邁騰B7爆震傳感器檢測與維修

熊景鳴　席昌　錢潘琳　黃陳林

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

關(guān)鍵詞：爆震傳感器;汽車故障

發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，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高達(dá)到燃點(diǎn)出現(xiàn)自燃，就會在氣缸內(nèi)形成無方向的爆炸燃燒，這種現(xiàn)象稱作爆燃。又因?yàn)楸紩r(shí)混合氣的燃燒速度和傳播速度極快，會使發(fā)動機(jī)缸體劇烈振動，發(fā)出強(qiáng)烈的金屬敲擊聲，因此又稱為爆震。爆震是發(fā)動機(jī)的一種有害工作狀態(tài)，輕微爆震會使發(fā)動機(jī)油耗增高、動力下降、排放惡化。長時(shí)間嚴(yán)重爆震會損壞活塞、連桿、曲軸等發(fā)動機(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力，以提高發(fā)動機(jī)的動力性和經(jīng)濟(jì)性，發(fā)動機(jī)常以一定的點(diǎn)火提前角控制火花塞。同時(shí)，由于過早的點(diǎn)火會使得大部分混合氣在壓縮行程時(shí)就已經(jīng)燃燒，此時(shí)未燃燒的混合氣會承受過大的壓力自燃，造成爆震。

1.2 積炭嚴(yán)重

當(dāng)發(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)積炭過多，燃燒室容積相對變小，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)過熱

由于外界溫度過高、負(fù)荷過大、運(yùn)行時(shí)間長等原因?qū)е掳l(fā)動機(jī)溫度過熱，進(jìn)入發(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)的混合氣會被提前預(yù)熱，更易達(dá)到著火點(diǎn)，造成正?；鹧媲颁h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)號越高，其抗爆性能越好。若高壓縮比的車輛使用低于廠家推薦標(biāo)號的汽油，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發(fā)動機(jī)是否出現(xiàn)爆震，并將發(fā)動機(jī)振動信號轉(zhuǎn)化為電壓值發(fā)送給ECU，ECU再對點(diǎn)火提前角進(jìn)行調(diào)整。常見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)動機(jī)缸體振動頻率在7kHz左右時(shí)，爆震傳感器會與發(fā)動機(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，在線圈兩端會產(chǎn)生電動勢，ECU接收到的電壓信號發(fā)生變化，從而識別是否發(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)動機(jī)缸體振動擠壓壓電元件使之變形產(chǎn)生電壓，當(dāng)振蕩片與發(fā)動機(jī)缸體發(fā)生共振時(shí)，壓電元件變形最大，此時(shí)輸出的電壓信號最大。此類傳感器最大的優(yōu)點(diǎn)在于爆震時(shí)的輸出電壓遠(yuǎn)高于無爆震時(shí)的電壓，故此類傳感器無需安裝濾波器進(jìn)行濾波，即可判別有無爆震產(chǎn)生。

非共振型壓電式爆震傳感器是依靠慣性配重隨發(fā)動機(jī)缸體振動對壓電元件進(jìn)行擠壓而產(chǎn)生電壓信號，由于此類傳感器輸出電壓變化不大，故需加裝濾波器對信號進(jìn)行濾波。此類傳感器構(gòu)造簡單，使用時(shí)不需調(diào)整，國內(nèi)外大多數(shù)汽車都采用此類傳感器。

3 爆震傳感器的檢測方法

以邁騰B7為例，其電路圖如圖5所示。

（1）剝開線束外部絕緣皮，找到兩根屏蔽線（黑色），使用萬用表歐姆檔測量，若為10歐姆以內(nèi)，則線路正常，否則表明該線束有故障。

（2）斷開爆震傳感器與ECU連接的插接器，分別測量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歐姆以內(nèi)，則線路正常，否則表明該線束故障。

（3）啟動發(fā)動機(jī)，用示波器檢測T3cf/1和T3cf/2兩端，以及T2hx/1和T2hx/2兩端，如無爆震信號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，見圖5。

4 故障案例

故障現(xiàn)象：一輛2012款邁騰B7轎車發(fā)動機(jī)故障燈點(diǎn)亮，并且在行駛過程中，出現(xiàn)發(fā)動機(jī)抖動、加速無力、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，啟動發(fā)動機(jī)讀取故障碼，顯示爆震傳感器故障，用示波器檢測T3cf/1和T3cf/2兩端以及T2hx/1和T2hx/2兩端，此時(shí)無信號輸出。更換新的爆震傳感器后，故障現(xiàn)象消失。

故障分析：爆震傳感器信號是調(diào)整點(diǎn)火提前角的主要信號，如果該傳感器損壞或無法傳送爆震傳感器信號，發(fā)動機(jī)ECU就無法對發(fā)動機(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)抖動和敲缸現(xiàn)象。同時(shí)，爆震傳感器壞后，發(fā)動機(jī)會啟動自我保護(hù)功能，使用較小的點(diǎn)火提前角參數(shù)，防止發(fā)動機(jī)爆震，此時(shí)發(fā)動機(jī)功率會降低，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：黔教辦職成[2017]64號）的研究成果。