汽油机的非正常燃烧是指当设计或控制不当,汽油机偏离正常点火时间和地点,由此引起燃烧速率急剧上升、压力急剧增大等异现象。
提高汽油机压缩比是提高其热效率的有效途径,但压缩比超过一定范围会引起不正常燃烧。提高压缩比和防止不正常燃烧是汽油机发展过程中两个相互制约的因素。由于电控汽油喷射技术及多气门汽油机的应用,大多数车用汽油机的压缩比为8.5~10.5。
今天就先为大家讲一下汽油机不正常燃烧之一爆震燃烧,其后为大家介绍表面点火。
爆震燃烧汽油机发生爆震燃烧(简称爆燃)时的外部特征是汽缸内发出尖锐的金属敲击声,常称其为敲缸。
轻微敲缸时,汽油机功率上升,油耗下降;严重时,会使冷却系统过热,机件损毁,功率下降,燃油消耗率上升,成为一种极其有害的不正常燃烧爆燃产生的原因是在正常火焰传播的过程中,处在后燃烧位置上的那部分未燃混合气(常称为末端混合气),进一步受到压缩和辐射热的作用,加速了着火前的理化反应。
如果在火焰前锋尚未到达之前,末端混合气已经自燃,则这部分混合气由于有了充分的先期准备,燃烧速度极高,火焰速度可达每秒百米甚至数百米(正常火焰传播速度为30~70m/s)以上,使局部压力、温度异常升高,并伴随压力冲击波,如图6-13(c)所示汽油机发生爆燃会给汽油机带来很多危害。
发生爆燃时,最高燃烧压力和压力升高率都急剧增大,因而相关零部件所受应力大幅度增加,机械负荷增大;爆燃时压力波冲击缸壁破坏了润滑油膜层,导致活塞磨损加剧;爆燃剧烈无序的放热还使汽缸内温度明显升高,热负荷及散热损失增加。
这种不正常燃烧还使汽油机的动力性和经济性恶化。因此汽油机不允许在爆燃情况下工作。根据末端混合气是否易于自燃来分析,影响爆燃的因素有以下几点:
①燃料性质:辛烷值高的汽油,抗爆燃能力强
②末端混合气的压力和温度:如果汽油机末端混合气的压力和温度增高,则爆燃倾向增大。例如,提高压缩比,则汽缸内压力、温度升高,爆燃容易发生;又如,汽缸盖、活塞的材料使用轻金属,由于其导热性好,末端混合气压力、温度低,爆燃倾向小,可提高压缩比0.4~0.7个单位。
③火焰前锋传播到末端混合气的时间:提高火焰传播速度、缩短火焰传播距离都会缩短火焰前锋传播到末端混合气的时间,这有利于避免爆燃。如汽缸直径大时,火焰传播距离增加,爆燃倾向增大,因此汽油机极少采用大缸径设计。