圖 6-1
在正的引擎操作，燃料/空氣混合氣體經由火星塞點燃其火焰擴散到燃燒室，如圖6-1所示。雖然火焰擴散的很快（在幾毫秒就可以通過汽缸），但是是非常平順的過程而且釋放熱能的過程也很平順。
但是在這過程中，在燃燒室邊緣的氣體會經歷來自火焰擴散的壓力及溫度增加。有時候增加的壓力及溫度會導致尚未燃燒的燃料/空氣混合氣體在火焰到達前開始瞬間的自燃。結果是導致非常快速的釋放熱能，而産生快速的溫度與壓力上升，是爆炸現象而不是平順的燃燒現象。
這種爆炸釋放出的能量會使引擎産生乒乒砰砰的震動聲音，稱爲爆震。但是這不只是不愉快的聲音；瞬間上升的壓力及溫度會損壞活塞、汽缸蓋墊片及其它引擎的元件，逤以必須避免爆震。
爆震的主要原因是不協調的點火順序及時間。當點火順序及時間提前時，火星塞提前在引擎操作周期的早期點火，在這時燃燒的壓力及溫度會更高，更容易産生爆震。所以需要足夠的延遲點火順序及時間來防止爆震；但是這本身也有其他的問題。
圖 6-2
引擎的扭力輸出隨著點火順序及時間而變，如圖6-2所示。因爲燃燒的速度有限制，通常燃燒混合氣體必須在活塞到達汽缸上部空間的中央前點燃才能達到最大的扭力輸出。
「M」點，是扭力輸出的最高點，通常稱爲MBT（最佳扭力的最小點火順序及時間起始點）。然而，在有些狀況下，爆震在到達這最佳點時會開始，例如點「K」。這時候引擎的輸出比理論上能達到的值低很多，但是點火順序及時間不能再提前，否則會有災難的損壞風險。這時稱爲引擎被爆震限制。
在理論可行性與因爲爆震而實際能做到之間的間隔隨著引擎設計的細節變化很大。有些引擎在所有的正常狀況下都不會被爆震限制，這就是爆震發生點超過最大扭力産生點。在典型的自然吸入的引擎，損失約在5 - 10%；對高度渦輪增壓的引擎，可以是20%或更多。因爲對一個極端爆震限制的引擎，即使提前一到兩度的點火順序及時間會有增加的利益，因此新型引擎都有「先進的爆震控制系統」，此系統用加速計傾聽引擎的聲音然後精確的調整個別汽缸的點火時間來避免這些危險。
因爲是壓力及溫度導致爆震，渦輪增壓引擎被影響的最大，不只因爲汽缸中的壓力比較高，而且渦輪增壓也加熱輸入的空氣（這就是爲什麽冷卻器這麽重要）。爲了補償，渦輪增壓引擎的壓縮比通常都比自然吸入引擎低。
降低空氣及冷卻劑溫度是抑制爆震的好方法（冷空氣的密度比較大，允許引擎吸入更多的空氣量）。這就是爲什麽不建議「誘導裝備」由熱的引擎區吸入熱空氣而建議吸入外來的空氣。
降低爆震的最後策略是，如此可以提前點火順序及時間（因此更多的扭力），是使用高辛烷值的燃料。高辛烷的燃料含有的成分如苯，不容易自燃，而比較少的成分如正庾烷，比較容易自燃。 一般來說，這就是一般燃料與高級燃料之間的差異，而燃燒速率及含有的能量都很類似。
不要將爆震與預燃混爲一談，預燃是燃料/空氣混合氣體在火星塞開始點火前就開始燃燒，其典型的原因是在燃燒是有熱點。然而，預燃代表點火順序及時間提前很多，他經常會導致爆震。
對耗油量的一個重點是爆震幾乎都是在高引擎承載下發生。在正常行駛條件下，輕承載，爆震是高度的不可能，而引擎可以在最佳的點火順序及時間下操作。所以降低爆震的動作通常會增加引擎的動力（假設提前點火順序及時間來利用這一點），這通常不會增加經濟效益。
柴油引擎沒有爆震，或者是更精確的說，他們一直在爆震。在柴油引擎中，將空氣壓縮到高溫及高壓，在噴入的瞬間，燃料立即點燃並沒有火源。這就是柴油引擎有特殊的「柴油卡搭聲」的原因，快速的燃燒産生爆炸型式的壓力增加。柴油引擎的設計能承受這些，例如很強的活塞，而不會損壞。缺少「爆震問題」使柴油引擎能在高加壓下操作，因此能再一般的速度下可以的到高扭力，所以新型的柴油引擎開起來感覺很好。
柴油引擎是特別的最佳化有自燃的趨勢。在低溫快速的自燃改良柴油引擎的噪音及性能，所以需要高十六烷值。簡單的說，高十六烷值（容易自燃）與汽油引擎需要的高辛烷值正好相反（不容易自燃）。這就是當一般的省油裝置宣稱能同時使用在汽油及柴油中，是有問題。
沒有留言:
張貼留言