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摩托车发动机爆震的分析及预防

2008-3-1  来源:机车网志 阅读次数:19588
   爆震,顾名思义为爆炸性燃烧,又称突爆、燃烧。摩托车发动机的正常工作是依赖于可燃混合气体的正常燃烧来完成的,即由火花塞高压打火点燃混合气形成火焰中心,以此中心按一定速率连续地向燃烧室四周传播,在极短的时间内把所有的混合气烧完。通常情况下,发动机的燃烧过程是指从点火到活塞膨胀做功的过程,这一过程大约持续千分之几秒的时间。若一台转速为13500r/min的发动机,其曲轴旋速1圈需要4.44m/s,而燃烧过程则需0.88m/s,相当于63度曲轴转角,可见燃烧占据了不少时间。从火花塞在活塞到达上止点前约30度-40度曲轴转角时点火燃烧(点火从这里开始),到活塞运行到上止点后30-40度曲轴转角处燃烧束,这期间活塞仅仅向下止点移动了1mm-2mm。我们知道,可燃混合气在气缸内正常燃烧时,气缸压力均匀,发动机声音清晰柔和,但由于多种因素的影响,气缸内未燃部分的气体在火焰前锋还没有到达便“自燃”而猛烈爆发,产生了爆燃。这种局部高温和压力剧升产生的气体带有很大的冲击性,并直接作用于曲轴连杆机构,此时发动机的声音异常,发出明显的金属敲击声,同时伴随动力下降、过热、整机抖动剧烈,严重地影响发动机功率的正常发挥。

发动机产生爆震的原因很多,但不管哪种原因,从机理上看,它们都有这样的特征:

一、可燃混合气燃烧不同步。由于火焰前沿以正常的传播速度推进,使处于最后燃烧位置上的未燃混合气受到进一步热挤压和热辐射作用,促进先期氧化反应加快,并放出部分能量预热未燃气体,使其温度不断升高。当达到燃油的着火点时,正常的火焰到达之前,在未燃混合气最适宜的发火部位形成新的火焰中心,混合气自燃并由此开始改变火焰的传播速度。

二、未燃混合气的局部温度和压力集剧上升,造成未燃混合器迅速燃烧完毕,极大的提高了火焰的传播速度,通常都在400M/s~600M/s,爆震严重时,高达1500M/s.而正常燃烧的火焰传播速度仅为20M/s~50M/s.

三、由于未燃混合气急速自燃,造成缸内压力急剧升高,产生强大的压力冲击波,导致缸壁和燃烧室内表面强烈震动。发出噪声,其震频可达2500Hz~4500Hz,故爆震声尖锐而清晰,可从发动机的工作声响中明显地分辨出来。

发动机一旦产生爆震其危害极大,它会引起发动机功率下降,油耗骤增,严重时还会使发动机的汽缸壁、活塞、活塞环、气门、连杆及其连杆轴承等运动件变形损坏。爆震产生的原因通常有以下几点:

(1)积炭聚集过多。发动机燃烧室内积炭过多,其容积相对变小,致使压缩比相应变大,积炭的蓄热和不导热性使可燃混合气由于炙热而提前燃烧,同时会降低混合气在压缩终了时产生的涡流强度,延长了燃烧时间,增大了自燃的倾向,故而极易引发爆震。

(2)发动机过热。当发动机长期处于大功率、超负荷工况或低挡高速连续行驶,尤其是夏季外界高温,散热不良,容易造成发动机过热。当过热较严重时,可燃混合气在进入燃烧室的同时就被预热,造成局部混合气的温度过高,提前到达着火点的温度,不等到着火点就自燃,从而引发爆震。

(3)燃油使用不当。汽油的牌号越低,其抗爆性能就越差。存放过久或密封不良的汽油辛烷值会自然降低使抗爆性能变差。若被误用,容易使混合气燃烧不完全,先燃的部分膨胀而压缩其余未燃的混合气使其达到自燃,继而全部起火而产生高速爆炸性燃烧。

(4)火花塞热值偏地底。火花塞的热值是表示火花塞散走在发动机燃烧室中吸收热量的程度。发动机在工作过程中,火花塞的温度随时都在变化,影响火花塞温度的主要因素是每秒钟燃烧室内燃烧的混合气量,即发动机负荷,反应到摩托车上即为车的速度和车的负载。车速、车载增加时,单位时间内燃烧的混合气量相应增大,火花塞吸收的热量也增加。在相同车速、车载条件下,高热值的火花塞散热快,温度低;而低热值的火花塞散热慢,温度高。有的用户唯恐烧混合油(二冲程车)沾污火花塞,故选用热值偏低的火花塞,以期达到较好的净化效果。但发动机连续工作后,尤其是夏季跑长途车,当火花塞端部温度达到高温时,其电极和绝缘体会构成热源使混合气提前着火,此时即使火花塞不跳火,混合气也能被点燃而产生爆震。

(5)点火时间过早。由于曲轴正时键在飞轮转子的键槽内产生剪切或触发信号发生较大变化,使点火时间提前;另一个原因是电子点火器(CDI)工作失常,造成提前点火,最终导致发动机爆燃。

(6)发动机漏气。二冲程机曲轴油封唇口处的自紧弹簧脱落或失效;油封橡胶老化变得僵硬,使弹簧自紧力不能起到密封作用;发动机在修理时油封被刮破或碰伤;化油器转接座(进气管或中间垫片)没有拧紧等等,以上这些部件造成的漏气都会使混合气变稀,破坏正常燃烧,容易引发早燃、爆震。

  防止摩托车发动机爆震,一定要在额定的技术数据范围内合理科学地使用和保养车辆,并切记以下几点注意事项:
(1)在维护保养车辆、拆卸发动机时,不能随意改变缸垫的厚度及规格。

(2)依照各型号的压缩比选择辛烷值合适的燃油,压缩比高的发动机严禁使用辛烷值低的燃油,并注意避免燃油的氧化变质。

(3)按照各车型说明书的要求选用热值相符的火花塞。在使用过程中注意观察火花塞裙部的颜色和火花塞的紧固度,一般当火花塞的绝缘体外表面呈棕黄色,没有积碳和油污,且火花塞电极呈棕褐色,说明火花塞热值合适。若绝缘体表面有严重积碳和油污或绝缘体表面呈灰白色,甚至有熔珠状时,说明火花塞的热值偏低,需更换高一档热值的火花塞,并予旋紧到位。若火花塞存在松动现象,就极易被烧损并会引发自燃。

(4)定期清理燃烧室的积碳和清洗散热片,保证发动机有良好的散热性能避免其过热。清理积碳时,注意不要碰伤燃烧室内表面,要知道燃烧室内哪怕有细小的毛刺翻边,都会形成炽热点,从而引发爆燃。

(5)二冲程车在修理完曲轴箱后,一定要将曲轴油封安装到位,保持曲轴箱曲柄室的良好密封。选配油封须仔细,特别是油封的自紧弹簧凹槽尺寸一定要大于自紧弹簧的尺寸,以免安装时弹簧滑脱。安装自紧弹簧时应逆弹簧的旋转方向转1圈-2圈,稍用力插紧后再顺方向转回原位,使插紧后的弹簧又往前窜1圈-2圈,以增加连接力。合箱时,曲柄左、右轴外径上需涂满薄薄的一层机油,避免弹簧在使用中脱落。
当爆震现象发生后,特别是在关了点火开关也不能熄火的情况下,切莫乱拽高压线,应将油箱开关和点火开关分别关闭,再把节气门开到最大或采用不减挡踏制动使车熄火。

爆震产生的原因虽然复杂且危害极大,但只要我们精心地驾驶与维护车辆,预防和消除爆震也是不难办到的。
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