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提到爆震，也許所有人見(jiàn)到這兩個(gè)字都會(huì )心生厭惡之情。本篇會(huì )盡可能的解讀在汽油發(fā)動(dòng)機上，爆震產(chǎn)生的原理、導致爆震的因素、對發(fā)動(dòng)機的危害、和解決的方法。 在解讀之前，我們先來(lái)了解一下，汽油發(fā)動(dòng)機中，燃料是怎樣的燃燒過(guò)程。汽油與空氣的混合氣進(jìn)入氣缸之后，活塞會(huì )將其壓縮，氣缸內溫度和壓力升高后，混合氣密度和分子運動(dòng)速度也隨之提高，混合氣會(huì )更容易、更快的燃燒，從而獲得更好的動(dòng)力性和經(jīng)濟性。氣缸在下止點(diǎn)時(shí)的最大體積與氣缸在上止點(diǎn)時(shí)最小體積之比，即為壓縮比，通常情況下，相同排量的發(fā)動(dòng)機，壓縮比越高，其動(dòng)力性和經(jīng)濟性越好(渦輪增壓發(fā)動(dòng)機的壓縮比偏低，特性我們會(huì )在以后著(zhù)重介紹)。
在壓縮之后，混合氣在氣缸內點(diǎn)燃，正常情況下，其火焰是由點(diǎn)火中心開(kāi)始，以一個(gè)球面為前鋒，帶著(zhù)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(diǎn)火到油氣完全燃燒，需要一個(gè)短暫的過(guò)程。
假設混合氣燃燒時(shí)間為0.001秒，那么在發(fā)動(dòng)機轉速為3000轉時(shí)，燃燒持續期即為18°，也就是曲軸旋轉18°的時(shí)間內，燃燒完成。從理論上講，氣缸點(diǎn)火是在活塞運行至上止點(diǎn)時(shí)發(fā)生的，但是為了發(fā)揮出更優(yōu)異的性能(還要兼顧其混合氣燃燒過(guò)程中的滯燃期)，點(diǎn)火需要提前進(jìn)行。假定混合氣充分燃燒后(充分而非完全燃燒，汽油機表現為速燃期結束)，也就是缸內最高壓力值，出現在活塞剛通過(guò)上止點(diǎn)后曲軸10°左右的相位性能最好，那么就應當在上止點(diǎn)前8°點(diǎn)火，這也就是所謂的點(diǎn)火提前角。點(diǎn)火提前角在合理范圍值內，越提前，越能壓榨出發(fā)動(dòng)機的動(dòng)力。隨著(zhù)轉速的提升，點(diǎn)火提前角也隨之提升。
配氣相位圖，請注意點(diǎn)火時(shí)刻出現在上止點(diǎn)之前，圖片內其他信息我們會(huì )在下一章做解讀
通過(guò)這兩條補充知識，我們了解到兩點(diǎn)：壓縮比越高，混合氣壓縮越充分，燃燒速度越快；點(diǎn)火提前角越提前，發(fā)動(dòng)機做功越積極。所以現代發(fā)動(dòng)機的往往將壓縮比設置很高(10:1以上)，點(diǎn)火提前角在高負荷時(shí)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(shí)機，就會(huì )帶來(lái)了一系列的麻煩，爆震。
爆震的種類(lèi)實(shí)際上，我們經(jīng)常說(shuō)的爆震過(guò)于廣義，爆震這個(gè)詞被各種文獻、媒體和修車(chē)師傅用濫，點(diǎn)火過(guò)早、表面點(diǎn)火、狹義的爆震、敲缸、叫桿等等，都稱(chēng)之為爆震。為了區別并便于解釋?zhuān)们疑米园颜y意義上的狹義爆震在此篇稱(chēng)之為“爆燃”。而濫用了的“爆震”，繼續代表廣泛的定義。
爆震，發(fā)動(dòng)機的一種工作狀態(tài)，泛指發(fā)動(dòng)機氣缸非正常點(diǎn)火造成的突發(fā)的非長(cháng)時(shí)間持續的震動(dòng)，用戶(hù)可明顯的感覺(jué)到發(fā)動(dòng)機聲響異常和震動(dòng)；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(fā)動(dòng)機里通常指燃油與空氣混合后，在高溫高壓的環(huán)境下，以極大速率自行燃燒，特點(diǎn)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(diǎn)是不需火花塞介入，混合氣仍可被點(diǎn)燃或自行燃燒，表現形式大體分為兩種：表面點(diǎn)火和爆燃。然而值得一提的是點(diǎn)火過(guò)早現象，雖然還算不上爆震，但很多時(shí)候，點(diǎn)火過(guò)早會(huì )作為原因，造成表面點(diǎn)火和爆燃。有了這樣的區分，解讀起來(lái)也方便許多了。
點(diǎn)火過(guò)早，顧名思義，點(diǎn)火角過(guò)于提前，最大壓力值也明顯提前的出現在適合“發(fā)力”的曲軸10°相位之前，甚至0°之前，由于活塞沒(méi)等找好位置，高壓氣體就往下做功，發(fā)動(dòng)機功率自然就會(huì )有所損失，損失了的動(dòng)能轉化為內能使氣缸的升溫。而來(lái)不及轉移的高溫，和提早出現的高壓，會(huì )造成“質(zhì)變”的爆震——表面點(diǎn)火和爆燃。
表面點(diǎn)火通常發(fā)生在火花塞跳火之前，當汽缸溫度過(guò)高來(lái)不及冷卻時(shí)，缸內積碳或火花塞處等明顯突出的位置在壓縮沖程時(shí)會(huì )出現明顯熱點(diǎn)，當溫度超過(guò)混合氣燃點(diǎn)時(shí)，早于火花塞點(diǎn)燃混合氣，和點(diǎn)火過(guò)早相比，這等同于把點(diǎn)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(diǎn)以前，相當于這個(gè)氣缸此時(shí)有著(zhù)“反轉”的傾向，可想而知，活塞和連桿以及曲軸在承受著(zhù)多大的痛苦！
而爆燃，通常出現在火花塞點(diǎn)火或表面點(diǎn)火以后，當火焰向下和向外擴展時(shí)，部分未點(diǎn)燃的混合氣，在擴張的火焰帶來(lái)的高溫高壓之下，來(lái)了個(gè)反抗——類(lèi)似柴油機點(diǎn)燃形式的自燃，多個(gè)著(zhù)火點(diǎn)同時(shí)燃燒，前文我們說(shuō)過(guò)，汽油燃燒速度非?？?，以這種方式燃燒那是非常威猛的，在爆燃時(shí)，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(chǎn)生的沖擊波敲打著(zhù)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(tīng)到的敲缸聲和感受到的震動(dòng)。由火花塞點(diǎn)火引起的爆震相對較輕，而因表面點(diǎn)火引起的爆震則更為嚴重。據分析，嚴重爆燃時(shí)，發(fā)動(dòng)機的損耗是正常運轉時(shí)的三十倍之多！而且因為爆燃的燃燒速度非?？?，也會(huì )將最大壓力值略微提前。
舉個(gè)生動(dòng)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(guò)籃球，當籃球“砰砰”的砸向地面時(shí)，我們可以把籃球看做點(diǎn)燃的混合氣，把地面看成活塞，這就是一個(gè)常規的點(diǎn)火做功的過(guò)程，而爆燃時(shí)的情況比喻起來(lái)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(shí)會(huì )將其砸爆……其聲響和破壞效果顯而易見(jiàn)了。
這幾種非正常點(diǎn)火情況，經(jīng)常交錯在一起，也同樣引起發(fā)動(dòng)機的震動(dòng)和聲響，所以這幾種情況經(jīng)常被混淆。如果對其作出區分的話(huà)，點(diǎn)火過(guò)早時(shí)發(fā)動(dòng)機抖動(dòng)，轉速下降，聲音不明顯突出，所以也稱(chēng)不上爆震，危害程度較??；表面點(diǎn)火時(shí)發(fā)動(dòng)機振動(dòng)，有明顯敲缸聲，聲音沉悶，危害程度較大；爆燃時(shí)發(fā)動(dòng)機振動(dòng)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(shí)的缸內溫度就越高，越容易發(fā)生爆震。按理說(shuō)，一款設計沒(méi)有問(wèn)題的高壓縮比發(fā)動(dòng)機，在正常情況下，不會(huì )輕易發(fā)生爆震，但如果使用不當，就會(huì )比較低壓縮比的發(fā)動(dòng)機更容易出現爆震的情況。
點(diǎn)火角偏前。點(diǎn)火角偏前并不是過(guò)早點(diǎn)火，但有著(zhù)過(guò)早點(diǎn)火的趨向，因而也容易造成爆震。
發(fā)動(dòng)機溫度過(guò)高。發(fā)動(dòng)機溫度過(guò)高的原因有很多，冷卻水或機油循環(huán)不好，長(cháng)時(shí)間處于高負荷工況等等，都會(huì )導致表面點(diǎn)火或者爆震。而另外還有兩個(gè)因素：混合氣濃度過(guò)低和點(diǎn)火角度偏后，也會(huì )導致溫度過(guò)高。這似乎又很難理解，為何貌似降低功率的動(dòng)作卻會(huì )有這樣的反應呢？原因在于，這兩個(gè)因素會(huì )導致氣缸內混合氣體不充分燃燒，燃燒時(shí)間過(guò)長(cháng)，甚至在排氣沖程時(shí)還在燃燒，因而升高了溫度，吸氣沖程時(shí)混合氣進(jìn)入汽缸后就會(huì )被高溫的汽缸或者殘留的火焰點(diǎn)燃，形成表面點(diǎn)火或爆震。
積碳造成爆震是方面的?；钊透咨w積碳過(guò)多，會(huì )導致散熱不良，從而表面局部溫度過(guò)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(diǎn)或著(zhù)火點(diǎn)，導致表面點(diǎn)火；另外積碳過(guò)多也會(huì )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(fā)生。
汽油標號。我們通常說(shuō)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(chēng)之為“抗爆性”)，因此越高標號的汽油越矜持，越不容易被點(diǎn)燃，也就越不易發(fā)生爆震，越適宜高壓縮比發(fā)動(dòng)機使用。
因此高壓縮比的發(fā)動(dòng)機使用低標號汽油時(shí)，爆震就容易發(fā)生。但較低壓縮比的發(fā)動(dòng)機使用不必要的高標號的汽油，也會(huì )讓汽油燃燒不充分，形成積碳，或者延遲著(zhù)火時(shí)間，導致發(fā)動(dòng)機溫度升高，結果一樣不好。
積碳積到這份上，也就別怪車(chē)了
避免爆震的方法通常，較新車(chē)型都裝備有爆震傳感器。爆震傳感器可以感知發(fā)動(dòng)機產(chǎn)生的爆震，并通過(guò)ECU修改點(diǎn)火提前角來(lái)減輕爆震。不過(guò)這種調節幅度有限，并且也只能在發(fā)動(dòng)機合理工作范圍之內進(jìn)行調節。當發(fā)動(dòng)機處于非正常工況下，一味延遲點(diǎn)火提前角，不僅會(huì )削弱動(dòng)力，升高油耗，還會(huì )造成燃料燃燒不充分造成發(fā)動(dòng)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(fā)動(dòng)機壓縮比的燃油：該加97#的不要貪便宜加93#，該加93#的也沒(méi)必要吃所謂的“細糧”。
避免“拖擋”行駛：高擋低速行駛方式容易造成發(fā)動(dòng)機負荷增加，因而增加點(diǎn)火提前角，而因為處于較高擋位，轉速提升不明顯，爆震便容易產(chǎn)生。
消滅積碳：避免長(cháng)期低速行駛和怠速，適當的去高速跑一跑，實(shí)在沒(méi)有機會(huì )的話(huà)，可以提高換擋時(shí)的轉速，自動(dòng)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(cháng)時(shí)間激烈駕駛，夏日行車(chē)經(jīng)常監控水溫。
時(shí)刻關(guān)注愛(ài)車(chē)的行駛情況，如果車(chē)輛在一段時(shí)間動(dòng)力不足，油耗升高，并能感覺(jué)到震動(dòng)，也許不是爆震引起的，但非?？赡苡斜鸬膬A向，應盡快去做體檢。
ps：無(wú)感爆震
爆震不完全是百害無(wú)一利的，輕度的爆震還可以讓發(fā)動(dòng)機顯得更“有勁兒”。有的看官會(huì )說(shuō)“小編你別扯了，誰(shuí)會(huì )愿意讓發(fā)動(dòng)機爆震啊”，然而事情就是這樣。有時(shí)候我們會(huì )發(fā)現，在轉數不太高時(shí)，深踩油門(mén)，發(fā)動(dòng)機會(huì )發(fā)出一種很清脆的聲音(個(gè)人認為很好聽(tīng))，動(dòng)力也會(huì )有明顯提升，這就是發(fā)動(dòng)機輕微爆震的表現。
同上述爆震原理一樣，由火花塞點(diǎn)燃的火焰，用壓力壓燃了未受火焰波及處的混合氣。在這個(gè)時(shí)候，自燃部分混合氣以200m/s“低速”膨脹，這就讓混合氣燃燒時(shí)間縮短，更接近定容燃燒，如果發(fā)動(dòng)機的調節能力較強，就會(huì )把燃燒時(shí)機和曲軸相位合理匹配，效率也就得以提高。打個(gè)比方，你在一個(gè)推車(chē)上，我推你一下，你可以前進(jìn)，而你也可以同時(shí)推我，這樣前進(jìn)的速度更快。通常此種工況時(shí)，發(fā)動(dòng)機并沒(méi)有明顯的震動(dòng)，所以我們也將其稱(chēng)之為“無(wú)感爆震”。
有些廠(chǎng)商為了追求高效，在發(fā)動(dòng)機中高負荷時(shí)，刻意將點(diǎn)火時(shí)刻調整到爆震臨界點(diǎn)附近，直至產(chǎn)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(fā)動(dòng)機的磨損也不大。當然，在相同工況下，如果發(fā)動(dòng)機情況不好，或燃油選擇不恰當，爆震就會(huì )加重，這對發(fā)動(dòng)機就有損害了。(北方網(wǎng))
