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1、现代汽油机爆震控制技术浅析李宏伟孙吉树安万德（延边大学工学院机械工程系，吉林延吉133002）摘要由于石油资源的日益减少，导致燃油价格大幅提高，越来越多的汽车制造商开始采用更高的压缩比来提高燃油经济性。与此同时排放法规的日趋严格无铅汽油的限制使用都将使爆震发生的可能性增大。本文主要分析了爆震的危害、产生的主要原因，常用的检测方法，典型汽油机爆震控制原理以及信号简单的处理过程。关键词：发动机；爆震；传感器；爆震控制原理AbstractBecauseofthedailydecreaseofoilresources,thefuelpriceha
2、sgreatlyrisen.Moreandmorecar-manufacturersbegantouseahighercompressionratiotoimprovefueleconomy.Atthesametime,theincreasinglystrictemissionregulationsandthelimituseofleadedgaswillmakethepossibilityofknockingbecomemuchbigger.Thisessaymainlyanalyseseveralknockinghazards,mai
3、nreasons,commonlyuseddetectionmethod,thetipicalengineknockingcontrolprincipleandsignalprocessing.Keywords：engine，knock，Sensors，Knockcontrolprinciple引言：汽车是人们不可或缺的一种交通工具，据奥地利交通俱乐部（VC?）的统计数据目前世界上已有9亿辆轿车，并且以惊人的速度增长。由于石油资源的减少，而使燃油价格大幅提高，越来越多的汽车采用高压缩比来提高燃油经济性。同时，严格的排放法规，对含铅汽油的限
4、制使用，这都使汽油机爆震发生的可能性增大。爆震是火花点火发动机特有的一种不正常燃烧现象。当发动机的压缩比、点火正时、进气压力或进气温度增大到某个限度时，燃烧过程末期的压力急剧上升，产生的压力波通过零部件产生金属敲缸声，同时也引起机体的强烈振动和气缸盖过热等现象，这时就认为发生了爆震[1]。爆震是汽油机发明以来制约其动力性和经济性能的最大障碍。一、爆燃的危害1.1机件过载爆燃时的冲击波能使缸壁,缸盖,活塞,连杆,曲轴等机件的机械负荷增加,使机件变形甚至损坏。1.2机件烧损汽油机燃烧终了时的温度可达到2200K～2700K左右而活塞顶、燃烧室
5、壁及缸壁的温度仅为500～600K,除了冷却水的作用外,能够维持如此低温度的原因,还包括在壁面上形成了起到隔热作用的气体附面层。而强烈爆燃的冲击波会破坏这一附面层,使高温燃气直接与机件接触，严重爆燃时,局部燃气温度可高达4000K以上,这样会使活塞头部和气门等机件烧损。1.3性能指标下降严重爆燃时的局部高温及强烈的压力冲击波破坏了附面层,气体向缸壁的传热量增加,使热效率下降,功率降低,耗油率增加。1.4发动机磨损加剧由于传热损失增加,使冷却水和润滑油温度升高,使润滑效果变差,零件磨损加剧。实验表明,严重爆燃时磨损比正常燃烧时增大27倍。1
6、.5排气冒黑烟,补燃增加,排气温度增加，爆燃时局部高温引起热分解现象严重,使燃烧产物分解为CH、H2、O2、NOx及游离碳的现象增多,排气冒烟严重。CH、H2、O2等在膨胀过程中重新燃烧又使补燃增加,排气温度增高。1.6爆燃易生成积炭爆燃所产生的炭粒形成积炭,容易破坏活塞环,火花塞,气门等零件的正常配合关系,使发动机可靠性下降。二、爆震原因2.1压缩比与燃料的配合关系的影响发动机压缩比的高低与产生爆震有极大的关系。高压缩比的发动机易产生爆震燃烧。所以，高压缩比的发动机，要求使用抗爆性好的燃料。2.2点火提前角影响汽油机最佳点火提前角的影响
7、因素很多，如转速、空燃比、进气压力和温度等。对于发动机的每一个工况，都对应存在一个最佳点火提前角。当点或提前角过大时，它增加了活塞上行阻力，燃烧室温度、压力上升，增大了爆震倾向。2.3混合气成分的影响混合气浓度在标准浓度条件下，从理论上来讲是可以完全燃烧的。但因在燃烧过程中时间短促及气缸内燃料、空气和残余废气不能绝对混合均匀，实际上常有少量汽油不能完全燃烧从而使油耗上升。稀混合气时，燃烧速度也慢，发动机输出功率较小；稍浓的混合气，燃烧速度快，发动机输出动力大，但气缸内的气体压力和温度都较高，爆震倾向也较大。2.4发动机转速的影响发动机转速
8、的增高，使发动机爆震燃烧倾向减小。这是因为当发动机转速增大时，燃料与空气形成的混合气从压缩到着火燃烧的绝对时间短，减弱了在高温下燃料着火前的氧化过程。另外，转速的增高，加强了气缸中混合气的涡流
