。气体的激励和强烈离子化，改变了电火花区化学反应的进程，相应也改变了点火的临界条件。无疑，电火花使局部气体温度急剧上升，因此火花也可当作灼热气体，成为点火火源。
　　用电火花进行点火时，从燃气的点燃到燃尽大体上可分为两个阶段：
　　(1)由电火花加热可燃混合气，使之局部着火，形成初始火焰中心或叫高温小球体。
　　(2)随后，初始火焰中心向未着火的混合气传播，使其燃烧。如果初始火焰中心形成，并出现稳定的火焰传播，则点火成功。
　　初始火焰中心能否形成，取决于电极间隙内可燃混合气中燃气的浓度、压力和初始温度、混合物性质、流动状态等，还取决于电火花所能提供的能量。
　　通常产生电火花的方法有，电容放电和感应放电。若C为电容器电容，而U₁、U₂，分别是产生火花前后施加于电容器上的电压，则电容放电时释放能量为：
 

 

　　实验表明，当电极间隙内的可燃混合气的浓度、温度、压力一定时，若要形成初始火焰中心，放电能量必须达到一最小值。这个必须的最小放电能量，就是最小点火能E_min，它是为建立临界最小尺寸的初始火焰中心，所需的最小能量。
　　实验还表明，当其它条件给定时，电火花点燃所需的能量还与电极间距d有关，如图3—2—6所示。当d小到无论多大的点火能量都不能点燃时，这个最小距离就叫熄火距离d_q。这是因为电极间隙过小时，初始火焰中心对电极的散热相对过大，以致火焰不能向周围可燃混合气传播。所以电极间的距离不宜过小，在给定条件下有一最佳值。
 

 

图3-2-6 点火能量与电极间距的关系

　　影响E_min和d_q的因素，如同初始火焰中心形成的条件一样，主要取决于可燃混合气的物理、化学性质(燃气浓度、温度、压力、流速)、电极形状及尺寸等。
　　对可燃混合物的性质，如图3—2—7，E_min和d_q随可燃混合物中燃气含量的变化曲线呈U形，E_min和d_q的最小值，一般都在化学当量比附近。
 

 

图3-2-7 可燃气含量对最小点火能和熄火距离的影响

　　实验表明，熄火距离与可燃混合气压力的简单关系为：
 

　　实验还表明，对所有碳氢化合物／空气的混合气，最小点火能E_min∝1/p²，压力升高，最小点火能E_min和熄火距离d_q均有所下降。
　　当可燃混合气流动时，随着流速的增大，E_min亦需加大。
　　此外，由于掺加物改变了可燃混合气的物理化学特性，不同掺加物对E_min和d_q均有不同影响。