牛车网 爱赢娱乐 早燃和爆震对发动机究竟有多大影响丨析技

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老司机滴滴吧吧呜 发表于 牛车网 2019.08.19 17:31

昨天本田公布了之前1.5T版本雅阁加速动力受限的原因,主要是由于下雨,中冷器进水的原因。在此之前,我看到有人说是因为早燃、爆震的原因,现在看来并不是这样。但是所谓的早燃和爆震又什么呢?

爆震是阻碍汽油发动机动力提升最大的敌人,早燃只是严重爆震的一个说法。从汽油发动机诞生伊始,工程师们就在想各种办法来对抗爆震。本期析技就来详细说说爆震以及应对爆震的方法。

爆震简单的来说就是一种不正常的燃烧,比较严重的是在压缩冲程时,还未到达点火点,混合气就因各种原因开始燃烧。这会造成敲缸、活塞连杆变形,甚至会产生损坏曲轴、击穿油底壳等严重后果。

还有一种爆震相对常见,在点火时,混合气体并不是以火花塞为中心均匀的燃烧,而是有多个起火点,火焰之间会发生干涉,导致燃烧不充分。主观的体验就是发动机震动变大、动力下降。

1、油品和爆震的关系

导致爆震发生主要有两大因素,其一是油品,其二是缸内温度。先说油品,一个简单的例子,比如原产车型要求加注95号汽油,而你加了92号汽油,如此就会导致爆震。汽油标号代表着辛烷值,辛烷值越高表明汽油的抗爆性越好,加了设计标准以下的汽油爆震自然是不可避免的。

不过,发生爆震未必一定会损坏发动机。现在的汽车上都有爆震传感器,当监测到爆震发生,ECU会推后点火角,假如情况继续恶化,发动机会进入保护程序,限制动力输出,甚至熄火。

这里有必要解释一下点火角的概念,理论上四冲程发动机的点火时机在压缩冲程结束的时候,也就是当活塞到达上止点的时刻。但是,点火-燃烧-膨胀是一个过程,倘若在活塞上止点点火的话,那么混合气完全燃烧膨胀时,活塞已经开始下行,一部分能量就被浪费了。所以现实中,点火时机都在活塞到达上止点之前,当气体完全燃烧正好完成压缩行程。那么从点火到活塞到达上止点这段时间内,曲轴转过的角度就被称为点火角。

在理解了点火角这个概念后,那么就应该清楚为何推迟点火角会影响动力输出了。工程师在最初标定时,会在设定的汽油标号下把点火角设定得比较激进。也就是说,假如使用辛烷值更高的汽油,并不会让点火角提前,所以使用高标号汽油提升动力的说法是不成立的。

再有,发动机在低转速高负载的工况下,也就是用高档位大油门加速的时候。此时发动机的工作环境特别恶劣,缸内压力和温度都很高,爆震发生概率也会增加。所以,转速低未必会对发动机就好,也未必是省油的。

2、温度和爆震的关系

接下来说说爆震和温度的关系,这与我们日常用车没有太大的关系,最多就是夏天进气温度高会产生一些爆震,不过如之前所说ECU会自行调整,我们正常开就好了。管理温度更多的是工程师在研发时所需要考虑的问题。

若想提升发动机动力,最关键的问题是增加进气量,因为更多的空气意味着能够燃烧更多的燃油。关于自然吸气引擎,之前VTEC那期析技已经详细讲过了。那么对于现在很流行的涡轮增压引擎来说,增加涡轮压力是比较流行的压榨动力的方法,目的同样式增加进气量。

不过,这样也会增加气缸内的温度,温度太高势必会引发爆震。为了解决这个问题,缸内直喷算是一个方法。因为液体汽化过程中会吸收热量,所以当汽油直接喷入汽缸后,缸内温度也会随之降低。

但是单纯靠汽油降温,需要喷更多的油,会导致油耗增高,而且汽油汽化热(汽化是所需的热量)很低,大约是330kj/kg。于是工程师就想到了用其它液体来为气缸降温,比如乙醇和水。记得二战的是时候,德国没有高辛烷值的航空汽油,为了降低爆震他们向油箱内加入了一定比例的乙醇。而宝马在M4 GTS这款车上运用的了水喷射系统,也是同样的原理为气缸降温。

工程师发现,向气缸内喷水,能够看到混合气被水稀释后,比热会略微下降。当混合气体的温度下降20度后,抗爆震极限会提高,如此可以更激进地推前点火角,降低冷却损失,进一步压榨动力。宝马M4 GTS在加入水喷射系统后,最大马力提升了70匹,如果水用完了动力会下降。

写在最后

以上这些极端的做法,只运用在高性能发动机或者赛车上,普通的民用车对于动力没有那么高的需求,所以可以用比较简单的方法来管理气缸内的温度。对于普通用户来说,知道爆震的原理以及工程师的解决方法,可以理性的看待加油和刷ECU的问题了。

(转自新车新技术)

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