解讀汽車發(fā)動(dòng)機(jī) 造成爆震的原因及預(yù)防

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購(gòu)置稅優(yōu)惠 經(jīng)銷商報(bào)價(jià) 車主點(diǎn)評(píng)(50條)

春節(jié)的鞭炮聲此起彼伏，給人一種歡樂的氛圍。然而，在發(fā)動(dòng)機(jī)里放鞭炮顯然不那么令人滿意。說到敲門，可能大家看到這兩個(gè)字都會(huì)覺得反感。本文將試著解讀汽油機(jī)爆震的原理、導(dǎo)致爆震的因素、對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的危害以及解決方法。

汽油和空氣體的混合物進(jìn)入氣缸后，活塞會(huì)對(duì)其進(jìn)行壓縮。當(dāng)缸內(nèi)溫度和壓力升高時(shí)，混合氣的密度和分子運(yùn)動(dòng)速度也會(huì)增加，混合氣燃燒更容易、更快，從而獲得更好的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。下止點(diǎn)時(shí)氣缸的最大容積與上止點(diǎn)時(shí)氣缸的最小容積之比就是壓縮比。通常同等排量的發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比越高，動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性越好。

壓縮后，混合氣體在氣缸中點(diǎn)燃。正常情況下，它的火焰從點(diǎn)火中心開始，以一個(gè)球面為前端，隨著高溫高壓氣體向四周蔓延，最后沖向活塞，使其向下工作?；鹧?zhèn)鞑ニ俣葹?0-80m/s，所以從點(diǎn)火到油氣完全燃燒，要經(jīng)過點(diǎn)火期和點(diǎn)火延遲期。正是因?yàn)辄c(diǎn)火期和點(diǎn)火延遲期，混合氣燃燒不良，發(fā)動(dòng)機(jī)才有了一個(gè)數(shù)值:點(diǎn)火提前角。

騎過自行車的朋友都知道，踏板稍微過了最高點(diǎn)之后，我們?cè)偻虏?，這樣騎起來最有活力，活塞和曲軸也是如此。一般認(rèn)為，當(dāng)曲軸處于上止點(diǎn)后10°左右的相位時(shí)，最大壓力值出現(xiàn)在氣缸內(nèi)，推動(dòng)活塞向下工作，此時(shí)性能最佳。

然而，正如我們剛才所說，混合物燃燒需要一個(gè)過程。如果混合物在上止點(diǎn)被點(diǎn)燃，那就太晚了。所以要率先點(diǎn)火，使點(diǎn)火期和點(diǎn)火延遲期能盡早開始，快燃期結(jié)束曲軸會(huì)在10相附近，也就是所謂的點(diǎn)火提前角。點(diǎn)火提前角在合理范圍內(nèi)，越早越能擠出發(fā)動(dòng)機(jī)的更多動(dòng)力。假設(shè)混合氣燃燒到快燃期結(jié)束0.001秒，當(dāng)曲軸以3000 rpm的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)18度時(shí)，燃燒可以達(dá)到最大壓力。此時(shí)，點(diǎn)火提前角應(yīng)為8°。隨著轉(zhuǎn)速的增加，點(diǎn)火提前角也隨之增加。

氣門正時(shí)圖，請(qǐng)注意點(diǎn)火時(shí)間出現(xiàn)在上止點(diǎn)之前。

通過這兩個(gè)補(bǔ)充知識(shí)，我們知道兩點(diǎn):壓縮比越高，混合氣壓縮越充分，燃燒速度越快；點(diǎn)火角越早，發(fā)動(dòng)機(jī)做功越積極。因此，現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比往往設(shè)定得很高，在高負(fù)荷時(shí)點(diǎn)火提前角也調(diào)整到最前面。然而，物極必反，當(dāng)燃燒不適時(shí)，就會(huì)帶來一系列的麻煩和爆震。

敲擊的類型

其實(shí)我們常說敲門太寬泛了，敲門這個(gè)詞已經(jīng)被各種文學(xué)、媒體、技工濫用了。過早點(diǎn)火、表面點(diǎn)火、窄敲、敲缸、尖叫等。都叫做敲門。為了區(qū)分和便于解釋，邊肖在這篇文章中武斷地把正統(tǒng)的狹義爆轟稱為“爆燃”。濫用的“敲門”繼續(xù)代表一個(gè)廣泛的定義。

爆震是發(fā)動(dòng)機(jī)的一種異常工作狀態(tài)，一般是指由于點(diǎn)火不正常而引起的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸突然的非持久振動(dòng)。用戶可以明顯感覺到發(fā)動(dòng)機(jī)的異響和振動(dòng)，削弱發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率，升高溫度，增加油耗，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)造成一定的損害。

爆燃是燃料的一種燃燒形式，是燃料與助燃劑混合后的亞音速爆炸燃燒。在發(fā)動(dòng)機(jī)中，通常是指燃料與空氣體混合，然后在高溫高壓環(huán)境中以很大的速率自發(fā)燃燒，其特點(diǎn)是溫度和壓力上升極快，具有一定的破壞力。狹義上，爆燃被定義為爆燃。

爆震的特點(diǎn)是混合氣在沒有火花塞介入的情況下仍能被點(diǎn)燃或自發(fā)燃燒，有表面點(diǎn)火和爆燃兩種表現(xiàn)。不過值得一提的是，過早點(diǎn)火的現(xiàn)象并不是爆震，而是在很多情況下，過早點(diǎn)火會(huì)是原因，引起表面著火和爆燃。有了這個(gè)區(qū)別，解釋起來就方便多了。

過早點(diǎn)火，顧名思義就是點(diǎn)火角度過早，最大壓力值也明顯出現(xiàn)在適合“施力”的曲軸10相之前，甚至0之前。因?yàn)榛钊坏日液梦恢茫邏簹怏w就會(huì)向下做功，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力自然會(huì)損失，損失的動(dòng)能會(huì)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，給氣缸加熱。但高溫，來不及轉(zhuǎn)移，前期高壓會(huì)造成“質(zhì)變”——爆震面點(diǎn)火爆燃。

表面點(diǎn)火通常發(fā)生在火花塞點(diǎn)火之前。當(dāng)氣缸溫度過高而無法冷卻時(shí)，壓縮沖程時(shí)，氣缸或火花塞內(nèi)積碳等明顯的突出位置會(huì)出現(xiàn)明顯的熱點(diǎn)。當(dāng)溫度超過混合物的燃點(diǎn)時(shí)，混合物將比火花塞更早點(diǎn)燃。與過早點(diǎn)火相比，這相當(dāng)于將點(diǎn)火角再提前幾次。當(dāng)最大壓力值出現(xiàn)在活塞運(yùn)行到上止點(diǎn)之前，相當(dāng)于此時(shí)氣缸有“反轉(zhuǎn)”的趨勢(shì)?？梢韵胂蠡钊突鸹ㄈ谕粋€(gè)位置。

而爆燃，通常發(fā)生在火花塞點(diǎn)火或表面點(diǎn)火后，當(dāng)火焰向下向外膨脹時(shí)，部分未點(diǎn)燃的混合氣，在膨脹的火焰帶來的高溫高壓下，具有一種阻力——類似于柴油機(jī)點(diǎn)火形式的自燃，多個(gè)燃點(diǎn)同時(shí)燃燒。正如我們前面所說，汽油燃燒得非?？?，這樣燃燒非常有力。爆燃時(shí)，混合物壓力高，密度大，所以火焰燃燒得很快。速度可達(dá)1000米/秒，快速燃燒膨脹產(chǎn)生的沖擊波敲擊氣缸和活塞，與前面正常蔓延的火鋒正面碰撞，這就是敲擊氣缸的聲音和我們感受到的震動(dòng)?；鸹ㄈc(diǎn)火引起的爆震相對(duì)較輕，而表面點(diǎn)火引起的爆震更嚴(yán)重。據(jù)分析，在嚴(yán)重爆燃時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)損失是正常運(yùn)行時(shí)的30倍！而且由于爆燃的燃燒速度很快，最大壓力會(huì)稍微提前。

舉一個(gè)生動(dòng)但不恰當(dāng)?shù)睦?，作為正常燃燒和爆燃的比較，我們都打過籃球。當(dāng)籃球“砰”的一聲落地時(shí)，我們可以把籃球看成是一種點(diǎn)燃的混合物，把地面看成是一個(gè)活塞。這是一個(gè)正常的點(diǎn)火做功的過程，而爆燃可能有點(diǎn)瘋狂，相當(dāng)于地上的一大塊火藥紙，當(dāng)我們把籃球射向地面時(shí)會(huì)被砸爆……它的聲音和破壞效果。

這些異常的點(diǎn)火狀況往往交織在一起，還會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)和聲音，所以這些狀況往往會(huì)被混淆。如果區(qū)分開來，點(diǎn)火過早時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)抖動(dòng)，轉(zhuǎn)速會(huì)下降，聲音也不明顯，不能稱之為爆震，危害程度較小。當(dāng)表面被點(diǎn)燃時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)，有明顯的敲擊聲、沉悶的聲音，危害極大；爆燃發(fā)生時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)震動(dòng)強(qiáng)烈，敲擊聲像尖銳的金屬敲擊聲，危害很大！