熊景鳴　席昌　錢(qián)潘琳　黃陳林

摘 要：爆震傳感器是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)中至為重要的元件之一，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)爆震情況，及時(shí)修正點(diǎn)火提前角，以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。本文旨在分析爆震傳感器原理，并結(jié)合實(shí)際故障案例對(duì)其檢測(cè)與維修方法進(jìn)行探析。

關(guān)鍵詞：爆震傳感器;汽車(chē)故障

發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，在壓力和熱輻射的作用下，氣缸內(nèi)未燃燒的混合氣因溫度過(guò)高達(dá)到燃點(diǎn)出現(xiàn)自燃，就會(huì)在氣缸內(nèi)形成無(wú)方向的爆炸燃燒，這種現(xiàn)象稱(chēng)作爆燃。又因?yàn)楸紩r(shí)混合氣的燃燒速度和傳播速度極快，會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)缸體劇烈振動(dòng)，發(fā)出強(qiáng)烈的金屬敲擊聲，因此又稱(chēng)為爆震。爆震是發(fā)動(dòng)機(jī)的一種有害工作狀態(tài)，輕微爆震會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)油耗增高、動(dòng)力下降、排放惡化。長(zhǎng)時(shí)間嚴(yán)重爆震會(huì)損壞活塞、連桿、曲軸等發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械組件，極端情況甚至?xí)?dǎo)致氣缸炸裂。

1 爆震產(chǎn)生的原因

1.1 點(diǎn)火過(guò)于提前

由于從火花塞產(chǎn)生電火花至混合氣完全燃燒需要一定時(shí)間，為了使活塞在壓縮行程終了，剛進(jìn)入做功沖程就能立即獲得推動(dòng)力，以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，發(fā)動(dòng)機(jī)常以一定的點(diǎn)火提前角控制火花塞。同時(shí)，由于過(guò)早的點(diǎn)火會(huì)使得大部分混合氣在壓縮行程時(shí)就已經(jīng)燃燒，此時(shí)未燃燒的混合氣會(huì)承受過(guò)大的壓力自燃，造成爆震。

1.2 積炭嚴(yán)重

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)積炭過(guò)多，燃燒室容積相對(duì)變小，使壓縮比變大，混合氣壓縮溫度偏高，同時(shí)由于積碳具有蓄熱和不導(dǎo)熱的性質(zhì)，炙熱的積碳在火花塞點(diǎn)火之前就可點(diǎn)燃混合氣，并且粗糙的積碳表面降低了可燃混合氣體在壓縮終了時(shí)產(chǎn)生的渦流強(qiáng)度，延長(zhǎng)氣體燃燒時(shí)間，增加了混合氣受熱時(shí)間進(jìn)而提高了未燃燒混合氣溫度，故而極易誘發(fā)爆震的產(chǎn)生。

1.3 發(fā)功機(jī)過(guò)熱

由于外界溫度過(guò)高、負(fù)荷過(guò)大、運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)等原因?qū)е掳l(fā)動(dòng)機(jī)溫度過(guò)熱，進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的混合氣會(huì)被提前預(yù)熱，更易達(dá)到著火點(diǎn)，造成正常火焰前鋒到達(dá)前就發(fā)生自燃現(xiàn)象，從而引發(fā)爆震。

1.4 使用低標(biāo)號(hào)燃油

辛烷值偏低是引發(fā)爆震的主要原因之一。汽油的標(biāo)號(hào)越高，其抗爆性能越好。若高壓縮比的車(chē)輛使用低于廠家推薦標(biāo)號(hào)的汽油，容易使混合氣燃燒不完全，已經(jīng)燃燒的氣體發(fā)生膨脹，進(jìn)一步壓燃?xì)飧變?nèi)未燃燒混合氣，導(dǎo)致高壓爆炸性燃燒。

2 爆震傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理

爆震傳感器主要作用是檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)是否出現(xiàn)爆震，并將發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓值發(fā)送給ECU，ECU再對(duì)點(diǎn)火提前角進(jìn)行調(diào)整。常見(jiàn)的爆震傳感器有磁致伸縮式和壓電式。

磁致伸縮式爆震傳感器結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示，主要由永久磁鐵、鐵芯以及線圈組成。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體振動(dòng)頻率在7kHz左右時(shí)，爆震傳感器會(huì)與發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生共振，使永磁體導(dǎo)磁率發(fā)生變化，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，在線圈兩端會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，ECU接收到的電壓信號(hào)發(fā)生變化，從而識(shí)別是否發(fā)生爆震。

壓電式爆震傳感器分為共振型壓電式和非共振型壓電式兩種，其結(jié)構(gòu)圖如圖3、圖4所示。

共振型壓電式爆震傳感器是依靠發(fā)動(dòng)機(jī)缸體振動(dòng)擠壓壓電元件使之變形產(chǎn)生電壓，當(dāng)振蕩片與發(fā)動(dòng)機(jī)缸體發(fā)生共振時(shí)，壓電元件變形最大，此時(shí)輸出的電壓信號(hào)最大。此類(lèi)傳感器最大的優(yōu)點(diǎn)在于爆震時(shí)的輸出電壓遠(yuǎn)高于無(wú)爆震時(shí)的電壓，故此類(lèi)傳感器無(wú)需安裝濾波器進(jìn)行濾波，即可判別有無(wú)爆震產(chǎn)生。

非共振型壓電式爆震傳感器是依靠慣性配重隨發(fā)動(dòng)機(jī)缸體振動(dòng)對(duì)壓電元件進(jìn)行擠壓而產(chǎn)生電壓信號(hào)，由于此類(lèi)傳感器輸出電壓變化不大，故需加裝濾波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波。此類(lèi)傳感器構(gòu)造簡(jiǎn)單，使用時(shí)不需調(diào)整，國(guó)內(nèi)外大多數(shù)汽車(chē)都采用此類(lèi)傳感器。

3 爆震傳感器的檢測(cè)方法

以邁騰B7為例，其電路圖如圖5所示。

（1）剝開(kāi)線束外部絕緣皮，找到兩根屏蔽線（黑色），使用萬(wàn)用表歐姆檔測(cè)量，若為10歐姆以?xún)?nèi)，則線路正常，否則表明該線束有故障。

（2）斷開(kāi)爆震傳感器與ECU連接的插接器，分別測(cè)量T3cf/2-T60/54、T3cf/1-T60/39、T2hx/2-T60/24、T2hx/1-T60/9之間的線束電阻，若為10歐姆以?xún)?nèi)，則線路正常，否則表明該線束故障。

（3）啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，用示波器檢測(cè)T3cf/1和T3cf/2兩端，以及T2hx/1和T2hx/2兩端，如無(wú)爆震信號(hào)則表明爆震傳感器損壞，否則表明ECU T60/9、T60/24、T60/39、T60/54局部損壞，見(jiàn)圖5。

4 故障案例

故障現(xiàn)象：一輛2012款邁騰B7轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈點(diǎn)亮，并且在行駛過(guò)程中，出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng)、加速無(wú)力、并伴有噪音。

故障診斷步驟：首先用故障解碼儀連結(jié)診斷接口，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)讀取故障碼，顯示爆震傳感器故障，用示波器檢測(cè)T3cf/1和T3cf/2兩端以及T2hx/1和T2hx/2兩端，此時(shí)無(wú)信號(hào)輸出。更換新的爆震傳感器后，故障現(xiàn)象消失。

故障分析：爆震傳感器信號(hào)是調(diào)整點(diǎn)火提前角的主要信號(hào)，如果該傳感器損壞或無(wú)法傳送爆震傳感器信號(hào)，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU就無(wú)法對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)是否出現(xiàn)爆震進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而不能準(zhǔn)確調(diào)整點(diǎn)火提前角，導(dǎo)致出現(xiàn)抖動(dòng)和敲缸現(xiàn)象。同時(shí)，爆震傳感器壞后，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)啟動(dòng)自我保護(hù)功能，使用較小的點(diǎn)火提前角參數(shù)，防止發(fā)動(dòng)機(jī)爆震，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)功率會(huì)降低，出現(xiàn)加速不良現(xiàn)象。

課題項(xiàng)目資助：本文系貴州省教育廳2017年度職業(yè)教育重點(diǎn)科研項(xiàng)目“基于“工匠精神”的職業(yè)教育人才培養(yǎng)模式研究”（批準(zhǔn)文號(hào)：黔教辦職成[2017]64號(hào)）的研究成果。