發(fā)布時(shí)間：2015-03-23
行駛中的摩托車(chē)，特別是在高溫狀態(tài)下和總行程較高時(shí)，經(jīng)常會(huì)突發(fā)一種清脆的爆炸聲，這就是發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震燃燒現(xiàn)象?，F(xiàn)就使用因素對(duì)該現(xiàn)象的成因和防止措施作一分析。
一、摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的正常燃燒
摩托車(chē)汽油機(jī)一般是在氣缸外部使燃油與空氣混合，進(jìn)入氣缸到壓縮終了時(shí)已形成大體均勻的混合氣，之后依靠電火花強(qiáng)制點(diǎn)火形成火焰中心并向未燃混合氣體傳播，最后完成燃燒。如果燃燒由定時(shí)的電火花點(diǎn)火，首先使火花塞電極間隙內(nèi)的混合氣體形成微小火焰核，同時(shí)火焰具有向相鄰的混合氣以30m~50m/s的速度連續(xù)傳播的能力，進(jìn)而把火焰?zhèn)鞅檎麄€(gè)燃燒室，這稱(chēng)為發(fā)動(dòng)機(jī)的正常燃燒。
摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒過(guò)程分為著火延遲期、急燃期、后燃期3個(gè)過(guò)程。
第一階段為著火延遲期，指從電火花跳火到點(diǎn)燃混合氣形成火焰中心為止的一段時(shí)間。
第二階段為急燃期，指火焰由火焰中心傳遍整個(gè)燃燒室的階段。亦稱(chēng)火焰?zhèn)鞑ルA段。它是汽油機(jī)燃燒的主要時(shí)期。
第三階段為后燃期，指急燃期終點(diǎn)到燃油基本完全燃燒為止期間的燃燒。在后燃期中，主要是火焰前鋒后未及時(shí)燃燒的燃油再燃燒，及粘附在氣缸壁上的未燃混合氣層的繼續(xù)燃燒。
二、發(fā)動(dòng)機(jī)不正常燃燒
摩托車(chē)在某種條件下，如溫度過(guò)高、壓縮比過(guò)高等，發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒會(huì)出現(xiàn)不正?，F(xiàn)象，壓力曲線(xiàn)出現(xiàn)了高頻大振幅波動(dòng)，上止點(diǎn)附近的dp/dt值急劇變動(dòng)，此時(shí)火焰?zhèn)鞑ニ俣群突鹧嫘螤罹l(fā)生急劇變化，該現(xiàn)象稱(chēng)為爆燃燃燒。
爆燃產(chǎn)生的機(jī)理為電火花點(diǎn)火后，火焰以30m~80m/s的正常速度向前傳播，終燃混合氣（指最后燃燒位置上的那部分混合氣）因受燃燒氣體的壓縮和熱輻射影響，其壓力、溫度升高，從而加速了燃燒先期的化學(xué)反應(yīng)并放出熱量，使其本身的溫度不斷升高。如果在正?；鹧媲颁h面尚未到達(dá)之前，部分終燃混合氣的先期化學(xué)反應(yīng)已經(jīng)完成，產(chǎn)生了一個(gè)或多個(gè)新火焰中心，并從這些中心以100m~300m/s（輕微爆燃）直到800m~1000m/s或更高（強(qiáng)烈爆燃）的速度傳播，終燃混合氣將被迅速燃燒完畢。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃現(xiàn)象就是終燃混合氣的自燃現(xiàn)象。
三、爆震燃燒的外部特征及危害
發(fā)動(dòng)機(jī)爆震燃燒有較明顯的外部特征，具體表現(xiàn)為：
1、發(fā)出清脆的金屬敲缸聲，也即前面所述的爆炸聲。
2、在輕微爆震燃燒時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)功率略有增加，但強(qiáng)烈爆震時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降，工作變得不穩(wěn)定，轉(zhuǎn)速下降，發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)較大振動(dòng)。
3、冷卻系統(tǒng)，如冷卻水、潤(rùn)滑油等溫度上升。
4、機(jī)體組件溫度升高。
發(fā)動(dòng)機(jī)爆震燃燒的危害非常大，其主要具體表現(xiàn)為：
1、熱效率降低，輸出功率下降，行駛中的車(chē)開(kāi)始出現(xiàn)行駛無(wú)力。
2、氣缸過(guò)熱。受燃燒惡化的影響，傳熱受阻，冷卻系統(tǒng)溫度明顯增高，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱。
3、零件應(yīng)力增加。由于熱量過(guò)大，主要零件如活塞、氣缸蓋、氣門(mén)、氣缸體等零件受熱力影響，使原本較大的應(yīng)力變得復(fù)雜且紊亂，零件長(zhǎng)期在爆震燃燒環(huán)境下工作，其壽命會(huì)大大縮短。
4、有害排放物明顯增多。由于燃燒效果下降，發(fā)動(dòng)機(jī)排入的CO量成倍上升，外部特征可看出消聲器排出的煙霧增多，對(duì)大氣環(huán)境造成很大的破壞。
四、引起爆震燃燒的原因
1、燃油的影響?，F(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)使用的燃油均經(jīng)過(guò)抗爆處理，如果燃油含雜質(zhì)較多，或燃油為非純正油品，燃燒效果受影響，燃燒室積炭將增加，終燃混合氣越容易被積炭中的小火星點(diǎn)燃。
2、點(diǎn)火提前角。增大點(diǎn)火提前角，爆震燃燒傾向加大，正規(guī)廠家的摩托車(chē)點(diǎn)火提前角在出廠時(shí)已調(diào)整到最佳角度，一般使用者不用進(jìn)行調(diào)整。
3、轉(zhuǎn)速的影響。轉(zhuǎn)速增加，火焰?zhèn)鞑ニ俣忍岣?，終燃混合氣溫度下降，故使爆震燃燒傾向下降。
4、負(fù)荷的影響。在轉(zhuǎn)速一定而節(jié)氣門(mén)關(guān)小或負(fù)荷減小時(shí)，由于殘余廢氣系數(shù)增大，氣缸壁散熱損失相對(duì)增加，循環(huán)最高壓力下降，爆震燃燒傾向隨之下降。
5、混合氣濃度的影響。當(dāng)混合氣濃度在α=0.8~0.9時(shí)，爆震燃燒傾向最大，過(guò)濃過(guò)稀的混合氣都有助于減少爆震燃燒的發(fā)生。
6、燃燒室沉積物的影響。由于發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)且又未進(jìn)行必要的保養(yǎng)，燃燒室的積炭厚度不斷增加，沉積物的溫度較高，在進(jìn)氣和壓縮過(guò)程中不斷加熱混合氣，沉積物又是高熱的不良導(dǎo)體，從而提高了終燃混合氣的溫度。
五、發(fā)動(dòng)機(jī)爆震燃燒的防止措施
1、使用純正高品質(zhì)的燃料，可有效防止爆震燃燒的發(fā)生，目前這一措施得到廣泛應(yīng)用；經(jīng)常清洗油箱，不在燃料中添加其它物料。
2、降低終燃混合氣的溫度要采用降低冷卻系統(tǒng)的溫度，如保持機(jī)體組件外觀清潔，保持潤(rùn)滑油道的暢通和潤(rùn)滑油的清潔度等。
3、使用過(guò)濃或過(guò)稀的混合氣，行駛過(guò)程中用加大油門(mén)的方法提高供油濃度較為有效，采用過(guò)稀混合氣的方法一般駕駛員不易掌握，反而會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。
4、降低終燃混合氣壓力可采用進(jìn)氣節(jié)流，如在有條件的發(fā)動(dòng)機(jī)上將阻風(fēng)門(mén)的開(kāi)度調(diào)整到90%、80%等。
5、提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速如換高擋位、加大燃油的供給等，都可有效防止爆震燃燒。
以上為僅從使用或運(yùn)轉(zhuǎn)角度對(duì)摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)爆震燃燒現(xiàn)象作了分析，而爆震燃燒現(xiàn)象還與氣缸直徑，火花塞位置，氣缸體、氣缸蓋、活塞材料，燃燒室結(jié)構(gòu)等因素有緊密地聯(lián)系，屬于摩托車(chē)和發(fā)動(dòng)機(jī)專(zhuān)業(yè)研發(fā)人員在摩托車(chē)和發(fā)動(dòng)機(jī)出廠前應(yīng)做的工作，這里不一一述說(shuō)。此外，發(fā)動(dòng)機(jī)爆震燃燒與消聲器放炮是兩處完全性質(zhì)不同的聲響，消聲器放炮主要是在消聲器中段處由積炭火星引發(fā)的爆炸聲響，本文不作討論。
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