汽油機(jī)爆燃的故障解析

李永康

【摘 要】爆燃是汽油機(jī)工作時的一種不正常燃燒現(xiàn)象，具有較大的危害。本文論述了汽油機(jī)爆燃的原因、危害及解決的措施，并結(jié)合故障實例進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】汽油機(jī)；爆燃；危害

爆燃是汽油機(jī)工作時的一種不正常燃燒現(xiàn)象，輕微的爆燃可使汽油機(jī)功率上升，油耗下降，但爆燃嚴(yán)重時，氣缸內(nèi)發(fā)出特別尖銳的金屬敲擊聲，且會導(dǎo)致冷卻液過熱，功率下降，油耗增加，成為汽油機(jī)運(yùn)行中最有害的一種故障現(xiàn)象[1]。

1 汽油機(jī)爆燃的原因

混合氣在燃燒室內(nèi)燃燒，需要火花塞點燃，其火焰由點火點以波的方式向四周擴(kuò)散，但是過于高溫、高壓的環(huán)境也會使油氣自燃。如果在火焰沒有到達(dá)之前，其余的混合氣未被引燃就自行點火，這種燃燒就叫爆燃。

1.1 點火角過于提前

為了使活塞在壓縮上止點結(jié)束后，一進(jìn)入動力沖程能立即獲得動力，通常都會在活塞達(dá)到上止點前提前點火（因為從點火到完全燃燒需要一段時間）。點火過早會使活塞還在壓縮行程時，大部分油氣已經(jīng)燃燒，此時未燃燒的油氣會承受極大的壓力自燃，而造成爆燃。

1.2 汽油機(jī)過度積碳

汽油機(jī)燃燒室內(nèi)過度積碳，使壓縮比增大（產(chǎn)生高壓），也會在積碳表面產(chǎn)生高溫?zé)狳c，使汽油機(jī)爆燃。

1.3 汽油機(jī)溫度過高

汽油機(jī)在過熱的環(huán)境下使得進(jìn)氣溫度過高，或是汽油機(jī)冷卻水循環(huán)不良，都會造成汽油機(jī)高溫而爆燃。

1.4 空燃比不正確

過稀的空燃比，會使燃燒溫度提升，進(jìn)而造成汽油機(jī)溫度提升，當(dāng)然容易爆燃。

1.5 燃油辛烷值過低

辛烷值是燃油抗爆燃的指標(biāo)，辛烷值越高，抗爆燃性越強(qiáng)。壓縮比高的汽油機(jī)，燃燒室的壓力較高，若是使用抗爆燃性低的燃油，則容易發(fā)生爆燃。

2 汽油機(jī)爆燃的危害

2.1 汽油機(jī)動力下降，油耗增加

爆燃時燃燒室內(nèi)局部區(qū)域的壓力和溫度很高，作用時間極短，帶有沖擊性的壓力波使一部分能量消耗在零件的變形和壓力波的反復(fù)振蕩上，燃燒產(chǎn)物的熱分解還要消耗部分熱量。同時，由于傳給冷卻系統(tǒng)的熱量增多，做功的能量進(jìn)一步減少。因此，爆燃時動力下降、油耗增加。

2.2 加速機(jī)件損壞

爆燃時產(chǎn)生的壓力波增加了汽油機(jī)零件的沖擊負(fù)荷，增大了曲軸及活塞連桿組的機(jī)械負(fù)荷，使活塞、連桿軸承和主軸承磨損加劇，造成軸承合金表面破裂。局部高溫易使活塞、氣門燒壞、火花塞絕緣體被擊穿，縮短汽油機(jī)的使用壽命。

2.3 汽油機(jī)過熱

爆燃時氣缸內(nèi)局部壓力和溫度劇增，產(chǎn)生了強(qiáng)烈的沖擊波，由于壓力波和灼熱氣體對壁面的反復(fù)沖擊，破壞了缸壁等表面的附面層，高溫的燃?xì)庀驓飧妆诘缺砻鎮(zhèn)鳠崃吭黾?，?dǎo)致氣缸等機(jī)件的溫度升高，可造成汽油機(jī)過熱。

2.4 燃燒室積碳增多

爆燃時燃燒室內(nèi)部高溫使燃燒產(chǎn)物加速分解，嚴(yán)重時析出炭粒，游離炭粘附在汽缸壁、燃燒室、活塞頂、氣門頭上而形成積碳。積碳傳熱性較差，使缸蓋受熱不均勻而造成變形或裂紋。高溫積碳表面還會促使表面點火的產(chǎn)生，導(dǎo)致新的不正常燃燒，燃燒更加惡化，使汽油機(jī)的功率及經(jīng)濟(jì)性嚴(yán)重下降。同時，因冷卻損失增大，游離炭來不及還原為二氧化碳，其中一部分隨廢氣排出，造成排氣管冒黑煙，污染環(huán)境。

3 解決爆燃的措施

汽油機(jī)產(chǎn)生爆燃，應(yīng)按規(guī)范要求及時采取適當(dāng)措施解決，避免造成更大的損失，同時日常要做好預(yù)防工作。

3.1 使用規(guī)定牌號的汽油

汽油機(jī)燃料的品質(zhì)對爆燃是否發(fā)生及其強(qiáng)度有決定性的影響。評定汽油抗爆性的指標(biāo)是辛烷值，汽油牌號就是按辛烷值劃分的。汽油機(jī)對辛烷值的要求主要取決于其壓縮比，對于一定壓縮比的汽油機(jī)，辛烷值越高，其抗爆性越好，工作時就不容易產(chǎn)生爆燃。但是，辛烷值較高的汽油價格較高。因此，為防止浪費又避免爆燃，應(yīng)使用制造廠家所規(guī)定牌號的汽油。

3.2 選擇最佳點火提前角

點火提前角調(diào)整不當(dāng)會影響汽油機(jī)工況和最大動力性的充分發(fā)揮。如果點火時間過早，氣缸內(nèi)的溫度和壓力升高，易產(chǎn)生爆燃。應(yīng)選擇最佳點火提前角，當(dāng)汽車行駛中急加速時，能聽到短暫輕微的敲擊聲，而加速平穩(wěn)后敲擊聲隨即消失；如敲擊聲連續(xù)不斷，則點火時間過早；若完全聽不到敲擊聲，則點火時間過遲。

3.3 清除積碳

積碳的導(dǎo)熱性很差，會使汽油機(jī)冷卻效果下降，令其表面溫度較高而形成熱點，容易在火焰?zhèn)鞑サ竭_(dá)之前點燃混合氣，增加爆燃傾向。積碳增多時，由于燃燒室容積相對縮小，壓縮比相對增大，也會增加爆燃傾向。因此應(yīng)定期清除燃燒室、活塞頂、氣門座、氣門頭等處的積碳，可減少爆燃的發(fā)生。

3.4 正確駕駛汽車

汽油機(jī)負(fù)荷及轉(zhuǎn)速對汽油機(jī)爆燃的影響很大。負(fù)荷越大越容易引起爆燃，因為負(fù)荷大，需要使用濃混合氣，使爆燃傾向增大；轉(zhuǎn)速增加，可提高火焰?zhèn)鞑ニ俣?，使吸入空氣溫度增高，爆燃傾向減小。當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)中的汽油機(jī)產(chǎn)生爆燃時，可以通過減小負(fù)荷或提高轉(zhuǎn)速的方法加以減輕。例如，在汽車上坡時發(fā)生爆燃，應(yīng)及時換入低速擋。行駛中要注意控制汽油機(jī)轉(zhuǎn)速，不要使汽油機(jī)經(jīng)常處于低速、大負(fù)荷工況下工作。

3.5 控制汽油機(jī)水溫

水溫較高易造成燃燒室溫度較高，使火焰前鋒的未燃燒氣體氧化分解，令自燃的可能性增加，爆燃傾向也增大。一般應(yīng)控制汽油機(jī)水溫在80℃～90℃的正常范圍內(nèi)。

3.6 采用閉環(huán)控制的電控點火系統(tǒng)

電控單元（ECU）以一定的點火提前角控制汽油機(jī)工作的同時，還不斷地檢測汽油機(jī)的工作狀態(tài)，將檢測到的相關(guān)信（下轉(zhuǎn)第273頁）（上接第109頁）號反饋給ECU，ECU根據(jù)需要對點火提前角進(jìn)行修正。閉環(huán)控制的反饋信號可以有爆燃、轉(zhuǎn)速、汽缸壓力等多種信號。目前，廣泛采用帶反饋控制的電子點火提前角控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用爆燃傳感器來檢測汽油機(jī)有無爆燃現(xiàn)象，并將檢測信號輸送給汽油機(jī)ECU，汽油機(jī)ECU根據(jù)該信號改變點火提前角，從而防止汽油機(jī)爆燃造成的危害，提高點火系統(tǒng)的自適應(yīng)能力。

4 故障實例

案例1：一輛?？怂?.8轎車，近期油耗明顯上升，上坡和急加速時汽油機(jī)發(fā)出“噠噠噠”的聲音。

首先對機(jī)械部分進(jìn)行檢查，沒有發(fā)現(xiàn)問題。用專用診斷儀對車輛進(jìn)行自診斷，汽油機(jī)及其他系統(tǒng)都沒有故障碼。結(jié)合數(shù)據(jù)流，初步判斷是由于爆燃導(dǎo)致了汽油機(jī)異響，同時使汽油機(jī)動力下降。通過數(shù)據(jù)流讀取確認(rèn)汽油機(jī)溫度和點火角正常；火花塞也無故障。

進(jìn)一步檢查油箱，發(fā)現(xiàn)油質(zhì)不純，更換汽油及汽油濾清器，清洗油箱，重新起動后試車，異響消失。

案例2：一輛豐田轎車，行駛過程中汽油機(jī)動力不足，加速不良，儀表盤上的發(fā)動機(jī)故障燈點亮。

首先讀取故障代碼52—爆燃傳感器線路短路或斷路。用示波器檢測，發(fā)現(xiàn)汽油機(jī)工作時左側(cè)爆燃傳感器沒有信號波形輸出，說明該爆燃傳感器已經(jīng)損壞。

更換左側(cè)爆燃傳感器后試車，上述故障現(xiàn)象消失，故障排除。

5 結(jié)束語

汽油機(jī)爆燃是汽車常見的故障之一，當(dāng)發(fā)生爆燃時，應(yīng)及時排除。采取措施防止爆燃的產(chǎn)生，可以有效地防止汽油機(jī)爆燃帶來的危害，保障車輛的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，提高動力性和經(jīng)濟(jì)性，減少環(huán)境污染。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張西振，汽車汽油機(jī)電控技術(shù)[M].2版.機(jī)械工業(yè)出版社，2009，2：67-68.

[責(zé)任編輯：楊玉潔]