黄旭超

摘要：社会在不断进步，我国的汽车行业也在快速发展，汽车人均保有量也在不断增加，随着人们对汽车需求的增加，消费者对汽车的经济性、排放以及动力性也越发重视。因此为了有效提升汽车的经济性以及动力性，最常见的方法就是增大压缩比、增大点火提前角，这些方法虽然能够起到一定作用，但是也使得发动机出现爆震的几率增加。因此本文通过分析汽油机爆震的原因以及产生爆燃的危害，在此基础上提出了汽油机爆燃的控制措施。

关键词：汽油机;爆震;危害;控制措施

0  引言

所谓爆震自燃是指一个或多个火焰波与正常的火焰波在冲击时发生一定作用力而产生压力，导致发动机在压力作用下受到不正常的敲击，导致发动机工作效率降低。燃油的经济性也受到影响，严重的爆震自燃现象还会导致气缸壁或其他零件受到损害，给汽车使用者的生命安全带来严重威胁。

1  汽油机爆震的原因

汽油是空气与气态混合而形成的一种可燃性混合气体，其在一定压力与温度的影响下会与空气中的氧气发生化学反应，进而产生发光或是发热化学效应，我们也可把这种现象称作为燃烧。电极附近的混合气体如果遇到火花塞跳火情况时，会加速其自身的氧化反应，并把自身在反应过程中产生的热量传递到周围的混合气体中，使混合气体充分发生氧化反应而温度上升。一般当火焰中心形成以后，其前锋会以20-30m/s的速度迅速向周围进行扩散，大部分的可燃混合气体会在传播过程中平稳燃烧，且在燃烧时能够释放最高压力。这是一种正常的燃烧过程，能够最大限度地为汽车工作提供发动机能，还能使汽油机的工作性能得到稳步提升。

但是在混合气体燃烧时，有部分可燃混合气可能会远离火焰中心，在正常火焰前锋还未到达之前，这部分混合气体就会受到热辐射以及压力的作用，导致自身压力以及温度出现急剧上升状况，进而会产生新的火焰波，会以1500-2500m/s的速度迅速向周围进行扩散，并瞬间燃烧完毕。这种现象最终会导致气缸内的气压极度不正常，也无法获得有效平衡，其产生的高压冲击波会使气缸内的机件受到反复敲击，并在气缸内发生反复反射的情况。如果这种情况发生较剧烈，甚至会导致发动机出现震动情况，进而发出尖锐的敲击声。这一过程我们也可称作是不正常的燃烧，这也是下文提到的爆震燃烧的最主要来源。

2  爆震燃烧的危害

2.1 发动机功率下降

发动机一旦产生爆燃，会导致发动机内局部压力或者是温度陡然上升，加之其作用时间较短，因此无法对整个活塞上方起到有效作用，导致燃烧时对外做工也相对较少。而带有一定压力性的冲击波会使得消耗在零件上的压力波以及变形波出现反复震荡情况，且在燃烧产物时还会消耗一定的热量，产生热分解现象，但是这些热量不能够被二次利用。此外，由于爆燃会导致冷却系统产生较多的热量，对外的做工能量就明显减少，最终导致发生爆燃时发动机功率急剧下降且燃油消耗量却明显增加的情况。最后，燃烧室内部的高温会引起燃烧产物的进一步加速，会导致其分解成CO、H2等，导致碳粒被进一步析出，热效率明显下降。

2.2 机件损坏速度加快

当发生爆燃时，发动机内的温度会急剧上升，且机油的粘度会下降，无法形成有效油膜，导致缸体的抗腐蚀性极度下降，发动机内各个零部件的腐蚀程度也在加速。此外，由于汽油机在发生爆燃时，产生的压力波会导致发动机的冲击负荷增加，会加速其活塞以及其他零件的运转机械负荷，导致主轴承、活塞等部位零件造成磨损或是表面出现破裂现象。据有关数据显示，发动机在发生严重爆燃现象时，其所产生的磨损量大概为正常燃烧磨损的27倍，因此我们也可以看出爆燃会导致汽油机机件损坏，减少发动机的使用寿命。

2.3 发动机过热

可燃混合气在燃烧后，其室内的温度可以达到2000℃-2500℃，气缸内壁、活塞顶部以及室壁等温度达到100℃-300°，造成这种较大差异的温度原因主要是由于机件的表面形成一种气体附面层，能够阻止更多的地面导热情况发生。气缸在发生爆燃时期，局部的壓力会出现陡然剧增现象，带来的冲击波会对壁面造成反复冲击现象，这种灼热气体会导致缸壁等表面的内壁层出现破坏，使得气缸壁表面的表面传热现象受到影响，导致内部温度过高，进而导致发动机出现过热情况。

2.4 燃烧室积碳增多

在发生爆燃时，汽油机内部的局部温度过高，导致一些燃烧产物逐渐发生热分解，能够析出一定的游离碳，而这些游离碳会附着在气门、气缸盖、活塞等汽油机附件上，进而产生积碳现象。这种积碳现象会导致汽油发动机内的容积量变小，附着在活塞顶部以及燃烧室内会导致发动机的压缩比得到提升，此外加之积碳的传热性能较差，会导致发动机在工作时产生一定的白炽热点，发生受热不均现象，而导致气缸出现裂纹情况。如果燃烧室内的积碳数量过多，其长期积累的热量会形成高温热面或热点，会导致发动机出现早燃情况。而早燃现象会导致发动机的功率极度下降，会使壁面的热量吸收能力出现明显增加，导致活塞出现严重烧蚀等情况。此外，如果早燃故障发生在发动机负荷工作时，这种情况无法得到有效判别，会导致发动机出现被报废的危险。最后，由于在膨胀过程时气缸内的温度以及压力下降幅度较快，部分游离碳还没有被转换成二氧化碳，会随着废气排入到空中，导致汽油机的排气烟管产生冒黑烟现象，对我国的环境污染造成重大影响。

3  爆震的检测方法

首先是压力检测法，其精度最高，但是汽油机的每一缸都需要安装压力传感器，会导致检测人员的工作量增加，因此这种方法至今没有被正式使用;其次是发动机噪声测定法，这种方法虽然检测形式为非接触式，耐久性也十分良好，但是灵敏度以及精度会稍微差一点，因此也不经常被人们使用;最后是发动机振动测定法，这种方法只需要正确地选择爆震传感器的位置，就能够提升检测的最终准确性，且传感器在检测时不直接接触燃烧室内的气体，因此能够快速、精准地反映缸内的气体压力情况。

目前我国大部分汽车在检测发动机爆震时，都采用的是发动机振动测定法，利用爆震传感器把爆震传感器安装在发动机缸体侧面，提升发动机爆震信号特征，这样能够准确判断发动机是否会出现爆震或者是已经出现爆震的强度大小，能够及时判断发动机的工作情况。

4  爆燃的控制措施

4.1 使用规定牌号的汽油

汽油抗爆性的评定指标是辛烷值，而汽油的牌号就是根据辛烷值成分进行划分的，汽油机的压缩比在很大程度上决定于汽油机对辛烷值的要求。如果发动机存在一定压缩比，那么燃料的品质就会对爆燃的强度以及发生概率产生极大影响，因此必须要使用符合厂家规定标准的辛烷值汽油。值得注意的是，如果辛烷值低的汽油容易产生爆燃现象，而相反汽油中辛烷值越高，其抗爆性能也越好，越不容易发生爆燃现象。如果车辆无法正确使用燃油，那么要在此基础上添加一定的抗爆剂，这样也能有效减少爆燃现象发生。

4.2 选择最佳点火提前角

发动机工作情况以及动力性发挥在很大程度上受到点火提前角的影响，而发动机正常工作的最主要因素就是发动机与点火特性要匹配良好。每一种发动机都有其最佳的点火调整特性，因此要选择最佳的点火提前角，这样才能够最大限度地发挥发动机的功能，使得油耗降低在可控范围内。因此我们可以选择合适的辛烷值选择器，通过点火提前角减小等措施有效控制爆燃现象发生，最佳的点火提前角是当汽车在行驶过程中出现急加速情况时，可以听到短暂的敲击声，而在平稳驾驶后这种声音会逐渐消失;如果敲击声是连续不断的，那可判定为点火时间过早，如果完全听不到敲击声则代表点火时间过晚。

4.3 清除燃烧室内沉积物

燃烧室内的沉积物导热系数一般比钢铁要小50倍，且导热性能较差，因此，如果燃烧室内存在一定量的沉积物，会导致发动机的冷却效果受到影响，导致混合气体的温度增加，进而会容易发生爆燃现象。此外，当活塞顶部以及燃烧室内的沉积物过多时，燃烧室内的整体容积会变小，导致压缩比增加，也会发生爆燃现象。因此，我们要定期对活塞顶、燃烧室、气门头等部位的积碳进行处理，对于部分经常使用辛烷值过低的车辆，要定期使用一定量的清洁剂，这样能够使沉积物以及积碳的数量减少。

4.4 使用合适的混合气浓度

油气混合比例不均匀或者是比例过稀都会导致爆震现象发生，如果油气浓度较大，尾气的点火时间会增加，导致汽油燃烧不够充分，产生的热量也较少，这种情况虽然能有效减少爆震现象发生，但是也会导致燃料的用量增加，发动机效率受到影响。为了发动机稳定工作，发动机内的冷却水温度也好控制在85℃-90℃，水温过高会导致整个燃烧室内的温度过高，使得一些未燃烧的气体再次发生氧化分解，进而产生自燃现象，自燃现象发生概率增加也使得爆震情况明显增加。因此，我们要把发动机的冷却温度控制在可控范围内，并做好相应的冷却系统保养工作，这样才能有效避免发生爆震现象。

4.5 防止发动机工作温度过高

发动机要想正常工作，其水温则要控制在85℃-90℃，水温过高会导致燃烧室内的温度较高，汽油机自燃性增加，我们要在日常维护工作中重视对冷却系统的保养，要把冷却水温度控制在正常范围内。首先要重视冷却水的质量指标，一般新车行驶里程达到40000km或2年時间，就需要重新更换对应的冷冻液，这样才能有效保证发动机系统能够正常运转;其次，要及时更换冷却液比例，要坚持选用软质水，这样能够有效降低高温氧化现象，避免发动机出现水垢以及腐蚀现象，能最大限度保证发动机的热传导性，提升其冷却效率;最后，要定期使用压缩空气反向吹水箱的散热片，及时清理一些附着在散热片上的昆虫、尘埃以及树叶等，保证散热器的正常空气流通。

5  结论

综上所述，现代汽车最常见的问题之一就是汽油机爆震现象，对发动机的寿命带来极大影响，因此我们可以采用选择正确辛烷值汽油、及时清理缸内积碳等方法减少爆震发生概率。爆震自燃现象在实际工作中不可避免，但是我们要通过科学正确的方法判断发动机是否出现爆震现象，这样才能保障汽油机的正常运转，保障人们出行安全。

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