摘 要：發(fā)動機(jī)是汽車的心臟，發(fā)動機(jī)故障診斷效率的高低關(guān)系到汽車業(yè)未來的發(fā)展，汽車發(fā)動機(jī)有些常見故障如發(fā)動機(jī)爆震等存在檢測難度較大的問題。本文研究并設(shè)計出一種相對簡單易行的汽油機(jī)爆震模擬試驗方法，有利于提高汽油機(jī)爆震的維修水平。

關(guān)鍵詞：汽車 發(fā)動機(jī) 故障診斷

中圖分類號：U472.2文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）09（a）-0056-01

發(fā)動機(jī)是汽車的心臟，汽車發(fā)動機(jī)的好壞直接關(guān)系到汽車的發(fā)展。本文研究并設(shè)計出一種相對簡單易行的汽油機(jī)爆震模擬試驗方法，有利于提高汽油機(jī)爆震的維修水平。

1 爆震定義

爆震是汽油機(jī)不正常燃燒現(xiàn)象之一，在維修行業(yè)中也經(jīng)常被維修人員或車主稱為“敲缸”或“叫桿兒”，它反映了爆震最直觀的一個特征，就是在發(fā)動機(jī)前部發(fā)出清脆的異響[1]。

2 汽車發(fā)動機(jī)故障診斷爆震檢測系統(tǒng)硬件設(shè)計

本文構(gòu)建了一個爆震檢測系統(tǒng)，共有以下幾個部分構(gòu)成。

2.1 爆震傳感器

本文選用的爆震傳感器為SIEMENS VDO生產(chǎn)的共振型爆震傳感器[2]，型號為S10758 3009Z，裝在Audi及大眾多種車型上，具有很強(qiáng)通用性，該傳感器的頻響范圍為3KHz—25KHz，傳感器在7KHz的靈敏度35mV/g，阻抗R〉1MΩ，工作溫度為40-150。C，端子數(shù)為3。

2.2 VAG-COM系統(tǒng)

本文所使用的車輛奧迪A4發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)采用了Bosch ME系統(tǒng)，該系統(tǒng)自身采用爆震閉環(huán)控制系統(tǒng)，同時系統(tǒng)使用KWP2000協(xié)議進(jìn)行自診斷，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流可以反映經(jīng)過上述計算處理后分配至各缸的傳感器電壓值。

2.3 底盤測功機(jī)

本文使用的測功機(jī)為德國MAHA FPS 2700風(fēng)冷電渦流式雙滾筒底盤測功機(jī)。

2.4 聲級計

在本文使用了愛德盛業(yè)生產(chǎn)的ADD 358型聲級計，置于車輛前方，采用dB（A）加權(quán)“快”采樣方式，對車輛的噪音進(jìn)行測量及人工記錄，并將其與VAGCOM采集下來的傳感器信號進(jìn)行相關(guān)性分析，用于輔助判斷爆震的出現(xiàn)。

如圖1所示，將車輛停放在測功機(jī)上，通過測功機(jī)操作界面選擇“恒定牽引力（Constant Traction）”，輸入數(shù)值1000N，在OBD診斷接口上連接VAG-COM，另一端接到筆記本電腦，啟動VAG-COM，選擇“控制模塊（Select Control Module）”下“發(fā)動機(jī)（01-Engine）”進(jìn)行自診斷，選擇“高級讀取數(shù)據(jù)塊（Adv.Meas.Block）”功能，分別勾選以下參數(shù)進(jìn)行記錄：發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)動機(jī)負(fù)荷、進(jìn)氣溫度、水溫、爆震傳感器電壓值（分配到四個缸的四個數(shù)值）、點火延遲角度，并為了便于記錄不用每次都勾選這些參數(shù)值，將所選的數(shù)據(jù)列表存儲為“knock record list.a01”的文件，這樣每次記錄時都可以打開此列表文件，系統(tǒng)會自動把我們選擇好的參數(shù)進(jìn)行讀取記錄。然后啟動車輛，升至二檔，使車速穩(wěn)定在25km/h車速（此時轉(zhuǎn)速在1240～1280rpm），通過長度可調(diào)節(jié)頂桿頂住油門踏板使其穩(wěn)定，通過“記錄（Log）”功能，將以上數(shù)據(jù)塊的數(shù)值存儲為Excel表格形式，并在出現(xiàn)爆震時通過“標(biāo)記（Marker）”標(biāo)記特殊幀。之所以選擇1000N的牽引力和25km/h的車速是由于在實際工作實踐中，這是最容易聽到爆震出現(xiàn)的工況點，在此點車輛處于中等負(fù)荷，且發(fā)動機(jī)和車速不是太高，這樣就不容易因為過高的車輛噪音而掩蓋爆震聲音的出現(xiàn)。這樣，車輛的轉(zhuǎn)速與負(fù)荷已恒定，接下來我們就可以通過串聯(lián)在燃油泵供油管路中的調(diào)壓閥逐漸改變油壓來減小汽油供油壓力，從而誘導(dǎo)爆震的產(chǎn)生。

3 汽車發(fā)動機(jī)故障診斷爆震診斷分析

3.1 爆震閾值的確定

為了得到系統(tǒng)的閾值，首先要讓系統(tǒng)出現(xiàn)爆震。為了減少影響因素的干擾，我們需要使車輛的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷基本恒定，這樣一方面便于我們進(jìn)行試驗分析數(shù)據(jù)，另一方面由于轉(zhuǎn)速恒定，背景噪聲基本被限制在某一個范圍內(nèi)，由此更便于爆震出現(xiàn)時通過聲級計讀取噪聲變化。為此我們利用底盤測功機(jī)的恒定牽引力功能對車輛施加一個恒定的阻力，同時利用油門踏板保持機(jī)構(gòu)使得發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速維持在1240-1280r/min的一個轉(zhuǎn)速，目的是使節(jié)氣門開度保持在10%～15%的范圍。具體轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門開度需要根據(jù)不同在用車輛的特征進(jìn)行試車，總結(jié)出其最易出現(xiàn)爆震特征的轉(zhuǎn)速（車速）、節(jié)氣門角度（負(fù)荷）來進(jìn)行設(shè)置。

固定好轉(zhuǎn)速和節(jié)氣門開度后，接下來我們需要誘導(dǎo)爆震的出現(xiàn)。如前所述，影響爆震的出現(xiàn)有很多因素，如點火正時、進(jìn)氣壓力、進(jìn)氣溫度、轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、空燃比、火花塞、燃油品質(zhì)等等，考慮到調(diào)節(jié)的便利性，本文在設(shè)定閾值時采用調(diào)控空燃比的方法來改變?nèi)紵龔亩鸨?。調(diào)解空燃比比較簡單易行的方法是在燃油管路中連接三通接上燃油壓力表，并串接上一個壓力調(diào)節(jié)閥，通過調(diào)解燃油壓力改變空燃比，從而引起爆震的出現(xiàn)，并通過VAG-COM采集相關(guān)數(shù)據(jù)塊。

3.2 爆震狀態(tài)的診斷確定

經(jīng)過大量實驗可知，在固定的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷下，基本點火提前角一定，在爆震未出現(xiàn)時，各缸的爆震信號電壓基本在0.5～1.5V，并且在若干穩(wěn)定的發(fā)動機(jī)循環(huán)內(nèi)，雖然由于發(fā)動機(jī)散熱及構(gòu)造等原因?qū)е滤母讛?shù)值比一缸數(shù)值偏大，其電壓值雖然有波動且各缸不盡相同，但總體的平均值均趨向于1V；但從第10幀數(shù)據(jù)開始，已經(jīng)可以聽到清脆的爆震聲，此時按下Marker作下標(biāo)記狀態(tài)，爆震傳感器電壓開始逐漸升高，雖然電壓值高低不等，但平均在2V左右，最高能接近3V，此時發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)已經(jīng)盡量推遲點火提前角，且聲級計的數(shù)值也由84dB上升到88dB，由此可判斷此時出現(xiàn)了明顯爆震，從統(tǒng)計值中可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)不出現(xiàn)爆震時，平均電壓都小于2V，因此可以認(rèn)為在轉(zhuǎn)速1240～1280rpm且負(fù)荷為8.2%～8.6%時，爆震傳感器平均電壓高于2V即可認(rèn)為發(fā)生了明顯爆震。在實際工作中，可以根據(jù)實際情況，按照同樣的方法，采集不同轉(zhuǎn)速和負(fù)荷下爆震出現(xiàn)的閾值。

參考文獻(xiàn)

[1]韓宇石.電控汽油機(jī)爆震信號分析與檢測[D].北京：北京工業(yè)大學(xué)，2011.

[2]劉崢，王建昕.汽車發(fā)動機(jī)原理教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2011：143.