燃气内燃机的爆震原因及故障排除

爆震，也叫爆燃，或者敲缸，是在内燃机中普遍存在的一种故障现象。爆震对应的英语是detonation，或者干脆的叫knocking。这个名字起的如此直白，是因为其表现出来的现象也很直观，就像有人用锤子敲打发动机传出的声音。

爆震是气缸内的不规则燃烧。引起爆震的原因非常多，也很复杂，但最终反映出来的一定是气缸内气流紊乱，燃烧异常。用最容易理解一种情况——多点点火来举例，正常情况下，气缸内由火花塞点火，燃烧产生的激波是从上至下，有规律的扩散，推动活塞向下运动。

但如果气缸内有异常的高温点（例如积碳），能够引燃气缸内的混合气，这时在热点处会产生不同于正常点火的另一股激波。两股能量在气缸里相遇时，会产生很高的温度、压力和振动，以及金属敲击的声音，爆震就这么出现了。

其他原因引起的爆震在现象的细节上会有所不同，但大体上都表现为燃烧不受控。

前面说过，爆震是一种异常的燃烧，时常会伴随着提前点火。内燃机的点火时间非常重要，其目的之一是控制缸温和排放。爆燃和提前点火都会导致异常的高温、高压和振动，两者叠加时后果更为严重。

以某一个机型来举例，正常运行时缸内最高温度约1500℃，压力约为90bar，而在提前点火加爆燃的情况下，温度可达约2500℃，压力可达约200bar。

不同运行状态下的气缸内温度

不同运行状态下的气缸内压力

出现爆震时，高温和高压会对气缸相关的零部件造成损坏，如活塞、气门、缸套等。在极端情况下，爆震导致的高温会使气缸无法及时散热，最终缸内平均温度超过铝的熔点660℃（正常的平均温度在300-400℃），使活塞熔毁。

因爆震熔毁的活塞

爆震是发动机里最为严重的故障类型之一，各个厂家对于爆震均如临大敌。以MWM为例，出现爆震的故障后，会给出一个罕见的故障信息：“严重故障！检查发动机！”。这种情况下要求用内窥镜检查气缸内部，并目视检查连杆和曲轴，确认全部没有异常才可以再次开机。如果在运行记录中发现没有做出足够的检查，又因为爆震导致机组损坏，那么即使在质保期内，也是有大概率被拒赔的。

1、燃气质量不合格

燃气的热值过高、甲烷值（MN）过低都会导致爆燃。

燃气内燃机都会根据现场使用的燃料进行调校，对于热值偏高、甲烷值偏低的燃气，一般采用降低功率、推迟点火角的方式来应对。

如果是运行过程中燃气成分出现变化，机组本身会有一定的适应能力，但超出范围后，就会出现爆震，直至保护停机。

关于燃气的热值和甲烷值，请看这里：燃气质量之甲烷值

2、点火异常

点火角设置不合理，导致了提前点火，这种情况相对好处理，机组本身会进行一部分调整，或者手动调整到合理值即可。

火花塞或点火变压器等部件异常也有可能导致爆震。

3、混合气浓度、温度、压力异常

混合气温度高一般可归结为进气温度高和中冷器温度高，也就是缸套水、中冷水入口温度高。

混合气浓度过高，一般是空燃比调节系统设置不合理或出现故障，另外还有一种可能是燃气成分发生了变化。

4、气缸内有局部热点

活塞、缸套、气门均有可能出现局部热点，最常见的一种情况是积碳，最终会导致多点点火，也就是前面举例的那种情况。这种热点并不是太容易找出来，有时需要解体后仔细检查才能发现。

5、传感器或线路导致的假信号

有时会因为传感器和线路的原因出现假信号，这种情况不难排除。但需要注意的是，即使预判是假故障，在处理时也必须按照真爆燃的流程处理，否则一旦判断失误，后果可能很严重。

6、另外如果发动机设计不合理，也会导致爆震的趋势加大，但如果是成熟的机型，这些情况基本可以忽略。这几种情况有涡轮增压压力过高、压缩比过大、输出功率过大等。

爆震传感器通过检测气缸的压力和振动进行判断。检测到异常信号后，根据信号的强度，评估出爆震等级，然后给出相应的应对措施（自动调整、报警、停机）。

早期的爆震检测系统不够完善，在发动机运行期间，如果真的用一个锤子去敲一下传感器附近，甚至机组本身运行产生的一些振动，都是有可能导致误报爆震停机的。由于在四个冲程中，爆震只会发生在点火冲程，现在的爆震检测一般都做了优化，只检测点火冲程那几十毫秒，大大减少了误报的可能性。

有些机型每个缸配置一个爆震传感器，也有一些机型每相邻的两个缸共用一个传感器。由于点火顺序的存在，相邻的两个缸永远不会同时处在点火冲程，所以共用也不会有什么问题。

1、推迟点火角

推迟点火角可以在一定程度上降低爆震的烈度。出现爆震后，发动机的控制系统一般会自动推迟点火角，但调整到一定限度后，如果爆震依旧存在，就会给出报警。这时人工还可以再次尝试调整点火角，但一般都不会有多明显的效果了。

2、降低功率

输出功率越高，气缸内压力越大，爆震程度也相对越高，因此降低功率也会减轻爆震的程度。对于一些质量不好的气，发电机组会有功率折损，锁住最大输出功率，其实就是因为爆震的关系。

3、替换爆震传感器，如果爆震现象跟着传感器走，则有可能是假信号。检查/调整/替换传感器本体、接线、爆震控制模块等。

4、如果爆震不跟着传感器走，则有可能是真爆震，检查/调整/替换火花塞、点火变压器、气门间隙等。

5、下狠手，检查/调整/替换气门摇臂、挺杆等一系列和点火相关的部件。

6、下杀手，检查/替换缸套、活塞、连杆等。

7、问问耶稣安拉如来佛祖太上老君有没有愿意出手帮忙的

第7条并不完全是开玩笑，在处理内燃机故障的时候，爆燃相关的事情是最容易出现灵异事件的，所谓灵异，就是查了半天哪都没问题但就是有故障，或者好了也不知道为什么就好了。

转载自：公众号—老刘说燃气机

https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU1MTk2MTQ1NA==&mid=2247484079&idx=1&sn=94fa9e29d5065ffd081e34217aab9c23&chksm=fb8814aeccff9db859b45e13b9fda2cae6e8e22e98c03ddf2779ca52a814be826f1b88b1125e&scene=27&key=c948c467787e34cd55914d6406c0fe97648abc4d1bafbc53ad05ce9469644c4a0336a5451f756aff43f526280a825480dbf90f2ac52cbd59130c79d018d95623780dae1ab1ef576432a45b1746b7cc744089f60c52ef0a051766aec42b89031afe6484bf75e721763d2d18a3fc866ffe317474e2a24523ee2b39f4228fef2860&ascene=7&uin=MTc0ODYyNTA4NA%3D%3D&devicetype=Windows+11+x64&version=6309021a&lang=zh_CN&session_us=gh_87694e1c8290&exportkey=n_ChQIAhIQdnqxzaDBmpzXumsodmwwERLvAQIE97dBBAEAAAAAAA0HJTlc0NIAAAAOpnltbLcz9gKNyK89dVj04%2BF8BSP%2B2cu9ip4mIvdezIw3Y%2BqDJbG9azxZ0%2FsolX8NQz7F%2BbDKcO7OMDg%2BNiko9TfKYrBbX5W%2BWqmVjc3qMsrw88PVKpgJmACAMmibZ0g3Htln4uyPHFbj6LG56zlcoJ0efkhhULwKBKZEBDUa0DPK69YEmbVOS2V4IGDpsSt6hlYJeApRctDyGOApZvnXkRDk5v35RhIASyWhf1U5WTqoi1LlBSTqCuCixCqq4oX2FYkc8fzd%2Bd0rH8Xm6iEmBq0LHshocnHU&acctmode=0&pass_ticket=Rx2JCwgr0aq1pnCn0UxTMrI%2BunfqMLoTCv67RBZLAUzy0U68cKiS2uhVOhClLS7y8dfqRUxOBMuW7tlkCmKMOA%3D%3D&wx_header=1&fontgear=2