一、发动机爆震产生的原因
1.点火提前角过大 过大的点火提前角使活塞还在压缩行程时,大部分混合气已经燃烧,此时未燃烧的油气会承受极大的压力自燃,而造成爆震。
2.发动机积碳严重 发动机燃烧室内过度积碳,会使压缩比增大(产生高压),易产生爆震。
3.发动机温度过高 发动机过热的环境使得进气温度过高,或是发动机冷却水循环不良,都会造成发动机高温而爆震。
4.空燃比不正确 过稀的空燃比,会使燃烧温度提高,燃烧温度提高会造成发动机温度上升,容易产生爆震。
5.燃油辛烷值过低 辛烷值是燃油抗爆震的指标,辛烷值越高,抗爆震性越强。压缩比高的发动机,燃烧室的压力较高,若是使用抗爆震性低的燃油,则容易发生爆震。
二、爆震的危害
1.会引起发动机过热 正常情况下,在燃烧室壁、活塞顶及气缸壁等壁面上形成一种气体附面层(一种稳定的气体层流边界层),其导热性较差,因此虽然燃烧气体温度可达2000℃~2500℃,而燃烧室及气缸壁等表面的温度只有 200℃~300℃。但是当爆震燃烧时,由于强烈的压力波冲击,使气体附面层受到破坏,高温气体向这些零件的传热量大大增加,造成发动机过热,传给冷却系的热损失增加,润滑油温度升高,运动件的润滑变坏,导致机件加速磨损。
2.高温下燃烧产物分解 强烈爆震时燃烧室内局部温度很高,可达4000℃以上。在这种情况下,燃烧产物将分解为 CO、H2、O2、NO 及游离炭等。游离炭在气缸内很难再燃烧,因而爆震燃烧时排出黑烟。CO、H2等在膨胀中重新燃烧而使发动机的补燃量增大,同时由于爆震时的散热损失增加,发动机的热效率下降。
3.爆震容易引起早燃 在一定条件下,强烈的爆震燃烧还能在燃烧室
内产生许多炽热点。这些炽热点可能在电火花点火之前点燃可燃混合气引起所谓的早燃现象。发生早燃现象时,混合气激烈燃烧,使气缸内的压力升高率和最高燃烧压力急剧增大。有试验验证,此时压力升高率为正常燃烧的 5 倍,最高燃烧压力为正常燃烧的 150%,气缸的压力又触发爆震加剧,爆震又反过来助长早燃,这两种现象互相促进,其结果是造成很大的压力升高率,发出尖锐的高频震音,导致危害性最大的激爆现象的产生。
4.爆震促使形成积碳 爆震时的不正常燃烧及高温会促使积碳的形成量增加。积碳会导致如下后果:冬季冷起动困难,甚至造成发动机不起动;加速无力;热车怠速抖动;机油消耗量增大等等现象。过多积碳还会加剧爆震产生的可能并引起活塞、活塞环、火化塞和气门等零件的损坏或不能正常工作,见图 1。
三、防止爆震产生的具体措施
就一台在用车发动机而言,在该发动机的结构以及各项控制参数等因素已既定的情况下,防止爆震产生的具体措施主要有如下几点:
1.要定期清除排气门、燃烧室和活塞顶部的积碳,消灭可能的终燃炽热点。大修时缸盖端面变形应立即换新的。将端面加工刨平往往会增加压缩比。
2. 使用符合发动机压缩比的汽油。汽油中的辛烷成分能抑制爆震,加了辛烷值低的汽油必然引起爆震。
3.保持冷却系统工作正常,水温过高或经常“开锅”一定要排除障碍,否则容易引起爆震。
4.保证合适的点火提前角。配气相位和点火提前角应按车型生产厂家所提供技术数据调整,并且要保证发动机电控系统爆震传感器处于良好工作状态。如果爆震传感器失效或没有及时将发动机爆震信号反馈给电脑,发动机点火时间就会提前,从而导致爆震产生。
5.发动机在低转速而需要大负荷时(爬坡或加速),应及时换入低挡,切勿“拖挡”从而引发爆震
四、爆震故障案例分析
一辆 2004 年 PASSAT 轿车,配备1.8T 发动机和手动变速器,行驶里程为 15 万 km。用户反映发动机在 3、4挡加速时有“咯啦、咯啦”异响声,声音已经持续了约半个月时间,且时有时无,直到最近这两天声音变得明显起来。
经试车发现声音果然如用户所述,在 3、4 挡升挡时听见发动机传出“咯啦咯啦”声,听声音确实像发动机的爆震声,但发动机的动力感觉并没有受到什么明显影响,原地加速发动机声音一切正常。结合故障分析,发动机在 3、4 挡升挡时发出“咯啦”声主要有以下几个原因:
1.可变配气正时机构故障(见图2)。因为在 3、4 挡升挡时发动机已经进入了中等负荷工况,根据这款发动机的特点,配气正时应该已经进入了调节位置,调节方式是通过改变链条张紧轮的位置来实现的。根据原理可知当凸轮轴链条进行调节时,如果链条张紧轮力量不足就会使链条在调节过程中处于松弛状态而发出响声。