发动机爆震燃烧的现象分析

发动机特别是在高温状态下和总行程较高时，经

常会突发一种清脆的爆炸声，这就是发动机的爆震燃烧现象。现就使用因素对该现象的成因和防止措施作一分析。

一、发动机的正常燃烧

汽油发动机一般是在气缸外部使燃油与空气混合，进入气缸到压缩终了时已形成大体均匀的混合气，之后依靠电火花强制点火形成火焰中心并向未燃混合气体传播，最后完成燃烧。如果燃烧由定时的电火花点火，首先使火花塞电极间隙内的混合气体形成微小火焰核，同时火焰具有向相邻的混合气以30m~50m/s 的速度连续传播的能力，进而把火焰传遍整个燃烧室，这称为发动机的正常燃烧。 汽油发动机的燃烧过程分为着火延迟期、急燃期、后燃期3个过程。

第一阶段为着火延迟期，指从电火花跳火到点燃混合气形成火焰中心为止的一段时间。

第二阶段为急燃期，指火焰由火焰中心传遍整个燃烧室的阶段。亦称火焰传播阶段。它是汽油机燃烧 的主要时期。

第三阶段为后燃期，指急燃期终点到燃油基本完全燃烧为止期间的燃烧。在后燃期中，主要是火 焰前锋后未及时燃烧的燃油再燃烧，及粘附在气缸壁上的未燃混合气层的继续燃烧。

二、发动机不正常燃烧

汽油发动机在某种条件下，如温度过高、压缩比过高等，发动机的燃烧会出现不正常现象，压力曲线出现了高频大振幅波动，上止点附近的dp/dt 值急剧变动，此时火焰传播速度和火焰形状均发生急剧变化，该现象称为爆燃燃烧。

爆燃产生的机理为电火花点火后，火焰以30m~80m/s 的正常速度向前传播，终燃混合气（指最后燃烧位置上的那部分混合气）因受燃烧气体的压缩和热辐射影响，其压力、温度升高，从而加速了燃烧先期的化学反应并放出热量，使其本身的温度不断升高。如果在正常火焰前锋面尚未到达之前，部分终燃混合气的先期化学反应已经完成，产生了一个或多个新火焰中心，并从这些中心以100m~300m/s（轻微爆燃）直到800m~1000m/s 或更高（强烈爆燃）的速度传播，终燃混合气将被迅速燃烧完毕。因此，发动机爆燃现象就是终燃混合气的自燃现象。

三、爆震燃烧的外部特征及危害

发动机爆震燃烧有较明显的外部特征，具体表现为：

1、发出清脆的金属敲缸声，也即前面所述的爆炸声。

2、在轻微爆震燃烧时，发动机功率略有增加，但强烈爆震时，发动机功率下降，工作变得不稳定，转速下降，发动机出现较大振动。

3、冷却系统，如冷却水、润滑油等温度上升。

4、机体组件温度升高。

发动机爆震燃烧的危害非常大，其主要具体表现为：

1、热效率降低，输出功率下降，行驶中的车（艇）开始出现行驶无力。

2、气缸过热。受燃烧恶化的影响，传热受阻，冷却系统温度明显增高，导致发动机过热。

3、零件应力增加。由于热量过大，主要零件如活塞、气缸盖、气门、气缸体等零件受热力影响，使原本较大的应力变得复杂且紊乱，零件长期在爆震燃烧环境下工作，其寿命会大大缩短。

4、有害排放物明显增多。由于燃烧效果下降，发动机排入的CO量成倍上升，外部特征可看出消声器排出的烟雾增多，对大气环境造成很大的破坏。

四、引起爆震燃烧的原因

1、燃油的影响。现代发动机使用的燃油均经过抗爆处理，如果燃油含杂质较多，或燃油为非纯正油品，燃烧效果受影响，燃烧室积炭将增加，终燃混合气越容易被积炭中的小火星点燃。

2、点火提前角。增大点火提前角，爆震燃烧倾向加大，正规厂家的车（艇）点火提前角在出厂时已调整到最佳角度，一般使用者不用进行调整。

3、转速的影响。转速增加

1、使用纯正高品质的燃料，可有效防止爆震燃烧的发生，目前这一措施得到广泛应用；经常清洗油箱，不在燃料中添加其它物料。

2、降低终燃混合气的温度要采用降低冷却系统的温度，如保持机体组件外观清洁，保持润滑油道的畅通和润滑油的清洁度等。

3、使用过浓或过稀的混合气，行驶过程中用加大油门的方法提高供油浓度较为有效，采用过稀混合气的方法一般驾驶员不易掌握，反而会使发动机熄火。

4、降低终燃混合气压力可采用进气节流，如在有条件的发动机上将阻风门的开度调整到90%、80%等。

5、提高发动机转速如换高挡位、加大燃油的供给等，都可有效防止爆震燃烧。

终燃混合气温度下降，故使爆震燃烧倾向下降。

4、负荷的影响。在转速一定而节气门关小或负荷

减小时，由于残余废气系数增大，气缸壁散热损 失相对增加，循环最高压力下降，爆震燃烧倾向随之下降。

5、混合气浓度的影响。当混合气浓度在α=0.8~0.9时，爆震燃烧倾向最大，过浓过稀的混合气都有助于减少爆震燃烧的发生。

6、燃烧室沉积物的影响。由于发动机工作时间过长且又未进行必要的保养，燃烧室的积炭厚度不断增加，沉积物的温度较高，在进气和压缩过程中不断加热混合气，沉积物又是高热的不良导体，从而提高了终燃混合气的温度。

五、发动机爆震燃烧的防止措施