汽油机爆燃的故障解析

李永康

【摘 要】爆燃是汽油机工作时的一种不正常燃烧现象，具有较大的危害。本文论述了汽油机爆燃的原因、危害及解决的措施，并结合故障实例进行了分析。

【关键词】汽油机；爆燃；危害

爆燃是汽油机工作时的一种不正常燃烧现象，轻微的爆燃可使汽油机功率上升，油耗下降，但爆燃严重时，气缸内发出特别尖锐的金属敲击声，且会导致冷却液过热，功率下降，油耗增加，成为汽油机运行中最有害的一种故障现象[1]。

1 汽油机爆燃的原因

混合气在燃烧室内燃烧，需要火花塞点燃，其火焰由点火点以波的方式向四周扩散，但是过于高温、高压的环境也会使油气自燃。如果在火焰没有到达之前，其余的混合气未被引燃就自行点火，这种燃烧就叫爆燃。

1.1 点火角过于提前

为了使活塞在压缩上止点结束后，一进入动力冲程能立即获得动力，通常都会在活塞达到上止点前提前点火（因为从点火到完全燃烧需要一段时间）。点火过早会使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，而造成爆燃。

1.2 汽油机过度积碳

汽油机燃烧室内过度积碳，使压缩比增大（产生高压），也会在积碳表面产生高温热点，使汽油机爆燃。

1.3 汽油机温度过高

汽油机在过热的环境下使得进气温度过高，或是汽油机冷却水循环不良，都会造成汽油机高温而爆燃。

1.4 空燃比不正确

过稀的空燃比，会使燃烧温度提升，进而造成汽油机温度提升，当然容易爆燃。

1.5 燃油辛烷值过低

辛烷值是燃油抗爆燃的指标，辛烷值越高，抗爆燃性越强。压缩比高的汽油机，燃烧室的压力较高，若是使用抗爆燃性低的燃油，则容易发生爆燃。

2 汽油机爆燃的危害

2.1 汽油机动力下降，油耗增加

爆燃时燃烧室内局部区域的压力和温度很高，作用时间极短，带有冲击性的压力波使一部分能量消耗在零件的变形和压力波的反復振荡上，燃烧产物的热分解还要消耗部分热量。同时，由于传给冷却系统的热量增多，做功的能量进一步减少。因此，爆燃时动力下降、油耗增加。

2.2 加速机件损坏

爆燃时产生的压力波增加了汽油机零件的冲击负荷，增大了曲轴及活塞连杆组的机械负荷，使活塞、连杆轴承和主轴承磨损加剧，造成轴承合金表面破裂。局部高温易使活塞、气门烧坏、火花塞绝缘体被击穿，缩短汽油机的使用寿命。

2.3 汽油机过热

爆燃时气缸内局部压力和温度剧增，产生了强烈的冲击波，由于压力波和灼热气体对壁面的反复冲击，破坏了缸壁等表面的附面层，高温的燃气向气缸壁等表面传热量增加，导致气缸等机件的温度升高，可造成汽油机过热。

2.4 燃烧室积碳增多

爆燃时燃烧室内部高温使燃烧产物加速分解，严重时析出炭粒，游离炭粘附在汽缸壁、燃烧室、活塞顶、气门头上而形成积碳。积碳传热性较差，使缸盖受热不均匀而造成变形或裂纹。高温积碳表面还会促使表面点火的产生，导致新的不正常燃烧，燃烧更加恶化，使汽油机的功率及经济性严重下降。同时，因冷却损失增大，游离炭来不及还原为二氧化碳，其中一部分随废气排出，造成排气管冒黑烟，污染环境。

3 解决爆燃的措施

汽油机产生爆燃，应按规范要求及时采取适当措施解决，避免造成更大的损失，同时日常要做好预防工作。

3.1 使用规定牌号的汽油

汽油机燃料的品质对爆燃是否发生及其强度有决定性的影响。评定汽油抗爆性的指标是辛烷值，汽油牌号就是按辛烷值划分的。汽油机对辛烷值的要求主要取决于其压缩比，对于一定压缩比的汽油机，辛烷值越高，其抗爆性越好，工作时就不容易产生爆燃。但是，辛烷值较高的汽油价格较高。因此，为防止浪费又避免爆燃，应使用制造厂家所规定牌号的汽油。

3.2 选择最佳点火提前角

点火提前角调整不当会影响汽油机工况和最大动力性的充分发挥。如果点火时间过早，气缸内的温度和压力升高，易产生爆燃。应选择最佳点火提前角，当汽车行驶中急加速时，能听到短暂轻微的敲击声，而加速平稳后敲击声随即消失；如敲击声连续不断，则点火时间过早；若完全听不到敲击声，则点火时间过迟。

3.3 清除积碳

积碳的导热性很差，会使汽油机冷却效果下降，令其表面温度较高而形成热点，容易在火焰传播到达之前点燃混合气，增加爆燃倾向。积碳增多时，由于燃烧室容积相对缩小，压缩比相对增大，也会增加爆燃倾向。因此应定期清除燃烧室、活塞顶、气门座、气门头等处的积碳，可减少爆燃的发生。

3.4 正确驾驶汽车

汽油机负荷及转速对汽油机爆燃的影响很大。负荷越大越容易引起爆燃，因为负荷大，需要使用浓混合气，使爆燃倾向增大；转速增加，可提高火焰传播速度，使吸入空气温度增高，爆燃倾向减小。当运转中的汽油机产生爆燃时，可以通过减小负荷或提高转速的方法加以减轻。例如，在汽车上坡时发生爆燃，应及时换入低速挡。行驶中要注意控制汽油机转速，不要使汽油机经常处于低速、大负荷工况下工作。

3.5 控制汽油机水温

水温较高易造成燃烧室温度较高，使火焰前锋的未燃烧气体氧化分解，令自燃的可能性增加，爆燃倾向也增大。一般应控制汽油机水温在80℃～90℃的正常范围内。

3.6 采用闭环控制的电控点火系统

电控单元（ECU）以一定的点火提前角控制汽油机工作的同时，还不断地检测汽油机的工作状态，将检测到的相关信（下转第273页）（上接第109页）号反馈给ECU，ECU根据需要对点火提前角进行修正。闭环控制的反馈信号可以有爆燃、转速、汽缸压力等多种信号。目前，广泛采用带反馈控制的电子点火提前角控制系统，该系统使用爆燃传感器来检测汽油机有无爆燃现象，并将检测信号输送给汽油机ECU，汽油机ECU根据该信号改变点火提前角，从而防止汽油机爆燃造成的危害，提高点火系统的自适应能力。

4 故障实例

案例1：一辆福克斯1.8轿车，近期油耗明显上升，上坡和急加速时汽油机发出“哒哒哒”的声音。

首先对机械部分进行检查，没有发现问题。用专用诊断仪对车辆进行自诊断，汽油机及其他系统都没有故障码。结合数据流，初步判断是由于爆燃导致了汽油机异响，同时使汽油机动力下降。通过数据流读取确认汽油机温度和点火角正常；火花塞也无故障。

进一步检查油箱，发现油质不纯，更换汽油及汽油滤清器，清洗油箱，重新起动后试车，异响消失。

案例2：一辆丰田轿车，行驶过程中汽油机动力不足，加速不良，仪表盘上的发动机故障灯点亮。

首先读取故障代码52—爆燃传感器线路短路或断路。用示波器检测，发现汽油机工作时左侧爆燃传感器没有信号波形输出，说明该爆燃传感器已经损坏。

更换左侧爆燃传感器后试车，上述故障现象消失，故障排除。

5 结束语

汽油机爆燃是汽车常见的故障之一，当发生爆燃时，应及时排除。采取措施防止爆燃的产生，可以有效地防止汽油机爆燃带来的危害，保障车辆的正常运转，提高动力性和经济性，减少环境污染。

【参考文献】

[1]张西振，汽车汽油机电控技术[M].2版.机械工业出版社，2009，2：67-68.

[责任编辑：杨玉洁]