浅析汽油品质对发动机燃烧的影响

（２）发动机 ＥＣＵ 监 测 到 发 动 机 有 较 强 烈 爆 振 发 生 ，执 行 修 正 点 火 提 前 位 置 的 适 应 值 ，并 在 此 基础上推迟了点火提前角。
（３）混合 气 偏 稀 和 点 火 提 前 角 的 推 迟，又 反 映到发动机工作温度偏高。
在点燃式汽油 发 动 机 工 作 过 程 中，爆 振 是 一 种爆燃和早燃的非正常燃烧结果。爆燃是火花塞 点火后，离火花塞 较 远 的 末 端 混 合 气 在 火 焰 面 尚 未达到前，受一些 因 素 作 用 的 影 响 就 已 完 成 焰 前 反 应 发 生 自 燃 ，形 成 多 个 火 焰 中 心 ，产 生 强 烈 的 燃 烧速率和压力升 高 率，以 极 快 的 速 度 向 周 围 气 体 传 播 ，冲 击 着 燃 烧 室 面 表 面 与 活 塞 机 件 ，引 起 这 些 零 件 的 高 频 振 动 ，发 出 尖 锐 的 金 属 敲 击 声 。 另 外 ， 气缸内混合气在 火 花 塞 点 火 前，被 燃 烧 室 内 的 炽 热表面（如积炭）点 燃，产 生 早 燃 的 激 爆 效 应。 爆 燃和早燃都加剧了发动机机件的严重磨损以及热 效率的显著下降。
表 ３ 爆 振 强 度 等 级
条件
无爆振
不规则的
有爆振
多 缸 （低 ） 多 缸 （高 ）
连续特定缸
爆振强度
轻微
强烈
＋０．２３ ℃Ａ
－０．２３ ℃Ａ －０．４６ ℃Ａ
－０．４６ ℃Ａ －０．９２ ℃Ａ
－０．４６ ℃Ａ －０．９２ ℃Ａ
－０．９２ ℃Ａ －１．８４ ℃Ａ
注：爆振反馈值等于－３ ℃Ａ 爆震临界值加表中爆振强度值
读解丰田诊断仪中显示的发动机运行相关爆 振 数 据 流 ，见 表 ２。
表 ２ 爆 振 强 度 等 级
项目 ＩＧＮ Ａｄｖａｎｃｅ／（°）
含义
指示反应了各种修正的最终点 火正时
Ｋｎｏｃｋ ｆｅｅｄｂａｃｋ ｖａｌｕｅ／ＣＡ
指示基于爆振发生条件决定的 “爆 振 延 迟 修 正 量 ”
通常控制在－３ ℃Ａ －１ ℃Ａ：无爆振，正时提前 －６ ℃Ａ：爆 振 发 生，延 迟 量 增 加
机 动 力 下 降 、油 耗 增 加 。 而 汽 油 中 的 硫 燃 烧 后 ，以
带有臭味的硫化 氢 从 排 气 管 排 出，很 快 与 大 气 中
的氧 和 臭 氧 反 应，生 成 二 氧 化 硫、三 氧 化 硫，又 与
碳氢物质结合和 光 反 应 生 成 光 化 学 污 染，排 放 在
大 气 中 ，污 染 环 境 ，损 害 人 体 健 康 。 硫 的 含 量 与 胶
丰田汽车发动机电子点火控制系统对爆振闭 环 控 制 的 策 略 ，见 图 ３。
图 ３ 点 火 系 统 对 爆 振 闭 环 控 制
发动机 ＥＣＵ 根 据 爆 振 传 感 器 信 号，计 算 出 爆振 发 生 的 强 度 等 级 相 对 应 的 爆 振 反 馈 值
（ｋｎｏｃｋ ｆｅｅｄｂａｃｋ ｖａｌｕｅ），见表３，按比例来控制 点 火正时提 前 角 （ＩＧＮ ａｄｖａｎｃｅ）。爆 振 反 馈 值 标 准 设定为－３ ℃Ａ 的轻微爆振临界值。
如果爆振反 馈 值 大 于 －４ ℃Ａ，说 明 爆 振 强 度 增 加。 此 值 将 反 映 到 爆 振 修 正 学 习 值 中
（ｋｎｏｃｋ ｃｏｒｒｅｃｔ ｌｅａｒｎ ｖａｌｕｅ），改 变 发 动 机 在 该 工 况下最大点火提 前 位 置 的 自 适 应 学 习 数 据，储 存
到 ＥＣＵ 里，用 其 来 作 为 长 期 推 迟 点 火 正 时 提 前 角的依据。经过 点 火 正 时 提 前 角 延 迟 修 正，若 干
质超标会 引 起 三 元 催 化 器 的 转 换 效 率 降 低 和 失
效 、氧 传 感 器 中 毒 ，失 去 了 对 空 燃 比 检 测 的 灵 敏 反
馈 性 ，使 排 放 增 加 。 因 此 ，针 对 上 述 化 学 物 质 在 车
用汽 油 中 的 含 量 指 标 控 制，欧、美、日 国 家 和 我 国
车用汽油燃料 总 体 是 由 碳 氢 化 合 物 （ＨＣ）组 成，衡 量 汽 油 的 主 要 性 能 指 标 有 抗 爆 性、蒸 发 性、
热值和氧化 稳 定 性、清 洁 性 与 胶 质 成 分。 为 了 提
高汽油的抗爆性（提 高 辛 烷 值），主 要 依 靠 各 种 烃
类化合物化学组分的调和配比来保证。然而汽油
中的芳烃和稀烃 虽 然 能 提 高 汽 油 的 辛 烷 值，但 会
在 燃 烧 后 产 生 沉 积 物 胶 质 和 积 炭 ，涂 覆 在 进 气 道 、
燃 烧 室 表 面 和 喷 油 器 孔 ，造 成 表 面 燃 烧 炽 热 点 火 ，
并且破坏喷油器 的 雾 化 质 量 和 喷 油 流 量，使 发 动
都 制 定 了 明 确 的 限 制 标 准 ，见 表 １。
表 １ 世 界 主 要 国 家 车 用 汽 油 主 要 物 质 限 制 标 准
项目
美国加州 美国联邦 欧洲ＩＶ 日本 中国（国ＩＩＩ） （２００６ 年 ）（２００６ 年 ）（２００７ 年 ）（２００８ 年 ）（２０１０ 年 ）
苯含量／％ ≤０．７ ≤１．０ ≤１．０ ≤１．０ ≤１．０
循 环 后 ，爆 振 倾 向 逐 步 消 失 ，爆 振 反 馈 值 又 重 新 回
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高 惠 民 ：浅 析 汽 油 品 质 对 发 动 机 燃 烧 的 影 响
２０１２ 年 １０ 月
到－３ ℃Ａ 轻 微 爆 振 的 临 界 值，使 点 火 修 正 时 提 前 ，如 图 ４。
图４ 爆振发生后点火正时修正
用 诊 断 仪 读 取 发 动 机 运 行 数 据 流 ，如 图 １。
由 表 １ 可 见 ，我 国 现 行 的 车 用 汽 油 品 质 与 欧 、 美 、日 国 家 的 标 准 相 比 ，还 有 很 大 的 差 距 。 尤 其 是 劣 质 汽 油 的 燃 烧 ，影 响 了 发 动 机 的 正 常 运 转 ，对 现 代发动机 智 能 化 电 子 闭 环 控 制 造 成 了 不 良 的 反 应。下面用一例丰田卡罗拉排气管冒黑烟的故障
收 稿 日 期 ：２０１２－０８－２５
图 １ 发 动 机 故 障 发 生 时 数 据 流
发现检测数据 中 发 动 机 怠 速 时，空 燃 比 传 感 器电 压 （ＡＦＳ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｂ１Ｓ１）在 ３．３４ Ｖ（标 准 值 ３．２９Ｖ，小于３．２９Ｖ 表示混合气浓，大于３．２９Ｖ 表示混合气稀）；后 氧 传 感 器 电 压 在 ０．７０Ｖ；燃 油 长期修正 值 （Ｌｏｎｇ ＦＴ１ 号 ）在 ＋１６％ （标 准 值 小 于 ±１０％ ）；爆 振 修 正 学 习 值 （ｋｎｏｃｋ．ｃｏｒｒｅｃｔ ｌｅａｒｎ
２０１２ 年 １０ 月
交 通 科 技 Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｏｃｔ．２０１２
浅析汽油品质对发动机燃烧的影响
高惠民
（常 州 外 汽 丰 田 汽 车 销 售 服 务 有 限 公 司 常 州 ２１３００２）
摘 要 车用汽油的抗爆性、蒸发性、清 洁 性 指 标 与 烃 类 物 质 含 量 会 影 响 到 发 动 机 的 正 常 燃 烧 和 尾气排放，并且直接反映在空燃比修正值和爆振修正值上。分 析 了 燃 烧 劣 质 汽 油 对 发 动 机 的 影 响 及 由 此 产 生 的 故 障 ，并 总 结 了 维 修 经 验 。 关键词 汽油品质与混合气空燃比 点火爆振 故障分析
但是，若能够 控 制 发 动 机 运 行 在 轻 微 爆 振 的 临界值窗口时还 会 使 发 动 机 的 输 出 转 矩、功 率 和 燃油经济性达到最佳状 态，见 如 图 ２。 因 此，现 代 发动机电子点火 控 制 系 统 中，爆 振 的 监 控 是 其 重 要的技术运用。
图 ２ 爆 振 临 界 值 窗 口
硫含量 ／（μｇ·ｇ－１） ≤１５ 芳烃含量／％ ≤２２
≤３０ ≤３０
≤１０ ≤３５
≤１０ ≤４２
≤１５０ ≤４０
稀烃含量／％ ≤４．０ ≤１０
≤１８
≤１０
≤３０
分析来证明车用汽油品质的重要性。
１ 故 障 现 象
丰田卡罗拉车型，装备１．８Ｌ，２ＺＲ 发动机，行 驶了２年３万 ｋｍ。
车 主 报 修 ，车 辆 行 驶 一 段 时 间 后 ，在 怠 速 工 况 下，发现车辆 排 气 管 冒 黑 烟 并 有 臭 气 味。 因 为 车 辆 还 在 质 保 期 内 ，发 生 这 种 现 象 ，车 主 认 为 发 动 机 有问题要求索赔。
通过上述分析，对 本 例 丰 田 卡 罗 拉 排 气 管 冒 黑烟有臭味故障原因判断与车辆使用的汽油品质 有 关 系 。 因 为 ，劣 质 汽 油 的 辛 烷 值 较 低 ，达 不 到 发 动机压缩比对汽 油 抗 爆 性 的 指 标 要 求，产 生 发 动 机工作时爆 燃。 还 有，劣 质 汽 油 中 过 量 的 重 质 组 分如 胶 质、硫、不 饱 和 烃 类 物 质，在 发 动 机 工 作 时 不能够 得 到 充 分 燃 烧。 于 是，在 进 气 系 统、燃 烧 室、喷 油 器 头 部 沉 积 积 炭，造 成 混 合 气 空 燃 比 偏 稀，发动机 ＥＣＵ 长期 加 浓 混 合 气，同 时 产 生 燃 烧 室 积 炭 ，形 成 表 面 点 火 又 产 生 自 燃 激 爆 ，以 上 ２ 种 燃烧状态的发生，发 动 机 电 控 单 元 都 会 推 迟 点 火 正 时 提 前 角 来 减 小 爆 振 发 生 的 趋 势 ，但 是 ，这 又 会 使发动机燃烧速 度 变 慢，部 分 未 燃 混 合 气 形 成 游 离状态的炭微颗粒。所有这些因素就引起了发动 机排气管冒 黑 烟 和 排 气 臭 味。 因 此，我 们 用 燃 油 系 统 清 洗 剂 ，清 洗 了 喷 油 器 和 进 气 道 ，并 更 换 了 标 准９３号汽油，将车辆高速行驶 ３０ ｍｉｎ，使机内剩 余的沉积物 燃 烧 干 净。 此 时，再 验 证 发 动 机 回 到 怠 速 工 况 ，该 车 的 排 气 管 不 再 冒 黑 烟 和 有 臭 味 了 。 用诊断仪观察发动机运行数据流显示在正常范围 内 。 空 燃 比 传 感 器 电 压 在 ３．２３ Ｖ；后 氧 传 感 器 电 压 在０．１９Ｖ；燃 油 长 期 修 正 值 在５．４％ ，爆 振 反 馈 值在－３ ℃Ａ，，爆 振 修 正 学 习 值 在 １５．０ ℃Ａ；点 火提前角在相同 工 况 下 提 前 了 ３ ℃Ａ；冷 却 液 温 度在９１ ℃。 ３ 修 理 总 结 （１）用 诊 断 仪 查 看 发 动 机 运 行 数 据 流，其 中 发动 机 负 荷 值、转 速 值、燃 油 修 正 值、爆 振 反 馈 值 以及爆振修正学习值可以作为诊断汽油品质问题 和 燃 烧 条 件 、油 消 耗 量 大 的 重 要 分 析 依 据 。
如果根据爆振发生条件的爆振
反 馈 值 偏 离 中 间 值 ，偏 离 量 将 反 应
到爆振修正学习值
Ｋｎｏｃｋ ｃｏｒｒｅｃｔ ｌｅａｒｎ ｖａｌｕｅ／ＣＡ
控
指示 制值
由
最
大
的
爆
振
数 值 大 ：无 爆 振 ，提 前 控 制
数 值 小 ：爆 振 发 生 但 没 有 空 间 进
行延迟修正
２ 故 障 诊 断 分 析 与 修 理
该 车 作 为 私 家 车 ，每 天 行 驶 的 里 程 不 多 ，而 且 一般都 在 城 区 道 路 上 行 驶。 车 主 家 住 城 乡 接 合 处，１天前在 住 地 附 近 加 油 站 加 了 ９３ 号 汽 油，行 驶了１天就出现上述故障。
接车后，根 据 车 主 的 描 述，试 车 确 认 故 障 现 象。模 拟 车 辆 中 速 行 驶 （６０～８０ｋｍ／ｈ）３０ ｍｉｎ 后 ，发 动 机 回 到 怠 速 运 转 ，确 实 排 气 管 冒 轻 微 黑 烟 并伴有臭味。
影响爆燃的因 素 很 多，它 不 仅 受 燃 料 的 抗 爆 性（辛烧值）和蒸 发 性 影 响，而 且 还 与 汽 油 发 动 机 的结构、运 行 条 件 （如 点 火 提 前 角、转 速、负 荷、空 燃比、冷 却 液 温 度、进 气 温 度）有 关。 影 响 早 燃 的 因 素 同 爆 燃 相 似 ，包 括 发 动 机 运 行 条 件 、燃 烧 室 设 计、混 合 气 成 分、火 花 塞 热 值 和 汽 缸 内 沉 积 物 等。 一 般 来 说 ，凡 是 能 够 降 低 发 动 机 燃 烧 室 温 度 、压 力 和防止积碳等炽 热 点 形 成，就 能 够 抑 制 和 消 除 早 燃引起的爆振现象。
２０１２ 年 １０ 月
高 惠 民 ：浅 析 汽 油 品 质 对 发 动 机 燃 烧 的 影 响
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ｖａｌｕｅ）定 格 在 ７．８°ＣＡ；（标 准 值 在 １４°ＣＡ～１５° ＣＡ）；冷 却 液 温 度 （ｃｏｏｌａｎｔ ｔｅｍｐ）在 ９７℃。 从 这 几个数据说明：
（１）发动机 ＥＣＵ 从空燃比传感器反馈信号， 学习到混合气长 期 偏 稀，则 指 令 燃 油 喷 射 向 加 浓 状态修正。