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爆震

    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。汽油机中一种不正常燃烧的现象。汽油机正常燃烧时,火花塞点火后经过短暂的着火延迟期的准备,在电极间隙附近形成火焰核心,火焰从火焰核心以30~40米/秒的速度向四周的未燃混合气区传播,使燃烧室内混合气循序燃烧,直至结束。通过高速摄影研究汽油机爆震时发现,在汽油机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,此处的局部温度因热辐射作用而超过燃料的自燃温度,从而产生自发反应,形成一个或多个火焰核心。即在正常火焰传播到以前先行发火自燃,发出极强的火光,燃烧温度常在4000℃以上,火焰传播速度达200~1000米/秒以上,比正常燃烧的火焰传播速度高几十倍。高速传播的爆震燃烧使气缸内产生压力冲击波,并在气缸壁面上反射和反复冲击,造成强制振动并产生高频噪声,即敲缸现象。压力波的冲击使壁面的气膜减薄,向气缸壁的传热损失增大,结果功率下降,燃料消耗率上升,汽油机过热,冷却水和机油温度增高。持久的爆震破坏气缸壁油膜,加剧气缸壁的磨损,严重时会使部件损坏。避免爆震的措施有:使用高辛烷值汽油,燃用过浓混合气,使末端混合气本身不易发火;降低进气温度,加强末端混合气的冷却,延迟点火时刻,以降低末端混合气的温度;利用可燃混合气的湍流和旋流,提高正常火焰传播速度,或设计紧凑的燃烧室,合理布置火花塞位置,缩短火焰传播距离,以缩短正常火焰传至末端混合气的时间。

 何谓爆震

    汽油发动机,当混合气 (空气与燃油充分的混合) 在进气行程进入燃烧室后,活塞在压缩行程时便将其压缩,火花塞将高压混合气点燃后,其燃烧所产生的压力则转换成发动机运转的动力。发动机燃烧虽可以用三言两语简单的形容,但光是内燃机的燃烧研究,不知已造就了多少博、硕士论文,甚至许多学者、工程师穷其一生都在研究燃烧的学问,所以要真正了解发动机,是要花很多工夫的。

    正是因为发动机的燃烧十分复杂,所以需要有相当精确的设计与控制,稍有一点控制失误或是失常,便会造成不正常燃烧,而“爆震”就是一种不正常燃烧。简单的说,爆震是不正常燃烧所导致的燃烧室内压力失常。

爆震的原因

    在说到爆震原因前,我们先要了解两件事。

    第一, 混合气在燃烧室内燃烧,其火焰是由点火点以“波”的方式向四周扩散,所以从点火到油气完全燃烧需要一段短暂的时间。

    第二,油气虽然需要靠火花塞点燃,但是过于高温、高压的环境也会使油气自燃。

    一般的爆震是因为燃烧室内油气点火后,火焰尚未完全扩散,远程未燃的油气即因为高温或高压而自燃,其火焰与正规燃烧的火焰撞击而产生极大压力,使得发动机产生不正常的敲击。

造成爆震最主要有以下几点原因:

  一、点火角过于提前:

    为了使活塞在压缩上止点结束后,一进入动力冲程能立即获得动力,通常都会在活塞达到上止点前提前点火 (因为从点火到完全燃烧需要一段时间)。而过于提早的点火会使得活塞还在压缩行程时,大部分油气已经燃烧,此时未燃烧的油气会承受极大的压力自燃,而造成爆震。

  二、发动机过度积碳:

    发动机于燃烧室内过度积碳,除了会使压缩比增大(产生高压),也会在积碳表面产生高温热点,使发动机爆震。

  三、发动机温度过高:

    发动机在太热的环境使得进气温度过高,或是发动机冷却水循环不良,都会造成发动机高温而爆震。

  四、空燃比不正确:

    过于稀的燃料空气混合比,会使得燃烧温度提升,而燃烧温度提高会造成发动机温度提升,当然容易爆震。

  五、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。压缩比高的发动机,燃烧室的压力较高,若是使用抗爆震性低的燃油,则容易发生爆震。

怎么知道爆震及爆震的影响

    爆震的英文是Knocking,敲击的意思,所以爆震时发动机会产生敲击声。轻微不连续的爆震声音相当清脆,有点类似轻敲三角铁的声音。而严重且连续的爆震时,发动机会有“哩哩哩”的声音,此时发动机也会明显的没力。

    现在许多车厂为了将发动机压榨出最大的性能及降低油耗,通常会把常用转速区域的点火角设定的比较提前,所以有些发动机在2000至3000转间负荷较大时,难免会有轻微的爆震,然而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。但是若因为发动机出问题所产生的爆震,如严重积碳或散热不良等,这种爆震通常很严重,如果是在高转速高负荷发生连续且严重的爆震,不出一分钟,轻则火花塞及活塞熔损,严重的甚至连汽缸及发动机本体都会炸穿。

爆震感知器

    最快速且有效的抑制爆震的方法,就是延后点火提前角,降低燃烧压力。所以爆震感知器作动原理,是当侦测到发动机爆震时,则将点火提前角延后到不会爆震的点火时机,待发动机不爆震时,再慢慢的将点火提前回复。爆震感知器是利用加速度传感器来量测发动机的加速度变化,也就是震动。工程师在调校爆震感知器时会把爆震的震动模式写入ECU中,一旦爆震感知器侦测出该震动模式,ECU则判定发动机爆震,随即延后点火提前角。目前较先进的爆震感知器甚至能判定是哪一个汽缸爆震,而针对该汽缸个别延后点火提前角。

93、97或98

    只要发动机不发生爆震,提高油料的辛烷值并不会让发动机更有力或省油

    说到爆震,大家最关心的还是加什么汽油的问题。其实93、97或98是汽油的抗爆震性,也就是其“辛烷值”。什么是“辛烷值”呢?在研究燃料与爆震的关系的时候,研究人员发现“异辛烷”最能抵抗爆震,而“正庚烷”相当容易爆震,所以就将异辛烷的抗爆震度定为100,而正庚烷定为0。所谓辛烷值97的汽油,就是它的抗爆震度与97%异辛烷和3%正庚烷混合物的抗爆震度相同。

    所以这纯粹是抗爆震性的问题,并不是加了辛烷值越高的汽油,发动机就越有力。当然,若是加了辛烷值太低的汽油而导致爆震,或是爆震发生时发动机退点火角,车子的确会比较没力。换句话说,只要发动机不发生爆震,提高油料的辛烷值并不会让发动机更有力或更省油,只会让你的钱包更缩水。


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