黃旭超

摘要：社會(huì)在不斷進(jìn)步，我國的汽車行業(yè)也在快速發(fā)展，汽車人均保有量也在不斷增加，隨著人們對(duì)汽車需求的增加，消費(fèi)者對(duì)汽車的經(jīng)濟(jì)性、排放以及動(dòng)力性也越發(fā)重視。因此為了有效提升汽車的經(jīng)濟(jì)性以及動(dòng)力性，最常見的方法就是增大壓縮比、增大點(diǎn)火提前角，這些方法雖然能夠起到一定作用，但是也使得發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)爆震的幾率增加。因此本文通過分析汽油機(jī)爆震的原因以及產(chǎn)生爆燃的危害，在此基礎(chǔ)上提出了汽油機(jī)爆燃的控制措施。

關(guān)鍵詞：汽油機(jī);爆震;危害;控制措施

0 ?引言

所謂爆震自燃是指一個(gè)或多個(gè)火焰波與正常的火焰波在沖擊時(shí)發(fā)生一定作用力而產(chǎn)生壓力，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)在壓力作用下受到不正常的敲擊，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率降低。燃油的經(jīng)濟(jì)性也受到影響，嚴(yán)重的爆震自燃現(xiàn)象還會(huì)導(dǎo)致氣缸壁或其他零件受到損害，給汽車使用者的生命安全帶來嚴(yán)重威脅。

1 ?汽油機(jī)爆震的原因

汽油是空氣與氣態(tài)混合而形成的一種可燃性混合氣體，其在一定壓力與溫度的影響下會(huì)與空氣中的氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生發(fā)光或是發(fā)熱化學(xué)效應(yīng)，我們也可把這種現(xiàn)象稱作為燃燒。電極附近的混合氣體如果遇到火花塞跳火情況時(shí)，會(huì)加速其自身的氧化反應(yīng)，并把自身在反應(yīng)過程中產(chǎn)生的熱量傳遞到周圍的混合氣體中，使混合氣體充分發(fā)生氧化反應(yīng)而溫度上升。一般當(dāng)火焰中心形成以后，其前鋒會(huì)以20-30m/s的速度迅速向周圍進(jìn)行擴(kuò)散，大部分的可燃混合氣體會(huì)在傳播過程中平穩(wěn)燃燒，且在燃燒時(shí)能夠釋放最高壓力。這是一種正常的燃燒過程，能夠最大限度地為汽車工作提供發(fā)動(dòng)機(jī)能，還能使汽油機(jī)的工作性能得到穩(wěn)步提升。

但是在混合氣體燃燒時(shí)，有部分可燃混合氣可能會(huì)遠(yuǎn)離火焰中心，在正常火焰前鋒還未到達(dá)之前，這部分混合氣體就會(huì)受到熱輻射以及壓力的作用，導(dǎo)致自身壓力以及溫度出現(xiàn)急劇上升狀況，進(jìn)而會(huì)產(chǎn)生新的火焰波，會(huì)以1500-2500m/s的速度迅速向周圍進(jìn)行擴(kuò)散，并瞬間燃燒完畢。這種現(xiàn)象最終會(huì)導(dǎo)致氣缸內(nèi)的氣壓極度不正常，也無法獲得有效平衡，其產(chǎn)生的高壓沖擊波會(huì)使氣缸內(nèi)的機(jī)件受到反復(fù)敲擊，并在氣缸內(nèi)發(fā)生反復(fù)反射的情況。如果這種情況發(fā)生較劇烈，甚至?xí)?dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)震動(dòng)情況，進(jìn)而發(fā)出尖銳的敲擊聲。這一過程我們也可稱作是不正常的燃燒，這也是下文提到的爆震燃燒的最主要來源。

2 ?爆震燃燒的危害

2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降

發(fā)動(dòng)機(jī)一旦產(chǎn)生爆燃，會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)局部壓力或者是溫度陡然上升，加之其作用時(shí)間較短，因此無法對(duì)整個(gè)活塞上方起到有效作用，導(dǎo)致燃燒時(shí)對(duì)外做工也相對(duì)較少。而帶有一定壓力性的沖擊波會(huì)使得消耗在零件上的壓力波以及變形波出現(xiàn)反復(fù)震蕩情況，且在燃燒產(chǎn)物時(shí)還會(huì)消耗一定的熱量，產(chǎn)生熱分解現(xiàn)象，但是這些熱量不能夠被二次利用。此外，由于爆燃會(huì)導(dǎo)致冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生較多的熱量，對(duì)外的做工能量就明顯減少，最終導(dǎo)致發(fā)生爆燃時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)功率急劇下降且燃油消耗量卻明顯增加的情況。最后，燃燒室內(nèi)部的高溫會(huì)引起燃燒產(chǎn)物的進(jìn)一步加速，會(huì)導(dǎo)致其分解成CO、H2等，導(dǎo)致碳粒被進(jìn)一步析出，熱效率明顯下降。

2.2 機(jī)件損壞速度加快

當(dāng)發(fā)生爆燃時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的溫度會(huì)急劇上升，且機(jī)油的粘度會(huì)下降，無法形成有效油膜，導(dǎo)致缸體的抗腐蝕性極度下降，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)各個(gè)零部件的腐蝕程度也在加速。此外，由于汽油機(jī)在發(fā)生爆燃時(shí)，產(chǎn)生的壓力波會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的沖擊負(fù)荷增加，會(huì)加速其活塞以及其他零件的運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械負(fù)荷，導(dǎo)致主軸承、活塞等部位零件造成磨損或是表面出現(xiàn)破裂現(xiàn)象。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，發(fā)動(dòng)機(jī)在發(fā)生嚴(yán)重爆燃現(xiàn)象時(shí)，其所產(chǎn)生的磨損量大概為正常燃燒磨損的27倍，因此我們也可以看出爆燃會(huì)導(dǎo)致汽油機(jī)機(jī)件損壞，減少發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。

2.3 發(fā)動(dòng)機(jī)過熱

可燃混合氣在燃燒后，其室內(nèi)的溫度可以達(dá)到2000℃-2500℃，氣缸內(nèi)壁、活塞頂部以及室壁等溫度達(dá)到100℃-300°，造成這種較大差異的溫度原因主要是由于機(jī)件的表面形成一種氣體附面層，能夠阻止更多的地面導(dǎo)熱情況發(fā)生。氣缸在發(fā)生爆燃時(shí)期，局部的壓力會(huì)出現(xiàn)陡然劇增現(xiàn)象，帶來的沖擊波會(huì)對(duì)壁面造成反復(fù)沖擊現(xiàn)象，這種灼熱氣體會(huì)導(dǎo)致缸壁等表面的內(nèi)壁層出現(xiàn)破壞，使得氣缸壁表面的表面?zhèn)鳠岈F(xiàn)象受到影響，導(dǎo)致內(nèi)部溫度過高，進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)過熱情況。

2.4 燃燒室積碳增多

在發(fā)生爆燃時(shí)，汽油機(jī)內(nèi)部的局部溫度過高，導(dǎo)致一些燃燒產(chǎn)物逐漸發(fā)生熱分解，能夠析出一定的游離碳，而這些游離碳會(huì)附著在氣門、氣缸蓋、活塞等汽油機(jī)附件上，進(jìn)而產(chǎn)生積碳現(xiàn)象。這種積碳現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致汽油發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的容積量變小，附著在活塞頂部以及燃燒室內(nèi)會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比得到提升，此外加之積碳的傳熱性能較差，會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)產(chǎn)生一定的白熾熱點(diǎn)，發(fā)生受熱不均現(xiàn)象，而導(dǎo)致氣缸出現(xiàn)裂紋情況。如果燃燒室內(nèi)的積碳數(shù)量過多，其長期積累的熱量會(huì)形成高溫?zé)崦婊驘狳c(diǎn)，會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)早燃情況。而早燃現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的功率極度下降，會(huì)使壁面的熱量吸收能力出現(xiàn)明顯增加，導(dǎo)致活塞出現(xiàn)嚴(yán)重?zé)g等情況。此外，如果早燃故障發(fā)生在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷工作時(shí)，這種情況無法得到有效判別，會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)被報(bào)廢的危險(xiǎn)。最后，由于在膨脹過程時(shí)氣缸內(nèi)的溫度以及壓力下降幅度較快，部分游離碳還沒有被轉(zhuǎn)換成二氧化碳，會(huì)隨著廢氣排入到空中，導(dǎo)致汽油機(jī)的排氣煙管產(chǎn)生冒黑煙現(xiàn)象，對(duì)我國的環(huán)境污染造成重大影響。

3 ?爆震的檢測(cè)方法

首先是壓力檢測(cè)法，其精度最高，但是汽油機(jī)的每一缸都需要安裝壓力傳感器，會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)人員的工作量增加，因此這種方法至今沒有被正式使用;其次是發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲測(cè)定法，這種方法雖然檢測(cè)形式為非接觸式，耐久性也十分良好，但是靈敏度以及精度會(huì)稍微差一點(diǎn)，因此也不經(jīng)常被人們使用;最后是發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)測(cè)定法，這種方法只需要正確地選擇爆震傳感器的位置，就能夠提升檢測(cè)的最終準(zhǔn)確性，且傳感器在檢測(cè)時(shí)不直接接觸燃燒室內(nèi)的氣體，因此能夠快速、精準(zhǔn)地反映缸內(nèi)的氣體壓力情況。

目前我國大部分汽車在檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)爆震時(shí)，都采用的是發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)測(cè)定法，利用爆震傳感器把爆震傳感器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體側(cè)面，提升發(fā)動(dòng)機(jī)爆震信號(hào)特征，這樣能夠準(zhǔn)確判斷發(fā)動(dòng)機(jī)是否會(huì)出現(xiàn)爆震或者是已經(jīng)出現(xiàn)爆震的強(qiáng)度大小，能夠及時(shí)判斷發(fā)動(dòng)機(jī)的工作情況。

4 ?爆燃的控制措施

4.1 使用規(guī)定牌號(hào)的汽油

汽油抗爆性的評(píng)定指標(biāo)是辛烷值，而汽油的牌號(hào)就是根據(jù)辛烷值成分進(jìn)行劃分的，汽油機(jī)的壓縮比在很大程度上決定于汽油機(jī)對(duì)辛烷值的要求。如果發(fā)動(dòng)機(jī)存在一定壓縮比，那么燃料的品質(zhì)就會(huì)對(duì)爆燃的強(qiáng)度以及發(fā)生概率產(chǎn)生極大影響，因此必須要使用符合廠家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的辛烷值汽油。值得注意的是，如果辛烷值低的汽油容易產(chǎn)生爆燃現(xiàn)象，而相反汽油中辛烷值越高，其抗爆性能也越好，越不容易發(fā)生爆燃現(xiàn)象。如果車輛無法正確使用燃油，那么要在此基礎(chǔ)上添加一定的抗爆劑，這樣也能有效減少爆燃現(xiàn)象發(fā)生。

4.2 選擇最佳點(diǎn)火提前角

發(fā)動(dòng)機(jī)工作情況以及動(dòng)力性發(fā)揮在很大程度上受到點(diǎn)火提前角的影響，而發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作的最主要因素就是發(fā)動(dòng)機(jī)與點(diǎn)火特性要匹配良好。每一種發(fā)動(dòng)機(jī)都有其最佳的點(diǎn)火調(diào)整特性，因此要選擇最佳的點(diǎn)火提前角，這樣才能夠最大限度地發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)的功能，使得油耗降低在可控范圍內(nèi)。因此我們可以選擇合適的辛烷值選擇器，通過點(diǎn)火提前角減小等措施有效控制爆燃現(xiàn)象發(fā)生，最佳的點(diǎn)火提前角是當(dāng)汽車在行駛過程中出現(xiàn)急加速情況時(shí)，可以聽到短暫的敲擊聲，而在平穩(wěn)駕駛后這種聲音會(huì)逐漸消失;如果敲擊聲是連續(xù)不斷的，那可判定為點(diǎn)火時(shí)間過早，如果完全聽不到敲擊聲則代表點(diǎn)火時(shí)間過晚。

4.3 清除燃燒室內(nèi)沉積物

燃燒室內(nèi)的沉積物導(dǎo)熱系數(shù)一般比鋼鐵要小50倍，且導(dǎo)熱性能較差，因此，如果燃燒室內(nèi)存在一定量的沉積物，會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻效果受到影響，導(dǎo)致混合氣體的溫度增加，進(jìn)而會(huì)容易發(fā)生爆燃現(xiàn)象。此外，當(dāng)活塞頂部以及燃燒室內(nèi)的沉積物過多時(shí)，燃燒室內(nèi)的整體容積會(huì)變小，導(dǎo)致壓縮比增加，也會(huì)發(fā)生爆燃現(xiàn)象。因此，我們要定期對(duì)活塞頂、燃燒室、氣門頭等部位的積碳進(jìn)行處理，對(duì)于部分經(jīng)常使用辛烷值過低的車輛，要定期使用一定量的清潔劑，這樣能夠使沉積物以及積碳的數(shù)量減少。

4.4 使用合適的混合氣濃度

油氣混合比例不均勻或者是比例過稀都會(huì)導(dǎo)致爆震現(xiàn)象發(fā)生，如果油氣濃度較大，尾氣的點(diǎn)火時(shí)間會(huì)增加，導(dǎo)致汽油燃燒不夠充分，產(chǎn)生的熱量也較少，這種情況雖然能有效減少爆震現(xiàn)象發(fā)生，但是也會(huì)導(dǎo)致燃料的用量增加，發(fā)動(dòng)機(jī)效率受到影響。為了發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定工作，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的冷卻水溫度也好控制在85℃-90℃，水溫過高會(huì)導(dǎo)致整個(gè)燃燒室內(nèi)的溫度過高，使得一些未燃燒的氣體再次發(fā)生氧化分解，進(jìn)而產(chǎn)生自燃現(xiàn)象，自燃現(xiàn)象發(fā)生概率增加也使得爆震情況明顯增加。因此，我們要把發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻溫度控制在可控范圍內(nèi)，并做好相應(yīng)的冷卻系統(tǒng)保養(yǎng)工作，這樣才能有效避免發(fā)生爆震現(xiàn)象。

4.5 防止發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度過高

發(fā)動(dòng)機(jī)要想正常工作，其水溫則要控制在85℃-90℃，水溫過高會(huì)導(dǎo)致燃燒室內(nèi)的溫度較高，汽油機(jī)自燃性增加，我們要在日常維護(hù)工作中重視對(duì)冷卻系統(tǒng)的保養(yǎng)，要把冷卻水溫度控制在正常范圍內(nèi)。首先要重視冷卻水的質(zhì)量指標(biāo)，一般新車行駛里程達(dá)到40000km或2年時(shí)間，就需要重新更換對(duì)應(yīng)的冷凍液，這樣才能有效保證發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn);其次，要及時(shí)更換冷卻液比例，要堅(jiān)持選用軟質(zhì)水，這樣能夠有效降低高溫氧化現(xiàn)象，避免發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)水垢以及腐蝕現(xiàn)象，能最大限度保證發(fā)動(dòng)機(jī)的熱傳導(dǎo)性，提升其冷卻效率;最后，要定期使用壓縮空氣反向吹水箱的散熱片，及時(shí)清理一些附著在散熱片上的昆蟲、塵埃以及樹葉等，保證散熱器的正?？諝饬魍?。

5 ?結(jié)論

綜上所述，現(xiàn)代汽車最常見的問題之一就是汽油機(jī)爆震現(xiàn)象，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命帶來極大影響，因此我們可以采用選擇正確辛烷值汽油、及時(shí)清理缸內(nèi)積碳等方法減少爆震發(fā)生概率。爆震自燃現(xiàn)象在實(shí)際工作中不可避免，但是我們要通過科學(xué)正確的方法判斷發(fā)動(dòng)機(jī)是否出現(xiàn)爆震現(xiàn)象，這樣才能保障汽油機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，保障人們出行安全。

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