[科普中國(guó)]-早燃

原因

早燃是一種發(fā)動(dòng)機(jī)的常見的反?，F(xiàn)象。造成這種反?，F(xiàn)象的主要原因是，發(fā)動(dòng)機(jī)在重負(fù)荷下工作過久或因某種原因而造成溫度過髙，使燃燒室內(nèi)火花塞兩電極、排氣門頂部、活塞頂部的炭渣，以及燃燒室內(nèi)的某些尖凸之處受熱過高，散熱不良而形成“熱點(diǎn)”，造成了火源。這種火源起了與電火火花相似的作用，不過點(diǎn)燃的時(shí)刻毫無規(guī)律，無法控制。如果早燃的時(shí)間比正常點(diǎn)火時(shí)間提前不多，那么發(fā)動(dòng)機(jī)的反?，F(xiàn)象就不很顯著。如果早燃的時(shí)間比正常點(diǎn)火時(shí)間提前很多，就能使發(fā)動(dòng)機(jī)的功率顯著下降，發(fā)動(dòng)機(jī)件期損壞。早燃嚴(yán)重時(shí)，能在汽化器處放炮，甚至使機(jī)器不能工作。3

特征早燃的特征是功率下降，發(fā)動(dòng)機(jī)工作不穩(wěn)定且有敲缸聲（較為沉悶），并有過熱現(xiàn)象。功率下降是因?yàn)槿紵罡邏毫Τ霈F(xiàn)在循環(huán)的不適當(dāng)時(shí)刻，在壓縮時(shí)又消耗了較多的功。同時(shí)，因?yàn)檫@時(shí)燃燒是在散熱面積較大的情況下進(jìn)行的，因而使傳給冷卻水的熱量增加，發(fā)動(dòng)機(jī)于是就過熱。早燃所產(chǎn)生的壓力升高會(huì)增加機(jī)件的負(fù)荷，使它們加速磨損。使用經(jīng)驗(yàn)表明，不很嚴(yán)重的早燃，往往表現(xiàn)在停止火花塞點(diǎn)火后，發(fā)動(dòng)機(jī)仍繼續(xù)著火運(yùn)轉(zhuǎn)。4

早燃在外表特征上和爆燃是有些相似的，但它們的性質(zhì)和產(chǎn)生的原因卻完全不同。早燃產(chǎn)生在火花塞跳火之前，且無沖擊波產(chǎn)生；爆燃是在燃燒后期才產(chǎn)生的，且有沖擊波產(chǎn)生。早燃時(shí)混合氣的燃燒速度仍然是正常的，而爆燃時(shí)的燃燒速度卻超過正常值許多倍。4

爆燃時(shí)由于發(fā)動(dòng)機(jī)過熱而可能引起混合氣的早燃，所以爆燃和早燃可以在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)同時(shí)發(fā)生。

判斷方法判斷早燃和的方法是：如果發(fā)動(dòng)機(jī)在重負(fù)荷下工作時(shí)，發(fā)出一種金屬的敲擊聲，電門（點(diǎn)火開關(guān)）關(guān)閉后機(jī)器仍然自轉(zhuǎn)，就可斷定這是早燃。如果發(fā)動(dòng)機(jī)響聲頻起，這時(shí)把點(diǎn)火時(shí)間延遲一些，響聲便減輕或停止,就可斷定這是爆燃?；虍?dāng)響聲頻起時(shí)，使混合氣變濃些，或用酒精或苯代替汽油使用時(shí)，響聲立即消失，這也是爆燃。3

多缸發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃，常在各缸同時(shí)出現(xiàn)，而早燃則多限于某些個(gè)別氣缸。所以當(dāng)早燃發(fā)生時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)就振動(dòng)不穩(wěn)，甚至搖擺。而爆燃則常呈現(xiàn)平均的振動(dòng)狀態(tài)。再是，早燃發(fā)生時(shí)的敲擊聲比較鈍弱，損害也較輕微，但機(jī)器馬力下降較爆燃嚴(yán)重。3

早燃與爆燃區(qū)別早燃和爆燃兩者都是燃燒室內(nèi)排氣門或積炭嚴(yán)重處，處于高溫?zé)霟釥顟B(tài)引起的，產(chǎn)生的危害都比較大。最大區(qū)別有兩點(diǎn)：（1)爆燃是表面自燃著火，是在火花塞點(diǎn)火燃燒混合氣之后產(chǎn)生的。這就是說，過氧化物產(chǎn)生在做功行程，使自燃時(shí)刻滯后于點(diǎn)火提前角。早燃也是表面處于高溫?zé)霟釥顟B(tài)，但它是在火花塞點(diǎn)火之前引起自燃的。早燃產(chǎn)生在壓縮行程，早燃比點(diǎn)火提前角大。(2)早燃和爆燃產(chǎn)生的金屬敲擊聲音不同。早燃產(chǎn)生的金屬敲擊聲較沉悶。爆燃產(chǎn)生的金屬敲擊聲尖銳。（3)區(qū)別的方法是:切斷點(diǎn)火時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)就立即熄火，說明此時(shí)的不正常燃燒產(chǎn)生的現(xiàn)象是爆燃;關(guān)了點(diǎn)火開關(guān)后，發(fā)動(dòng)機(jī)仍運(yùn)轉(zhuǎn)，說明此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的不正常燃燒產(chǎn)生的現(xiàn)象是早燃。5

解決方案（1）優(yōu)化氣道

增壓發(fā)動(dòng)機(jī)因?yàn)檫M(jìn)氣壓力和進(jìn)氣量比自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)要高出很多，所以在混合氣的形成上與自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)有很大不同，增壓發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道的設(shè)計(jì)要考慮到滾流比的大小，滾流比可以增加混合氣在氣缸內(nèi)的混合強(qiáng)度，提高燃燒速度。如圖2、圖3所示分別為原機(jī)進(jìn)氣道和優(yōu)化后的氣道方案。6

（2）優(yōu)化燃燒室

優(yōu)化燃燒室是在優(yōu)化氣道的基礎(chǔ)上，加上擠氣面，擠氣面如圖10所示。

擠氣面可以提高混合氣的燃燒速度，提高燃燒效率， 原擠氣面位置的火焰?zhèn)鞑バ问降玫礁淖?，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x相對(duì)縮短，燃燒更加完全，燃燒后整個(gè)氣缸內(nèi)的溫度會(huì)較以前相對(duì)降低一些；而擠氣面加工在進(jìn)排氣兩側(cè)，特別是排氣側(cè)的擠氣面，會(huì)減少排氣階段殘余廢氣的殘留，氣缸內(nèi)的殘余廢氣也會(huì)相應(yīng)減少，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)下一個(gè)工況的燃燒有好處。6