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汽油机爆震燃烧的成因及预防策略分析

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冯朝阳王湉湉王驰恒

摘要：从1886年至2020年汽车工业取得了蓬勃发展，对人们的生产生活产生了重要影响。经过上百年的发展，汽车的各项技术业已完备，但爆震燃烧问题一直尚未根除，即生活中的敲缸、叫杆。其对发动机缸体造成损坏，对车辆的动力性、排放性造成很大影响。文章深度阐述了爆震燃烧的形成过程，危害，检测诊断方法及不同因素对预防爆震的影响。

关键词：汽油机;爆震燃烧;压缩比;爆震传感器

：U464.171?：A?：1671-7988（2020）10-130-03

AnalysisontheCauseofDetonationCombustionofGasolineEngineanditsPreventionStrategy

FengZhaoyang，WangTiantian，WangChiheng

（SchoolofAutomobile，?ChanganUniversity，?ShaanxiXian710064）

Abstract：?From1886to2020，theautomobileindustryhasmadeavigorousdevelopment，whichhasanimportantimpactonpeoplesProductionandliving.Afterhundredsofyearsofdevelopment，thecartechnologyhasbeencomplete，butthedetonationcombustionproblemhasbeendifficulttosolve，thatis，inthelifeofthecylinder，calledtherod.Itcausesdamagetotheengineblockandhasagreatimpactonthepowerandemissionofthevehicle.Inthispaper，theformationprocessofdetonationcombustion，detectionmethods，hazards，andtheinfluenceofdifferentfactorsonthepreventionofdetonationaredescribedindepth.

Keywords：?Gasolineengine;Detonationcombustion;Compressionratio;Knocksensor

CLCNO.：U464.171?DocumentCode：A?ArticleID：1671-7988（2020）10-130-03

前言

汽油機爆震燃烧的定义（简称：爆震）是指在压缩行程终了时，火花塞点火之后，在火焰前锋面从火花塞处向活塞顶部推进时，当火焰还未燃至末端混合气之前，因受到缸内热辐射和压缩作用的影响，使得末端混合气温度、压力升高而导致自行燃烧的现象[1]。在现代汽车设计中，常会受到排放等相关法规的制约。企业为了降低油耗，提高汽车动力性，通常会采用增大压缩比的方法，但压缩比的增大又会使得汽车爆震加剧。故此研究发动机的爆震现象对发动机的动力性、排放性、安全性及行车舒适性有十分重要的影响。

1爆震产生的机理及影响

柴油发动机采用压燃的着火燃烧方式，与此不同，汽油发动机的点火由安装在缸盖上的火花塞点燃的。图1为汽油发动机工作循环图。在进气行程，伴随着曲轴旋转带动活塞下移，凸轮轴推动摇臂摆转，进而向下推开进气门。使得气缸内部容积变大，缸内压力、温度减小。汽油与空气形成的均质混合气在真空吸力的作用下进入气缸。在压缩行程结束时，火花塞点燃均质混合气使其燃烧放热，并推动活塞做功，实现热工转换。正常燃烧时，火焰是从火花塞头部依次点燃混合气直至末端混合气燃尽。一般火焰燃烧可以分为三个阶段：滞燃期、急燃期、后燃期。在滞燃期时，火花塞跳火形成火焰核心，但由于燃烧不剧烈缸内压力基本保持不变;在随之而来的急燃期中，火焰快速传播至烧遍整个燃烧室，缸内压力也急剧升高;在后燃期，燃料燃烧殆尽，而气缸壁和缝隙处的少量未燃气体分解，继续燃烧。

爆震便出现在以上所述的急燃期中，在火焰极速传播的过程中，末端混合气受火焰前封面的影响而自燃，形成新的火焰核心。局部火焰压力过高，与附近气压极不平衡，使得火焰前锋面以超音速传播开来，急剧而又猛烈的完成燃烧，这便是爆震产生的根源。爆震产生后，缸内燃烧速度极快，甚至可达1000