戎世進(jìn)

摘 要：近些年以來(lái)，我國(guó)的以汽油為燃料的車用發(fā)動(dòng)機(jī)在強(qiáng)化工作狀況方面取得了飛速的發(fā)展，這樣的現(xiàn)狀對(duì)提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力和性能，降低發(fā)動(dòng)機(jī)油耗，促進(jìn)行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升方面來(lái)看是可喜的。但是在運(yùn)輸行業(yè)頻繁更新的新車型的應(yīng)用中，發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)的爆震現(xiàn)象、早燃現(xiàn)象乃至“激爆”現(xiàn)象非常突出，嚴(yán)重影響了車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。

關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī);震爆;負(fù)荷

1 概述

汽油機(jī)氣缸內(nèi)的混合氣在壓縮終了時(shí)，由電火花點(diǎn)燃以后，形成火焰中心，火焰以30～70m/s的正常速度向前傳播。當(dāng)氣缸內(nèi)末端混合氣進(jìn)一步受已燃混合氣的壓力壓縮和熱輻射作用，在正?；鹧嫖吹竭_(dá)前就非常迅速的進(jìn)行了化學(xué)反應(yīng)并釋放出了熱量，形成了一個(gè)或者數(shù)個(gè)火焰中心，并且產(chǎn)生了新的火焰?zhèn)鞑?，?00～300m/s（輕微爆震）直至800～1200m/s或以上（強(qiáng)烈爆震）的速度傳播火焰，而迅速燃燒。這種極高速的燃燒所產(chǎn)生的壓力升高率很大，使缸內(nèi)的壓力來(lái)不及平衡，形成很強(qiáng)的壓力波，以很高的頻率不斷沖擊著缸內(nèi)的機(jī)件，而發(fā)出尖銳的敲擊聲。爆震時(shí)化學(xué)反應(yīng)的放熱速度大于氣缸散熱速度，使爆震處的溫度很高（可達(dá)3700℃以上），發(fā)動(dòng)機(jī)即處在大的沖擊載荷和過(guò)熱的工況下運(yùn)轉(zhuǎn)。

2 現(xiàn)象分類

輕微的爆震對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)并沒(méi)有什么太大的危害。在高負(fù)荷工況條件下，短時(shí)間輕微的爆震可以促進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)性的發(fā)揮。但是，強(qiáng)烈爆震的危害是極其嚴(yán)重的，它能產(chǎn)生強(qiáng)烈的壓力波，這種壓力波會(huì)導(dǎo)致對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞和缸壁的反復(fù)擊打，致使發(fā)動(dòng)機(jī)缸壁的附面層與其油膜被嚴(yán)重的破壞，從而導(dǎo)致正在燃燒的氣體對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸壁等部件的傳熱量增高，機(jī)體內(nèi)的潤(rùn)滑油易極被氧化變質(zhì)。此外也會(huì)導(dǎo)致活塞等機(jī)體部件的熱應(yīng)力與機(jī)械應(yīng)力一同急劇增加，使工況逐漸惡化。再加上很強(qiáng)的沖擊載荷，能使氣門、火花塞電極和活塞頂嚴(yán)重?zé)g，活塞環(huán)膠固在環(huán)槽里而卡死以至環(huán)槽岸崩裂和環(huán)折斷。由于爆震時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱，極易引起一種不正常燃燒——早燃。早燃除了增加發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)功外，重要的是使發(fā)動(dòng)機(jī)的工作溫度、壓力升高很快，反過(guò)來(lái)又促近爆震，使缸內(nèi)的溫度、壓力升得更高，沖擊載荷更大。這樣兩種不正常的燃燒相互促成，就是危害更大的“激爆”現(xiàn)象。發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生“激爆”，可使排氣管、氣缸筒間的壁梁和缸蓋斷裂，連桿彎曲、扭曲，活塞斷裂和軸瓦燒毀等。

3 原因分析

假設(shè)讓電火花點(diǎn)燃混合氣并且形成火焰的中心，混合氣傳播到末端的時(shí)間是t1，被電火花點(diǎn)燃的混合氣到末端燃燒的時(shí)間是t2。則當(dāng)t1>t2時(shí)，就發(fā)生爆燃;當(dāng)t1

3.1 點(diǎn)火初始角0

點(diǎn)火時(shí)間太早使缸里的壓力過(guò)早的升高，致使發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)功增加，氣缸里的高壓Pz也隨之升高，從而讓末端的混合氣在燃燒之前就受到非常大的擠壓力，溫度會(huì)急劇的升高，從而導(dǎo)致t2的減小，爆燃可能性隨之變大。

3.2 轉(zhuǎn)速與負(fù)荷

發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低的時(shí)候，其進(jìn)氣管的真空度就會(huì)降低，進(jìn)入的氣流慣性減弱，缸內(nèi)形成的紊流強(qiáng)度也會(huì)被削弱，從而使混合氣燃燒的速度減慢，t1增大時(shí)，末端的混合氣就會(huì)在燃燒前進(jìn)行充分的化學(xué)反應(yīng)，t2相對(duì)的就會(huì)減小，爆燃的傾向也會(huì)隨之增大。在轉(zhuǎn)速確定的條件之下，隨著加大氣門的開度直到全部打開，混合的氣量逐漸增多，廢氣量漸漸的減少，使t2也相對(duì)的減小，爆燃的可能性增大。由此可見，低轉(zhuǎn)速大負(fù)荷時(shí)，也極易發(fā)生爆燃現(xiàn)象。

3.3 壓縮比

壓縮比增高時(shí)，點(diǎn)燃之前氣缸內(nèi)的混合氣的溫度和壓力過(guò)快過(guò)高的上升，爆燃傾向也會(huì)變大。壓縮比增大的原因常發(fā)生在維修中，如修理曲軸時(shí)，將連桿軸頸中心線位移，使曲柄長(zhǎng)度增加，導(dǎo)致壓縮比增大;其次，使用經(jīng)過(guò)磨削的缸蓋或過(guò)薄的氣缸墊;另外，隨著燃燒室沉積物的增多，壓縮比也隨之增大。

3.4 發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱

發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度太高，也會(huì)導(dǎo)致進(jìn)氣的溫度增高，末端混合氣燃前化學(xué)反應(yīng)快，t2就會(huì)相對(duì)減小，導(dǎo)致爆燃的發(fā)生。有很多原因都能引起發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱。比如，冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)故障，使發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱功能受到影響，加之分電器白金間隙和火花塞電極間隙過(guò)大以及火花塞熱特性不符，使發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生過(guò)熱;另外，由于燃燒室、氣門及火花塞電極間的積炭存在，會(huì)導(dǎo)致早燃現(xiàn)象出現(xiàn)，使發(fā)動(dòng)機(jī)溫度過(guò)高。

3.5 燃油、潤(rùn)滑油

汽油機(jī)的燃油抗爆性能指標(biāo)是按燃油中所含異辛烷的多少來(lái)衡量的。因此在壓縮性能非常高的發(fā)動(dòng)機(jī)中，不能使用低于相適應(yīng)的臨界辛烷值的燃油，否則發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震將會(huì)是不能避免的。當(dāng)然，由于燃油的產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題（如辛烷值是否符合規(guī)定、添加劑的成分等）以及儲(chǔ)存過(guò)久的燃油，引起辛烷值的變化，都會(huì)降低燃油的抗爆性。

3.6 結(jié)構(gòu)材料

除了在使用方面的爆震因素外，在設(shè)計(jì)、制造方面也有著重要的影響。

3 總結(jié)

診斷爆震要與氣門腳響相區(qū)別。這兩種敲擊聲是很相似的，但響聲的部位不同，爆震敲擊聲在發(fā)動(dòng)機(jī)的上部，而氣門腳敲擊聲在發(fā)動(dòng)機(jī)頂部（如頂置式氣門的發(fā)動(dòng)機(jī)）。

如何防范震爆現(xiàn)象的發(fā)生，最好的方法是：在汽車滿載的情況下，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的溫度預(yù)熱到80～85℃之后，在平坦的道路上掛直接檔行駛，在穩(wěn)定初速20km/h時(shí)，急速把油門一踩到底，直到加速至40km/h為止。如果打火的時(shí)間正常的話，在此過(guò)程中，能聽到發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出輕微的爆震聲（類似氣門腳輕微敲擊聲），在超過(guò)40km/h的車速時(shí)，最好的情況是爆震聲馬上消失。此外，汽車在高負(fù)荷加速上坡的時(shí)候，可以發(fā)出輕微的爆震聲，但是必須要馬上換成低速檔行駛，避免出現(xiàn)氣門始終全開的情況發(fā)生。應(yīng)該重視的是，要根據(jù)上述影響因素，掌握汽車原廠使用說(shuō)明書及技術(shù)規(guī)范，做好使用、保養(yǎng)和維修等方面的工作，避免爆震。

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