爆震

爆震（explosion）它是爆震燃烧的缩写，也称为爆燃或气缸爆震，一般指发动机爆震它是发动机的一种异常燃烧现象，其本质是最终燃烧混合气的自燃。具体为：发动机中的混合物（主要指离火花塞最远的混合气）在火焰到达之前，它会点燃并燃烧自己，气体体积不会膨胀，因此温度和压力会急剧增加，导致气缸内的局部气体压力过高，压力不平衡引起的压力波会以超音速撞击燃烧室壁、活塞、气缸壁，使其振动并可能发出尖锐的敲击声。 www.qwbaike.cn

发动机爆震的条件是点火后的火焰传播期长于自动点火的准备时间，即：从混合物点燃到火焰蔓延整个燃烧室的时间比从混合物点燃到剩余未燃烧混合物自燃的时间长。因此，发动机爆震的产生不仅取决于正常点火火焰的传播速度，还取决于最后未燃混合气的诱导期和燃油的自燃点。一般来说，发动机爆震的主要原因是燃油的辛烷值太低、发动机压缩比过高、点火提前角太大、空燃比过浓、发动机温度过高等，它经常导致发动机过热、机件损坏、燃烧室积碳、过早燃烧和其他现象的发生。 www.qwbaike.cn

解决和防止爆震的措施通常包括：定期清除排积碳、加厚气缸垫或更换气缸盖以降低压缩比、使用符合发动机压缩比的汽油、保持冷却系统正常工作、确保合适的点火提前角等等；三种常用的爆震检测方法是：检测发动机气缸体的振动频率、检测发动机燃烧室压力的变化、检测混合气体的燃烧噪声。其中，检测发动机缸体的振动频率具有较高的测量精度、该传感器具有安装方便输出电压高的优点，因此这种检测方法在现代汽车上得到广泛应用。

发动机爆震的本质是最终燃烧混合物的自燃。根据汽车发动机的燃烧理论，当气缸内的可燃混合气被电火花点燃时，有火焰蔓延，速度为10~30m/s的速度进行。火焰前方未燃烧的混合物被燃烧后的混合物压缩辐射，压力和温度相应升高，发生化学反应，称为预焰反应。如果火焰及时到达并将其点燃直到燃尽，则为正常燃烧；然而，在某些异常燃烧条件下，离火花塞最远的混合物已经完成了化学准备过程，并在正常火焰前锋到达之前燃烧了自己。这种自燃形成的火焰中心产生新的火焰传播，传播速度为1500 ~ 2000米/s时，未燃尽的混合气瞬间燃烧。由于这种燃烧极其迅速，气体体积来不及膨胀，同时温度和压力急剧增加因此，压力来不及传递到气缸内气体的其他部分，导致气缸内局部气体压力过大，并因压力不平衡而产生压力波。这种压力波以超音速向前推动，撞击燃烧室壁、活塞、气缸壁振动并发出尖锐的敲击声这种现象称为爆震燃烧，简称爆燃或爆震。 www.qwbaike.cn

内部特征

缸内压力曲线急剧上升，压力上升速率可达800千帕左右/1℃A；缸内内压在高频时波动较大，频率可达5 ~ 10 kHz;火焰传播速度急剧增加。正常燃烧时，火焰传播速度为10 ~ 25m/s，轻微爆轰下250 ~ 300米/s，2000 ~ 3000米遇强爆/s；放热率剧增。 www.qwbaike.cn

外部现象

发动机中出现不规则的金属敲击声；发动机震颤；发动机功率下降；冷却系温度过高；冷却液温度上升；润滑油温度上升；气缸盖温度上升；油耗增大；燃料燃烧不完全和废气中有黑烟。 www.qwbaike.cn

产生条件

未燃混合气的自燃需要一段准备时间如果火焰迅速蔓延到整个燃烧室，爆震就来不及了。相反，会发生爆震。从混合物点燃到火焰蔓延整个燃烧室的时间是火焰传播周期，记录为ts，从混合物点燃到剩余未燃烧混合物自燃的时间是自燃准备时间（也称诱导期）表示为tk，爆震的条件是tstk。

此外，未燃混合气的自燃也与碳氢化合物的氧化特性密切相关在燃烧过程中，混合物中过氧化物或过氧化物自由基的浓度逐渐增加由于高压和高温的影响，当混合物的温度上升到燃料的自燃点时，燃料中的过氧化物迅速分解，支链反应使反应趋于爆炸，于是点燃燃烧，产生爆燃。因此，爆震的产生不仅取决于正常点火火焰的传播速度，还取决于诱导期和最后未燃烧混合物的自燃点。 www.qwbaike.cn

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具体原因

燃料性质：燃油辛烷值过低：燃油的性质是爆震的内因在发动机设计和结构确定的情况下，燃油的抗爆性能对爆震起着决定性的作用。燃料的抗爆性通常用辛烷值来表示，汽油的品牌是根据其辛烷值来指定的辛烷值越高，抗爆性越强。高压缩比的发动机，燃烧室压力高，如果使用抗爆性低的燃料，很容易爆震。 www.qwbaike.cn

发动机设计构造：压缩比过大：如果发动机的压缩比过高，气缸内混合气的温度和压力将在压缩冲程结束时升高，这将加速未燃烧混合气中过氧化物的生成和积累，缩短自燃的准备时间并引起爆震。

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点火提前角太大：当发动机活塞由于点火提前角过大仍处于压缩冲程时，大部分混合气已经燃烧，未燃烧的油气会承受很大的压力而自燃，产生爆震。
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气缸尺寸过大：发动机气缸尺寸过大，火焰传播距离加长此外，由于气缸容积与传热面积之比的增加，热能耗散缓慢，火焰前反应的温度升高，促进了爆轰。

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燃烧室形状宽阔：燃烧室的形状越宽，火焰传播距离越长，气体涡流越弱，更容易发生爆震。此外，燃烧室中最后一个未燃混合气的位置越靠近排气门，该部分在燃烧过程中的温度越高，爆震的倾向增大。

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火花塞位置偏远：火花塞位置对爆震也有影响，但不如未燃残余混合气的温度条件显著。火花塞的位置使得火焰传播到最后未燃烧气体的距离过短，会产生爆震。

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发动机操作条件：空燃比过浓：过量空气系数和空燃比常用来表示混合气的浓度，即空燃比是每千克燃料燃烧实际供给的空气量（单位：kg）在正常情况下，当混合气较浓时，燃烧气体的温度和压力最高（此时，发动机具有最大功率），缩短未燃烧混合气的诱导期，并引起爆震。

进气温度过高：随着进入气缸的空气温度的增加，混合气的温度和发动机工作循环的温度也增加，这加快了燃料预火焰反应的速度，从而产生爆震。
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进气压力过大：当进气压力增加时，混合物的预燃反应会加快，从而导致爆震。
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转速过小：当发动机转速过低时，燃烧室内气流的湍流强度降低，火焰传播速度减慢，从而引起爆震。

冷却水温过高：冷却水的温度会改变发动机的热状态。冷却水温度越高，气缸平均温度越高，混合气越容易自燃，爆震倾向越大。

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积炭严重：活塞顶部和燃烧室壁上的积碳会增强爆震倾向积碳增加爆震的主要原因是积碳的热导率非常低它附着在燃烧室壁上，起隔热层的作用，使气缸内的热量难以散发，从而产生一定的高温热点，影响气缸温度并加剧爆震。此外，积碳的体积效用也增加了压缩比并导致爆震。 www.qwbaike.cn
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加速爆震：当发动机在重载下从低速转到高速时，可以听到爆震声，因为发动机转速低。例如，在十字路口，重型车辆的交通信号从红灯变为绿灯、当驾驶员急于通过并突然加大油门时，。 www.qwbaike.cn

高速爆震：发生在大负荷、在高速行驶时，这种爆震声不容易听到，因为它被高速行驶时的强烈噪音淹没了。

爆震产生的压力波冲击气缸壁、活塞顶部和气缸盖的底部平面迫使零件振动，导致爆震和冷却系统过热、发动机功率下降、燃烧室表面积碳与表面着火。表面点火反过来促进爆震的发生，导致发动机功率下降、经济严重下降，工作粗糙，零件损坏。

引起发动机过热

爆震

正常情况下，在燃烧室壁上、活塞顶和气缸壁等固体表面附着一层气膜（稳定的气体层流边界层）它的导热性差，减少了从高温气体传递到气缸壁的热量，因此燃烧气体的温度达到2000℃-在2500℃时，燃烧室和气缸壁的温度只有200℃-300℃。然而，在爆震燃烧过程中，由于强大的压力波冲击，气膜受到破坏，高温气体向这些零件的传热大大增加，导致发动机过热，冷却系统的热损失增加，润滑油温度升高，运动零件的润滑变差，零件负荷增加，从而加速磨损并缩短使用寿命。 www.qwbaike.cn
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形成燃烧产物如积碳
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当燃烧产物在高温下强烈分解时，燃烧室内的局部温度很高，可达4000℃以上。在这种情况下，燃烧产物会分解成一氧化碳、H2ONO和游离碳等。游离碳很难在气缸内部燃烧，因此在爆震燃烧时会排放黑烟。CO、发动机爆震的分析和解决方法，如H2O，膨胀再燃增加了发动机的补燃量，同时由于爆震过程中热损失的增加，发动机的热效率下降。 www.qwbaike.cn
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积碳会导致：引起表面点火；冬季冷启动困难，甚至导致发动机无法启动；加速无力；热车怠速抖动；动力下降，油耗增加等等。过多的积碳还会加剧爆燃的可能性并引起活塞、活塞环、火化塞阀门等零件损坏或无法正常工作。 www.qwbaike.cn

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引起早燃
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在某些条件下，强烈的爆震燃烧会在燃烧室中产生许多热点。这些热点可能会在火花点火之前点燃可燃混合物，引起提前点火现象。此时混合气燃烧激烈，缸内压力上升。试验表明，其压力上升速率是正常燃烧的5倍，最高燃烧压力是正常燃烧的150倍%气缸压力引发爆炸，进而促进早期燃烧这两种现象相互促进，导致更高的压力上升速率和剧烈的高频振动，从而导致最有害的爆炸现象。

对于在用汽车发动机来说，发动机的结构和各种控制参数已经确定，防止爆震的具体措施主要包括：

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定期清除排气门、燃烧室和活塞顶部的积碳消除了最终燃烧的可能热点。
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加厚气缸垫以降低压缩比。气缸盖端面变形应立即更换，端面变平会增加压缩比，容易导致爆震。

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使用符合发动机压缩比的汽油。压缩比越大，发动机的抗爆性能就应该越好，以免产生强烈的爆震。

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保持冷却系统正常工作，水温过高时尽快排除障碍物。空气温度升高或发动机喷水（水以液态从化油器的喉管加入），都能减轻爆震。喷水的抗爆功能是：水的蒸发和吸热降低了混合物的温度，延长了点火前的诱导期；喷水会降低气缸和活塞零件的温度；水蒸气在混合物中充当惰性气体，这也可以减少爆震。 www.qwbaike.cn
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确保正确的点火提前角。应根据车辆制造商提供的技术数据调整气门正时和点火提前角，并确保发动机电子控制系统的爆震传感器处于良好的工作状态。

当发动机低速运转并需要大负载时（爬坡或加速），应及时换入低档位，不要与高档位相撞。

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