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震爆试验

发布时间:2022-05-16点击次数:165次

爆震,是燃气预混合燃烧型发动机特有的工作状态,也是限制汽油机提高其各项性能的难点之一,主要表现在燃气预混合燃烧发动机的压缩比不能过大,导致压缩效率降低。开展发动机爆震试验,对其在各运行工况下的缸内压力、振动等信号进行研究,确定爆震发生的时刻及强度,异或未发生爆震工况的爆震安全裕度,从而保证发动机的安全运行。

爆震,是燃气预混合燃烧型发动机特有的工作状态,也是限制汽油机提高其各项性能的难点之一,主要表现在燃气预混合燃烧发动机的压缩比不能过大,导致压缩效率降低。爆震产生时,发动机缸内压力在紊乱震荡中急剧上升,会激发出频率高、幅度大的压力波甚至是冲击波,从而冲击发动机零部件,产生各种机体噪声;发动机也会剧烈振动,破坏传热流体热边界层,使得散热损失加大,冷却水温度显著提高,气缸盖等零部件温度超标等,同时排气管温度会下降;爆震强度处于爆震阀值边缘时可以提高发动机热效率,但发动机爆震强度过大时,其功率会迅速下降,甚至是毁坏发动机 [1]  。
爆震试验爆震试验
爆震的发生与发动机的不合理设计参数以及运行工况密切相关。主要表现在燃烧室、火花塞、进气道等设计布置上。紧凑的燃烧室以及双火花塞等可以减小火焰传播距离,避免过热爆震;合理的进气道可以增强气流湍动能从而加强火焰传播速度;同时低速的运行工况也会使得进气湍动能减小而降低火焰传播速度,而大负荷的运行工况会使得汽缸温度过高而使燃气自燃,混合气过稀也会使得燃气温度升高而产生爆震现象等。
开展发动机爆震试验,对其在各运行工况下的缸内压力、振动等信号进行研究,确定爆震发生的时刻及强度,异或未发生爆震工况的爆震安全裕度,从而保证发动机的安全运行。此外还可以依据实验结果,分析燃烧情况、优化发动机运行参数,减小爆震安全裕度,使发动机高效运行。航空发动机出厂前要进行爆震试验,以确定机型各工况燃烧运行状况,通过适航要求,确保发动机空中运行安全。
(1)在发动机进气口前安装进气定温加热装置,用于控制进气温度,达到美国咨询通报 AC33.47-1 中的标准。
(2)在发动机起动齿轮盘处安装上止点信号传感器。
(3)根据缸压测量顺序将压力传感器安装在气缸头安装座上。
(4)数据采集软件、数据采集卡、电荷放大器等仪器设备安装与调试。
发动机暖机过程中开启进气定温加热装置,设定目标温度为 39.8℃;系统稳定后,发动机进气温度将控制在 39.4℃~40.5℃之间,保证进气温度不低于爆震试验标准温度 39.4℃(美国咨询通报标准 AC33.47-1 中的标准),以模拟标准热天时的进气温度。

爆震的抑制

编辑播报


增压直喷汽油机的压缩比一般小于10,而在实际产品开发中,通过传统的推迟点火角、加浓混合气、EGR等措施抗爆震似乎已经达到了极限。且增压汽油机除了常规爆震外,在低速高负荷区域还容易出现超级爆震(pre-ignition)现象,采用常规抗爆震措施很难抑制 [2]  。

爆震试验爆震试验
近年来研究表明:缸内直喷汽油机(GDI)通过增压配合VVT控制扫气具有减小爆震的潜力。常规汽油机在高负荷下主要通过推迟点火角并加浓混合气减小爆震,这会显著恶化燃油经济性,并且产生较高的HC和CO排放。在当量比的条件下增压GDI发动机试验结果表明:扫气可以降低缸内温度,减小燃烧室热负荷,降低涡轮前端温度。且扫气将缸内残余废气压入排气岐管,可改善涡轮增压器的工作效率,使得进气量增加,提高发动机的低速扭矩。但当量比条件下、压缩比较高时,难以采用大节气门开度实现较好的扫气效果,而且这时排气温度过高,容易使催化剂超温。而在稀燃的条件下,缸内燃烧温度低,氮氧化物排放有所降低,而混合气的自燃温度高,发动机的爆震倾向小。再通过匹配较高增压保证功率密度,可以达到较高的负荷。同时,采用高的进气压力和进气流量,对扫气更有利。




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