B48发动机碎活塞案例分析-----纯交流技术贴

碎活塞案例分析


宝马的B48系列发动机从16年下旬上市出来已经有3年多时间了。很多一部分184Ps低功率车主在一段时间熟悉车辆后会通过刷程序来提升动力改善车辆的驾驶体验,同时也或多或少的升级了发动机周边的硬件。由于不同程序商对车辆发动机的定义不同,在程序特性上也有差异。有的车主在刷程序一段时间后就出现发动机碎活塞故障。有一部分人的描述是自己在正常低速行驶过程中,发动机亮故障灯“传动故障”并且发动机开始不规律的抖动。经过进一步软件读取和缸压检测后判定某缸应该活塞受损,而程序本身的压力设定也不高。那是什么引起的爆缸碎活塞问题?

大家交流一聊天,基本离不开几个话题:“B48活塞真脆啊,比N20还脆”;“你们刷的啥,啥数据,稳定吗?”;“怕啊,爆了咋办。”

以上就是现场拍摄发动机拆散后,受伤的活塞原貌。该活塞是B48 低功率11:1的活塞本体。看到这里有的人会说,还是高功率好,低压缩比,压力能压榨更多。

本次***内我想阐述的是,碎活塞可能不一定是程序问题,也不一定是11:1高压缩比导致刷了程序就碎活塞。综合原因很多。因为实际而言,在常见的B48二阶段以内的升级,11:1和高功率10.2:1真的没差多少。在保证机器在健康环境中正常运转的前提下,11:1的活塞强度是能够支撑对应1.6Bar以内的程序(这个界定是案例和经验的参考值并不绝对),同时高压缩比带来同等条件下略高的扭矩和功率提升,只是对使用环境而言就相对苛刻。

以下内容我将分几部分阐述我看到的案例以及分析的结果。首先碎活塞经过431等设备检测后几乎都发现某汽缸喷油关闭,超级爆震记录等等。那么引发这些的原因我认为矛头指向LSPI(低速早燃)。


LSPI低速早燃解析


首先简介一下什么是LSPI,看似遥远的技术名词却时刻发生在我们的身边。LSPI——Low-Speed Pre-ignition,即“低速早燃”。“速”指代发动机转速。以下内容分为三部分,慢慢说。
包括LSPI的解析;LSPI引发的后果;如何预防LSPI的发生。

以直列发动机为例,这是侧视的结构图。当1,4缸活塞下行过程中,2,3缸活塞上行。试想下,当某个汽缸内活塞上行过程中突然受到瞬时强大的阻力,那后果就很严重,轻则活塞受损,重则连杆和曲轴都会受损。

受制于愈发严酷的排放法规与环保约束,如今发动机的制造发展阶段是为了更智能地工作,以满足严格的燃油经济性和排放标准,同时又不降低性能。为了在不降低燃油效率的情况下提升发动机马力和扭矩,涡轮增压在中小排量发动机上近些年来得以普及运用。小排量发动机的确能有效提升燃油经济性同时降低一氧化碳与碳氢的排放。但是为了达到预期转速下发动机能输出合理的扭矩与动力响应,提升缸内有效压力,制造商必须通过增加涡轮增压器或机械增压器的强制进气方式来增加气缸内平均有效压力,以补偿功率输出损失。为了保证更精确的燃油喷射控制,缸内直喷的技术几乎上身于每一台中小排量增压发动机。

1,缸内直喷更容易产生燃烧的颗粒物,这些颗粒物除了会随着废气排出气门同时有一部分会和机油等混合物一起附着在活塞,火花塞电极和气门背面。
2,歧管喷射虽然能清洁气门背面,但是高负载时的效率不够高,受限于喷油压力等,雾化效果与和性能方面以及低负载的燃油经济性不及直喷车。

准确来说,LSPI的核心词就是“低速早燃”,即在发动机中低转速工况下,发动机燃烧室内发生早燃的现象。LSPI也称为随机性突发预点火、可以依照不同的情境诱发爆震或超级爆震。LSPI最常见的发生区间是在车辆低转速行驶或急加速期间。如果此时恰逢驾驶者想要加速,但是油门开度不够变速箱并没有降档,此时踩油门节气门开度增加,喷油量增加,变速箱却没有积极降档,就变成了拖档行驶。后期B48在G20新三系系列上重新调教了变速箱程序,这个问题得以完善。长期拖档也是积碳的原因之一。B48 2.81的终传比是比较节能经济省油,巡航转速低,但是机器马力不大就意味着中低转速获得的扭矩就更小,想要加速却不能让积极降档通过改变传动比获取扭矩。只能在短暂响应时间内发动机根据扭矩请求喷更多的油,节气门开度增大,但是变速箱却没及时跟上节奏,除了Sport模式。这也是变速箱程序的bug之一。


燃烧室中喷射的汽油,气缸内壁的附着机油以及活塞顶端附近的积碳颗粒物组合的混合物,它们在活塞运行至正确的点火时刻位置之前自燃,导致不受控制的异常燃烧。这会造成发动机某个缸体内压力峰值短期内极速骤增,活塞边缘会受到两侧上下的冲击力,从而导致活塞局部碎裂,甚至连杆变形等等严重后果。


当直喷发动机的燃料在高压雾化状态直接喷入燃烧室时,会稀释气缸内壁附着的机油油膜,同时降低了机油的表面张力和粘度,导致机油与燃料的混合物积聚在活塞顶部平台缝隙的上游。压缩过程中,活塞上升产生的机械能推动残余的燃料、机油混合液滴进入燃烧室。在这个过程中液滴蒸发,并在火花塞点火活塞运行至上止点之前产生自燃。


受到LSPI影响的活塞,经常处于不正常“震动”状态,裙部异常磨损。如果在这种不正常情况下,还接收到程序上错误的指令,例如过量偏向浓的空燃比,“兰姆达”低于1的绝对值过高,也就是喷油过浓。那么就有很大概率诱发超级爆震。


这些触目惊心的案例实物图片就是LSPI引发的后果。LSPI甚至会导致火花塞电极附近产生异常积碳,并且让缸内的工况恶性循环。这也是为何有部分车主表示,油耗增加检查火花塞后发现还未到更换里程火花塞电极处就积碳严重。

火花塞头部附近积碳多

活塞环附近异常磨损,连杆弯曲

预防碎活塞方案


1,首先你需要选择一个靠谱的程序商,尽量配合硬件做一些基础升级,同时对日常的油品需要格外关注,经常加98就可以将程序适度的调整激进一些,那么偶尔应急加一次两次95正常开也没有问题。经常加95,就尽量在程序的调校选择保守一些。


2,配合定期使用燃油添加剂。
我们在车辆动力提升后应该具备正确的养护方式,努力消除这些不可预测的破坏性事件。
在燃料的选择方面尽量使用高标号辛烷值的汽油。高标号燃油内含有的抗爆性添加剂会更稳定,也具备些许有限的清洁能力。如果能定期阶段性使用清洁类燃油添加剂更好,除了净化油路和喷油嘴的同时,也能消除部分活塞顶端的积碳。

3,车辆定期更换机油。
除了选择全合成的机油外,尽量将粘度提升至40以上。如果能够选择附带“SN PLUS”标准的产品更好,因为这类机油产品中具有抵制LSPI的特殊添加剂配方。


4,更换高流量三元。
进一步降低发动机排温,降低缸内负载温度。其解决方式有多种,例如在通过程序升级提升涡轮压力的同时,尽可能的需要使排气系统更加畅通。除了更换管径相对加大的中尾段排气的同时,需要更换高流量三元催化器,让废气在涡轮排气侧的停留时间更短,保证废气的畅快循环,减少在排气侧的停留时间来控制排温。



5,加装水喷系统。
越来越多的高性能车原厂高性能版本就具备水喷射系统,其喷射溶质可以是醇类、蒸馏水或者两者一定比例的混合物。这些溶质可以充当“阻燃剂”的角色,在没达到燃烧条件前,其形态趋于稳态。其次这些溶质在高压高温喷雾的条件下通过进气管进入燃烧室的同时可以有效清除进气系统以及气门背侧与燃烧室内活塞顶端的积碳物,同时还可以降低进气温度以及缸内温度保证发动机具有良好的运载环境。通过清理积碳尽可能排除极端情况下的“火源”,避免汽油、机油的混合物被金属表面附着的积碳在高温的条件下提前点燃。


不同的水喷控制逻辑不同,功能性有套装内的控制器决定。例如Snow除了喷头的选择控制流量外,工作介入是通过控制器设定起喷压力和满喷压力控制,车型通用率高。BMS是直接通过外挂电脑内的参数设定,功能相对更丰富,但是主流也仅限定于宝马的发动机。

当然也有些二阶三阶的车主已经更换了锻造活塞和连杆会认为已经锻造,活塞和连杆都够硬。不用担心LSPI问题碎活塞,然而不恰当的调教,安装,以及养护方式,都可能引发不良后果。

在程序设定没问题的前提,锻造套件在机器运转环境不佳的情况下,也会积劳成疾,时间问题。


建议大家激烈驾驶前多关注一眼水温和油温,很多方面都是日常的操作细节决定。不够专注,可能就需要花更多的钱弥补。这篇***只做技术讨论,本人总结近一年时间B48出现碎活塞的案例以及出现问题的技术分析。所有内容仅供参考,最后祝大家玩车用车开心,公共道路请安全驾驶。

打开汽车之家 阅读体验更好
举报/纠错
2026/1/9 17:40:53