爆震
爆震(英語:),俗称敲缸,是发动机不正常工作方式的一种,是指点燃式发动机(一般即为汽油机)中混合气体自燃而不遵循正常的火焰传播过程,从而导致燃烧过程不可控,发动机发出高频率的金属敲击声。[1]简言之,爆震就是一种发动机不正常的燃烧而造成的震动。
爆震会导致发动机工作情况变差,严重时会损坏发动机零件。爆震在爬坡时较容易发生,当踩油门时听到发动机有高频金属敲击声,就很可能是爆震;但有时爆震却不易被发现。
要注意的是:混合气体在火星塞点火后的自燃才称为爆震,火星塞点火前的自燃称为表面点火(德語:)。另外,爆震只在点燃式发动机中产生,压燃式发动机(多为柴油机)发出敲打声的现象称为工作粗暴。
现象
相较于正常的工作方式,爆震发生时发动机气缸内部的温度和压力上升更快,并会发出金属撞击声(一种高频振动噪音),同时发动机的冷却系统和润滑系统温度上升。爆震严重时,发动机功率下降, 燃油消耗增加,产生较大振动,其高热高压可能造成发动机零件损坏。
产生原理
危害
- 发动机过热:爆震时的剧烈放热,使得气缸内温度明显升高,同时压力波的反复冲击破坏了汽缸壁上的油膜,使得气体温度更容易通过汽缸壁向外传播,一方面因为散热损失造成发动机效率下降,更主要的会造成气缸盖及活塞顶部等处过热,可能造成部件损毁。
- 发动机机械负荷增加:爆燃时,压力升高速度和最高压力值都显著增加,零件反复受到冲击,严重时会造成零件损毁。
- 功率下降,耗油增加:由于燃烧过程未遵循设计方式,发动机效率降低,导致了汽车功率下降,同时也增加了耗油。
- 加大磨损:由于冲击波破坏汽缸壁上的油膜,使得活塞、气缸、气缸环等部位加重了磨损。
- 气缸内产生积碳:燃烧异常可能使得微小的碳颗粒出现,一部分随着尾气排放,另一部分则停留在气缸内,这又可能导致发动机的另一种不正常燃烧即表面点火。
影响因素与控制技术
爆震的关键因素是火焰传播时间(tF)和自燃迟滞时间(tSZ)的比较,只要tF<tSZ,即在自燃产生前就已经通过正常的火焰传播方式进行燃烧,爆震就不会产生。凡是加快火焰传播速度,以及增加自燃迟滞时间的因素,都能够减少爆震的产生。
发动机结构与使用因素
影响爆震的因素非常多,例如为了提高性能,发动机的压缩比设计有逐渐加大的趋势,会加快温度和压力的上升,从而减少自燃迟滞时间,爆震容易发生。而火花塞点火时刻(点火提前角)的提早也有同样效果。发动机的燃烧室设计也会对爆震产生影响。
另外在发动机的温度过高时(比如发动机冷却系统工作不正常),也会使得混合气容易自燃,引起爆震。
参考资料
- van Basshuysen,Richard. . Wiesbaden: Vieweg. 2007 (德语).
- 刘峥. .
- Bobert Bosch GmbH. . Stuttgart: Bobert Bosch GmbH. 2000 (英语).
外部链接
- MSN汽车教室-爆震 页面存档备份,存于(科普性描述)
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