爆震,,是燃氣預混合燃燒型發(fā)動機*的工作狀態(tài),,也是限制汽油機提高其各項性能的難點之一,,主要表現在燃氣預混合燃燒發(fā)動機的壓縮比不能過大,,導致壓縮效率降低,。開展發(fā)動機爆震試驗,,對其在各運行工況下的缸內壓力、振動等信號進行研究,,確定爆震發(fā)生的時刻及強度,,異或未發(fā)生爆震工況的爆震安全裕度,從而保證發(fā)動機的安全運行,。
爆震,,是燃氣預混合燃燒型發(fā)動機*的工作狀態(tài),也是限制汽油機提高其各項性能的難點之一,,主要表現在燃氣預混合燃燒發(fā)動機的壓縮比不能過大,,導致壓縮效率降低。爆震產生時,,發(fā)動機缸內壓力在紊亂震蕩中急劇上升,,會激發(fā)出頻率高、幅度大的壓力波甚至是沖擊波,,從而沖擊發(fā)動機零部件,,產生各種機體噪聲;發(fā)動機也會劇烈振動,,破壞傳熱流體熱邊界層,,使得散熱損失加大,冷卻水溫度顯著提高,,氣缸蓋等零部件溫度超標等,,同時排氣管溫度會下降;爆震強度處于爆震閥值邊緣時可以提高發(fā)動機熱效率,,但發(fā)動機爆震強度過大時,,其功率會迅速下降,甚至是毀壞發(fā)動機 [1] ,。
爆震試驗 爆震的發(fā)生與發(fā)動機的不合理設計參數以及運行工況密切相關,。主要表現在燃燒室、火花塞,、進氣道等設計布置上,。緊湊的燃燒室以及雙火花塞等可以減小火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x,,避免過熱爆震;合理的進氣道可以增強氣流湍動能從而加強火焰傳播速度,;同時低速的運行工況也會使得進氣湍動能減小而降低火焰?zhèn)鞑ニ俣?,而大負荷的運行工況會使得汽缸溫度過高而使燃氣自燃,混合氣過稀也會使得燃氣溫度升高而產生爆震現象等,。開展發(fā)動機爆震試驗,,對其在各運行工況下的缸內壓力、振動等信號進行研究,,確定爆震發(fā)生的時刻及強度,,異或未發(fā)生爆震工況的爆震安全裕度,從而保證發(fā)動機的安全運行,。此外還可以依據實驗結果,,分析燃燒情況、優(yōu)化發(fā)動機運行參數,,減小爆震安全裕度,,使發(fā)動機高效運行。航空發(fā)動機出廠前要進行爆震試驗,,以確定機型各工況燃燒運行狀況,,通過適航要求,確保發(fā)動機空中運行安全,。
(1)在發(fā)動機進氣口前安裝進氣定溫加熱裝置,,用于控制進氣溫度,達到美國咨詢通報 AC33.47-1 中的標準,。
(2)在發(fā)動機起動齒輪盤處安裝上止點信號傳感器,。
(3)根據缸壓測量順序將壓力傳感器安裝在氣缸頭安裝座上。
(4)數據采集軟件,、數據采集卡,、電荷放大器等儀器設備安裝與調試。
發(fā)動機暖機過程中開啟進氣定溫加熱裝置,,設定目標溫度為 39.8℃,;系統(tǒng)穩(wěn)定后,發(fā)動機進氣溫度將控制在 39.4℃~40.5℃之間,,保證進氣溫度不低于爆震試驗標準溫度 39.4℃(美國咨詢通報標準 AC33.47-1 中的標準),,以模擬標準熱天時的進氣溫度。
增壓直噴汽油機的壓縮比一般小于10,,而在實際產品開發(fā)中,通過傳統(tǒng)的推遲點火角,、加濃混合氣,、EGR等措施抗爆震似乎已經達到了極限,。且增壓汽油機除了常規(guī)爆震外,在低速高負荷區(qū)域還容易出現超級爆震(pre-ignition)現象,,采用常規(guī)抗爆震措施很難抑制 [2] ,。
爆震試驗 近年來研究表明:缸內直噴汽油機(GDI)通過增壓配合VVT控制掃氣具有減小爆震的潛力。常規(guī)汽油機在高負荷下主要通過推遲點火角并加濃混合氣減小爆震,,這會顯著惡化燃油經濟性,,并且產生較高的HC和CO排放。在當量比的條件下增壓
GDI發(fā)動機試驗結果表明:掃氣可以降低缸內溫度,,減小燃燒室熱負荷,,降低渦輪前端溫度。且掃氣將缸內殘余廢氣壓入排氣岐管,,可改善渦輪增壓器的工作效率,,使得進氣量增加,提高發(fā)動機的低速扭矩,。但當量比條件下,、壓縮比較高時,難以采用大節(jié)氣門開度實現較好的掃氣效果,,而且這時排氣溫度過高,,容易使催化劑超溫。而在稀燃的條件下,,缸內燃燒溫度低,,氮氧化物排放有所降低,而混合氣的自燃溫度高,,發(fā)動機的爆震傾向小,。再通過匹配較高增壓保證功率密度,可以達到較高的負荷,。同時,,采用高的進氣壓力和進氣流量,對掃氣更有利,。