在汽油机中不正常燃烧过程有爆燃、表面点火、续走等。而出现最多，对汽油机性能影响最大的是爆燃，本节就爆燃产生的原因、危害、影响因素等进行重点分析说明。

1.爆燃的现象

爆燃产生后发动机所产生的现象表征分为外部现象与内部现象。外部现象主要有发动机敲缸，即听到气缸内传出清脆的金属敲击声音；冷却系统出现温度快速升高，进而过热；发动机出现振动、工作不稳定。内部现象则是气缸内出现两处或多处着火点，压力升高比Δp/Δϕ非常大，甚至会达到65MPa/℃A；局部出现超过4000℃高温。

在某些资料中曾描述爆燃产生时示功图会出现高频大振幅波动，其实是由于测试方法与测试仪器所造成的错误，早期示功图利用气电示功器来测示，由于压力响应时间太长，一次只能在一个循环中取一个点，一个完整的示功图是由上千个循环拼接而成，也就是说一个示功图反映的是上千个循环的平均状况，这种方式测录的示功图对于研究循环变动等特性已经失去了真实性。随着测试技术的发展，目前，利用燃烧分析仪测试发动机燃烧过程中的示功图，不仅一次可以将一个完整的循环测试完成，而且还能够连续测试成百上千个循环，测试曲线反映的是每一个循环的真实情况，对一个循环而言，爆燃发生时只是压力曲线斜率变大、变陡，并没有出现高频大振幅波动。

2.爆燃的实质

爆燃的实质是末端混合气的自燃，正常燃烧过程是指电火花点燃均匀的可燃混合气，形成火焰中心，火焰从此中心按一定的速度连续传播到整个燃烧室，而爆燃时在正常的火焰尚未到达末端混合气时，末端混合气自行产生了燃烧。这种燃烧之所以是不正常燃烧，是因为它将燃烧过程变得不可控制，即燃烧的开始、速度、结束等都变得不可控制；其次是燃烧速度过快，轻微爆燃时火焰的传播速度为100～300m/s，强烈爆燃时可达1000～2000m/s，使发动机已经无法正常工作。

3.爆燃产生的原因

电火花跳火以后，火焰以正常的传播速度50～80m/s向前推进，使得处于最后燃烧位置上的那部分混合气，在压缩终了温度的基础上，进一步受到压缩与热辐射的作用，迅速完成燃前的化学物理准备，在火焰尚未到达前而自行着火，形成一个或数个火焰中心，而从这些火焰中心，火焰的传播速度比正常时的要高得多，形成机内压力波以超音速传播，形成冲击波。

冲击波冲击到燃烧室壁使其产生振动发出金属敲击声，强烈时引起机器振动，冲击波破坏了缸壁的油膜使冷却系过热，冲击波冲击到燃烧室壁面层流附面层，使传热损失增大。

4.爆燃的危害(www.daowen.com)

爆燃的实质是末端混合气的自燃，使燃烧速度加快，本来对热功转换是件有利的事情，只不过爆燃使燃烧失去了控制。在发动机工作当中，轻微的爆燃时发动机热功转换效率略有提高，又不会给发动机造成伤害，因而。轻微爆燃是允许的。强烈爆燃时，使正常规则的火焰前锋面发生急骤的扭曲，压力波动巨大，压力的突变产生在容积的某一局部，气缸内压力来不及平衡，也就是说这时的化学反应速率远远大于气体膨胀的速率，从而形成强烈的压力脉冲，并以极高的速度向周围推进。

压力脉冲在气缸壁面、活塞顶面及缸盖底面之间来回反射，强迫气缸壁等零件振动而产生高频噪声，其频率在5000Hz以上。

爆燃使缸内压力增加，活塞，气缸壁，气缸盖等各零件机械负荷增加，若爆燃时间长，则零件寿命缩短。

压力脉冲破坏了壁面上的层流附面层。层流附面层有隔热作用，缸内温度可达2000℃（爆燃时，局部4000℃），而壁面温度只有200～300℃，之所以如此，主要是层流附面层在起作用。但层流附面层被破坏，使导热量增大，则热应力增大导致零件寿命下降，热损失增加，热效率下降，并使冷却液、机油温度上升，润滑性下降，零件磨损增大，据有关实验研究表明爆燃时磨损量可达正常燃烧时的27倍。

爆燃会使局部温度过高，使发动机出现活塞烧顶、拉缸等严重事故；局部温度过高还会使已燃气体产生高温分解，生成CO、H₂、O₂、NO_x等，严重时析出游离炭粒，这就是爆燃时可能排气冒烟的原因。产生出的炭粒又会形成累积，破坏活塞，活塞环，火花塞和气阀的正常工作，进而诱发表面点火的发生。

爆燃也是限制汽油发动机压缩比提高、汽油机性能提高的主要原因，这一问题将在下节重点讨论。

5.影响爆燃的因素

影响爆燃的因素有燃料的性质、发动机的压缩比、燃烧室形状、使用中的因素、混合气浓度等。

燃料性质主要是辛烷值的影响，辛烷值越高抗爆燃能力越强，甲醇比汽油的抗爆燃能力要强得多。发动机的压缩比越低汽油机越不易产生爆燃，但是，低压缩比会使发动机热效率下降，油耗增加。紧凑型的燃烧室形状缩短了火焰传播的距离，使爆燃不易产生。使用中的低速负荷是爆燃最容易发生的工况。当发动机混合气的浓度为功率混合气时爆燃容易出现。