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爆震試驗的介紹

時間:2022/5/16閱讀:1411
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爆震,是燃氣預(yù)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(xiàn)在燃氣預(yù)混合燃燒發(fā)動機的壓縮比不能過大,導(dǎo)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(nèi)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(yù)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(xiàn)在燃氣預(yù)混合燃燒發(fā)動機的壓縮比不能過大,導(dǎo)致壓縮效率降低。爆震產(chǎn)生時,發(fā)動機缸內(nèi)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(chǎn)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(biāo)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]  。
爆震試驗爆震試驗
爆震的發(fā)生與發(fā)動機的不合理設(shè)計參數(shù)以及運行工況密切相關(guān)。主要表現(xiàn)在燃燒室、火花塞、進氣道等設(shè)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(chǎn)生爆震現(xiàn)象等。
開展發(fā)動機爆震試驗,對其在各運行工況下的缸內(nèi)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(jù)實驗結(jié)果,分析燃燒情況、優(yōu)化發(fā)動機運行參數(shù),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(biāo)準(zhǔn)。
(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(jù)缸壓測量順序?qū)?/span>壓力傳感器安裝在氣缸頭安裝座上。
(4)數(shù)據(jù)采集軟件、數(shù)據(jù)采集卡、電荷放大器等儀器設(shè)備安裝與調(diào)試。
發(fā)動機暖機過程中開啟進氣定溫加熱裝置,設(shè)定目標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)溫度 39.4℃(美國咨詢通報標(biāo)準(zhǔn) AC33.47-1 中的標(biāo)準(zhǔn)),以模擬標(biāo)準(zhǔn)熱天時的進氣溫度。

爆震的抑制

編輯 播報


增壓直噴汽油機的壓縮比一般小于10,而在實際產(chǎn)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(jīng)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(xiàn)超級爆震(pre-ignition)現(xiàn)象,采用常規(guī)抗爆震措施很難抑制 [2]  。

爆震試驗爆震試驗
近年來研究表明:缸內(nèi)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(jīng)濟性,并且產(chǎn)生較高的HC和CO排放。在當(dāng)量比的條件下增壓GDI發(fā)動機試驗結(jié)果表明:掃氣可以降低缸內(nèi)溫度,減小燃燒室熱負荷,降低渦輪前端溫度。且掃氣將缸內(nèi)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(dāng)量比條件下、壓縮比較高時,難以采用大節(jié)氣門開度實現(xiàn)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(nèi)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。


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