發動機的常見病 詳解爆震原因及預防方法

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[導讀:]發動機的常見病 詳解爆震原因及預防方法

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  春節的爆竹聲此起彼伏,給人以歡樂的氣氛。然而在發動機中放爆竹的話,顯然不是那么讓人滿意。提到爆震,也許所有人見到這兩個字都會心生厭惡之情。本篇會盡可能的解讀在汽油發動機上,爆震產生的原理、導致爆震的因素、對發動機的危害、和解決的方法。
 汽油與空氣的混合氣進入氣缸之后,活塞會將其壓縮,氣缸內溫度和壓力升高后,混合氣密度和分子分子運動速度也隨之提高,混合氣會更容易、更快的燃燒,從而獲得更好的動力性和經濟性。氣缸在下止點時的更大體積與氣缸在上止點時更小體積之比,即為壓縮比,通常情況下,相同排量的發動機,壓縮比越高,其動力性和經濟性越好(渦輪增壓發動機的壓縮比偏低,特性我們會在以后著重介紹)。
  在壓縮之后,混合氣在氣缸內點燃,正常情況下,其火焰是由點火中心開始,以一個球面為前鋒,帶著高溫高壓氣體向四周擴散,更終沖向活塞,并使之向下做功,火焰傳播速度為30-80m/s,所以從點火到油氣完全燃燒,要經過點火期(火花塞跳火)、滯燃期(火核形成并以鋒面開始傳播)、速燃期(大部分混合氣燃燒,速燃期結束時缸內壓力更大)、和后燃期(殘余混合氣燃燒,對汽油機來說意義不大)這幾個階段。而就是因為點火期和滯燃期,混合氣沒有很好的燃燒,才讓發動機有了一個數值:點火提前角。
  騎過自行車的朋友都知道,在腳蹬通過更高點之后過一點點,我們再向下踩,這樣騎車更有勁兒,而對于活塞和曲軸來說也是如此,通常認為在上止點后曲軸10°左右的相位時(工況不同,其數值也會有所變化),缸內出現更大壓力值并推動活塞向下做工,此時性能更佳。
  但我們剛才講到,混合氣燃燒需要一個過程,如果在上止點時才點燃混合氣就來不及了,所以我們要搶先點火,讓點火期和滯燃期盡早開始,使速燃期結束之時,曲軸在10°相位附近,這就是所謂的點火提前角。點火提前角在合理范圍值內,越提前,越能壓榨出發動機的動力。假設混合氣燃燒至速燃期結束,時間為0.001秒,那么在發動機轉速為3000轉時,曲軸在旋轉18°的時間內,燃燒可達壓力更大值。這時的點火提前角就應為8°。而隨著轉速的提升,點火提前角也隨之提升。
配氣相位圖,請注意點火時刻出現在上止點之前
  通過這兩條補充知識,我們了解到兩點:壓縮比越高,混合氣壓縮越充分,燃燒速度越快;點火提前角越提前,發動機做功越積極。所以現代發動機的往往將壓縮比設置很高(10:1以上),點火提前角在高負荷時也調教的較為靠前。然而物極必反,當燃燒做功處于不恰當的時機,就會帶來了一系列的麻煩,爆震。
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