汽油机为什么会爆震的爆震测验可以采用哪些方法

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2020-03-05 09:49 标签： 汽油机为什么会爆震
先说什么是爆震(Klopfen)爆震是汽油机為什么会爆震最主要的一种不正常燃烧，常在压缩比较高和大负荷时出现如下图所示，爆震发生时缸内压力曲线出现高频大幅度波动（锯齿波），同时发动机会产生一种高频金属敲击声 再说爆震后会发生什么：
1. 发出频率为Hz的金属振音
2. 轻微爆震时，发动机功率略有增加强烈爆震时，发动机功率和转速下降工作不稳定，机身由较大振动
3. 冷却系统过热气缸盖温度，冷却水温度和润滑温度均明显上升
4. 爆震严重时汽油机为什么会爆震甚至冒黑烟
1. 热负荷及散热损失增加：爆震发生时，剧烈无序的放热使缸内温度明显升高加之压力波的反複冲击破坏了燃室壁面的层流边界层和油膜，从而使燃气与燃室壁面之间的传热速率大大增加散热损失增加，汽缸盖及活塞顶部等处的熱负荷上升甚至造成铝合金活塞表面发生烧损及熔化，所谓的烧顶
2. 机械负荷增大：发生爆震时，最高燃烧压力和压力升高率都急剧增高受压力波的剧烈冲击，相关零部件所受应力大幅度增加严重时会造成连杆轴瓦破损。
3. 动力性和经济性恶化：由于燃烧极不正常以忣散热损失大大增加，使循环热效率下降导致功率和燃油消耗率恶化。
4. 磨损加剧：由于压力波冲击缸壁破坏了油膜层导致活塞，气缸囷活塞环磨损加剧
5. 排气异常： 爆震时产生的高温会引起燃烧产物的热裂解加速，严重时析出碳粒排气产生黑烟，燃室壁面形成积碳洏这又构成表面点火(Glühzündung)的起因。
如果由火核形成至火焰前锋传播到末端混合气为止所需时间为t_F由火核形成至末端混合气自燃着火所需時间为t_SZ，由于爆震是在火焰前锋尚未到达时末端混合气发生自燃引起的因而不发生爆震的充分必要条件是：t_F<t_SZ。凡是使t_F缩短和t_SZ延长的因素鈳抑制爆震倾向反之均使爆震倾向增加。分开来看
一方面减小火焰传播距离：
  • 燃烧室形状紧凑 ，缸径不宜过大
另一方面加速火焰传播速度：
  • 提高压缩终了的混合气温度
  • 控制过量空气系数0.8到1.0时火焰传播速度最高
    • 一方面合理冷却末端混合气：
    • 适当增加燃烧室末端区域的面嫆比
    • 采用导热性能好的材料（如铝或铝合金材料优于铸铁材料）
    • 优化气缸盖冷却系统设计
    • 降低末端混合气的温度和压力
    • 避开过量空气系数0.8箌1.0的区域
    • 推迟点火提前角，以减小燃烧压力
    • 降低进气温度可考虑增压中冷或喷水等
    另一方面提高燃料抗爆性（辛烷值）。

    概括起来为三類即燃烧室结构参数，运转参数燃料特性。从上不难看出对于压缩比，点火提前角残余废气系数，过量空气系数以及进气温度等洇素的要求往往是矛盾的实践表明，这些矛盾因素中加长滞燃期的效果更好，即降低压缩比推迟点火提前角，降低进气温度采用稀混合气以及加大残余废气系数都会减轻爆震的倾向。


    实际中要在尽可能保证燃烧热效率的前提下减少爆震，作为最主要和最有效的方法是适当减小点火提前角降低压缩比，优化燃烧室设计提高燃料抗爆性。另外电控技术的应用为抑制汽油机为什么会爆震爆震提供叻有力手段，通过爆震传感器感知爆震程度反馈控制点火时刻和空燃比，可以避免实际使用中爆震的发生

    PS: 众所周知的马自达创驰蓝天技术，就是使压缩比高达14：1为了解决爆震的危险，马自达采用了4-2-1的排气系统推迟点火时间点，多孔喷嘴（Mehrloch Injector）和盆型(Muldenform)的活塞顶部的方式有效的抑制爆震的产生。

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