汽车知识课堂：什么是爆震

汽油机中一种不正常燃烧的现象。汽油机正常燃烧时,火花塞点火后经过短暂的着火延迟期的准备,在电极间隙附近形成火焰核心,火焰从火焰核心以30～40米/秒的速度向四周的未燃混合气区传播，使燃烧室内混合气循序燃烧，直至结束。通过高速摄影研究汽油机爆震时发现，在汽油机燃烧室内火焰传播过程中，远离火花塞的未燃混合气（末端混合气），被已燃混合气的膨胀所压缩，此处的局部温度因热辐射作用而超过燃料的自燃温度，从而产生自发反应，形成一个或多个火焰核心。即在正常火焰传播到以前先行发火自燃，发出极强的火光，燃烧温度常在4000℃以上，火焰传播速度达200～1000米／秒以上,比正常燃烧的火焰传播速度高几十倍。高速传播的爆震燃烧使气缸内产生压力冲击波,并在气缸壁面上反射和反复冲击,造成强制振动并产生高频噪声，即敲缸现象。压力波的冲击使壁面的气膜减薄，向气缸壁的传热损失增大，结果功率下降，燃料消耗率上升，汽油机过热，冷却水和机油温度增高。持久的爆震破坏气缸壁油膜，加剧气缸壁的磨损，严重时会使机件损坏。避免爆震的措施有：使用高辛烷值汽油，燃用过浓混合气，使末端混合气本身不易发火；降低进气温度，加强末端混合气的冷却，延迟点火时刻，以降低末端混合气的温度；利用可燃混合气的湍流和旋流，提高正常火焰传播速度，或设计紧凑的燃烧室，合理布置火花塞位置,缩短火焰传播距离,以缩短正常火焰传至末端混合气的时间。
　　何谓爆震
　　当混合气 (空气与燃油充分的混合) 在进气行程进入燃烧室后，活塞在压缩行程时便将其压缩，火星塞将高压混合气点然后，其燃烧所产生的压力则转换成引擎运转的动力。引擎燃烧虽可以用三言两语简单的形容，但光是内燃机的燃烧研究，不知已造就了多少博、硕士论文，甚至许多学者、工程师穷其一生都在研究燃烧的学问，所以要真正了解引擎，是要花很多工夫的。
　　正是因为引擎的燃烧十分复杂，所以需要有相当精确的设计与控制，稍有一点控制失误或是失常，便会造成不正常燃烧，而「爆震」就是一种不正常燃烧。简单的说，爆震是不正常燃烧所导致的燃烧室内压力失常。
　　右方高压缩比设定的情形较容易引起爆震，便需使用高辛烷值的燃料以避免爆震。
　　爆震的原因
　　在说到爆震原因前，我们先要了解两件事。第一，混合气在燃烧室内燃烧，其火焰是由点火点以「波」的方式向四周扩散，所以由点火到油气完全燃烧需要依段短暂的时间。第二，油气虽然需要靠火星塞点燃，但是过于高温、高压的环境也会使油气自燃。
　　一般的爆震是因为燃烧室内油气点火后，火焰波尚未完全扩散，远程未燃的油气即因为高温或高压而自燃，其火焰波与正规燃烧的火焰波撞击而产生极大压力，使得引擎产生不正常的敲击声。造成爆震最主要有以下几点原因：
　　一、点火角过于提前：
　　为了使活塞在压缩上死点结束后，一进入动力冲程能立即获得动力，通常都会在活塞达到上死点前提前点火 (因为从点火到完全燃烧需要一段时间)。而过于提早的点火会使得活塞还在压缩行程时，大部分油气已经燃烧，此时未燃烧的油气会承受极大的压力自燃，而造成爆震。
　　二、引擎过度积碳：
　　引擎于燃烧室内过度积碳，除了会使压缩比增大(产生高压)，也会在积碳表面产生高温热点，使引擎爆震。
　　三、引擎温度过高：
　　引擎在太热的环境使得进气温度过高，或是引擎冷却水循环不良，都会造成引擎高温而爆震。
　　四、空燃比不正确：
　　过于稀的燃料空气混合比，会使得燃烧温度提升，而燃烧温度提高会造成引擎温度提升，当然容易爆震。
　　五、燃油辛烷值过低：
　　辛烷值是燃油抗爆震的指标，辛烷值越高，抗爆震性越强。压缩比高的引擎，燃烧室的压力较高，若是使用抗爆震性低的燃油，则容易发生爆震。
　　怎么知道爆震及爆震的影响
　　爆震的英文是Knocking，及敲击的意思，所以爆震时引擎会产生敲击声。轻微不连续的爆震声音相当清脆，有点类似轻敲三角铁的声音。而严重且连续的爆震时，引擎会有「哩哩哩」的声音，此时引擎也会明显的没力。
　　现在许多车厂为了将引擎压榨出最大的性能及降低油耗，通常会把常用转速域的点火角设定的比较提前，所以有些引擎在2000至3000转间负荷较大时，难免会有轻微的爆震，然而轻微的爆震对引擎不会有太大的影响，车主也不用过于担心。但是若因为引擎出问题所产生的爆震，如严重积碳或散热不良等，这种爆震通常很严重，如果是在高转速高负荷发生连续且严重的爆震，不出一分钟，轻则火星塞及活塞熔损，严重的甚至连汽缸及引擎本体都会炸穿。
　　爆震感知器（爆震传感器）
　　最立即且有效抑制爆震的方法，就是延后点火提前角，降低燃烧压力。所以爆震感知器作动原理，是当侦测到引擎爆震时，则将点火提前角延后到不会爆震的点火时机，待引擎不爆震时，再慢慢的将点火提前回复。爆震感知器是利用一加速度传感器来量测引擎的加速度变化，也就是震动。工程师在调校爆震感知器时会把爆震的震动模式写入ECU中，一旦爆震感知器侦测出该震动模式，ECU则判定引擎爆震，随即延后点火提前角。目前较先进的爆震感知器甚至能判定是哪一个汽缸爆震，而针对该汽缸个别延后点火提前角。
　　某些高级汽车上，如奔驰600-137系列发动机已经取消了爆震传感器，改为由特别的火花塞和相应的感应电路来感应气缸内部的离子流异常来确定发动机是否爆震。这种方法更加灵敏有效。