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春節(jié)的鞭炮聲此起彼伏，給人一種歡樂的氛圍。然而，在發(fā)動機(jī)里放鞭炮顯然不那么令人滿意。說到敲門，可能大家看到這兩個字都會覺得反感。本文將試著解讀汽油機(jī)爆震的原理、導(dǎo)致爆震的因素、對發(fā)動機(jī)的危害以及解決方法。

汽油和空氣體的混合物進(jìn)入氣缸后，活塞會對其進(jìn)行壓縮。當(dāng)缸內(nèi)溫度和壓力升高時，混合氣的密度和分子運(yùn)動速度也會增加，混合氣燃燒更容易、更快，從而獲得更好的動力性和經(jīng)濟(jì)性。下止點時氣缸的最大容積與上止點時氣缸的最小容積之比就是壓縮比。通常同等排量的發(fā)動機(jī)壓縮比越高，動力性和經(jīng)濟(jì)性越好。

壓縮后，混合氣體在氣缸中點燃。正常情況下，它的火焰從點火中心開始，以一個球面為前端，隨著高溫高壓氣體向四周蔓延，最后沖向活塞，使其向下工作。火焰?zhèn)鞑ニ俣葹?0-80m/s，所以從點火到油氣完全燃燒，要經(jīng)過點火期和點火延遲期。正是因為點火期和點火延遲期，混合氣燃燒不良，發(fā)動機(jī)才有了一個數(shù)值:點火提前角。

騎過自行車的朋友都知道，踏板稍微過了最高點之后，我們再往下踩，這樣騎起來最有活力，活塞和曲軸也是如此。一般認(rèn)為，當(dāng)曲軸處于上止點后10°左右的相位時，最大壓力值出現(xiàn)在氣缸內(nèi)，推動活塞向下工作，此時性能最佳。

然而，正如我們剛才所說，混合物燃燒需要一個過程。如果混合物在上止點被點燃，那就太晚了。所以要率先點火，使點火期和點火延遲期能盡早開始，快燃期結(jié)束曲軸會在10相附近，也就是所謂的點火提前角。點火提前角在合理范圍內(nèi)，越早越能擠出發(fā)動機(jī)的更多動力。假設(shè)混合氣燃燒到快燃期結(jié)束0.001秒，當(dāng)曲軸以3000 rpm的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)18度時，燃燒可以達(dá)到最大壓力。此時，點火提前角應(yīng)為8°。隨著轉(zhuǎn)速的增加，點火提前角也隨之增加。

氣門正時圖，請注意點火時間出現(xiàn)在上止點之前。

通過這兩個補(bǔ)充知識，我們知道兩點:壓縮比越高，混合氣壓縮越充分，燃燒速度越快；點火角越早，發(fā)動機(jī)做功越積極。因此，現(xiàn)代發(fā)動機(jī)的壓縮比往往設(shè)定得很高，在高負(fù)荷時點火提前角也調(diào)整到最前面。然而，物極必反，當(dāng)燃燒不適時，就會帶來一系列的麻煩和爆震。

敲擊的類型

其實我們常說敲門太寬泛了，敲門這個詞已經(jīng)被各種文學(xué)、媒體、技工濫用了。過早點火、表面點火、窄敲、敲缸、尖叫等。都叫做敲門。為了區(qū)分和便于解釋，邊肖在這篇文章中武斷地把正統(tǒng)的狹義爆轟稱為“爆燃”。濫用的“敲門”繼續(xù)代表一個廣泛的定義。

爆震是發(fā)動機(jī)的一種異常工作狀態(tài)，一般是指由于點火不正常而引起的發(fā)動機(jī)氣缸突然的非持久振動。用戶可以明顯感覺到發(fā)動機(jī)的異響和振動，削弱發(fā)動機(jī)的輸出功率，升高溫度，增加油耗，對發(fā)動機(jī)造成一定的損害。

爆燃是燃料的一種燃燒形式，是燃料與助燃劑混合后的亞音速爆炸燃燒。在發(fā)動機(jī)中，通常是指燃料與空氣體混合，然后在高溫高壓環(huán)境中以很大的速率自發(fā)燃燒，其特點是溫度和壓力上升極快，具有一定的破壞力。狹義上，爆燃被定義為爆燃。

爆震的特點是混合氣在沒有火花塞介入的情況下仍能被點燃或自發(fā)燃燒，有表面點火和爆燃兩種表現(xiàn)。不過值得一提的是，過早點火的現(xiàn)象并不是爆震，而是在很多情況下，過早點火會是原因，引起表面著火和爆燃。有了這個區(qū)別，解釋起來就方便多了。

過早點火，顧名思義就是點火角度過早，最大壓力值也明顯出現(xiàn)在適合“施力”的曲軸10相之前，甚至0之前。因為活塞不等找好位置，高壓氣體就會向下做功，發(fā)動機(jī)動力自然會損失，損失的動能會轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，給氣缸加熱。但高溫，來不及轉(zhuǎn)移，前期高壓會造成“質(zhì)變”——爆震面點火爆燃。

表面點火通常發(fā)生在火花塞點火之前。當(dāng)氣缸溫度過高而無法冷卻時，壓縮沖程時，氣缸或火花塞內(nèi)積碳等明顯的突出位置會出現(xiàn)明顯的熱點。當(dāng)溫度超過混合物的燃點時，混合物將比火花塞更早點燃。與過早點火相比，這相當(dāng)于將點火角再提前幾次。當(dāng)最大壓力值出現(xiàn)在活塞運(yùn)行到上止點之前，相當(dāng)于此時氣缸有“反轉(zhuǎn)”的趨勢?？梢韵胂蠡钊突鸹ㄈ谕粋€位置。

而爆燃，通常發(fā)生在火花塞點火或表面點火后，當(dāng)火焰向下向外膨脹時，部分未點燃的混合氣，在膨脹的火焰帶來的高溫高壓下，具有一種阻力——類似于柴油機(jī)點火形式的自燃，多個燃點同時燃燒。正如我們前面所說，汽油燃燒得非?？?，這樣燃燒非常有力。爆燃時，混合物壓力高，密度大，所以火焰燃燒得很快。速度可達(dá)1000米/秒，快速燃燒膨脹產(chǎn)生的沖擊波敲擊氣缸和活塞，與前面正常蔓延的火鋒正面碰撞，這就是敲擊氣缸的聲音和我們感受到的震動?；鸹ㄈc火引起的爆震相對較輕，而表面點火引起的爆震更嚴(yán)重。據(jù)分析，在嚴(yán)重爆燃時，發(fā)動機(jī)損失是正常運(yùn)行時的30倍！而且由于爆燃的燃燒速度很快，最大壓力會稍微提前。

舉一個生動但不恰當(dāng)?shù)睦?，作為正常燃燒和爆燃的比較，我們都打過籃球。當(dāng)籃球“砰”的一聲落地時，我們可以把籃球看成是一種點燃的混合物，把地面看成是一個活塞。這是一個正常的點火做功的過程，而爆燃可能有點瘋狂，相當(dāng)于地上的一大塊火藥紙，當(dāng)我們把籃球射向地面時會被砸爆……它的聲音和破壞效果。

這些異常的點火狀況往往交織在一起，還會引起發(fā)動機(jī)的振動和聲音，所以這些狀況往往會被混淆。如果區(qū)分開來，點火過早時，發(fā)動機(jī)會抖動，轉(zhuǎn)速會下降，聲音也不明顯，不能稱之為爆震，危害程度較小。當(dāng)表面被點燃時，發(fā)動機(jī)振動，有明顯的敲擊聲、沉悶的聲音，危害極大；爆燃發(fā)生時，發(fā)動機(jī)震動強(qiáng)烈，敲擊聲像尖銳的金屬敲擊聲，危害很大！