提到爆震,也许所有人见到这两个字都会心生厌恶之情。本篇会尽可能的解读在汽油发动机上,爆震产生的原理、导致爆震的因素、对发动机的危害、和解决的方法。 在解读之前,我们先来了解一下,汽油发动机中,燃料是怎样的燃烧过程。汽油与空气的混合气进入气缸之后,活塞会将其压缩,气缸内温度和压力升高后,混合气密度和分子运动速度也随之提高,混合气会更容易、更快的燃烧,从而获得更好的动力性和经济性。气缸在下止点时的最大体积与气缸在上止点时最小体积之比,即为压缩比,通常情况下,相同排量的发动机,压缩比越高,其动力性和经济性越好
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CRZi;7`*1 在压缩之后,混合气在气缸内点燃,正常情况下,其火焰是由点火中心开始,以一个球面为前锋,带着高温高压气体向四周扩散,最终冲向活塞,并使之向下做功,火焰传播速度为30-80m/s,所以从点火到油气完全燃烧,需要一个短暂的过程。
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>Hdjsu5{N 假设混合气燃烧时间为0.001秒,那么在发动机转速为3000转时,燃烧持续期即为18°,也就是曲轴旋转18°的时间内,燃烧完成。从理论上讲,气缸点火是在活塞运行至上止点时发生的,但是为了发挥出更优异的性能(还要兼顾其混合气燃烧过程中的滞燃期),点火需要提前进行。假定混合气充分燃烧后(充分而非完全燃烧,汽油机表现为速燃期结束),也就是缸内最高压力值,出现在活塞刚通过上止点后曲轴10°左右的相位性能最好,那么就应当在上止点前8°点火,这也就是所谓的点火提前角。点火提前角在合理范围值内,越提前,越能压榨出发动机的动力。随着转速的提升,点火提前角也随之提升。
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_Aa[?2 O 配气相位图,请注意点火时刻出现在上止点之前,图片内其他信息我们会在下一章做解读
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b$p _D-5}a" 通过这两条补充知识,我们了解到两点:压缩比越高,混合气压缩越充分,燃烧速度越快;点火提前角越提前,发动机做功越积极。所以现代发动机的往往将压缩比设置很高(10:1以上),点火提前角在高负荷时也调教的较为靠前。然而物极必反,当燃烧做功处于不恰当的时机,就会带来了一系列的麻烦,爆震。
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1(C %lV@:"G 爆震的种类
l~['[Ub0) 实际上,我们经常说的爆震过于广义,爆震这个词被各种文献、媒体和修车师傅用滥,点火过早、表面点火、狭义的爆震、敲缸、叫杆等等,都称之为爆震。为了区别并便于解释,姑且擅自把正统意义上的狭义爆震在此篇称之为“爆燃”。而滥用了的“爆震”,继续代表广泛的定义。
AFm,CINa ^dfx~C 爆震,发动机的一种工作状态,泛指发动机气缸非正常点火造成的突发的非长时间持续的震动,用户可明显的感觉到发动机声响异常和震动;爆燃,燃料的一种燃烧形式,是燃料与助燃剂混合后以亚音速的爆炸式燃烧,在发动机里通常指燃油与空气混合后,在高温高压的环境下,以极大速率自行燃烧,特点是温度和压力升高速度极快,有一定破坏力。狭义上的爆震,定义等同于爆燃。
m?;$;x~Dj /.P9MSz0G 爆震的特点是不需火花塞介入,混合气仍可被点燃或自行燃烧,表现形式大体分为两种:表面点火和爆燃。然而值得一提的是点火过早现象,虽然还算不上爆震,但很多时候,点火过早会作为原因,造成表面点火和爆燃。有了这样的区分,解读起来也方便许多了。
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1,`H:%z% 点火过早,顾名思义,点火角过于提前,最大压力值也明显提前的出现在适合“发力”的曲轴10°相位之前,甚至0°之前,由于活塞没等找好位置,高压气体就往下做功,发动机功率自然就会有所损失,损失了的动能转化为内能使气缸的升温。而来不及转移的高温,和提早出现的高压,会造成“质变”的爆震——表面点火和爆燃。
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