当混合气 (空气与燃油充分的混合) 在进气行程进入燃烧室后,活塞在压缩行程时便将其压缩,火星塞将高压混合气点然后,其燃烧所产生的压力则转换成引擎运转的动力。引擎燃烧虽可以用三言两语 简单的形容,但光是内燃机的燃烧研究,不知已造就了多少博、硕士论文,甚至许多学者、工程师穷其一生都在研究燃烧的学问,所以要真正了解引擎,是要花很多 工夫的。
正是因为引擎的燃烧十分复杂,所以需要有相当精确的设计与控制,稍有一点控制失误或是失常,便会造成不正常燃烧,而「爆震」就是一种不正常燃烧。简单的说,爆震是不正常燃烧所导致的燃烧室内压力失常。
右方高压缩比设定的情形较容易引起爆震,便需使用高辛烷值的燃料以避免爆震。
爆震的原因
在说到爆震原因前,我们先要了解两件事。第一,混合气在燃烧室内燃烧,其火焰是由点火点以「波」的方式向四周扩散,所以由点火到油气完全燃烧需要依段短暂的时间。第二,油气虽然需要靠火星塞点燃,但是过于高温、高压的环境也会使油气自燃。
一般的爆震是因为燃烧室内油气点火后,火焰波尚未完全扩散,远程未燃的油气即因为高温或高压而自燃,其火焰波与正规燃烧的火焰波撞击而产生极大压力,使得引擎产生不正常的敲击声。造成爆震最主要有以下几点原因:
一、点火角过于提前:
为了使活塞在压缩上死点结束后,一进入动力冲程能立即获得动力,通常都会在活塞达到上死点前提前点火 (因为从点火到完全燃烧需要一段时间)。而过于提早的点火会使得活塞还在压缩行程时,大部分油气已经燃烧,此时未燃烧的油气会承受极大的压力自燃,而造成爆震。
二、引擎过度积碳:
引擎于燃烧室内过度积碳,除了会使压缩比增大(产生高压),也会在积碳表面产生高温热点,使引擎爆震。
三、引擎温度过高:
引擎在太热的环境使得进气温度过高,或是引擎冷却水循环不良,都会造成引擎高温而爆震。
四、空燃比不正确:
过于稀的燃料空气混合比,会使得燃烧温度提升,而燃烧温度提高会造成引擎温度提升,当然容易爆震。
五、燃油辛烷值过低:
辛烷值是燃油抗爆震的指标,辛烷值越高,抗爆震性越强。压缩比高的引擎,燃烧室的压力较高,若是使用抗爆震性低的燃油,则容易发生爆震。
怎么知道爆震及爆震的影响
爆震的英文是Knocking,及敲击的意思,所以爆震时引擎会产生敲击生。轻微不连续的爆震声音相当清脆,有点类似轻敲三角铁的声音。而严重且连续的爆震时,引擎会有「哩哩哩」的声音,此时引擎也会明显的没力。
现在许多车厂为了将引擎压榨出最大的性能及降低油耗,通常会把常用转速域的点火角设定的比较 提前,所以有些引擎在2000至3000转间负荷较大时,难免会有轻微的爆震,然而轻微的爆震对引擎不会有太大的影响,车主也不用过于担心。但是若因为引 擎出问题所产生的爆震,如严重积碳或散热不良等,这种爆震通常很严重,如果是在高转速高负荷发生连续且严重的爆震,不出一分钟,轻则火星塞及活塞熔损,严 重的甚至连汽缸及引擎本体都会炸穿。
爆震感知器
最立即且有效抑制爆震的方法,就是延后点火提前角,降低燃烧压力。所以爆震感知器作动原理, 是当侦测到引擎爆震时,则将点火提前角延后到不会爆震的点火时机,待引擎不爆震时,再慢慢的将点火提前回复。爆震感知器是利用一加速度传感器来量测引擎的 加速度变化,也就是震动。工程师在调校爆震感知器时会把爆震的震动模式写入ECU中,一旦爆震感知器侦测出该震动模式,ECU则判定引擎爆震,随即延后点 火提前角。目前较先进的爆震感知器甚至能判定是哪一个汽缸爆震,而针对该汽缸个别延后点火提前角。
92、95或98
说到爆震,大家最关心的还是加什么汽油的问题。其实92、95或98是汽油的抗爆震性,也就 是其「辛烷值」。什么是「辛烷值」呢?在研究燃料与爆震的关系时,研究人员发现「异辛烷」最能抵抗爆震,而「正庚烷」相当容易爆震,所以就将异辛烷的抗爆 震度订为100,而正庚烷订为0。所谓辛烷值95的汽油,就是它的抗爆震度与95%异辛烷和5%正庚烷混合物的抗爆震度相同。所以这纯粹是抗爆震性的问 题,并不是加了辛烷值越高的汽油,引擎就越有力。当然,若是加了辛烷值太低的汽油而导致爆震,或是爆震发生时引擎退点火角,车子的确会比较没力。换句话 说,只要引擎不爆震,提高油料的辛烷值并不会让引擎更有力或更省油,只会让你的荷包更缩水。
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