爆震與積碳
大家都知道一般汽車引擎是四行程汽油引擎,進氣"壓縮"動力(燃燒)"排氣~~這四個動作都是單獨作用,而且曲軸要轉兩圈,
(二行程是曲軸轉一圈,完成進"壓"動"排,這個二行程引擎我們今天不談)~~而這個爆震就是發生在壓縮行程快終了跟動力行程要開始之間,
就是燃燒的問題~~~
先來談燃燒,引擎的燃燒(內燃機)是在汽缸裏,所以有點複雜,在這個汽缸裏面有活塞下拉的混合氣,有溫度"壓力"熱傳導"殘留廢氣等,
而最重要的就是汽油跟空氣的混合比~~根據汽油燃燒的化學公式,汽油完全燃燒的理論混合比是15.1:1~~~不過要達到完全燃燒那目前來講是滿困難的,
一般空氣量都比理論上所需的更多,因為這些進入汽缸的混合氣要被壓縮,才能以較大的爆發來推動活塞下行,產生動力~~~當供油系統將混合好的油氣送入汽缸內,
經由活塞壓縮後,點火系統的高壓線圈傳送電流至火星塞,利用火星塞兩極之間的火花引燃油氣,為了引燃油氣,必須對油氣提供一相當的能量,
這個能量就是<<燃點>>,燃點小點火越容易~~~
當火星塞點火後,火焰便開始以燃燒壓力波的形式向外傳播,傳播的方式是以火星塞為中心,一層一層依序向外燃燒,就像把石頭丟入水中,
在水面形成漣漪那樣,在火焰向外傳播時,在已燃燒和未燃燒的油氣之間,有一進行燃燒氧化反應的反應帶,反應帶的範圍大小會影響燃燒的反應速率和汽缸內壓力上升的速率,
油氣燃燒的速度對引擎的性能有決定性的影響,燃燒的速度越快,引擎的性能越好;爆震的發生也會越小~~~然而汽缸壁由於有冷卻系統的作用,
溫度大都維持在200℃ 左右,這相對於800℃ 以上的火燄溫度來說是很低的溫度,所以當燃燒波傳到汽缸壁時,火焰的溫度便立刻下降,
使得汽缸壁附近燃燒波的氧化作用因而減慢甚至中斷,而這減慢的氧化反應便產生了不完全氧化的產物HC及CO,這一氧化反應較慢的區域就會產生積碳,
積碳層越小,表示汽缸的熱傳損失量越少,引擎的熱效率較高出力較大~~~這一層如果有看過拆開引擎的車友就知道,在汽缸最上緣有一層積碳跟燃燒室裡面那就是了~~~
燃燒速度會因為混合氣的組成,壓力,溫度而變化,目前最理想的混合比是14.7:1~~可得到最大的燃燒速度,
混合比低或高達到某一界限以上時,火燄便不再前進,汽油的燃燒界限是22:1~8:1 ,可安定運轉的極限是18:1~~
壓縮比的增加會同時影響燃燒時的溫度與壓力,並讓油氣分子間的距離變小,而油氣的燃燒速度也隨著壓縮比的增高而增快,
高性能引擎都想辦法在不發生爆震的前提下盡量的提高壓縮比~~~
引擎的最大功率輸出是取決於油氣燃燒產生最大氣體壓力時活塞的位置,而這個位置的改變可經由點火正時的改變來達成,
最理想的點火正時角度就是要讓燃燒過程完成一半時,活塞位置剛好抵達上死點,此時活塞正好完成壓縮行程準備往下運動,
因此燃燒所產生的最高壓力可完全用來把活塞往下推,這就是產生最大燃燒速度點火正時~~~
有了以上的概念後,我們現在來談爆震,爆震就是敲缸,就在加速或爬坡時比較會出現ㄌ一ㄚ~~ㄌ一ㄚ聲音,爆震是引擎燃燒過程中所產生的異常燃燒現象,
爆震的特性是開始時點火及燃燒波的傳播都正常,但是最後應該燃燒的一部份油氣,因為受了燃燒後氣體膨脹所造成的壓縮作用,使其體積縮小溫度和壓力升高,
在燃燒波尚未傳到該處之前,一部份油氣的溫度已經達到<<自燃點>>後就會自行引燃,並且以很快的速度迅速向外傳播,
而當正常燃燒和爆震燃燒兩個方向相反的燃燒壓力波相遇時,會產生劇烈的氣體震動,並發出特有的金屬撞擊聲,輕微的爆震無法被人的感官所察覺,
當你能感覺得到引擎爆震所產生的噪音和震動時,這時的爆震情況已經嚴重得超乎你的想像,有感爆震持續一段時間後,將使得活塞"汽缸頭"汽門"
活塞環等產生嚴重的損壞~~~
那產生自燃的原因呢~~就是<<燃點>>~~~而影響燃點最直接的因素~~對~~就是壓縮壓力與燃料的辛烷值,
汽油辛烷值的選用必須與引擎的壓縮比配合,理論上壓縮比8~9用辛烷值92~95的汽油,壓縮比9~10用辛烷值95~100的汽油,
壓縮比高的引擎若使用辛烷值低的汽油,將造成爆震連連,而壓縮比低的引擎若誤用辛烷值較高的汽油,
可能因燃燒溫度過高造成引擎過熱~~~~在汽油中添加含鉛化合物(四乙基鉛),可以大幅降低爆震程度,
但四乙基鉛中的鉛,卻會造成空氣污染~~而且現在的汽車皆有觸媒轉化器千萬別加含鉛汽油,理論上壓縮比9.5以上就應該使用98無鉛汽油,
辛烷值的高低,代表的是引擎燃料的抗爆震性的優劣,以異辛烷的抗爆震能力定義為辛烷值100,不過除了辛烷值之外,還有其他因素~~~
燃燒室內如果有積碳會影響燃燒室的散熱並造成壓縮比的提高,讓原本不會發生爆震的引擎也發生爆震,
不過要積到引擎發生爆震,那要有長久的時間,通常車子有常常提高轉速,那積碳累積就比較少~~~
再來就是點火正時,若點火過早活塞在壓縮行程抵達上死點前燃燒掉的油氣較多,會使活塞進行壓縮時所需的力量增加,
同時也會提高燃燒室內的最高溫度與壓力,而易產生爆震~~若點火正時延遲,部分的油氣都在活塞過了上死點以後燃燒,
燃燒時活塞已經往下運動,可以抵消掉一部份燃燒後氣體膨脹所導致的壓力升高作用,減輕爆震的發生,不過假如點火過慢,
引擎的效率會降低~~雖然點火正時的延遲會造成引擎無力耗油增加,但是對於爆震控制方式的選擇比其他消除爆震的方式要來得簡單"經濟"可行,
所以車友們的車如果有爆震發生的話,除了可用98的汽油,當然油價較高,另外就是把點火正時調慢一點,
當然混合比過稀或混合不均勻都會造成爆震,較濃的油氣將使尾氣的自燃點火延遲時間增加,但也會使燃燒較不完全,
產生的熱量較少,使得燃燒最後的溫度降低,減少爆震的發生,但也導致燃料用量增加,同時降低引擎出力~~~
以上有關爆震就這樣囉,希望對大家有點幫助
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