柴油机压缩比那么高,却为何不怕爆震?

非专业但实际车评 2024-07-07 14:26:42

对于汽油机而言,压缩比稍微高一些就可能面临爆震的问题。而为了解决爆震工程师也是煞费苦心,提高散热效率、提高火焰的传播速度,当然最简单的方式则是使用高标号燃油。

汽油机的压缩比有多高?就目前的民用车而言达到13的压缩比就已经顶天了。压缩比达到13对于汽油机而言很高,但这在柴油机领域都不够看的。

柴油机的平均压缩比有多高

汽油机压缩比到13就已经很高了,当然这还是在缸内直喷、盆形活塞、4-2-1排气等技术的加持下而实现的。而柴油机呢?平均压缩比在20左右,也没看到采用任何抑制爆震的手段与技术。

柴油机拥有如此高的压缩比却为何不担心爆震问题呢?原因很简单,因为柴油机在理论层面就不存在爆震现象。当然这与其点火方式关系紧密,压燃无爆震。

内燃机爆震究竟是一种怎样的现象

实际上内燃机这一现象很多朋友都很难表达清楚。如上图的解释也是含糊不清的,爆震的本质在于燃烧室内出现两种火焰。点燃火焰与压燃火焰(自燃火焰)。

如上图所示正常状态下燃烧室顶部的火花塞跳火后,火花会点燃周围部分混合气。然后横向、纵向进行传播,这个传播过程显然是可控、线性、有序的。

可一旦压缩比过大、负荷过高等等因素导致燃烧室温度过高时,就会出现一个现象。那就是点燃火花还没传导到最远端时,热率先传导到远端,导致远端混合气自燃。

此时燃烧室就出现了两种火焰,从上至下传播的点燃火花遇到了远端自燃火花。两种火花的遭遇会导致剧烈的震动,这就是爆震的产生原因。如果过于强烈会导致活塞、连杆甚至缸体破损。

柴油机为什么不会爆震呢?

现在其实这个问题就简单了,汽油机点燃机制、但存在混合气自燃现象(压燃),所以产生两种火焰、相互冲击导致爆震。而柴油机是压燃点火机制。

从理论上看柴油机燃烧室内有且只能存在一种火花,那就是压燃火花(自燃)。因为它并没有配备火花塞,所以从根源上避免了点燃火花的存在。所以无论柴油机的压缩比有多高,理论上均不存在爆震的风险。

为了避免爆震,汽油机有多拼?

而解决爆震最有效的方式其实就是提高燃油的标号,但这实际上是一把双刃剑。更高的辛烷比例的确可以抑制爆震(化学手段),但同样提高了用车成本。

如今为了追求更高的燃油经济性各大主机厂纷纷提高汽油机的压缩比,但如此的后果便是提高燃油标号。燃油经济性提高的同时也造成用车成本的提高?

显然这绝对不是正道,理想的方式在于保证压缩比提高的基础上兼容低辛烷值汽油,这才是最优解。所以产生了盆形活塞,用来缩短点燃火花的传播距离。

活塞到顶后混合气会被压入活塞的凹孔之中从而缩短了燃烧室半径,让点燃火花传播的更快、从而在自燃火花产生前顺利的完成全部混合气的点燃。

缸内直喷、4-2-1排气就不用说了,两者都有为燃烧室降温的作用,迅速散掉热量确保燃烧室温度可控也能很好的避免爆震。再其次就是如今的燃烧室设计都是小缸径、大行程的,目的也是为了避免远端混合气出现高温自燃。

总而言之汽油机会存在爆震问题在于其运行中存在自燃火花产生的隐患,从理论上不能规避、只能抑制。而柴油机运行中有且只有自燃火花的存在,由于其没有点火机构所以不存在第二种火花的产生机会。所以柴油机在理论层面不存在爆震问题,无论它的压缩比有多高均不用考虑爆震问题。

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