早燃和爆震对发动机究竟有多大影响丨析技

作者丨张一弛

责编丨听雪煮火锅

昨天本田公布了之前1.5T版本雅阁加速动力受限的原因，主要是由于下雨，中冷器进水的原因。在此之前，我看到有人说是因为早燃、爆震的原因，现在看来并不是这样。但是所谓的早燃和爆震又什么呢？

爆震是阻碍汽油发动机动力提升最大的敌人，早燃只是严重爆震的一个说法。从汽油发动机诞生伊始，工程师们就在想各种办法来对抗爆震。本期析技就来详细说说爆震以及应对爆震的方法。

爆震简单的来说就是一种不正常的燃烧，比较严重的是在压缩冲程时，还未到达点火点，混合气就因各种原因开始燃烧。这会造成敲缸、活塞连杆变形，甚至会产生损坏曲轴、击穿油底壳等严重后果。

还有一种爆震相对常见，在点火时，混合气体并不是以火花塞为中心均匀的燃烧，而是有多个起火点，火焰之间会发生干涉，导致燃烧不充分。主观的体验就是发动机震动变大、动力下降。

油品和爆震的关系

导致爆震发生主要有两大因素，其一是油品，其二是缸内温度。先说油品，一个简单的例子，比如原产车型要求加注95号汽油，而你加了92号汽油，如此就会导致爆震。汽油标号代表着辛烷值，辛烷值越高表明汽油的抗爆性越好，加了设计标准以下的汽油爆震自然是不可避免的。

不过，发生爆震未必一定会损坏发动机。现在的汽车上都有爆震传感器，当监测到爆震发生，ECU会推后点火角，假如情况继续恶化，发动机会进入保护程序，限制动力输出，甚至熄火。

这里有必要解释一下点火角的概念，理论上四冲程发动机的点火时机在压缩冲程结束的时候，也就是当活塞到达上止点的时刻。但是，点火-燃烧-膨胀是一个过程，倘若在活塞上止点点火的话，那么混合气完全燃烧膨胀时，活塞已经开始下行，一部分能量就被浪费了。所以现实中，点火时机都在活塞到达上止点之前，当气体完全燃烧正好完成压缩行程。那么从点火到活塞到达上止点这段时间内，曲轴转过的角度就被称为点火角。

在理解了点火角这个概念后，那么就应该清楚为何推迟点火角会影响动力输出了。工程师在最初标定时，会在设定的汽油标号下把点火角设定得比较激进。也就是说，假如使用辛烷值更高的汽油，并不会让点火角提前，所以使用高标号汽油提升动力的说法是不成立的。

再有，发动机在低转速高负载的工况下，也就是用高档位大油门加速的时候。此时发动机的工作环境特别恶劣，缸内压力和温度都很高，爆震发生概率也会增加。所以，转速低未必会对发动机就好，也未必是省油的。

温度和爆震的关系

接下来说说爆震和温度的关系，这与我们日常用车没有太大的关系，最多就是夏天进气温度高会产生一些爆震，不过如之前所说ECU会自行调整，我们正常开就好了。管理温度更多的是工程师在研发时所需要考虑的问题。

若想提升发动机动力，最关键的问题是增加进气量，因为更多的空气意味着能够燃烧更多的燃油。关于自然吸气引擎，之前VTEC那期析技已经详细讲过了。那么对于现在很流行的涡轮增压引擎来说，增加涡轮压力是比较流行的压榨动力的方法，目的同样式增加进气量。

不过，这样也会增加气缸内的温度，温度太高势必会引发爆震。为了解决这个问题，缸内直喷算是一个方法。因为液体汽化过程中会吸收热量，所以当汽油直接喷入汽缸后，缸内温度也会随之降低。

但是单纯靠汽油降温，需要喷更多的油，会导致油耗增高，而且汽油汽化热（汽化是所需的热量）很低，大约是330kj/kg。于是工程师就想到了用其它液体来为气缸降温，比如乙醇和水。记得二战的是时候，德国没有高辛烷值的航空汽油，为了降低爆震他们向油箱内加入了一定比例的乙醇。而宝马在M4 GTS这款车上运用的了水喷射系统，也是同样的原理为气缸降温。

工程师发现，向气缸内喷水，能够看到混合气被水稀释后，比热会略微下降。当混合气体的温度下降20度后，抗爆震极限会提高，如此可以更激进地推前点火角，降低冷却损失，进一步压榨动力。宝马M4 GTS在加入水喷射系统后，最大马力提升了70匹，如果水用完了动力会下降。

以上这些极端的做法，只运用在高性能发动机或者赛车上，普通的民用车对于动力没有那么高的需求，所以可以用比较简单的方法来管理气缸内的温度。对于普通用户来说，知道爆震的原理以及工程师的解决方法，可以理性的看待加油和刷ECU的问题了。