任务二  爆震传感器检测

任务引入

汽修厂接收了一辆待维修的别克威朗轿车，客户反映汽车发动机运行时出现异常振动。请你根据专业知识对汽车点火系统进行分析，对爆震传感器进行检修。针对该故障，请你结合相关知识完成本项检修任务。

一、爆震

爆震是发动机的一种非正常燃烧现象，通常是由于尚未燃烧的可燃混合气在压缩、热辐射等作用下产生自燃所导致。

对于汽油机而言，如果压缩比过高或点火过早，燃烧都会变得不正常，火焰传播速度和火焰前锋形状都发生了急剧的变化，一般称这种变化为爆震燃烧，简称爆震或爆燃。

产生爆震的主要原因有压缩比过大、使用低辛烷值的汽油、点火时间过早或发动机过热等。

二、爆震传感器

爆震传感器又称爆燃传感器，如图5-10所示，通常安装在发动机缸体中间，以四缸机为例，一般安装在2缸和3缸之间，或者1、2缸中间一个，3、4缸中间一个。其作用是用来测定发动机抖动度，以便当发动机产生爆震时可以调整点火提前角。常见的有压电式和磁致伸缩式两大类。其中压电式共振型传感器应用得最多，它一般安装在发动机机体上部，能利用压电效应把爆震时产生的机械振动转变为信号电压。当产生爆震时的振动频率（约6000 Hz）与压电效应传感器自身的固有频率一致时，即产生共振现象。这时传感器会输出一个很高的爆震信号电压送至ECU，ECU及时修正点火时间，避免爆震的继续产生。

图5-10  爆震传感器的安装位置

三、爆震传感器的分类及构造

（一）磁致伸缩式爆震传感器

磁致伸缩式爆震传感器的结构如图5-11所示，其内部有永久磁铁，靠永久磁铁激磁的强磁性铁心以及电磁线圈（绕组）等。工作原理：当爆震发生，在7 kHz左右振动频率处产生共振，具有强磁性铁心的导磁率会发生变化，永久磁铁穿过铁心的磁通密度也会变化，因此，铁心周围的绕组中就会产生感应电动势。

图5-11 磁致伸缩式爆燃传感器

a—外形及内部结构；b—零件图

（二）压电式爆震传感器

压电式爆震传感器的结构如图5-12所示，其内部装有压电元件、配重块及引线等。工作原理：当发生爆震，即当发动机气缸体出现振动时，此振动很快就会传递到传感器的外壳上，该外壳与配重块之间便会产生相对运动，而夹在这两者之间的压电元件受到的挤压力发生变化，这样就实现了能产生随着压电元件上所加压力的变化而变化的电压信号。

1．共振型爆震传感器

共振型爆震传感器如图5-12（a）所示，该传感器由振子和压电元件构成，振子与发动机几乎具有相同的共振频率，发动机爆震时，振子共振，振动压力由压电元件转变成电信号送给ECU。

2．非共振型爆震传感器

非共振型爆震传感器如图5-12（b）所示，该类型传感器是用压电元件直接检测爆震信息，并将振动转换成电压信号输出。

3．火花塞座金属垫型爆震传感器

火花塞座金属垫型爆震传感器如图5-12（c）所示，该类型传感器是在火花塞的垫圈部位装上压电元件，根据燃烧压力直接检测爆震信息，并将振动转换成电压信号并输出。

图5-12 火花塞座金属垫型爆震传感器

a—共振型；b—非共振型；c—火花塞座金属垫型；1—电器连接装置；2—平衡块；3—压电元件；4—外壳；5—安装螺纹部分；6—压电元件圆盘；7—火花塞；8—爆震传感器（每缸一个）

四、爆震信号及处理

爆震传感器输出的电压波形如图5-13所示。如果发生爆震现象，在燃烧期间的输出振幅将会增大，输入ECU后，经过放大、滤波处理，就可根据其值的大小判断有无爆震现象，再根据爆震情况进行反馈控制。爆震传感器输出的信号经过放大、处理后，判断有无爆震发生的电路如图5-14所示。

图5-13  爆震传感器输出电压波形

a—爆震产生的时间；b、c—爆震传感器输出波形；1—爆震传感器输出电压波形；2—燃烧压力波形

图5-14  爆燃判断电路框图

1—爆震传感器；2—滤波电路；3—爆震判别；4—峰值检测；5—比较、计算；6—有无爆震判别；7—爆震输出信号；8—CPU

五、爆震控制

点火时刻提前，燃烧的最高压力就会升高，因此容易产生爆震。爆震控制的方法如图5-15所示，从改变点火提前角入手，对发动机实行爆震反馈控制。发生爆震时，减小点火提前角，确保每次调整都以一个固定的角度递减，直到爆震消失。而后又以一固定的点火提前角点火，当发动机再次出现爆震时，ECU点火时刻也再次推迟，如此反复进行。

图5-15  发动机爆震控制示意图

当爆震控制系统的ECU接收到爆震信号后，调节点火时刻的方法有以下三种。

第一种：每当断定发生爆震时，慢慢地推迟点火，并一步步减少修正量。

第二种：一旦收到爆震的断定信号，迅速大幅推迟点火，再慢慢地恢复到原来的点火时刻。

第三种：每当断定发生爆震时，大幅推迟点火，而且快速复原。

六、任务实施

（一）实施方案

1．作业准备

使用万用表时，不要将红黑表笔接反。

设备器材：实训用车若干台、常用工具（一套）、万用表、示波器。

耗材：干净抹布。

2．学生分组

以6～8人为一组，选出组长并进行任务分配，填入表5-4中。

表5-4 小组概况及分工情况表

（二）操作步骤

1．检查爆震传感器的安装情况

爆震传感器应牢固安装在气缸体上，安装位置如图5-16所示。

使用故障诊断仪读取故障码。

图5-16  爆震传感器安装位置

2．用万用表检测爆震传感器

第一步：检测爆燃传感器线路与外壳之间的绝缘性。

第二步：检测爆燃传感器线路之间的绝缘性。

第三步：检测爆燃传感器的输出信号器。

3．检查爆震传感器信号电压

第一步：启动发动机并使其处于怠速状态。

第二步：用一把榔头轻轻敲击靠近爆震传感器的缸体部分（不要用力太大，绝不能直接敲击传感器本身）。

第三步：用万用表观察信号电压的变化。信号电压应随着敲击强度的加大而加大，否则应更换爆震传感器。

（三）任务评价（每组一份）

将小组成员评价分数填入表5-5中。

表5-5　任务评价表