又爆缸了,如何减少爆震让我非常头疼

2024-01-14 23:48:08 - CLauto酷乐汽车

又爆缸了,如何减少爆震让我非常头疼

虽然爆震和早燃这两种情况都会对引擎寿命产生非常严重的损害,甚至当场炸缸。但其产生原理有区别,控制方法也有区别。所以我们在调写程序时应该注意区别爆震和早燃。

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 爆震 

是指在火花塞点火之后,远端混合气在压力、温度的作用下自发起火的现象。多由燃料、点火时刻、压缩比、空燃比、缸温等因素导致。爆震在很大程度上限制了引擎的动力水平和动力特性。排除车重、行驶负载等因素。

 早燃 

是指在还未点火的压缩冲程中,混合气自发起火的现象。多是因为火花塞、积碳等尖细部位的高温导致的。其特征是没有冲击波、低音。常被归类为爆震(Knock)的一种,于是通常所说的爆震就可以分为两种情况:

 自发燃烧 

是在火焰锋面前方,尚未被火焰锋面直接触及的混合气自发的燃烧。这种自发燃烧的原因,多是由于燃烧导致的高压、高温先于锋面传递到了前方,前方混合气无法耐受此时的压力和温度,导致了自燃。

局部高温导致燃烧

火花塞局部聚集的热量向外传导的过慢,局部高温,在通电产生火花之前,混合气就因为火花塞局部的高温而开始燃烧了。

爆震时,两个甚至多个燃烧区同时存在于缸内。

自发燃烧区域的火焰锋面传播速度约为正常火焰锋面传播速度的10-100倍。平时能耳闻听到的爆震声,就是这种压力波撞击缸壁产生的。

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过多的热量会导致机油过热失效、活塞顶变形卡滞、活塞销卡滞、火花塞烧蚀等问题。

过大的缸压会导致活塞环和缸壁的严重磨损,也可能导致三道活塞环对活塞的固定作用不足,进而导致活塞抖动,活塞裙部撞击缸壁、连杆孔松动等问题。

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要注意的是,爆震的声音可能会被高转速时引擎的其它噪音、进气声音、排气声音等多种声音掩盖。所以,仅凭耳朵听来确认有爆震是可行的,仅凭耳朵听来确认没有爆震可能是不可行的。

影响爆震和早燃的因素

除去燃料因素外,单从引擎来说,压缩比提高、缸温增加、空燃比过大是导致爆震的主要的后期原因。

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压缩比

对于常见引擎来说,更高的压缩比意味着更大的扭矩。

所以从理论上来说,换用薄缸垫、换活塞、换火花塞等操作都可以提高全段转速内的扭矩。对于大幅提高增压值的涡轮引擎来说,应该适当降低一些压缩比,以适应更高的增压值和缸温。

缸内积碳会占用缸内的容积,导致压缩比变大,爆震倾向增加。

缸温

燃烧室顶部、气门内面、活塞顶的污染会影响到缸内的散热效率。对于积碳这种内部有微孔的结构来说,本身还是不利于导热的。

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缸体

由于强度较差,铝合金缸体通常需要通过加厚加大的方式达到和铸铁缸体同样的强度。这就导致了其体积比铸铁缸体更大,以及一些辅助的肋条等强化设计。

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相比于铸铁缸体引擎而言,体积更大的铝合金缸体通常可以将4缸引擎减重十几公斤。这有利于整车的减重及重心的平衡。导热能力更好的铝还可以提高散热能力,降低引擎的爆震倾向。

空燃比

积碳表面容易吸附一些汽化后的燃油,导致实际参与燃烧及燃烧后剩余的燃料减少,空燃比变大。

通常来说在大负载工况下,更大的空燃比意味着更严重的爆震倾向和更高的缸温。

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所以,对于一些容易烧机油或积碳严重的车型来说,爆震或早燃和烧机油之间是相互增强的,且增强率会越来越大。

爆震或早燃所产生的严重磨损会导致机油消耗率越来越大,缸内积碳的增加率越来越严重。缸内积碳不仅会增加压缩比、稀释空燃比、增加缸温,其上的局部高温点还容易导致爆震或早燃。

即使是烧机油不严重(或所谓的不烧机油)的车辆,在使用一段时间后其内部也会出现一些积碳等污染物,引擎本体和散热系统的散热效率也会变差。

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所以爆震或早燃的倾向也会增加。

为了抑制爆震或早燃,可以做的事情主要有——

换用更高标号或更高品质的燃料、清洗散热器外壳、换用高品质机油、拆除引擎上的装饰盖、拆除引擎盖背面的隔热棉等。

均匀喷油

缸内直喷引擎相比于歧管喷射引擎来说,在燃烧上没有直接的区别。其优势主要是:油气降低的是缸温,而不是管路温度,更利于控制爆震。

分层喷油

分层喷油是可以喷出利于控制爆震的油气分布的。比如在点火时刻,火花塞电极附近聚集的混合气浓度容易被点燃,远端区域的稀薄混合气不易被点燃。

少量轻微的爆震,对引擎的寿命影响不大,还可以起到一些清理活塞顶、燃烧室顶及气门上积碳的作用。

 改装情况下 

在更换了非原厂型号的硬件(活塞、连杆、缸套、水道封闭块、缸盖、凸轮轴等)后,缸体的振动特性和原厂缸体相比会有一些变化。

此时,原厂的爆震特征数据就未必还适用了。

但新的爆震特征是什么呢?唯有再次经过严谨的试验才能得知。普通玩家和普通改装店,很难确定这些数据,最多只能是根据同款引擎的改装经验和长期赛道、街道实测推测出来。

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毕竟,主机厂也是炸机炸出来的数据。

如果将原厂爆震特征表中的数据改写一下(比如改大数值),就可以让ECU认为此时的振动没有达到原厂认定的爆震标准。

ECU也就不会提升爆震控制的等级,引擎整体的动力性也就不会因爆震控制减弱太多。但爆震依旧还是发生了的,过度磨损和炸缸的风险依然存在,只是被人为的主动无视掉了。

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所以,如果你不是在赛程很短的直线加速赛场上,最好不要改动这些数据。

这个传感器既然是监测振动的,又极其重要,就要保证其感受到的振动和中缸实际的振动尽量一致。

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安装前要确认传感器外观完好无损,保证传感器和安装位的干净清洁(不能在压合接触面中留有油泥等污染物)。安装时需要用精度足够好的扭矩扳手和角度表按照维修手册规定的方法安装。

因为,爆震传感器极其重要。

爆震传感器是固定在引擎中缸外部的一个(或多个)极其重要的传感器。

其原理是监测中缸的振动(噪音),并将振动信号传至ECU。ECU根据提前标定好的数据判断接收到的(振动)噪音是否符合爆震的标准。

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图为本田L15B引擎的爆震特征表,存储于ECU中。上图为1缸、4缸的特征值,下图为2缸、3缸的特征值(其中“65535”的一行和一列为无效数据,无需考虑)。

对于这款4缸引擎来说,爆震传感器的安装位置是中缸的正中间,即2缸、3缸之间的外部缸体上(有些引擎为例更精确的感知振动,会在适当的位置安装多个爆震传感器)。

传感器距离2缸、3缸较近,距离1缸、4缸较远,所以从图中可以看出2缸、3缸的数据整体大于1缸、4缸的数据。

在有效数据中,能看到在一些相邻的格子中,数值是相同的。这主要是由于厂家测试过程中的成本控制,没有进行更加精细化的测试了。实际情况(最佳试验及标定结果)应该是每个格子都不同的。

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有些工况下,爆震对引擎的损耗会非常严重,工程师的测试就会细致些。

有些工况下,爆震的影响并不大,工程师也就更注重研发成本了。有些不常用到的工况下,比如高转低负载,同样也是以研发成本为重,不会标定的太细致。

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ECU接收到的振动信号大于表中相应工况下的数据时,ECU就会认为出现了符合原厂认定标准的爆震,进而进行相应的控制。每款车型的爆震控制都有自己的特点,并不完全一致。简单来说,多是利用点火角、空燃比和涡轮压力联合控制,但经常以点火角控制为主。

 如何减少爆震 

而爆震是无法完全避免的,轻微的爆震还可以提高一些动力输出。

厂家会在研发测试中确定引擎出现爆震时的噪音特征,并在试验中大致确定出什么样的爆震会对引擎寿命产生什么样的影响。其中包括了爆震侦听、缸压监控、拆解检查等方式。

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在确定了哪些爆震可以接受后,再标定爆震阈值图(符合阈值图的爆震才被认为是爆震并进行控制)。有了阈值图后,厂家还需要针对图中的不同情况进行有针对性的保护控制。

比如:限制增压值、加浓喷油、延迟点火等。

在更换了活塞、连杆、曲轴、气门、歧管等部件或对缸盖、缸体等部位进行了机加工后,引擎的爆震噪音特征已经不同于原厂引擎了。

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此时原厂ECU中检测爆震所用的特征模型就可能不再适用了。

因此ECU可能无法准确检测出哪些噪音是可以接受的,哪些噪音必须被认为是爆震并进行控制。由于零部件的改变和爆震特征的改变,原厂的控制方法也可能不再适用了。

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爆震对新引擎的寿命会有什么影响也不好确定。对于普通玩家来说,此时引擎的寿命如何只有在真的出现问题是才能知道。

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