论汽油机产生爆震的原因、危害与预防(熊木水)30

论汽油机产生爆震的原因、危害与预防
熊木水
（江西现代技师学院江西南昌 330095）
摘要：本文主要针对汽油发动机产生的爆震故障，从汽油机产生爆震的外部特征、引起的原因、造成的危害、预防的措施等4个方面去论述此故障的成因与应对方法。

关键词：汽油机爆震；不正常燃烧；金属敲击声；环境污染
一、前言
随着汽车深入人们的日常生活，越来越多的用车问题也暴露出来。

发动机爆震就是一个最近比较常见的问题，很多对此不太了解的朋友听了这个词，感到很困惑。

其实发动机爆震并不复杂，只要明确了爆震的原因就能够对症下药解决问题。

汽油发动机爆震燃烧是一种不正常的燃烧现象，它不仅危害发动机的使用寿命，影响车辆的动力性和经济性，还会污染环境，有害于大众。

虽然汽油机产生爆震是汽车故障中常见的现象，但是如何面对、理解、重视与预防它，是我们从事汽车行业工作者的责任。

二、正文
(一)汽油发动机产生爆震
汽油发动机产生爆震，不仅加速发动机的早期损坏，还会直接影响企业的经济效益。

当汽油机发生爆震时，一般有下列外部特征：
(1)汽油机运转时机内伴随有不规则的金属敲击声。

(2)汽油机工作不稳定，运转时有较大的振动。

(3)发动机冷却系温度偏高。

(4)发动机气缸盖温度上升。

(5)发动机功率下降。

(6)发动机燃料燃烧不完全，排出的废气中有黑烟。

(7)发动机燃油消耗率增大。

(二)汽油机产生爆震的原因
汽油机产生爆震的原因，应从汽油机气缸混合气体燃烧概念及燃烧过程去分析理解。

汽油燃料以气态与空气混合，在一定的温度与压力作用下，其中的碳氢原子与空气中的氧发生激烈的化学反应，并伴随有放热和发光的效应，这一现象称为发生燃烧。

汽油机的燃烧过程分3个阶段。

(1)诱导期：火花放电后，需要经过一定的时间才形成火焰中心，这段时间称诱导期。

(2)明显燃烧期：火焰中心形成后，发生火焰传播现象，从传播到最后燃烧
的那部分混合气为止，所需经过一段时间称明显燃烧期。

(3)补燃期：在火焰传到最后燃烧的那部分混合气后，由于膨胀过程仍然有燃烧在继续进行，此放热的阶段称补燃期。

在汽油机的气缸里，由火花放电引起火焰传播。

在火焰传播过程中，工作混合气在全部燃烧完毕的整个燃烧过程中，具有10～30m／s的正常燃烧速率，缸内的压力有很小的波动，基本上均匀。

如果在火焰前锋到达之前，未燃气温度急剧升高达到燃料的自燃温度而自行着火形成新的火焰中心，则火焰伴随着很高的局部压力以超音速传播，形成强烈的冲击波。

这时燃烧速率达到1000～4000m／s，迅速而又猛烈地将混合气燃烧完毕，这种燃烧过程属“不正常的燃烧”，也就是发生爆震的根源。

(三)汽油机产生爆震的危害
汽油机产生爆震会使气缸的压力和温度极迅速升高，与周围气压极不平衡，在火焰前方引起高强度的冲击波，往复地撞击缸壁、活塞顶和燃烧室壁，引起强圃火动并产生震音，而且未完全燃烧的气体会形成黑烟，给汽油机部分构件和人们生活环境造成危害。

造成的主要危害有：
(1)由于汽油机产生爆震时产生强烈的冲击波，使活塞、连杆轴承和主轴轴承磨损加剧，造成轴承合金表层破坏。

局部高温、高压易使活塞、气门烧坏，严重影响发动机的动力，缩短发动机的使用寿命。

图1.
(2)汽油机产生爆震（如图1）时燃烧室内部温度高达3000℃左右，压力波和灼热气体对缸壁反复冲击，破坏了缸壁等壁面的气体附着层。

高温下的燃气向缸壁等壁面传热增加，导致气缸等零件的温度过高，造成发动机温度过热，严重时使活塞顶部烧损。

(3)混合气在缸内“不正常燃烧”，使气缸盖燃烧室积炭过多，排气管冒黑烟。

燃烧室内部高温作用，使燃烧产物加速分解，严重时析出炭粒，游离炭粘附在气缸壁、燃烧室、活塞顶、气门头上而形成积炭。

由于积炭传热性较差，
使缸盖受热不均匀而造成变形或裂纹。

高温积炭表面还会促使表面点火的产生，导致新的不正常燃烧，燃烧更加恶化，使发动机的功率及经济性严重下降。

同时因冷却损失增大，游离炭来不及还原为二氧化碳，其中一部分随废气排出，形成排气管冒黑烟，污染环境有害于民。

(4)爆震时会使发动机动力下降，增加油耗。

在发动机产生爆震时，局部区域的压力和温度很高，带冲击性的压力波使一部分能量消耗在零件的变形和压力波本身的反复振荡上。

燃烧产物的热分解还要消耗一部分热量，这些能量也不能回放利用。

同时，由于传给冷却系统的热量增多，做功的热量进一步减少。

因此，爆震时动力下降、油耗上升。

(四)预防汽油机产生爆震的措施
汽油机产生爆震应及时排除并且曰常要做好预防措施。

在曰常工作中，各级维修管理人员、维修工、汽车驾驶员务必注意汽油机产生爆震时的外部特征，发现问题按规范、按标准及时采取适当措施排除，避免造成更大的损失，更重要的是做好以下预防措施：
(1)正确使用规定牌号的汽油。

对具有一定压缩比的汽油发动机，使用燃料的辛烷值大小对爆震的产生起着决定性影响。

使用比规定辛烷值低的汽油，即使压缩比较低的发动机使用，同样会产生爆震。

辛烷值较高，抗爆震能力强，发动机在工作中不易产生爆震。

但辛烷值较高的汽油价格较高，因此，为防止浪费又避免爆震，应使用汽车制造厂使用说明书规定牌号的汽油。

(2)选择最佳点火提前角。

各种厂牌的发动机都有其最佳的点火特性，选择最佳的点火提前角，使发动机发挥其最大功率而达到油耗低的目的。

如果点火提前角过大，气缸内的温度和压力都增高。

调整分电器使点火提前角达到最佳位置，能有效控制爆震。

在调整提前角时，要保持转速，在油门开度和化油器调整(成分)的一定条件下，改变点火角，进行使其由零度变到发动机工作伴有震音为止的调整。

另外，往往有意使点火提前稍偏晚些，以避免燃烧的最高压力提高，使爆震的倾向增大。

图2所示为爆震与点火时刻，发动机转矩的关系。

发动机发出最大转矩的点火刻（MBT）是在开始发生爆震点火时刻（爆震界限）附近。

对无爆震控制的点火系统，为了防止爆震的产生，其点火时刻的设定远离爆震边缘，这势必会降低发动机的效率，增加燃油消耗。

具有爆震控
制功能的点火系统能使点火时刻到爆震边缘只有一个较小的余量，这样既可控制爆震的发生，又能更有效地得到发动机的输出功率。

这一功能是由ECU来完成的，具体的过程描述如下：
(3)清除燃烧室等处的积炭。

因为燃烧室的积炭过多，会使燃烧室容积减小，增加压缩比，易产生爆震。

燃烧室积炭过多，又会令积炭表面温度较高形成热点，容易在火焰传播到达之前点燃混合气引起表面点火，增加爆震倾向。

因此，适当清除燃烧室、活塞顶部、气门头部等处积炭可减少爆震的产生。

(4)调整混合气浓度。

使用较浓的混合气时，气缸内的压力升高率加快，燃烧产物的压力、温度也较高，易产生爆震。

因此，在使用较浓的混合气而引起爆震时，应改变混合气的成分，使之变稀，从而消除爆震现象。

(5)保持发动机冷却水的正常温度(85～90℃)。

若水温较高，易造成燃烧室温度较高，使火焰前锋的未燃烧气体氧化分解，令自燃的可能性增加，爆震倾向也增大。

因此，为避免爆震，应注意保持发动机冷却水温度在正常工作范围之内。

(6)当运转中的汽油机产生爆震时，可以通过减少负荷或提高转速的方法来加以消除，例如在汽车上坡时发生爆震，应及时换人低速挡，汽车起步时，不要过早地换人直接挡。

三、结束语
虽然汽油机爆震是汽车常见故障之一，但作为从事汽车行业的工作者，在曰常工作中应做好预防工作，当察觉汽油机产生爆震时，应及时排除。

这是保
障车辆的正常运行，提高车辆的动力性和经济性，减少大气污染的利公利民措施。

笔者在本文中浅谈汽油机产生爆震的外部特征、原因、危害与预防措施，是根据自己从事汽车行业多年的实践，通过理论学习和阅读有关汽油机燃烧的资料，利用自己及周围同志的经验总结归纳出的体会与心得，谨供同行们共同研究、探讨，望得到同行的认同。

由于自己的水平有限，对有些理论与数据认识理解不深，存在许多不足之处，望各位专家、教授给予提出宝贵的意见。

致谢:
由于本人理论水平有限和维修经验所限，本文还存在错漏的地方，敬请评审者批评指正。

本论文得到江西省南昌市现代职业技术学院汽车系专业老师们的耐心指导，特表示衷心的感谢!
参考文献:
1 汽车运输职工教育研究会主编．汽车修理工高级技术培训教材(上册)．上海：上海科学技术出版社，1990
2 董国平主编．汽车维护与修理．北京：人民交通出版社，1995。