解讀汽車發動機 造成爆震的原因及預防

春節的爆竹聲此起彼伏，給人以歡樂的氣氛。然而在發動機中放爆竹的話，顯然不是那么讓人滿意。提到爆震，也許所有人見到這兩個字都會心生厭惡之情。本篇會盡可能的解讀在汽油發動機上，爆震產生的原理、導致爆震的因素、對發動機的危害、和解決的方法。

　　 汽油與空氣的混合氣進入氣缸之后，活塞會將其壓縮，氣缸內溫度和壓力升高后，混合氣密度和分子分子運動速度也隨之提高，混合氣會更容易、更快的燃燒，從而獲得更好的動力性和經濟性。氣缸在下止點時的最大體積與氣缸在上止點時最小體積之比，即為壓縮比，通常情況下，相同排量的發動機，壓縮比越高，其動力性和經濟性越好(渦輪增壓發動機的壓縮比偏低，特性我們會在以后著重介紹)。

　　 在壓縮之后，混合氣在氣缸內點燃，正常情況下，其火焰是由點火中心開始，以一個球面為前鋒，帶著高溫高壓氣體向四周擴散，最終沖向活塞，并使之向下做功，火焰傳播速度為30-80m/s，所以從點火到油氣完全燃燒，要經過點火期(火花塞跳火)、滯燃期(火核形成并以鋒面開始傳播)、速燃期(大部分混合氣燃燒，速燃期結束時缸內壓力最大)、和后燃期(殘余混合氣燃燒，對汽油機來說意義不大)這幾個階段。而就是因為點火期和滯燃期，混合氣沒有很好的燃燒，才讓發動機有了一個數值：點火提前角。

　　 騎過自行車的朋友都知道，在腳蹬通過最高點之后過一點點，我們再向下踩，這樣騎車最有勁兒，而對于活塞和曲軸來說也是如此，通常認為在上止點后曲軸10°左右的相位時(工況不同，其數值也會有所變化)，缸內出現最大壓力值并推動活塞向下做工，此時性能最佳。

　　 但我們剛才講到，混合氣燃燒需要一個過程，如果在上止點時才點燃混合氣就來不及了，所以我們要搶先點火，讓點火期和滯燃期盡早開始，使速燃期結束之時，曲軸在10°相位附近，這就是所謂的點火提前角。點火提前角在合理范圍值內，越提前，越能壓榨出發動機的動力。假設混合氣燃燒至速燃期結束，時間為0.001秒，那么在發動機轉速為3000轉時，曲軸在旋轉18°的時間內，燃燒可達壓力最大值。這時的點火提前角就應為8°。而隨著轉速的提升，點火提前角也隨之提升。

　　配氣相位圖，請注意點火時刻出現在上止點之前

　　 通過這兩條補充知識，我們了解到兩點：壓縮比越高，混合氣壓縮越充分，燃燒速度越快；點火提前角越提前，發動機做功越積極。所以現代發動機的往往將壓縮比設置很高(10:1以上)，點火提前角在高負荷時也調教的較為靠前。然而物極必反，當燃燒做功處于不恰當的時機，就會帶來了一系列的麻煩，爆震。

　　 實際上，我們經常說的爆震過于廣義，爆震這個詞被各種文獻、媒體和修車師傅用濫，點火過早、表面點火、狹義的爆震、敲缸、叫桿等等，都稱之為爆震。為了區別并便于解釋，小編姑且擅自把正統意義上的狹義爆震在此篇稱之為“爆燃”。而濫用了的“爆震”，繼續代表廣泛的定義。

　　 爆震，發動機一種不正常的工作狀態，泛指發動機氣缸由于非正常點火造成的突發的非長時間持續的震動，用戶可明顯的感覺到發動機聲響異常和震動，并削弱發動機輸出功率，升高溫度，增加油耗，對發動機造成一定程度的損害；

　　 爆燃，燃料的一種燃燒形式，是燃料與助燃劑混合后以亞音速的爆炸式燃燒，在發動機里通常指燃油與空氣混合后，在高溫高壓的環境下，以極大速率自行燃燒，特點是溫度和壓力升高速度極快，有一定破壞力。狹義上的爆震，定義等同于爆燃。

　　 爆震的特點是不需火花塞介入，混合氣仍可被點燃或自行燃燒，表現形式大體分為兩種：表面點火和爆燃。然而值得一提的是點火過早現象，雖然還算不上爆震，但很多時候，點火過早會作為原因，造成表面點火和爆燃。有了這樣的區分，解讀起來也方便許多了。

　　 點火過早，顧名思義，點火角過于提前，最大壓力值也明顯提前的出現在適合“發力”的曲軸10°相位之前，甚至0°之前，由于活塞沒等找好位置，高壓氣體就往下做功，發動機功率自然就會有所損失，損失了的動能轉化為內能使氣缸的升溫。而來不及轉移的高溫，和提早出現的高壓，會造成“質變”的爆震——表面點火和爆燃。

　　 表面點火通常發生在火花塞跳火之前，當汽缸溫度過高來不及冷卻時，缸內積碳或火花塞處等明顯突出的位置在壓縮沖程時會出現明顯熱點，當溫度超過混合氣燃點時，早于火花塞點燃混合氣，和點火過早相比，這等同于把點火角度再提前若干，當最大壓力值出現在活塞運行至上止點以前，相當于這個氣缸此時有著“反轉”的傾向，可想而知，活塞和連桿以及曲軸在承受著多大的痛苦！

　　 而爆燃，通常出現在火花塞點火或表面點火以后，當火焰向下和向外擴展時，部分未點燃的混合氣，在擴張的火焰帶來的高溫高壓之下，來了個反抗——類似柴油機點燃形式的自燃，多個著火點同時燃燒，前文我們說過，汽油燃燒速度非常快，以這種方式燃燒那是非常威猛的，在爆燃時，混合氣壓力高，密度很大，因而火焰燃燒極快，速度可達1000m/s，迅速燃燒并膨脹產生的沖擊波敲打著氣缸和活塞，并和前方正常燃燒傳播的火鋒迎頭撞在一起，這就是我們聽到的敲缸聲和感受到的震動。由火花塞點火引起的爆震相對較輕，而因表面點火引起的爆震則更為嚴重。據分析，嚴重爆燃時，發動機的損耗是正常運轉時的三十倍之多！而且因為爆燃的燃燒速度非常快，也會將最大壓力值略微提前。

　　 舉個生動但不太恰當的例子，作為正常燃燒與爆燃的對比： 我們都拍過籃球，當籃球“砰砰”的砸向地面時，我們可以把籃球看做點燃的混合氣，把地面看成活塞，這就是一個常規的點火做功的過程，而爆燃時的情況比喻起來可能有些瘋狂，這相當于地面有片大號火藥紙，當我們把籃球拍向地面時會將其砸爆……其聲響和破壞效果顯而易見了。

　　 這幾種非正常點火情況，經常交錯在一起，也同樣引起發動機的震動和聲響，所以這幾種情況經常被混淆。如果對其作出區分的話，點火過早時發動機抖動，轉速下降，聲音不明顯突出，所以也稱不上爆震，危害程度較小；表面點火時發動機振動，有明顯敲缸聲，聲音沉悶，危害程度較大；爆燃時發動機振動強烈，敲缸聲似尖銳的金屬敲擊聲，非常有害！

　　 壓縮比越高。壓縮沖程結束時的缸內溫度就越高，越容易發生爆震。按理說，一款設計沒有問題的高壓縮比發動機，在正常情況下，不會輕易發生爆震，但如果使用不當，就會比較低壓縮比的發動機更容易出現爆震的情況。

　　 點火角偏前。點火角偏前并不是過早點火，但有著過早點火的趨向，因而也容易造成爆震。

　　 發動機溫度過高。發動機溫度過高的原因有很多，冷卻水或機油循環不好，長時間處于高負荷工況等等，都會導致表面點火或者爆震。而另外還有兩個因素：混合氣濃度過低和點火角度偏后，也會導致溫度過高。這似乎又很難理解，為何貌似降低功率的動作卻會有這樣的反應呢？原因在于，這兩個因素會導致氣缸內混合氣體不充分燃燒，燃燒時間過長，甚至在排氣沖程時還在燃燒，因而升高了溫度，吸氣沖程時混合氣進入汽缸后就會被高溫的汽缸或者殘留的火焰點燃，形成表面點火或爆震。

　　 積碳造成爆震是方面的。活塞和缸蓋積碳過多，會導致散熱不良，從而表面局部溫度過高，或者在排氣沖程結束后，積碳吸附的殘油仍在燃燒，因而形成熱點或著火點，導致表面點火；另外積碳過多也會讓氣缸容積變小，氣缸的壓縮比也因此升高，爆震也就更容易發生。

　　 汽油標號。我們通常說的93#、97#，指的是汽油的辛烷值，通常認為正庚烷的辛烷值為0，非常容易爆震，而異辛烷的辛烷值為100，比較不容易爆震，而93#汽油的相當于7%的正庚烷與93%的異辛烷混合燃料的爆震特性(通常我們稱之為“抗爆性”)，因此越高標號的汽油越矜持，越不容易被點燃，也就越不易發生爆震，越適宜高壓縮比發動機使用。而越低標號的汽油越潑辣，越容易被點燃，用在壓縮比并不高的非增壓發動機上更適宜。

　　 因此高壓縮比的發動機使用低標號汽油時，爆震就容易發生，即便不發生爆震，也會有一定的隱患，并且高壓縮比發動機使用低標號汽油會有一個直觀的現象：更費油。 但較低壓縮比的發動機使用不必要的高標號的汽油，不僅不會帶來高性能，反而因為燃點過高，導致汽油燃燒不充分，形成積碳，降低功率，或者延遲著火時間，甚至會造成發動機溫度升高，結果一樣不好。而且同樣有一個直觀現象：沒勁兒。

　　 值得一提的是，高標號汽油絕對不代表高清潔度！相反，國內高標號的汽油因為加了更多的抗爆劑，97#其實還不如93#更“純”。

『積碳積到這份上，也就別怪車了』

　　避免爆震的方法

　　 通常，較新車型都裝備有爆震傳感器。爆震傳感器可以感知發動機產生的爆震，并通過ECU修改點火提前角來減輕爆震。不過這種調節幅度有限，并且也只能在發動機合理工作范圍之內進行調節。當發動機處于非正常工況下，一味延遲點火提前角，不僅會削弱動力，升高油耗，還會造成燃料燃燒不充分造成發動機溫度升高、三元催化器損壞。如果想徹底消滅爆震，還應該做更多的工作。

　　 使用符合發動機壓縮比的燃油：該加97#的不要貪便宜加93#，該加93#的也沒必要吃所謂的“細糧”。

　　 避免“拖檔”行駛：高檔低速行駛方式容易造成發動機負荷增加，因而增加點火提前角，而因為處于較高檔位，轉速提升不明顯，爆震便容易產生。

　　 消滅積碳：避免長期低速行駛和怠速，適當的去高速跑一跑，實在沒有機會的話，可以提高換擋時的轉速，自動擋可以定期掛S行駛。

　　 避免高溫：定期檢查冷卻液水位，定期檢查和更換機油，避免長時間激烈駕駛，夏日行車經常監控水溫。

時刻關注愛車的行駛情況，如果車輛在一段時間動力不足，油耗升高，并能感覺到震動，也許不是爆震引起的，但非常可能有爆震的傾向，應盡快去做體檢。

　　ps：無感爆震

　　 爆震不完全是百害無一利的，輕度的爆震還可以讓發動機顯得更“有勁兒”。有的看官會說“小編你別扯了，誰會愿意讓發動機爆震啊”，然而事情就是這樣。有時候我們會發現，在轉數不太高時，深踩油門，發動機會發出一種很清脆的聲音(個人認為很好聽)，動力也會有明顯提升，這就是發動機輕微爆震的表現。

　　 同上述爆震原理一樣，由火花塞點燃的火焰，用壓力壓燃了未受火焰波及處的混合氣。在這個時候，自燃部分混合氣以200m/s“低速”膨脹，這就讓混合氣燃燒時間縮短，更接近定容燃燒，如果發動機的調節能力較強，就會把燃燒時機和曲軸相位合理匹配，效率也就得以提高。打個比方，你在一個推車上，我推你一下，你可以前進，而你也可以同時推我，這樣前進的速度更快。通常此種工況時，發動機并沒有明顯的震動，所以我們也將其稱之為“無感爆震”。

　　 有些廠商為了追求高效，在發動機中高負荷時，刻意將點火時刻調整到爆震臨界點附近，直至產生輕微爆震，以提高效率，而這種“合理”的爆震，也就屬于正常情況，對發動機的磨損也不大。當然，在相同工況下，如果發動機情況不好，或燃油選擇不恰當，爆震就會加重，這對發動機就有損害了。北方網