浅谈发动机的爆震 张业武

浅谈发动机的爆震张业武

发表时间：2018-04-02T15:44:23.470Z 来源：《基层建设》2017年第36期作者：张业武

[导读] 摘要：进有很大发展，这对提高发动机的动力性，降低油耗促进经济效益的提高，无疑是可喜的。

江苏省骆运水利工程管理处江苏宿迁 223800

摘要：进有很大发展，这对提高发动机的动力性，降低油耗促进经济效益的提高，无疑是可喜的。但在运输业不断更新的新车型使用中，发动机的爆震以及早燃乃至“激爆”现象比较突出，严重影响发动机的使用寿命。

关键词：激爆；发动机使用寿命；年来，我国车用汽油发动机在强化工况方面

汽油机气缸内的混合气在压缩终了时，由电火花点燃以后，形成火焰中心，火焰以30—70m/s的正常速度向前传播。当气缸内末端混合气（正常火焰传播最远点的最后燃烧那部分混合气）进一步受已燃混合气的压力压缩和热辐射作用，在正常火焰未到达前就迅速进行化学反应并放出热量，形成一个或数个火焰中心，产生新的火焰传播，以100～300m/s(轻微爆震)直至800～1200m/s或以上（强烈爆震）的速度传播火焰，而迅速燃烧。这种极高速的燃烧所产生的压力升高率很大，使缸内压力来不及平衡，形成很强的压力波，以很高的频率不断冲击着缸内的机件，而发出尖锐的敲击声。爆震时化学反应的放热速度大于气缸的散热速度，使爆震处的温度很高（可达3700摄氏度以上），发动机即处在大的冲击载荷和过热的工况下运转。

轻微爆震对发动机没有什么大危害。在大负荷工况下，短时的轻微爆震可促进发挥发动机的动力性。但是，强烈的爆震危害是很大的，它所产生的强烈的压力波对活塞、缸壁的往复冲击，使缸壁表面附面和油膜遭到破坏，燃烧气体对缸壁等机件的传热增加，冷却水温度过高，润滑油很容易被氧化变质。另外也使活塞等机件的热应力和机械应力剧增，工作状况进一步恶化，加之极强的冲击载荷，可使活塞顶、气门和火花塞电极烧蚀，活塞环胶固在活塞环槽里而卡死以致环槽岸崩裂和活塞环折断。由于爆震时发动机过热，很容易引起另一种不正常燃烧——早燃。早燃除了增加发动机的负功外，重要的使发动机的工作温度、压力升高很快，反过来又促进爆震，使缸内的温度、压力升高的更快，冲击载荷更大。这样两种不正常的燃烧相互促成，这就是危害更大的“激爆”现象。发动机发生“激爆”，可使排气管、气缸筒间的壁梁和缸盖断裂，连杆弯曲、扭曲，活塞断裂和轴瓦烧毁等现象。

设由电火花点燃混合气并形成火焰中心，传播到末端混合气的时间为t1；电火花点燃到末端混合气自行燃烧的时间为t2。则当t1>t2时，就发生爆燃；当t1＜t2时，就能正常燃烧。根据实验证明，t2对混合气燃烧的影响是主要的。

（一）点火初始角θ：点火过早使气缸内的压力升高过早，发动机的负功增加；此外，气缸内的最高压力Pz也上升，使末端混合气燃烧前受到很大的挤压，温度急剧上升，而使t2减小，爆燃倾向增大。在实际使用和维修中，使点火初始角——增大的原因是多方面的。主要有；

1.传统习惯的影响：长期以来，在运输业中广泛推行，增大点火提前角的经验（还有白金间隙大、火花塞电极间隙大的经验）。这对压缩比不大，且燃烧室不紧凑，散热面积较大，不易产生爆燃的发动机的动力性提高起到了一定的作用；但对压缩比较大的发动机是有害无益的。如东风EQ6100发动机，据原厂试验表明，最佳点火初始角θ为6度（曲轴转角位12度），若点火初始角大于标准0.5度以上时，发动机产生明显爆震，发动机的动力性、经济性开始下降。

2.进气管真空度的影响：进气管真空度不正常地增大，会使点火提前角加大，易发生爆燃。引起进气管真空度不正常增大的原因有：空气滤清器滤芯未按规定里程清洁或更换，使之堵塞严重；其次，在维修保养时，没有清洗检查曲轴箱通风管单向阀（如EQ6100）,单向阀被污物堵塞或单向阀被油污粘住而失效，在节气门全开时，进气管的真空度仍然较大。

3.点火正时的影响；由于曲轴、凸轮轴的止推垫片磨损过甚，两轴的轴向间隙增大，加之分电器传动齿轮和凸轮轴的驱动齿轮间的啮合间隙过大，会导致点火提前角增大。另外曲轴、凸轮轴和分电器之间的修理误差（一般在0°30′～2°30′）也会导致点火提前角增大。换用离心重块弹簧过软的分电器，在发动机工作中将使点火提前角增大的幅度超过规定的范围，而引起爆燃。

（二）转速与负荷：转速低时，进气管真空度减小，进气流惯性弱，缸内所形成的紊流强度也削弱，使混合气燃烧缓慢，t1增大，而末端混合气燃前化学反应较充分，相对t2就减小，爆燃倾向增大。在转速一定的条件下，随着节气门开度的加大直至全开时，混合气量增多，废气量相对减小，稀释作用小，亦使t2相对减小爆燃倾向增大。由此可见，低转速大负荷时，最易发生爆燃。

在实际运行中，为片面追求经济效益，不少人认为车辆超载可充分利用发动机的动力性，于是“多拉快跑”，使发动机经常在大负荷工况下工作，尤其是起步、加速和上坡时节气门更是全开到底。殊不知，这样除汽车底盘、车架等机件易于疲劳损坏，缩短车辆使用寿命外，发动机因超负荷运行，转速急剧下降，很容易引起爆震，而导致机械事故的发生。

（三）压缩比：压缩比增大，使气缸内的燃前混合气的温度、压力升高过快过大，爆燃倾向增大。压缩比增大的原因常发生在维修中，如修理曲轴时，将连杆轴颈中心线位移，使曲柄长度增大，导致压缩比增大；其次，使用经过磨削的缸盖或过薄的汽缸垫；另外，随着燃烧室沉积物的增多，压缩比也随之增大。

（四）发动机过热：发动机温度过高，会使进气温度升高，末端混合气燃前化学反应快，使t2相对减小，爆燃易发生。引起发动机过热的原因很过。例如，冷却系的故障，使发动机散热不良；长时间的大负荷低速行驶；环境温度高（尤其是炎热的夏天）加之分电器白金间隙和火花塞电极间的积炭存在，会导致早燃现象出现，使发动机温度过高。

（五）燃油、润滑油：汽油机的燃油抗爆性能指标是按燃油中所含异辛烷气（抗爆性最好）多少，及辛烷值来衡量的。所以在压缩比较高的发动机中不能使用低于相适应的临界辛烷值的燃油，否则发动机的爆震是不可避免的。当然，由于燃油的产生的质量问题(如辛烷值是否符合规定、添加剂的成分等)以及储存过久的燃油，引起辛烷值的变化，都会降低燃油的抗爆性。

一般汽油机的润滑油，因清洁分散性差，在高压缩比的发动机上使用，易氧化变质，……&使燃烧室形成高温沉淀物多（尤其是积炭），活塞表面易出现胶膜，活塞环被粘住而失去作用，气缸内机件的润滑、冷却作用大减，为爆燃创造有利的条件。

（六）结构材料：除了在使用方面的爆震因素外，在设计、制造方面也有着重要的影响。例如：燃烧室的形状、气缸直径、火花塞位置、压缩比的确定等决定着进气紊流强度、火焰传播距离、燃烧时的压力升高率、最高压力和最高温度等。另外，活塞、气缸盖等机件的材料以及冷却系的布置等决定着散热性能。

诊断爆震要与气门脚响相区别。这两种敲击声是很相似的。但响声的部位不同，爆震敲击声在发动机的上部，而气门脚敲击声在发动机顶部。另外发生的时机不同，爆震敲击声发生在发动机过热及汽车急速起步、加速和上坡时；而气门脚间隙过大敲击声与这些工况无