淺析汽油發(fā)動機爆震的產(chǎn)生檢測和控制

郭彥同 吳進戶

(柳州五菱柳機動力有限公司,廣西柳州 545005)

淺析汽油發(fā)動機爆震的產(chǎn)生檢測和控制

郭彥同 吳進戶

(柳州五菱柳機動力有限公司,廣西柳州 545005)

近些年伴隨著生活水平的提高汽車越發(fā)普及。與此同時汽車的性能;例如其動力性、經(jīng)濟性、和排放性等也越發(fā)收到大家的關(guān)注。因石油資源的不可再生性而引發(fā)油價提升;想要提高燃油的經(jīng)濟性;越來越多的發(fā)動機開始增高壓縮比;這也導(dǎo)致了汽油機爆震可能性的增高。爆震與發(fā)動機功率的提升和經(jīng)濟性優(yōu)劣休戚相關(guān)。當(dāng)發(fā)生強烈的爆震時;汽油機不能工作。

汽油機 爆震 檢測 控制

目前；伴隨著生活水平的提高汽車的普及；燃油資源緊缺的問題日益加重。而作為一個資源大國；我們在過渡開采的基礎(chǔ)上更是需要重視環(huán)境的保護；超標(biāo)的汽車尾氣排放污染更使環(huán)保不容樂觀。為了既能提升燃油的經(jīng)濟性；充分利用資源；又能減少超標(biāo)尾氣的排放保護環(huán)境；檢測和控制汽油機的爆震變得越發(fā)重要。

1 爆震概述

汽油發(fā)動機的工作原理是將油汽混合氣體吸進燃燒室；電火花點燃后產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為發(fā)動機的動力。如果混合氣體進入燃燒室后在活塞壓縮的過程中就達到了自燃溫度；此時電火花還沒有點火；卻開始了不正常的燃燒現(xiàn)象。而在這一過程中；燃燒開始；氣體燃燒放熱產(chǎn)生的巨大沖力與活塞運動壓縮氣體的方向相反；會導(dǎo)致發(fā)動機振動；燃燒室壓力失常。這種不正常燃燒導(dǎo)致的現(xiàn)象稱為爆震。

2 產(chǎn)生原因

發(fā)動機內(nèi)燃系統(tǒng)十分復(fù)雜；許多部分互相影響；所以需要十分精確的控制；稍有不慎就會影響其正常燃燒；而爆震就是一種不正常的燃燒狀態(tài)。通常情況下發(fā)動機燃燒分為三種情況；一、有序點火燃燒；混合氣被壓縮；在燃燒室內(nèi)被點燃；其火焰由著火點向四周擴散；這個過程是有序的；需要經(jīng)過一個短暫的時間混合氣才能燃燒完全。二、混合氣雖然由火花塞點燃；但是在燃燒室內(nèi)的高溫和高壓下；混合氣中的一些氣體成分將會自然；進而引發(fā)無序燃燒。三、燃燒室內(nèi)有少量碳的殘留；在高溫高壓下產(chǎn)生的火花使燃燒室內(nèi)的氣體在未達到著火點時被點燃。以上三種情況中；有序燃燒是發(fā)動機正常有效工作所需要的；而后兩種燃燒方式則是有害的。無需燃燒會使發(fā)動機正常產(chǎn)生的火焰波沒擴散到的位置發(fā)生自燃；形成的火焰與正常燃燒的火焰波相撞擊產(chǎn)生極大的壓力。會使發(fā)動機產(chǎn)生產(chǎn)生異常的敲擊成；形成爆震。

(1)點火時間過早；為了使活塞壓縮結(jié)束后就能立刻獲得動力通常會提前點火；因為從點火到燃燒完全需要一段時間。而過早的點火會導(dǎo)致活塞還在進行壓縮過程時混合氣就已經(jīng)開始燃燒。此時未燃燒的油氣承受的壓力增大開始自燃；導(dǎo)致了爆震。(2)燃燒室積碳過多；發(fā)動機的燃燒室內(nèi)積碳過多會導(dǎo)致壓縮比增大；積碳會在活塞壓縮過程中產(chǎn)生高溫火星；點燃油氣產(chǎn)生不正常燃燒室發(fā)動機發(fā)生爆震。(3)發(fā)動機溫度過高；發(fā)動機在高溫環(huán)境下工作的時候進氣的溫度過高；或者發(fā)動機冷卻水循環(huán)異常；都會使得發(fā)動機高溫爆震。(4)空燃比不正確；比較低的燃料空氣混合比會導(dǎo)致燃燒溫度上升；燃燒溫度上升又使得發(fā)動機溫度升高。進而產(chǎn)生爆震。(5)燃油辛烷值太低；辛烷值與燃油抗爆震成正比；是抗爆震的指標(biāo)。壓縮比高的發(fā)動機；擁有較高的燃燒室壓力；如果使用的燃油辛烷值過低就會容易發(fā)生爆震。(6)燃油清潔度不夠；燃油中的雜質(zhì)在發(fā)動機壓縮時自燃；引起爆震。

3 檢測方法

由爆震產(chǎn)生的原理可知在爆震時會發(fā)生燃燒室壓力異常；產(chǎn)生沖擊波導(dǎo)致發(fā)動機振動；產(chǎn)生大量噪音等標(biāo)志。這些情況可以作為檢測爆震的信號。根據(jù)檢測時采集信號的不同；檢測方法分為三種。

(1)氣缸壓力檢測；氣缸壓力檢測通過檢測發(fā)生爆震時的氣缸壓力作為檢測爆震的信號；這種方式采集的是爆震時氣缸內(nèi)的直接信號；較為精確。由于需要使用壓力傳感器；存在著傳感器磨損和安裝困難等問題。(2)發(fā)動機機體振動；爆震發(fā)生時；氣缸內(nèi)瞬間產(chǎn)生的壓力沖擊氣缸內(nèi)壁；引發(fā)發(fā)動機振動。在機體或缸蓋上安裝振動傳感器檢測其振動；既發(fā)動機機體振動檢測。這種方法成本低；易安裝和維護。(3)噪聲檢測；檢測燃燒時產(chǎn)生的噪聲頻率；用響應(yīng)的濾波系統(tǒng)和信號處理器進行識別；用在頻率范圍內(nèi)噪聲級別的大小判斷爆震的等級。這種方法成本低；但精度較差。

4 控制方法

通過分析爆震產(chǎn)生的原因可知；導(dǎo)致爆震的原因主要有點火時間過早、積碳過多、使用低辛烷值燃油等。因此要消除爆震；通常需要采用抗爆性好的燃料；優(yōu)化冷卻循環(huán)；推遲點火時間等。其中主要是推遲點火時間對消除爆震有明顯效果。主要做法是當(dāng)檢測到爆震時；爆震控制系統(tǒng)ECU收到爆震信號后；通過改變發(fā)動機點火提前角而實行對發(fā)動機爆震的反饋控制。可以抑制爆震；并改善發(fā)動機的工作性能。

5 結(jié)語

爆震是汽油發(fā)動機發(fā)展過程中一直存在的問題；近些年來；人們逐漸的追求這汽車的動力性以及經(jīng)濟性；從而對汽油發(fā)動機的爆震問題也在不斷的研究；隨著汽車電子技術(shù)的不斷發(fā)展；如果更好的控制和檢查爆震；這將是內(nèi)燃機工作者面臨的一個永久挑戰(zhàn)。

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In recent years, with the improvement of living standards cars become more and more popular. At the same time the car's performance, such as the power, economy, and emission of increasingly receive attention. Because of non renewable oil resources and oil prices improve, want to improve fuel economy, more and more the engine began to increase the compression ratio, which also leads to the possibility of increased gasoline engine knock. Knock and engine power and enhance economic performance be bound together in a common cause. In case of strong detonation, gasoline engine can not work.

Gasoline engine Knock Detection Control