内燃机爆震现象初探

Internal Combustion Engine&Parts

0引言

在我们日常行车过程中，有时会出现这样一种情况，发动机突然震动并发出敲缸声，这种现象叫做内燃机的爆震，是汽车发动机内部汽油燃烧异常产生局部高温高压和强冲击波在缸体上的反应。爆震，其英文翻译为Knocking，有敲击的意思。顾名思义，爆震发生时发动机通常都会产生敲缸声，当严重且连续的爆震发生时，发动机还会表现出明显的动力不足。

轻微的爆震对发动机不会有太大的影响，车主也不用过于担心。但严重爆震的发生对发动机的内部结构和工作过程有一定的危害，会造成发动机动力下降、油耗增加、噪音加大、乘坐舒适性变差等，还有可能导致发动机机械部件损坏，给车主带来一定的经济损失。如果发动机在高转速高负荷的情况下发生连续且严重的爆震，是一种非常危险的状况，轻则出现火花塞及活塞熔损，严重的甚至连汽缸及发动机本体都会炸穿。

然而，现在许多汽车生产商为了使发动机发挥出最大的性能，在发动机生产过程中将点火角设定的比正常标准还要提前，这就导致发动机在2000~3000转且负荷较大时，难免会出现轻微的爆震，但这类轻微爆震一般是无法察觉的，而如果驾驶员已经比较明显地感觉到爆震敲缸现象时，说明情况已经比较严重了。本文将简要介绍内燃机爆震现象的发生机理和具体因素，给其预防提供一些可行性建议。

1发生机理

车用内燃机主要以汽油机和柴油机为主，其工作过程是相似的，都要经历“吸气—压缩—燃烧—做功”四个冲程，实现发动机周而复始的运转。但就两者的区别而言，除了所用燃料的不同，还有一个就是燃烧阶段的点火方式。众所周知，柴油机采用的是压燃式而汽油机采用的是点燃式。所谓点燃式就是指汽油机在吸入油气混合气后，由火花塞点火引燃缸内气体。正是由于点火方式的不同，导致了较柴油机而言汽油机独有的一个现象——

—爆震。

从本质上讲，爆震是汽油机内部一种不正常燃烧的现象——

—“爆燃”在气缸体上的反应。一般来说，汽油机缸内燃烧是有序点火燃烧，即混合气正常燃烧，具体过程是：火花塞点火→火花塞电极间隙附近形成火焰核心→火焰由焰核心以向四周扩散→缸内其它未燃气体被引燃→混合气循序燃烧直至结束。但有些情况下（如压缩比过高、点火过于提前等）会出现一种不正常的燃烧现象：燃烧室内火焰传播过程中，远离火花塞的未燃混合气（末端混合气）被已燃混合气的膨胀所压缩，热辐射作用加强，传热增加，温度急剧升高，甚至超过燃料的自燃温度。这时燃料在尚未被引燃的情况下发生自燃，在燃烧室内形成多个火焰核心，即燃料在正常火焰到达之前提前燃烧，这种情况就叫做爆燃。爆燃发生时燃料燃烧剧烈，在极短时间内释放出大量能量，燃烧所产生的高压气体温度可达4000℃以上，同时火焰传播速度极快，最高可达1000米/秒以上，比正常燃烧的火焰传播速度高几十倍。在这种情况下，缸内压力曲线出现高频并大幅波动，高速传播的火焰所产生的强大冲击波在气缸内壁上反复冲击，引起缸体震动并发出高频噪声，形成敲缸现象，这就是爆震。爆震可分为有感爆震与无感爆震两种。顾名思义，有感爆震通常会引起发动机抖动，严重时车身也明显地发生抖动；无感爆震主要的表现是发动机噪音加大。

2具体因素

内燃机发生爆震的原因很多也很复杂，但总的来说主要有以下几个方面：

①点火角过于提前。为了使活塞能够获得持续动力，提高发动机的动力性能，现代汽油机在设计时通常都会让火花塞在活塞到达上止点之前提前点火。但点火过于提前会使大部分油气在压缩行程尚未结束时已经开始燃烧，其产生的高温高压会使剩余未燃烧的油气超过其燃点而自燃，引发爆燃，进而引起爆震。

②发动机温度过高。当发动机在夏季或其他外部温度过高的环境下工作时，进气温度会相对较高，导致发动机整体温度过高；此外，发动机冷却系统内部冷却水循环不良等情况也会造成发动机温度过高。发动机温度过高时，缸内混合气非常容易达到着火点而自燃，产生爆震。③压缩比过高。过高的压缩比会使燃烧室内部压力过高导致油气自燃，产生爆震。

④燃油辛烷值过低。辛烷值是燃油抗爆震的指标，辛烷值越高，抗爆震性越强。若是使用抗爆震性低的燃油，则容易发生爆震。

⑤燃油清洁度不够。有些不合格燃油清洁度不够，所含物理杂质和化学杂质超标，这其中就包括一些芳香类物

内燃机爆震现象初探

刘杰①;刘俊②

（①陆军军事交通学院学员三大队，天津300161；②陆军军事交通学院基础部，天津300161）摘要:简要介绍了内燃机工作过程中的一类常见现象——

—爆震的发生机理和具体因素,给爆震现象的预防提供一些可行性建议。

关键词:汽油机;压缩比;爆燃;爆震

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基金项目:学院科研基金（4174140F）资助。

作者简介:刘杰（1996-），男，山东泰安人，中国人民解放军陆军军

事交通学院军事运输指挥系2015级本科生。

质，这类芳香类物质一般燃点较低，在发动机压缩过程中

很容易发生自燃，进而引燃油气，造成爆震。

⑥燃烧室内积碳过多。燃烧室内积碳过多会使压缩比增大，而过高的压缩比正是引发爆震的原因之一，同时积碳表面容易产生高温热点或者火星，进而引燃油气，产生爆震。

3危害

严重的爆震现象会对发动机产生一定的危害，主要有以下几点：

①发动机功率下降。发动机发生爆震时，局部的压力和温度会急剧升高，但由于其作用时间极短，因此对外做功很少。但是因为燃料提前燃烧而消耗，导致可为发动机提供动力的燃料大量减少，而且由于缸体剧烈震动所带来的能量消耗也不可避免。因此，当爆震现象发生时，发动机功率明显下降。

②加速机件的损坏。爆震发生时，发动机内部各机件随缸体一起剧烈震动，机件之间的摩擦增加，且爆燃产生的高温会导致发动机内部润滑油品质下降，润滑效果变差，加速机件的磨损。

③导致发动机过热。爆震发生时，气缸内部产生压力冲击波，冲击波和灼热气体对气缸壁反复冲击，将会破坏阻止燃气向缸体过多传热的气体附面层，导致传热增加，缸体过热，而缸体过热又会引发爆震，形成恶性循环。

④导致积碳增多。爆震发生时，温度急剧升高，燃烧产

物在高温下发生热分解，析出游离碳，游离碳附着在缸壁、气门等位置，成为积碳的一部分，导致积碳增加。

4预防措施

①使用品质良好的规定牌号汽油。发动机压缩比是汽车应该选用汽油标号的参数。一般情况下，不同的发动机压缩比有其对应的汽油标号，车主可以合理选择，同时，要选用正规厂家生产的清洁汽油，防止其含有过多杂质。

②设计合适的点火提前角。适当的点火提前角有助于发动机动力的增加，但过于提前的点火则容易引起爆震，要根据实际情况，设计合适的点火提前角。

③及时清除缸内积碳。要注重发动机的保养，定期到汽车保养店进行保养，清洗油路，清除发动机积碳。

④防止发动机温度过高。要选用合格的冷却水，保证冷却系统正常工作，防止发动机温度过高。

5结语

爆震现象是限制内燃机经济性能提高的一个重要因素，对于汽车生产企业和汽车驾驶员来讲，要尽可能地采取措施，降低爆震现象发生的可能性，改善发动机工作效能，提高车辆乘坐的舒适性和经济性。

参考文献:

[1]张勇，陆克久.汽车爆震燃烧的危害及控制措施[J].科技信

息，2003，01：127.

[2]白卫星.内燃机原理若干问题的分析研究[J].内燃机与配

件，2018，03：43-44.

0引言

缅甸蒙育瓦莱比塘铜矿位于缅甸联邦西北部实皆省（Sagaing ）南部，是蒙育瓦铜矿带四个铜矿床中最大的一个矿床，采矿生产规模为69000kt/a ，其中矿石量为30350kt/a ，湿法炼铜生产能力为100kt/a 阴极铜。矿山基建期17个月，生产服务年限32年，投产即达产（30350kt/a ），稳产期31年，减产期1年。项目上的主要设备从2011年10月开始投入使用，逐渐增加形成大型采剥设备达到一百多台，辅助设备一百多台的规模，主要采剥设备根据运行小时数逐渐进入大修期。特别项目上配备TR100矿车单种设备已经达到79台套，都已经进入大修期。其发动机为美国康明斯KAT38C 机型，对于测底解决发动机高温问提显得尤为重要。

1发动机高温后造成后果

发动机正常工作温度一般为80到95度这个区间，在这一温度下工作，可保发动机充分发挥正常功率。一旦发动机冷却水温度过高，对发动机的正常工作以及各部件造成不良影响，轻者功率下降，加速无力，油耗增加，机油变质，油膜破坏，磨损加剧，橡胶老化，局部变形，引起漏油，漏水。重者造成拉缸，抱瓦，缩短发动机寿命，造成不必要的损失，给生产、生活带来诸多不便。

2造成的原因及解决办法

通过平时对康明斯发动机KAT38-C 发动机维修可以总结以下发动机高温的原因及解决办法。

①冷却液液位过低。冷却液是保证水冷式发动机正常工作必不可少的工作介质。它的缺失会影响发动机的正常水循环，从而造成发动机水温过高。发动机在应用到各种——————————————————————

—作者简介:丰加兵（1989-），男，湖北宜昌人，助理工程师，从事机

械设备管理工作。

浅谈康明斯KAT38-C 发动机高温原因及解决办法

丰加兵

（中国水利水电第十工程局有限公司，成都610072）

摘要:对康明斯KAT38-C 发动机问题进行深入研究,通过大量的发动机维修过程和维修后的总结,针对康明斯KAT38-C 发动

机高温原因进行解析并提出合理化解决办法,从而达到为缅甸莱比塘铜矿项目降本增效的目的。

关键词:莱比塘铜矿;KAT38-C 发动机;发动机高温