汽油发动机爆震燃烧是部分混合气自行点火燃烧的现象，其结果是从火花塞端部正常传播的火焰前锋面与燃烧室内其他地方产生的火焰前锋面发生碰撞，火焰前锋面的碰撞将产生高频冲击波（可以听到敲击声），会导致活塞、气门、轴承、火花塞等损坏。汽油发动机爆震燃烧是一种不正常的燃烧现象，不仅影响发动机的使用寿命，影响车辆的动力性和经济性，还会污染环境。汽油机产生爆震是汽车行驶中常见的现象，如何面对、理解、重视与预防呢？
一、汽油发动机产生爆震的外部特征
汽油发动机产生爆震，不仅加速发动机的早期损坏，还会直接影响经济效益。当汽油发动机发生爆震时，一般有下列外部特征：汽油发动机运转时，机内伴随有不规则的金属敲击声；汽油发动机工作不稳定，运转时有较大的振动；发动机功率下降；冷却系温度偏高；发动机燃料燃烧不完全，排出的废气中有黑烟；发动机燃油消耗率增大。
二、汽油机发动产生爆震的原因
汽油发动机产生爆震的原因，应从进入汽缸可燃混合气燃烧过程去分析理解。可燃混合气，以汽油与空气混合，在一定的温度与压力作用下，其中的碳氢原子与空气中的氧发生激烈的化学反应，并伴随有放热和发光的效应，这一现象被称为发生燃烧。可燃混合气的燃烧过程分三个阶段。第一个阶段是诱导期。火花放电后，需要经过一定的时间才形成火焰中心，这段时间称诱导期。第二个阶段是明显燃烧期。火焰中心形成后，发生火焰传播现象，从传播到最后燃烧的那部分混合气为止，其所需要的一段时间为明显燃烧期。第三个阶段是补燃期。火焰传到最后燃烧的那部分混合气后，由于膨胀过程仍然有燃烧在继续进行，这一放热的阶段为补燃期。
在汽油发动机的汽缸里，由火花放电引起火焰传播。在火焰传播过程中，工作混合气在全部燃烧完毕的整个燃烧过程中，具有10～30m／s的正常燃烧速率；缸内的压力有很小的波动，基本均匀。如果在火焰前锋到达之前，未燃气温度急剧升高达到燃料的自燃温度而自行着火形成新的火焰中心，则火焰伴随着很高的局部压力以超音速传播，形成强烈的冲击波。这时，燃烧速率达到1000～4000m／s，迅速而又猛烈地将混合气燃烧完毕。这种燃烧过程属于“不正常的燃烧”，也就是发生爆震的根源。
三、汽油机发动产生爆震的危害
汽油发动机产生爆震，会使汽缸的压力和温度极迅速升高，与周围气压极不平衡，在火焰前方引起高强度的冲击波，往复地撞击缸壁、活塞顶和燃烧室壁，引起强烈震动并产生震音；且未完全燃烧的气体会形成黑烟，给汽油发动机和环境造成危害。它造成的主要危害有以下几种情况：
第一，由于汽油发动机产生爆震时产生强烈的冲击波，使活塞、连杆轴承和主轴轴承磨损加剧，造成轴承合金表层破坏。局部高温、高压易使活塞、气门烧坏，严重影响发动机的动力，缩短发动机的使用寿命。
第二，汽油发动机产生爆震时，燃烧室内部温度高达3000℃左右，压力波和灼热气体对缸壁反复冲击，破坏缸壁等壁面的气体附着层。高温下的燃气向缸壁等壁面传热增加，导致汽缸等零件的温度过高，严重时使活塞顶部烧损。
第三，混合气在缸内不正常燃烧，使汽缸盖燃烧室积炭过多，排气管冒黑烟。燃烧室内部高温作用，使燃烧产物加速分解，严重时析出炭粒，游离炭粘附在汽缸壁、燃烧室、活塞顶、气门头上而形成积炭。由于积炭传热性较差，使缸盖受热不均匀而造成变形或裂纹。高温积炭表面还会促使表面点火的产生，导致新的不正常燃烧，燃烧更加恶化，使发动机的功率及经济性严重下降。同时，因冷却损失增大，游离炭来不及还原为二氧化碳，其中一部分随废气排出，形成排气管冒黑烟，污染环境。
第四，爆震时，会使发动机动力下降，增加油耗。在发动机产生爆震时，局部区域的压力和温度很高，带冲击性的压力波使一部分能量消耗在零件的变形和压力波本身的反复振荡上。燃烧产物的热分解还要消耗一部分热量，这些能量也不能回放利用。同时，由于传给冷却系统的热量增多，做功的热量进一步减少。因此，爆震时动力下降、油耗上升。
四、预防汽油发动机产生爆震的措施
要消除爆震，常采用抗爆性能好的燃料，改进燃烧室结构，加强冷却液循环，推迟点火时刻等。尤其是推迟点火时刻，对消除爆震有明显的作用。汽油发动机产生爆震，应及时排除，且日常要做好预防措施。在日常工作中，汽车驾驶员务必须注意汽油发动机产生爆震时的外部特征，发现问题按规范要求及时采取适当措施排除，避免造成更大的损失。更重要的是，做好以下预防措施：
1.正确使用规定牌号的汽油
对具有一定压缩比的汽油发动机，使用燃料的辛烷值大小，对爆震的产生起着决定性影响。使用比规定辛烷值低的汽油，即使压缩比较低的发动机使用，同样会产生爆震。辛烷值较高，抗爆震能力强，发动机在工作中不易产生爆震。但是，辛烷值较高的汽油价格较高。因此，为防止浪费又避免爆震，应使用汽车规定牌号的汽油。
2.清除燃烧室等处的积炭
因为燃烧室的积炭过多，会使燃烧室容积减小，增加压缩比，易产生爆震。燃烧室积炭过多，又会令积炭表面温度较高形成热点，容易在火焰传播到达之前点燃混合气引起表面点火，增加爆震倾向。因此，适当每月进行两次高速行驶（每次30分钟），以减轻燃烧室、活塞顶部、气门头部等处积炭，可减少爆震的产生。
3.保持发动机冷却液的正常温度
若水温较高，易造成燃烧室温度较高，使火焰前锋的未燃烧气体氧化分解，令自燃的可能性增加，爆震倾向也增大。因此，为避免爆震，应注意保持发动机冷却系冷却液温度在正常工作范围之内。
4.运转中的汽油发动机要减负或提速
当运转中的汽油发动机产生爆震时，可以通过减小负荷或提高转速的方法，加以减轻。例如，在汽车上坡时发生爆震，应及时换入低速挡，汽车起步时，不要过早地换入直接挡。
５.采用闭环控制的电控点火系统
闭环控制是指电控单元（ECU）以一定的点火提前角控制发动机工作的同时，还不断地检测发动机的有关工作状态；然后，将检测到的有关信号反馈给ECU，ECU根据需要对点火提前角进行修正。闭环控制的反馈信号可以有多种，如爆震信号、转速信号、汽缸压力信号等。目前，广泛采用的是通过检测爆震传感器的爆震信号，在ECU中存储。某一设定时间T，如果ECU在t≥T的时间段没有收到爆震信号，则ECU将实际执行的点火时间提前角在原提前角的基础上提前某一角度；如果ECU在t＜T的时间段内收到了爆震信号，则ECU将实际执行的点火时间提前角在原提前角的基础上减小某一角度，则点火提前角被减小，再收到，再减小。这样，电控点火系统总能将点火提前角控制在爆震的边缘，从而得到最佳的点火提前角控制。
汽油发动机爆震是汽车最常见的故障之一，但在日常工作中必须做好预防工作。察觉发动机产生爆震时，应及时排除。这是保障车辆的正常运行，提高车辆的动力性和经济性，减少环境污染的必要措施。
（作者单位：江苏省徐州技师学院）