爆震
爆震（英語：knocking），俗稱敲缸，是發動機不正常工作方式的一種，是指點燃式發動機（一般即為汽油機）中混合氣體自燃而不遵循正常的火焰傳播過程，從而導致燃燒過程不可控，發動機發出高頻率的金屬敲擊聲。[1]簡言之，爆震就是一種發動機不正常的燃燒而造成的震動。
爆震會導致發動機工作情況變差，嚴重時會損壞發動機零件。爆震在爬坡時較容易發生，當踩油門時聽到發動機有高頻金屬敲擊聲，就很可能是爆震；但有時爆震卻不易被發現。
要注意的是：混合氣體在火花塞點火後的自燃才稱為爆震，火花塞點火前的自燃稱為表面點火（德語：Glühzündung）。另外，爆震只在點燃式發動機中產生，壓燃式發動機（多為柴油機）發出敲打聲的現象稱為工作粗暴。
現象[編輯]
相較於正常的工作方式，爆震發生時發動機氣缸內部的溫度和壓力上升更快，並會發出金屬撞擊聲（一種高頻振動噪音），同時發動機的冷卻系統和潤滑系統溫度上升。爆震嚴重時，發動機功率下降， 燃油消耗增加，產生較大振動，其高熱高壓可能造成發動機零件損壞。
產生原理[編輯]
正常的工作方式[編輯]
對於常見的四衝程發動機來說，混合氣（汽油與空氣）在被壓縮後，由火花塞進行點火，然後以點火的那點（火焰核心）為中心，火焰逐漸向外擴散，燃料的燃燒過程有序且可控，其壓力變化幅度雖大，但變化梯度較為平滑，是符合設計預期的理想過程。
爆震[編輯]
火花塞點火後，燃料開始燃燒，火焰呈球面形狀以每秒30-70公尺的速率向周圍擴散，發動機氣缸內的溫度和壓力迅速上升，並且燃燒產生的壓力波以音速向周圍擴散，這些因素都使得尚未燃燒的混合氣體更容易發生化學反應。當發動機內局部區域的氣體達到了自燃條件時，就在火焰傳播到達之前產生了自燃，其燃燒方式和壓燃式發動機的原理相似。由於在較大面積上同時多處着火，放熱的速度迅速增加，類似於氣缸內發生的一次次小型爆炸，壓力改變不再平滑而是呈現階躍形式，衝擊波反覆撞擊氣缸，產生了高頻振動（數千赫茲），發出敲擊聲。在爆燃發生的時候，火焰的傳播速度可達100-1000米/秒。[2]
危害[編輯]
- 發動機過熱：爆震時的劇烈放熱，使得氣缸內溫度明顯升高，同時壓力波的反覆衝擊破壞了汽缸壁上的油膜，使得氣體溫度更容易通過汽缸壁向外傳播，一方面因為散熱損失造成發動機效率下降，更主要的會造成氣缸蓋及活塞頂部等處過熱，可能造成部件損毀。
- 發動機機械負荷增加：爆燃時，壓力升高速度和最高壓力值都顯著增加，零件反覆受到衝擊，嚴重時會造成零件損毀。
- 功率下降，耗油增加：由於燃燒過程未遵循設計方式，發動機效率降低，導致了汽車功率下降，同時也增加了耗油。
- 加大磨損：由於衝擊波破壞汽缸壁上的油膜，使得活塞、氣缸、氣缸環等部位加重了磨損。
- 氣缸內產生積碳：燃燒異常可能使得微小的碳顆粒出現，一部分隨着尾氣排放，另一部分則停留在氣缸內，這又可能導致發動機的另一種不正常燃燒即表面點火。
影響因素與控制技術[編輯]
爆震的關鍵因素是火焰傳播時間（tF）和自燃遲滯時間（tSZ）的比較，只要tF<tSZ，即在自燃產生前就已經通過正常的火焰傳播方式進行燃燒，爆震就不會產生。凡是加快火焰傳播速度，以及增加自燃遲滯時間的因素，都能夠減少爆震的產生。
發動機結構與使用因素[編輯]
影響爆震的因素非常多，例如為了提高性能，發動機的壓縮比設計有逐漸加大的趨勢，會加快溫度和壓力的上升，從而減少自燃遲滯時間，爆震容易發生。而火花塞點火時刻（點火提前角）的提早也有同樣效果。發動機的燃燒室設計也會對爆震產生影響。
另外在發動機的溫度過高時（比如發動機冷卻系統工作不正常），也會使得混合氣容易自燃，引起爆震。
燃料[編輯]
對於一台已經確定的發動機而言，燃料對爆震的產生與否是至關重要的因素。若燃料容易自燃，則一般更容易引起發動機的爆震。辛烷值是用來描述燃料抗爆震能力的一個指標，辛烷值高的燃料一般比較穩定，能有效避免爆震的產生。對於市場上銷售的使用汽油的汽車，廠商會根據設計與試驗結果，向消費者告知所應使用的最低辛烷值汽油標準，即加油站常見的98號、95號、92號等汽油標號。[3]
控制技術[編輯]
由於現代汽車廣泛使用發動機控制器來對發動機的火花塞點火時間進行控制，從而可以對爆震進行控制。爆震時，發動機會產生不正常的高頻振動和過高的壓力與溫度，爆震傳感器可以對這些指標進行監控，ECU得知爆震的信息後，將適度調後火花塞的點火時間，從而使氣缸內的壓力和溫度上升減緩，爆震得以消失。[3]
相關條目[編輯]
參考資料[編輯]
外部連結[編輯]
- MSN汽車教室-爆震 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）（科普性描述）
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