【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 度小，在 100150mV 緩慢波動(dòng)，有時(shí)還不動(dòng)（正常應(yīng)該在 0900mV 不停地變化），即 1 號(hào)氧傳感器輸出信號(hào)電壓不正常。檢查該傳感器導(dǎo)線插接器，未發(fā)現(xiàn)異常，初步判斷 1 號(hào)氧傳感器有故障。更換 1 號(hào)氧傳感器后，其信號(hào)數(shù)據(jù)依然不正常。說明問題不在該氧傳感器上。 因之前調(diào)取的故障碼為 P0171 表示燃油調(diào)整系統(tǒng)過稀，接著檢查 節(jié)氣門和進(jìn)氣歧管是否有漏氣現(xiàn)象。用化油器清洗劑對(duì)節(jié)氣門和進(jìn)氣歧管部位進(jìn)行測(cè)試，當(dāng)噴到節(jié)氣門墊位置時(shí)，發(fā)現(xiàn)氧傳感器信號(hào)數(shù)值有明顯變化，判定節(jié)氣門墊處泄漏，于是將節(jié)氣門體拆下，檢查節(jié)氣門墊，無異常。裝車后試車，氧傳感器信號(hào)數(shù)值還是不正常。 在拆裝節(jié)氣門體時(shí)，發(fā)現(xiàn)進(jìn)氣歧管里有較多的液體物質(zhì)和積碳。檢查進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力 （ MAP） 傳感器的數(shù)據(jù)，不開空調(diào)時(shí)為 28kPa，開空調(diào)時(shí)為 36 kPa，不著機(jī)的情況下才 98 kPa，正常情況下，不開空調(diào)時(shí)為 32 kPa，開空調(diào)時(shí)為 45 kPa，不著機(jī)時(shí)為 102 kPa（即大氣壓力 ）。拆下進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器，發(fā)現(xiàn)傳感器通氣口被贓物和積碳堵塞，清潔傳感器及進(jìn)氣歧管后試車，并用 TECH2查看發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)流顯示正常。 詢問客戶得知，該車是在非正規(guī)加油站加了 93 號(hào)汽油后才出現(xiàn)上述現(xiàn)象的。于是征得客戶同意后清洗了燃油系統(tǒng)，倒出剩余的汽油后清洗了郵箱，然后加注正規(guī)加油站的燃油后試車，該車運(yùn)行正常。幾天后回訪客戶，發(fā)動(dòng)機(jī)故障指示燈一直未點(diǎn)亮，上述故障排除。 第四章 爆震傳感器的結(jié)構(gòu)與工作原理 爆震傳感器的定義 爆震傳感器是借助加速度傳感器來檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的加速變化情 況，也就是震動(dòng)。爆震傳感器向電腦提供爆震信號(hào)，使得電腦能重新調(diào)整點(diǎn)火正時(shí)以阻止爆震進(jìn)一步發(fā)生。爆震這種作用實(shí)際上是在點(diǎn)火正時(shí)反饋控制循環(huán)中充當(dāng)了一個(gè)“氧傳感器”角色。 爆震傳感器是交流信號(hào)發(fā)生器，卻與大部分汽車交流傳感器大相徑庭，除了像磁電式曲軸和凸輪軸位置傳感器一樣探測(cè)轉(zhuǎn)軸的速度和位置，它們也探測(cè)振動(dòng)或機(jī)械壓力。與定子和磁阻器不同，它們通常是壓電裝置。并且其組成材料也是能感知機(jī)械壓力或振動(dòng) (例如發(fā)動(dòng)機(jī)起爆震時(shí)能產(chǎn)生交流電壓 )的。 發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體或汽缸的不同位置都設(shè)有爆震傳感器。采用 爆震傳感器的目的是為了在提高發(fā) 動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能的同時(shí)不產(chǎn)生爆震，其工作原理是：當(dāng)氣缸出現(xiàn)振動(dòng)且振動(dòng)傳遞到傳感器時(shí)，外殼與配重塊之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，夾在這兩者之間的壓電元件受到壓力產(chǎn)生變化，從而產(chǎn)生電壓， ECU 檢測(cè)出該電壓，并根據(jù)其值的大小判斷爆震強(qiáng)度。爆震傳感器檢測(cè)范圍通常設(shè)計(jì)成能測(cè)量 515khz。當(dāng)測(cè)得發(fā)動(dòng)機(jī)爆震時(shí)，則自動(dòng)調(diào)節(jié)點(diǎn)火正時(shí)，將點(diǎn)火提前角延后至不會(huì)引起爆震的時(shí)刻，等到發(fā)動(dòng)機(jī)停止爆震時(shí)，再緩慢的將點(diǎn)火提前角回正。在調(diào)試爆震傳感器時(shí)，會(huì)把爆震的震動(dòng)模式寫入 ECU 中，一旦爆震傳感器偵測(cè)出該震動(dòng)模式， ECU 則判定發(fā)動(dòng)機(jī)爆震，隨即延后點(diǎn) 火提前角， [6]爆震傳感器通常十分耐用。所以傳感器只會(huì)因自身線路或發(fā)動(dòng)機(jī)確實(shí)存在故障而損壞。 爆震傳感器分類 爆震傳感器也有多種類型。常見的按結(jié)構(gòu)不同可分為壓電式和磁致伸縮式兩大類。其中壓電式共振型傳感器應(yīng)用最多，它一般安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體上部，利用壓電效應(yīng)把爆震時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘?hào)電壓。按檢測(cè)方式不同可分為共振型與非共振型兩種。 共振型與非共振型爆震傳感器的特點(diǎn) 共振型爆震傳感器的顯著特點(diǎn)是：傳感器的共振頻率與發(fā)動(dòng)機(jī)爆震的固有頻率相匹配，因此其內(nèi)部設(shè)有共振體，并且要使共振體的共振頻率 與爆震頻率協(xié)調(diào)一致。 其優(yōu)點(diǎn)是輸出電壓高，不需要進(jìn)行過濾，因此信號(hào)處理更方便簡(jiǎn)單。然而，共振型爆震傳感器在一般的發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用中無法展示其性能，只適用于特定的發(fā)動(dòng)機(jī)，不能與其他發(fā)動(dòng)機(jī)互換使用，裝車自由度很小。非共振型爆震傳感器的突出優(yōu)點(diǎn)是：適用于所有的發(fā)動(dòng)機(jī)，裝車自由度很大。但其輸出電壓相對(duì)較低，需要搭配使用帶通濾波器，信號(hào)處理相對(duì)復(fù)雜。 壓電式爆燃傳感器 結(jié)構(gòu)：壓電式爆震傳感器主要由套筒底座、壓電元件、平衡重、塑料殼體和接線插座等組成，結(jié)構(gòu)如圖所示。 圖 41 壓電式爆震傳感器的結(jié)構(gòu) a 傳感器外形 b 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 套筒底座 絕緣墊圈 壓電元件 慣性配重 塑料殼體 固定螺栓 接線插座 電極 工作原理：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)， 安裝在缸體上的爆燃傳感器內(nèi)部套筒底座和配重隨之產(chǎn)生振動(dòng)，套筒底座和平衡重的振動(dòng)作用在壓電元件上，由壓電效應(yīng)可知，與振動(dòng)頻率和振動(dòng)強(qiáng)度有關(guān)的交變電壓信號(hào)就會(huì)通過壓電元件的信號(hào)輸出端輸出。該傳感器結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，制造簡(jiǎn)便。在發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃發(fā)生時(shí)，由于這種傳感器輸出的電壓不大，具有平緩的輸出特性。因此，需要將反 映發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)頻率的輸出電壓信號(hào)送到識(shí)別爆燃的濾波器中，通過濾波處理后便可判別是否有爆燃產(chǎn)生的信號(hào)及其強(qiáng)度。 [10] 圖 42 爆震傳感器輸出信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系 圖 43 非共振型壓電式爆震傳感器輸出頻壓特性 磁致伸縮式爆燃傳感器 結(jié)構(gòu)：磁致式爆震傳感器主要由感應(yīng)線圈、伸縮桿、永久磁鐵和殼體組成。其外形結(jié)構(gòu)與發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油壓力傳感器相似，不同之處在于旋入發(fā)動(dòng)機(jī)缸體部分爆震傳感器為實(shí)心結(jié)構(gòu)，油壓力傳感器則設(shè)置有進(jìn)油孔。 [11] 圖 44 磁致伸縮式爆震傳 感器的結(jié)構(gòu) 工作原理：該傳感器是通過發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)的頻率與電壓信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換來檢測(cè)爆燃強(qiáng)度。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸體發(fā)生振動(dòng)時(shí)，外殼和感應(yīng)線圈繞組隨發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)，磁鐵因彈簧的存在由于慣性而保持不放，這樣磁鐵和感應(yīng)線圈間便存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，由磁感應(yīng)原理可知，繞組中就會(huì)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生。當(dāng)頻率處于大約 7kHz時(shí)，傳感器便會(huì)產(chǎn)生共振，傳感器感應(yīng)線圈的感應(yīng)壓力因此會(huì)顯著增加。 [10] 爆震傳感器波形分析 波形的峰值電壓和振動(dòng)頻率將隨發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載和轉(zhuǎn)速變化而改變，同時(shí)也隨發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火時(shí)間、燃燒溫度、 EGR 等是否正常有關(guān)。 圖 45 共振型爆震傳感器信號(hào)波形 圖 46 轉(zhuǎn)速不同時(shí)壓電式非共振型爆震傳感器的輸出波形 如圖所示， 如果對(duì)爆震傳感器進(jìn)行隨車在線檢測(cè)，則可以看出波形的峰值電壓和頻率將隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的增加而增加。 如果發(fā)動(dòng)機(jī)由于點(diǎn)火提前、燃燒溫度不正常、 EGR 不正常等產(chǎn)生爆燃或敲擊聲，其幅度和頻率也會(huì)增加。 爆震傳感器是極其耐用的，如果，波形呈現(xiàn)為一條直線，那就必須更換新的爆震傳感器。 爆震傳感器的檢測(cè) 爆震傳感器電阻的檢測(cè) 點(diǎn)火開關(guān)置于“ OFF”位置，拔開爆震傳感器導(dǎo)線接頭，用萬用表 Ω檔 檢測(cè)爆震傳感器的接線端子與外殼間的電阻，應(yīng)為∞（不導(dǎo)通）；若為 0Ω（導(dǎo)通）則須更換爆震傳感器。 對(duì)于磁致伸縮式爆震傳感器，還可應(yīng)用萬用表Ω檔檢測(cè)線圈的電阻，其阻值應(yīng)符合規(guī)定值（具體數(shù)據(jù)見具體車型維修手冊(cè)），否則更換爆震傳感器。 爆震傳感器輸出信號(hào)的檢查 斷開爆震傳感器的連接插頭，在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速情況下用萬用表檢查爆震傳感器的接線端子與搭鐵間的電壓，會(huì)有脈沖電壓輸出。若沒有，應(yīng)更換爆震傳感器。 爆震傳感器的故障診斷 一輛捷達(dá)王轎車的爆震傳感器損壞 故障現(xiàn)象 這輛捷達(dá)王轎車已經(jīng)行駛 60000km,一直未發(fā)生過較嚴(yán)重的故障。一次外出從高速公路上返回后感到發(fā)動(dòng)機(jī)響，類似于爆震的聲音，并且看到電控系統(tǒng)故障指示燈亮。 故障檢查 將發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋打開，猛踩油門檢查發(fā)動(dòng)機(jī)有無爆震聲，發(fā)現(xiàn)確實(shí)有爆震聲。應(yīng)用電控系統(tǒng)故障診斷儀 VAG1551 讀取故障代碼，故障代碼為 00524，表示爆震傳感器故障。拔下傳感器插頭仔細(xì)查看，發(fā)現(xiàn)在插頭接線處有根電線已斷。 故障診斷 通過以上的檢查可以斷定是由于爆震傳感器斷線引起無爆震控制信號(hào)，詢問車主是否在外面加了標(biāo)號(hào)低的燃油，車主講加過燃油，但不能肯定燃油標(biāo)號(hào)不對(duì)。爆震聲可 能來源于低標(biāo)號(hào)燃油和大油門的雙重原因。插頭損壞，一般傳感器不一定損壞。 故障排除 焊接好插頭導(dǎo)線，再試車時(shí)爆震聲消失。 故障分析 發(fā)動(dòng)機(jī)有時(shí)發(fā)生較輕的爆震聲并不一定是壞事，在某些情況下可能由于加了標(biāo)號(hào)低燃油，發(fā)動(dòng)機(jī)又全負(fù)荷工作，電控系統(tǒng)為不發(fā)生爆震推遲點(diǎn)火提前角度，還容易引起發(fā)動(dòng)機(jī)過熱。 [12] 第五章 防止爆震產(chǎn)生的具體措施 減小點(diǎn)火提前角 目前消除爆震最實(shí)用的方法是推遲點(diǎn)火提前角。不同廠牌的發(fā)動(dòng)機(jī)都有其最佳的點(diǎn)火特性，選擇最適宜的點(diǎn)火提前角，使發(fā)動(dòng)機(jī)功率達(dá)到最大化同時(shí)實(shí)現(xiàn)低油耗的目的。過大的點(diǎn)火提前角會(huì)使氣缸內(nèi)的溫度和壓力都增大。調(diào)節(jié)點(diǎn)火提前角的大小，使其處于最佳位置，能有效控制爆震。調(diào)適提前角的同時(shí)，要確保轉(zhuǎn)速一定。在油門開度和化油器調(diào)整的一定條件下，改變點(diǎn)火角，進(jìn)行使其由零度變到發(fā)動(dòng)機(jī)工作伴有震音為止的調(diào)整。 [13]若使點(diǎn)火時(shí)刻采用閉環(huán)控制，對(duì)于降低發(fā)動(dòng)機(jī)爆震的機(jī)率有著極大的作用，并能提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性。 選擇油號(hào) 采用抗爆性能好的燃料，燃油標(biāo)號(hào)高低的選定隨車輛壓縮比不同而不同，高壓縮比車使用高標(biāo)號(hào)的燃油，因?yàn)槿加蜆?biāo)號(hào)高，燃燒速度慢，燃燒爆震低；反之，發(fā)動(dòng)機(jī)低壓縮比 車，油的燃燒速度快，燃燒爆震大，應(yīng)使用低標(biāo)號(hào)燃油。如 發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比低于 :1，選用 90 號(hào)汽油 。發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比 :1~:1，選用 93 號(hào)汽油 。發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比 :1~:1， 選用 97 號(hào)汽油 。發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比高于 :1,選用98 號(hào)汽油。 其次，也要視實(shí)際情況而定，特別是 經(jīng)常在行駛在交通擁堵的市區(qū)的車輛寧可使用低一級(jí)標(biāo)號(hào)的油，這樣不僅無害反而有益，可以避免或減少發(fā)動(dòng)機(jī)由于低轉(zhuǎn)速和低功耗而產(chǎn)生的積碳，低速動(dòng)力更好，相反，時(shí)速往往能維持在超過 7080 的 ，則要加足發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比對(duì)應(yīng)的標(biāo)號(hào)，這樣可以保證 高速的動(dòng)力極限效果。 保持冷卻系工作正常，及時(shí)清除活塞頂、燃燒室積碳，注意散熱 發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)水溫較高易造成燃燒室溫度較高，增加混合氣自燃的可能性，爆震傾向也增大。因此需加強(qiáng)冷卻水循環(huán)，避免發(fā)動(dòng)機(jī)過熱，盡可能防止發(fā)動(dòng)機(jī)長時(shí)間在大負(fù)荷下工作。同時(shí)，燃燒室積碳過多，會(huì)使燃燒室容積減小，壓縮比增大，使積碳表面溫度較高，容易點(diǎn)燃混合氣引起表面點(diǎn)火，從而引發(fā)爆震。及時(shí)將活塞頂部、燃燒室、氣門頭部等處積碳清除可降低爆震產(chǎn)生的可能性。 混合氣濃度要適當(dāng)，駕駛員需正確操作及時(shí)換擋，平穩(wěn)起步，避免過早切入高速檔；上坡 應(yīng)選擇低速檔等 當(dāng)混合氣濃度在 α=~ 時(shí)， 發(fā)生爆燃的可能性最大 ，過濃過稀的混合氣對(duì)于 減少爆震燃燒的發(fā)生 有一定的幫助 。 在 行駛過程中加大油門 可以有效 提高供油濃度， 一般駕駛員不能恰到好處的 采用過稀混合氣的方法， 可能會(huì)致 使發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。 使用合適型號(hào)的火花塞 當(dāng)引擎發(fā)生預(yù)燃的時(shí)候，因?yàn)椴皇且勒拯c(diǎn)火正時(shí)而工作，通常又發(fā)生在活塞到達(dá)上止點(diǎn)之前，因此會(huì)造成引擎爆震，此時(shí)，引擎處于非正常運(yùn)作下，熱負(fù)荷增加，嚴(yán)重時(shí)將會(huì)發(fā)生火花塞或活塞等組件高溫熔蝕的現(xiàn)象。而火花塞產(chǎn)生預(yù)燃的溫度通常在 950℃ ，又常發(fā)生在 引擎高速運(yùn)轉(zhuǎn)重負(fù)荷工作、或點(diǎn)火正時(shí)不恰當(dāng)時(shí)，因此對(duì)于火花塞熱值選擇的要求十分高，通常被選定的火花塞即使是在最重負(fù)荷時(shí)并且略有點(diǎn)火提前的情況下，都不可以有預(yù)燃的現(xiàn)象發(fā)生，所以火花塞的熱值對(duì)于車商而言比火花塞廠牌來著重要多了。 結(jié) 論 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)爆震是汽車常見的故障，發(fā)動(dòng)機(jī)處于微爆震時(shí)，其動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性都要達(dá)到最佳狀態(tài)，而強(qiáng)爆震對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)有極大的損害，會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降，油耗增加，氣缸內(nèi)零部件磨損加劇，發(fā)動(dòng)機(jī)過熱等，為此，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)爆震進(jìn)行了一系列的研究，通過分析發(fā)動(dòng)機(jī)爆震的具體故障事例 加深對(duì)其的理解，找出相應(yīng)的解決措施，當(dāng)感知發(fā)動(dòng)機(jī)有爆震的跡象時(shí)，應(yīng)及時(shí)檢測(cè)與排除，以保障車輛能正常運(yùn)行，并提高車輛的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性，減少對(duì)空氣的污染。 參考文獻(xiàn) [1] Heywood Combustion Engine Fundametals,Mc GrawHill Book Company,1988 [2] Benson RS,Whitehouse N D,Internal Combustion Engines,Pepgamon press,1979 [3]肖永清 .汽車使用維修使用技術(shù) [M].北京 :金盾出版社 ,2022 年 7 月 ,48 頁 . 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