汽车发动机的爆震分析与控制
爆震传感器的作用与工作原理
爆震传感器的作用与工作原理
爆震传感器是一种用来检测内燃机爆震的装置，其作用是及时发现并监测发动机的爆震现象，以保护发动机不发生严重的机械损坏。
爆震传感器的工作原理是通过检测引擎爆震振动引起的特征信号来判断是否发生爆震。
传感器通常装置在发动机上，并与其他相关系统相连。
爆震传感器可以感应到由爆震引起的振动频率和振动幅度的变化，并将这些信号传送给发动机控制单元(ECU)进行处理。
传感器的工作过程包括以下几个步骤：
1. 感应振动信号：当发动机发生爆震时，爆震传感器第一时间感应到振动信号。
2. 转换为电信号：传感器将感应到的振动转换为与振动频率和振幅成比例的电信号。
3. 传送信号至ECU：将电信号传送给发动机控制单元(ECU)进行进一步处理和分析。
4. 分析信号并作出反应：ECU根据接收到的信号判断是否发生爆震，并采取相应的措施。
例如，如果爆震发生频率超过预设阈值，ECU可以调整点火系统或燃烧参数来降低爆震的风险。
总的来说，爆震传感器通过感应爆震引起的振动信号，将其转换为电信号后传送给发动机控制单元(ECU)，从而及时检测、判断和回应发动机的爆震现象，以保护发动机的正常运行。
发动机压缩比与爆震的关系
发动机爆震随着“国四标准”的实施，高压缩比汽车及涡轮增压汽车大量进入市场。
与之相应，大量汽车在使用过程中都会出现爆震现象，造成发动机噪音大、加速无力、油耗太高、燃烧状态恶化、排放严重超标等诸多问题。
幸运的是，“动力燃油”应运而生，给发动机爆震这个难题提高了一个意外的解决方案。
可以预见，与动力燃油相关的技术和产品将在市场上百花齐放，给广大的汽车用户带来福音。
一. 爆震现象无论是汽油机还是柴油机，工作原理都是吸入混合燃气——压缩——燃烧做功——排气这四个冲程的作用，实现发动机周而复始的运转。
当发动机吸入燃油蒸汽与空气的混合物后，在压缩行程还未到达设计的点火位置、种种控制之外的因素却导致燃气混合物自行点火燃烧、此时，燃烧所产生的巨大冲击力与活塞运动的方向相反、引起发动机震动，这种现象称为爆震。
爆震又分为有感爆震与无感爆震两种，有感爆震通常会引起发动机抖动、甚至车身也明显地发生抖动，无感爆震主要的表现是发动机噪音加大。
爆震对于发动机来说是非常有害的现象，主要的害处是：发动机动力下降、油耗增加、噪音加大、汽车舒适性变差、排放恶化（车内车外都能闻到严重的怪味、有时一辆车的污染可以相当于200多辆车正常状态时所产生的污染、严重影响驾驶员本人和乘客的身体健康），最为严重的时候会引起敲缸、发动机熄火以及发动机机械部件破坏，给车主带来巨大的经济损失。
二.内燃发动机燃烧简介一般来说，发动机燃烧有以下情况：第一，混合气在燃烧室内燃烧，其火焰是由点火点以「波」的方式向四周逐渐有序扩散，所以由点火到混合气体完全燃烧需要一个短暂的时间；第二，第二，混合气体虽然需要靠火花塞点燃，但是在高温高压环境下，混合气体中的“正庚烷”成分会自燃，进而引起燃烧室内的无序燃烧；第三，第三，燃烧室内部的积炭也会在高温之下产生火星，从而在未到点火的时刻便点燃混合气体。
以上三点，第一种叫有序点火燃烧，是发动机有效做功所需要的，而后面两种则是有害的，通常会在发动机正常的火焰波尚未扩散至恰当的位置时便产生自燃，自燃形成的火焰波与正规燃烧的火焰波撞击而产生极大压力，使得发动机产生不正常的敲击声，形成爆震。
迈腾发动机爆震燃烧故障解析
125科技资讯 S CI EN CE & T EC HNO LO GY I NF OR MA TI ON 工 业 技 术1 故障现象2010年款1.8T的一汽大众迈腾,车辆已经行驶了1.2万公里,起初根据车主描述车辆温度升高到正常车温后,车辆在原地快速踩加速踏板时,声音非常响,并能听到“咯咯”的响声,声音是从发动机内部传出的;行驶时发动机转速超过3000rpm后,行车无力,发动机发出同样的响声,但冷车时该症状不明显。
2 故障检测2.1用大众专用诊断仪VAS5052A 对车辆进行自诊断(1)发动机系统无故障码,其他系统也没有故障。
(2)怠速时读取发动机全部数据流,同样没有发现问题。
基本说明发动机控制系统是正常的。
初步判断是机械异响的可能比较大,由此进行机械故障的诊断。
2.2对发动机机械部分进行诊断。
(1)车辆怠速,将转速升至3500r,听到有很明显的“咯咯咯”的响声。
用听诊器按顺序听各缸的位置,结果发现每缸的响声是一样的。
(2)对所有缸分别进行断缸试验,断开各缸的喷油器,各缸响声一样。
暂时判断机械部分正常。
2.3经过以上分析,可说明故障不在机械故障由此怀疑其他问题,由于开始时没有读取故障状态的数据流,因此在出现故障时重新读数据流(如图1，2）。
3 故障分析从以上两个数据流上可以初步判断,由于爆震导致了发动机响声,同时会使发动机动力下降。
因此,有必要对爆震所形成的原因进行分析。
(1)汽油质量:由于燃油中混有低燃点物质,会导致燃气混合物在火花塞点火前自动爆燃。
(2)发动机温度过高:使进入的混合气在气缸内很快升高温度,可导致爆燃。
(3)点火角过早:在压缩行程时点火过早使较多的汽油燃烧,导致还没有燃烧的混合气承受极大的压力而自燃。
(4)混合气过稀:由于燃烧时间较长致使一部分继续燃烧的混合气进入下一循环。
(5)燃烧室积炭:燃烧室空间变小,压缩比增大而产生高压,积炭表面产生高温热点而爆燃。
(6)使用热值不对的火花塞:压缩行程时,过热的火花塞会点燃混合气。
电喷汽油机爆震的原因分析与预防
做 了阐述 ， 出了预防和减少积炭的产生方法 ， 而避免爆震现 象的发 生。 提 从 关键词 ： 动机 ； 发 爆震 ； 积炭 ； 燃油 消耗 ； 排放 中图分类号 ： Ｋ １ ２ Ｔ ４ ２ 文献标识码 ： Ｂ
文 章 编 号 ：６ ２ ５ ５ ２ １ ０ － １ ４舶 １ ７ — ４ Ｘ（ ０ ０）５ ０ ７ ．
Ｅｑｕｐｍｅ Ｍａ ｆ ｅｒｎｇＴｅ ｈｎ ｌ ｙ ｉ ｎｔ ｎｕ ａ ｔｉ ｃ ｏｏｇ Ｎｏ． ２０１ ５， ０
电喷汽 油 机 爆 震 的原 因分 析 与预 防
李 客
（ 柳州五菱 柳机 动力有 限公 司， 广西 柳 州 ５ ５０ ） ４０ ５
摘 要 ： 电喷汽油机产生爆震的原 因进行分析 ， 对 同时分析 了爆燃爆震对发动机 产生的不利 影响 ， 并对积炭 的形成部 位 、 过程 和危害
而 由于积炭 的产生 ， 容易破坏活塞环 、 门和火花 塞的正 气
方面， 这些积炭会使进 气管的管壁变粗糙 ， 进气 时空气
就会在这些粗糙 的地方产生旋涡 ，影 响进 气效果及混合气 的 质量 ； 另一方 面 ， 这些积炭 还会 阻塞 怠速通 道 ， 使怠 速控制 阀
卡滞或超 出其调节范 围 ， 这样就会 容易 造成 发动机怠速低 、 怠 速 发抖 、 加速 性能差 、 松开油 门踏板 容易熄火 、 气超标 、 尾 耗油 等现 象。 在汽车行驶 中， 如遇到提速慢 ， 急加油 回火 ， 冷启动困
发动机产生爆震时 ， 会在气缸 内突然 产生爆炸波 ， 向四面
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
间点火被马上切 断 ，但 是这次工作循环所喷 出的气 油却无法 被 回收 ， 只能粘 附在进气 门和燃烧室 壁上 ， 汽油 很容易 挥发 ， 但 汽油中的蜡和胶质物却 留了下来 ， 随着 时间的推移 ， 汽油中 的蜡 和胶质 物越 积越厚 ， 反复受热后变硬 ， 就形成 了积炭 。如 果发 动机烧机 油 ， 或是 加注 的汽油质 量低 劣 、 杂质较 多 ， 么 那 气 门积炭就更严重 ， 且形成的速度也更快 。由于积炭 的结构类 似海绵 ， 当气门形成积炭 以后 ， 每次喷入 气缸 的燃 油就会有一 部分被吸附 ， 使得真正进人气 缸的混合气浓度变稀 ， 导致发动 机工作 不 良， 出现启 动 困难 、 怠速 不稳 、 加速不 良、 急加油 回 火、 尾气超标 、 油耗增多等异常现象。 而燃 烧室积炭 ， 会结合油气 中的过 氧化 物 ， 使得燃 烧过程 产生不 均匀燃烧 ，而发 出异 常噪音 ，同时也 因为压缩 比的增 加， 致使发动机需要使 用更高辛烷值 的汽油 ， 否则会 出现爆 震 现象 ， 严重时会导致气缸 盖磨损和气门封闭不严 ， 使气缸 的缸 压降低 ， 而不能正常 工作 ， 甚至粘 连气 门使 之不 回位 、 门关 气 闭不严而无法起动 。 此时气门与活塞有 可能会 产生运动干涉 ， 最终损坏发动机 。
《汽车发动机电控系统检测与维修》教学大纲
《汽车发动机电控系统检测与维修》教学大纲一、课程性质《汽车发动机电控系统检测与维修》是汽车运用与维修专业的核心课程。
本课程实施理实一体化教学。
其教学任务是通过理论讲授和实践教学相结合，使学生掌握汽车发动机电控系统的结构特点、基本原理以及使用维护和检修的方法，较全面了解目前汽车发动机电子控制技术的发展，针对当前汽车服务行业特点和人才紧缺状况，重点培养和锻炼学生初步掌握部件测试、数据流分析、波形分析以及现代汽车维修的检测诊断技能。
二、课程目标（一）具有正确使用汽车维修设备、仪器的能力。
（二)针对汽车电控系统的常见故障制定诊断、检修、保养作业计划的能力。
（三)正确执行操作规范和安全规章的能力和环保、节能和安全意识。
（四）掌握发动机电控系统的结构、工作原理和功能。
（五）能对发动机电控系统各部件进行正确拆装和维护。
（六）掌握发动机电控系统常见故障的现象和诊断方法。
（七）能制订并实施工作计划，进行团队交流与合作，具备良好的职业素养。
三、课程内容四、教学建议（一）建议本课程采用理论与实践一体化的教学模式和行动导向的教学方法。
（二）教学场所中应设置理论教学区和实操教学区，最好在理论教学区中还能设置学习讨论区，配备课程中各学习任务所需的挂图、维修手册、维修资料、维修数据计算机查询系统等。
（三）为保证教学安全和实践效果，建议学生分组控制在4-5人/组；（四）教师在讲授或演示教学中，尽量使用多媒体教学设备，配备丰富的课件、解剖总成或零部件等教学辅助设备。
（五）在实际教学中要以实际的师资、学生、场地和设备等条件进行结合，并以本地区企业生产实际、具体学习任务对教学时间和教学内容进行调整。
典型汽车发动机爆震传感器的故障分析与检测方法研究
典型汽车发动机爆震传感器的故障分析与检测方法研究汽车中普遍装有爆震传感器，也是传感器中的易损件。
文章介绍了几种典型电控汽车发动机爆震传感器的结构和工作原理，对爆震传感器常见的故障现象和检测方法做出分析。
为爆震传感器的故障诊断与检测提供了理论依据和实践指导。
标签：爆震传感器；压电；故障；检测；示波器1 爆震与爆震传感器发动机发出的最大转矩的点火时刻（MBT）是在开始发生爆震点火时刻（爆震界限）附近。
要使点火系统达到这样的要求，除了必须采用电子控制的点火系统外，对点火提前角还必须采用爆震反馈控制。
这种控制是用一个爆震传感器检测发动机有无爆震现象，并将信号送至发动机ECU，ECU根据检测传感器的输入信号，来调整点火提前角。
如有爆震现象，需推迟点火；如无爆震现象，则提前点火。
这样能够保证在任何工况下的点火提前角都处于接近爆震界限的最佳角度。
2 爆震传感器的分类与工作原理爆震传感器有磁致伸缩型、半导体压电型和火花塞金属垫型（应用较少）等几种类型，其中压电型又有共振型和非共振之分。
磁致伸缩型爆震传感器是应用最早的爆震传感器，应用于通用、日产等少部分汽车上。
主要由高镍合金组成的磁芯、永久磁铁、感应线圈、壳体等组成。
当发动机产生爆震时，机体会发生振动，磁芯就会受到机体振动的影响，在传感器内产生轴向位移，使感应线圈中的磁力线发生变化，根据法拉第电磁感应定律，感应线圈将产生感应电动势，即为爆震传感器的输出电压信号。
输出电压信号的大小与发动机振动的频率有关，而在传感器的固有频率与发动机的振动频率产生谐振时，传感器输出的电压最大。
压电式爆震传感器可以分为共振型压电式爆震传感器和非共振型压电式爆震传感器两种。
压电式传感器的工作原理是基于某些介质材料的压电效应，是典型的有源传感器。
某些电介质，当沿着一定方向对其施力而使它变形时，其内部就产生极化现象，同时在它的两个表面上便产生符号相反的电荷；当外力去掉后，它又重新恢复到不带电状态，这种现象称为压电效应。
汽油发动机爆震分析与控制
的压力传感器 ， 要 对气 缸盖 进行 较大 的加 工 ， 感器 成 需 传 本高 ， 寿命短 ， 故这种方法 目 主要 用于实验性 的研究 。但 前 不少专家预测 ，随着 对排 放 和燃 油经济 性要 求 的提高 ，这 种方法今后将得到广泛应用 。
２ ８・ ２
第７ 期
王
强： 汽油发动机爆震分析与控制
总第 ２９ ０ 期
爆震 。这时不宜采用控制爆震 的方法来调整点火 提前角 ， 可 采用开环控制方案控制点火提前角 。即 ， 此时微机不再检测 分析爆震传感器输入信号 ， 只按 Ｒ Ｍ 中存储 的信息 及有关 Ｏ 传感器控制点火提前的大小。显然 ， 断在某 一时刻究竟 要判
时达到避免 强爆震 和最佳 燃油 利用率 目标。发动 机的多参 数综合控制 可以监控 多种信号和工作状态 ， 并根据 当前状态 选择最佳 的控制策 略 ， 从而确保在任何情况下都能达到最佳 控制 。
采用开环控制抑或闭环控制， 可由微机对反映负荷的传载器 送来的信号进行分析予以实现。
图 ２ 爆震反馈控 制原理 图
收 稿 日期 ：０ １—０ ２１ ３—１ ６
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断爆震 。在机体 或气 缸 盖上 的合适 位 置上 安装振 动 （ 加速 度 ）传感器 ， 测量 由爆震 时的压力振荡 所引起 的机体 振动 ， 调整传感 器和信 号识别 处 理系 统的频 带 ， 其能 覆盖发动 使 机爆震 时 的振 动 频 率 （ 车发 动 机 爆 震 频 率 一 般 为 ５～ 轿 １ Ｈ 之间）， 在爆震 发生时 与之共 振 ， 给出相应 的信 ０ｋ ｚ 并 并 号输 出。该方 法 目前被广泛应用于 国内外 的轿车发动机上 ， 优点是传 感 器结 构 简单 。成本 低 、 修 方便 ， 合 大量 生 维 适
汽车发动机爆震量化方法研究
汽车发动机爆震量化方法研究作者：丁玉祥赵海龙来源：《科技创新导报》2012年第05期摘要：本文研究计出一种相对简单易行的汽油机爆震模拟试验方法，有利于提高汽油机爆震的维修水平。
利用底盘测功机和油门踏板保持机构车辆的负荷与转速恒定，粤过改变空燃比改变燃烧状况从而诱导爆震的出现，再通过解码器与发动机控制单元进行通讯采集和记录原车传感器器信号，并结合声级计等维修企业常用的工具设备。
确定在一定转速和负荷下，爆震出现时爆震传感器阚位。
由此些不解体车辆的前提下对在用车是否发生爆震进行判定，更好的指导广大汽车维修人员和车辆使用者判断车辆是否发生了爆震以及爆震的程度，为是否需要进一步维修提供了依据。
关键词：爆震量化方法发动机中图分类号：U464文献标识码：A文章编号：1674-098x(2012)02(b)-0039-01爆震是汽油机不正常燃烧现象之一，随着车辆使用和磨损车辆可能会出现轻微或者严重的爆震，目前在实验室或研发领域，通常通过测燃烧室噪声、气缸压力和机体振动等方法对爆震的出现进行测量和评价，但以上方法对于在用车辆检测起来难度较大；在车辆使用和维修中。
主要借助维修人员的经验进行判断，对于爆震没有一个统一的评价标准和简单易行的方法来界定正常与否。
本文研究并设计出一种相对简单易行的汽油机爆震模拟试验方法，有利于提高汽油机爆震的维修水平。
1汽车发动机爆震概述爆震是汽油机不正常燃烧现象之一，对于爆震的定义，Oppenheirn对爆震作了一个较全面的定义：“爆震(或敲缸)是一种不理想的燃烧方式，它是自发地和随机地产生的。
导致锐利的压力脉冲，并伴随有冲量和机体的震动和特征相同的噪声。
”轻微爆震可以改善发动机的动力性和经济性，强化燃烧，但中等程度以上的爆震会使燃烧恶化，对发动机产生不良影响。
2汽车发动机爆震量化方法设计2.1实验装置设计(1)传感器选用，本文设计了一套汽车发动机爆震检测装置，其中这套装置是以爆震传感器为核心，辅以电源，数据线等辅助装置。
汽油机爆震和柴油机的工作粗暴
新疆农业大学机械交通学院课程论文题目汽油机爆震和柴油机的工作粗暴学院机械交通学院专业机械设计制造及其自动化班级机制094姓名王江学号084131222 指导教师孙颖职称教授2012 年6月15日汽油机爆震和柴油机的工作粗暴王江摘要：分析了汽油机爆燃和柴油机工作粗暴两种非正常燃烧现象产生的机理, 以及造成此现象的一些因素，指出了两种现象的异同。
关键词：汽油机; 爆燃; 柴油机; 工作粗暴1 汽油机爆震汽油机的正常燃烧是由电火花点燃混合气,形成火焰中心，并且火焰从此中心按一定的速率,连续地向燃烧室四周传播，直到把所有的混合气燃完为止。
汽油机的爆震是由于不正常燃烧引起的，它主要有以下几个特点：1）由于火焰前锋以正常的火焰传播速率推进, 使处于最后然烧位置上的所谓末端，混合气受到进一步的压缩和热辅作用，促进先期氧化反应加速并放出部分热量，其结果使终然混合气温度不断升高，超过燃油的自燃温度，以致在正常火焰到达之前，在终燃混合气最适宜发火的部位形成新的火焰中心，混合气自燃并由此开始高速的火焰传播。
2）局部的终燃混合气的温度，压力急剧上升，造成终燃混气燃烧条件好，相继进行自燃，于是终燃混合气迅速燃烧完毕，造成火传播速率极高，达800-1000 m/s而正常燃烧仅为20-30 m/s。
3）由于终燃混合气急剧自燃，造成气缸内部压力急剧上升，产生强大的压力冲击波，导致气缸壁的强烈振动和噪音，因振频高达3000-5000 Hz，故暴震声尖锐而清晰，能从发动机正常工作噪音中分辨出来。
可见，所谓汽油机暴震，就是由于终燃合气急剧自燃而使汽油机产生振动和金属敲击声的现象。
2 柴油机工作粗暴通常导致柴油机工作粗暴的方面有以下几点：2.1 柴油机选用不当。
柴油发动机燃烧时，着火延迟期越长，喷入燃烧室的油量就越多，着火后一起燃烧，使燃烧加剧，导致气缸内压力上升很快，最高压力增大，工作粗暴。
2.2供油时间过早。
如果供油时间过早，那么着火前喷入气缸中的油量增加，燃料将喷入压力和温度都不够高的压缩空气中，使着火延迟期增长，同时导致柴油机工作粗暴。
第二讲 第三部分 汽车发动机的爆震模式识别
第六讲汽车发动机的爆震模式识别6.1 技术背景6.1.1 爆震的现象汽车发动机气缸内正常燃烧是从火花塞位置开始，逐步平滑燃烧到缸壁。
而当未燃混合气的温度或压力超出临界值，可导致爆震，此时末端混合气自燃，产生冲击波使缸压突然上升，同时冲击波使缸体产生共振，共振频率与缸径、燃烧温度等因素有关。
在两种不同情况下形成的爆震有区别，一是发动机低速大负荷时加速过程的爆震，这时能清晰听到敲缸声。
另一种是高速大负荷的爆震，这时爆震噪声可能被发动机其它噪音所掩盖，人耳未必能听到。
发动机一旦产生爆震其危害极大，它会引起发动机功率下降，油耗骤增，严重时还会使发动机的气缸壁、活塞、活塞环、气门、连杆及其连杆轴承等运动件变形损坏。
所以对发动机爆震进行检测，并及时实施有效的控制是非常必要的。
爆震产生的共振基本频率一般在5KHz至7KHz之间，即使同一个发动机，其基本频率可能有±400Hz的偏移。
另外，从基频到20KHz之间，还存在2至4个峰值频率。
6.1.2 爆震测量爆震测量分直接测量与间接测量。
所谓直接测量是指每个气缸内都安装压力传感器，直接测量缸压变化，这种方法最直接，但成本高昂，仅限于研究应用，不适于批量生产的汽车应用。
间接测量是采用压电振动传感器，测量缸体的共振，这种方法简单，传感器便宜且安装方便。
现在一般采用宽频爆震传感器，而不是峰值型爆震传感器，在低于20KHz的范围内，不存在调制峰值。
这类传感器能适用于各种型号的发动机，但是传感器输出信号很容易混杂发动机的其它振动噪音，特别是发动机高速运转时，背景噪音特别大，对信号处理与模式识别提出了很高的要求。
6.2 爆震模式识别方法爆震识别是典型的一维信号模式识别问题。
所谓模式识别是指对客观对象进行描述与分类的科学。
具体地说，就是用计算机实现人的模式识别能力。
模式识别的特有概念是相似度，模式识别的任务就是根据对象特征把相似的对象分类。
所以模式识别的关键是确定对象的特征。
ea888爆震传感器原理
ea888爆震传感器原理EA888爆震传感器被广泛应用于汽车发动机系统中，用于检测和测量爆震（knocking）现象的发生。
爆震是指在汽车发动机燃烧室内，燃烧压力过高或燃烧不稳定，导致气体爆炸的现象。
如果不及时处理，爆震会对发动机构件和系统造成严重的损坏。
EA888爆震传感器的原理基于贝兹瑞尔（Benzair）原理，即利用导电材料的电阻随机的改变来检测爆震现象。
传感器的主要部分包括压电陶瓷、电阻板和传感器壳体。
首先，当发动机正常工作时，燃烧室内的气体压力稳定。
而当出现爆震，气体压力快速变化，导致燃烧室内的压力上升。
压电陶瓷作为传感器的检测元件，被安装在发动机缸盖上。
当气体压力发生变化时，压电陶瓷会因为应力的变化而变形，进而导致其电阻值的变化。
其次，传感器壳体与压电陶瓷通过电阻板连接在一起。
电阻板由导电材料制成，通过压电陶瓷的变形，导致电阻板上的接点发生偏移，导致电阻值的变化。
这种变化可以通过电路板上的信号线传输到汽车的电脑系统中，进行进一步的分析和处理。
最后，在汽车电脑系统中，通过对传感器信号的处理，可以判断爆震现象的发生程度和频率，并相应地调整发动机的燃烧参数，以减少爆震的发生并保护发动机的安全运行。
需要注意的是，EA888爆震传感器不仅能够检测发动机燃烧室内的爆震现象，还可以检测到其他发动机问题，如气缸的不均衡燃烧、点火系统故障等。
因此，它在保护发动机安全和提高燃油经济性方面发挥着重要作用。
总结起来，EA888爆震传感器的原理是基于导电材料的电阻随着压电陶瓷的变形而发生变化，通过测量电阻的变化来检测爆震现象。
它可以帮助汽车的电脑系统及时发现发动机问题，保护发动机的安全运行。
爆震传感器工作原理
爆震传感器工作(gōngzuò)原理
爆震传感器是汽车发动机控制系统（电脑板）中常用的部件。
它的功能是检测发动机有无爆震现象，并将爆震传感器信号送入电脑板，爆震传感器按结构和控制型式有好几种，使用最多的是压电式。
它的原件是陶瓷压电晶体。
爆震传感器装在发动机的机体上，陶瓷压电晶体承受发动机振动而振荡，使其变形而产生电压信号，当发动机爆震时的震动频率与振荡片的固有频率相符合时。
压电晶体产生共振，此时压电晶体将产生最大的电压信号。
正确(zhèngquè)的点火正时对发动机性能非常重要，随着发动机转速的升高，点火必须提前，提前不足会使动力下降，过分提前可造成燃烧室过热，引起爆震，长期燃烧会加速发动机磨损甚至损坏发动机。
用了爆震传感器后就有效的抑制了爆震的发生。
爆震传感器信号主要功能是根据爆震调整点火(diǎn huǒ)正时，在电脑板维修时，这个信号故障发生率很低，往往不作测试，除非驾驶员有要求时才用到这个信号。
内容总结
（1）爆震传感器工作原理
爆震传感器是汽车发动机控制系统（电脑板）中常用的部件
（2）它的功能是检测发动机有无爆震现象，并将爆震传感器信号送入电脑板，爆震传感器按结构和控制型式有好几种，使用最多的是压电式（3）它的原件是陶瓷压电晶体
（4）爆震传感器装在发动机的机体上，陶瓷压电晶体承受发动机振动而振荡，使其变形而产生电压信号，当发动机爆震时的震动频率与振荡片的固有频率相符合时。
发动机光纤爆震传感器的结构分析
［ 中图分类号 ］Ｈ１ Ｔ ２ ［ 文献标识码 ］ Ａ ［ 文章编 号］６ １ ０ ８ （０ ０ ０ — ２ ３ ０ １７ — １５ ２ １ ） ３ ０ ８ — ３
Ａｎ ｌ ｓｓｏ ｔ ａ ｔ ｒ ｎ Ｅｎｇｎ ｔ ａ ｂｅ ’ Ｋｎ ｃ ｅ ｓ ｒ ａｙ ｉ ｆ ｒ ｃ ａ ｅｏ Ｓ ｉ ｅＯｐ ｉ ｌ ｃ Ｆｉ ｒＳ ｏ ｋＳ ｎ ｏ
弯传 感器最早用于美 国海军研究所研制 的光 纤水听器 系统 中． 了具有 一般光纤传感 器的优点 以外， 除 光纤微 弯传感器所需
部件少 、 造价低 、 易装配 。． 容 和磁致伸缩式传感 器及压 电式传感器 相 比光纤微 弯传感器 的响应速度快 ， 频率 范围宽 ， 可实
浅谈汽车发动机爆震的原因、危害及预防措施
发动机正常燃 烧 时， 花塞接 到 Ｅ Ｕ 的点 火信号 火 Ｃ 后对可燃混合气进行 点火 ， 火焰从 火焰核 心 （ 离火花塞 近 的可燃混合气 ） ３ ４ ｍ ｓ 以 Ｏ一 ０ ／ 的速度 向四周 的未燃烧
的混合气 区传播 ， 燃烧 室 内混合 气循序 燃烧 ， 使 直至结 束 。汽油机发 生爆震 时 ， 用高 速摄影机 观察会 发现 ， 在 汽油机燃烧室 内火焰传播过程 中， 离火花塞 的未燃混 远
发动 机产生爆震 的原 因 ， 应从 发 动机气 缸 混合 气 体燃烧概 念及燃 烧过程去分析 。无论是 汽油机 还是柴 油机 ， 作原理 都 是吸人混合 燃气 一压 缩 一燃烧做 功 工 排 气这 四个 冲程 的作用 ， 实现 发动 机周而 复始 的运
一
（） １ 由于发动 机 产 生爆 震 时 产 生 强烈 的冲击 波 ， 使 活塞 、 连杆轴承 和主轴轴承磨损加 剧 ， 造成 轴承合金 表层破坏 。局部 高温 、 高压 易使 活 塞 、 门烧 坏 ， 重 气 严 影 响发动机 的动力 ， 缩短发动机 的使用 寿命 。 （ ） 动 机 产 生 爆 震 时 燃 烧 室 内 部 温 度 高 达 ２ 发
３ ０ ℃左 右 ， ００ 压力波 和灼热气体对 缸壁反复 冲击 ， 破坏
了缸壁等壁面 的气体 附着层 。高温下 的燃气 向缸壁等 壁面传热增加 ， 导致气 缸等零件 的温度 过高 ， 造成 发动 机温度过热 ， 严重 时使 活塞顶部烧损 。 （） ３ 混合气 在 缸 内 “ 不正 常燃 烧 ” 使气 缸 盖燃 烧 ， 室积炭过多 ， 排气管 冒黑烟。燃烧室 内部高温作用 ， 使 燃烧产物加速分解 ， 严重 时析出炭粒 ， 游离 炭粘 附在气 缸壁、 燃烧室、 活塞 顶 、 门头上 而形 成 积炭 。 由于 积 气
爆震的原因及预防
爆震的原因及预防爆震是发动机在燃烧室内燃烧不正常引起的现象，会严重影响发动机的性能和寿命。
了解爆震的原因并采取预防措施是非常重要的。
本文将从爆震的原因和预防措施两个方面进行详细阐述。
一、爆震的原因1.1 空燃比过高空燃比过高是引起爆震的主要原因之一。
当空燃比过高时，燃烧速度过快，容易引起燃烧不稳定，从而导致爆震的发生。
1.2 点火提前角度过大点火提前角度过大会导致燃烧过早，使气缸内的气体受到压力波的冲击而发生爆震。
1.3 高温高压环境高温高压环境下易使燃气自燃，引起爆震。
特别是在高速高负荷工况下，更容易发生爆震。
二、爆震的预防措施2.1 调整适当的空燃比保持适当的空燃比是预防爆震的有效方法。
通过调整进气量和燃油喷射量来控制空燃比，避免过高的空燃比引起爆震。
2.2 控制点火提前角度合理控制点火提前角度可以有效减少爆震的发生。
根据发动机工况和负荷情况进行调整，避免点火提前角度过大。
2.3 降低发动机工作温度降低发动机的工作温度可以减少爆震的发生。
通过增加散热器面积、改善散热系统等方式来降低发动机的工作温度。
三、使用高质量燃油选择高质量的燃油可以有效预防爆震的发生。
高质量燃油燃烧更加稳定，有利于减少爆震的发生。
四、定期检查维护定期检查维护发动机是预防爆震的重要措施之一。
保持发动机的良好状态，确保燃烧室内部件的正常工作，可以有效减少爆震的发生。
五、合理驾驶合理驾驶是预防爆震的关键。
避免长期高速行驶、急加速、急刹车等行为，可以减少发动机在高负荷工况下发生爆震的可能性。
综上所述，了解爆震的原因并采取有效的预防措施是保障发动机正常运行的重要环节。
通过调整空燃比、控制点火提前角度、使用高质量燃油、定期检查维护和合理驾驶等方式，可以有效预防爆震的发生，延长发动机的使用寿命。
希翼本文能对读者有所启示，引起重视并采取相应的措施。
汽油机爆震燃烧的危害及控制措施
科技信息2013年第1期ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ随着汽油机技术的迅猛发展，汽油机强化程度不断提高，其主要表现形式是汽油机的压缩比有增大的趋势。
由于汽油辛烷值达不到高压缩比汽油机的需要，常给汽油机的正常工作带来一些问题，爆燃就是其中危害最大的一种不正常燃烧。
1爆燃产生的机理爆燃是由于早燃烧的部分气体膨胀压缩未燃部分的混合气，使其温度上升到自燃温度，而突然全部着火造成的[1-2]。
由汽车发动机燃烧理论可知，当气缸中的可燃混合气被电火花点燃之后，形成火焰传播，它是以10～30m/s的速度进行的。
火焰前方的未燃混合气因受已燃混合气的压缩和热辐射，压力和温度都相应地升高，发生了化学反应，称为焰前反应。
如果火焰及时传到，并把它引燃，直到燃烧完为止，这就是正常燃烧。
但在某种条件下，燃烧的进行离开了正常的过程，有时离火花塞最远部分的混合气还未等到正常的火焰前锋到达，就已完成了化学准备过程而自行燃烧。
这个因自燃而形成的火焰中心（有时不止一个）产生新的火焰传播，这种火焰传播的速度达到1500～2000m/s，使未燃的混合气瞬间燃烧完毕。
由于这种燃烧极为迅速，气体容积来不及膨胀，而温度和压力则急剧增加，因此，压力来不及传给气缸其他部分气体，形成气缸内局部气体压力过高，因压力不平衡而产生压力波。
这种压力波以超音速的速度向前推进，撞击燃烧室壁、活塞、气缸壁，而使之振动，发出尖锐的敲缸声，这种现象称为爆震燃烧，简称爆燃或爆震。
2爆燃的危害2.1发动机功率下降当发动机产生爆燃时，燃烧室内局部区域的压力和温度很高，但其作用时间极短，并且不在整个活塞上方起作用，因而爆燃时对外做功少；而带有冲击性的压力波不仅会使一部分能量消耗在零件的变形和压力波的反复振荡上，而且燃烧产物的热分解还要消耗一部分热量，这些能量都不能回收利用。
同时，由于传给冷却系统的热量增多，做功的能量进一步减少，所以爆燃时发动机功率降低，燃油消耗率明显增大。
发动机爆震的分析及解决方法
２０２４ ０５／发动机爆震的分析及解决方法王宝昌（青岛港湾职业技术学院）摘 要：本文针对发动机爆震问题，从爆震的原因、影响以及解决方法等方面进行了分析和研究。
通过对燃烧过程和相关因素的探讨，提出了一系列有效的解决措施，为提高发动机性能和可靠性提供了参考。
关键词：发动机爆震；原因分析；解决方法０ 引言“爆震”的英文是Ｋｎｏｃｋｉｎｇ，意思是“敲击”。
按照常理，发动机在运行过程中，润滑充分、配合流畅，发生敲击现象是不正常的。
因此爆震是一种非正常的燃烧现象，爆震几乎都发生在汽车发动机燃烧室内。
混合气在燃烧室内点燃后，远端未燃混合气，在点火中心没到达前由于高温或高压等原因发生自燃，产生的火焰与正常燃烧的火焰相互撞击产生极大压力，这些压力波会撞击燃烧室壁，引起振动和噪音，在发动机内部产生剧烈的敲击声，所以又称为“敲缸”。
１ 爆震对发动机性能的影响１ １ 造成发动机内部机件损坏发动机爆震形成的强烈冲击波会使发动机内部机件过载，造成损坏。
强烈的爆震会使发动机的缸体、活塞、连杆等部件受到剧烈的冲击，导致这些部件变形、损坏，甚至导致发动机报废，如图１所示。
图１ 不同爆震强度对零部件的影响１ ２ 造成发动机燃油消耗量增加爆震会使发动机的压缩比降低，燃烧速度加快，导致燃油不能充分燃烧，一部分没有燃烧的混合器从排气系统排出，从而降低发动机的效率，增加油耗。
１ ３ 造成尾气超标污染环境爆震会使燃烧室局部温度非常高，燃烧生成物更易分解成ＣＯ、Ｈ２、Ｏ２、ＮＯ及碳游离物，游离碳不再燃烧使排放污染增加，尤其是氮氧化物和一氧化碳的排放，对环境造成危害。
１ ４ 造成发动机寿命下降爆震会使发动机的部件受到反复的冲击和磨损，缩短使用寿命，严重的保障会直接导致零部件变形、折断、弯曲等，给发动机带来极大的伤害。
２ 汽油机发动机爆震的机理分析汽油机混合气在燃烧过程中，远离点火中心的可燃混合气，在正常火焰前锋没达到之前，由于高温辐射和高压的作用下，自行提前燃烧并形成新的火焰中心，新的火焰中心向外以极高的速度向外传播，并且未燃混合气瞬间完成燃烧。
爆震传感器工作原理
爆震传感器工作原理爆震指的是爆燃在活塞顶部产生的异常压力和振动。
当内燃机发生爆震时，活塞在缸体内的运动将会产生一个尖锐且高频的声波。
爆震传感器的主要作用是检测并测量这些声波信号，以便电脑系统能够通过调整点火时机或燃油喷射量来避免引擎爆震，从而保护汽车发动机。
1.基本原理：爆震传感器利用压电效应来转换爆震声波为电信号。
当传感器受到爆震声波的压力变化时，内部的压电材料会产生电荷，从而产生电流。
这个电流信号被放大并传递给汽车电脑系统进行处理。
2.结构组成：爆震传感器通常由压电探头和信号处理器组成。
压电探头是爆震传感器最重要的部件，它采用了一种特殊的压电水晶材料（如石英或陶瓷）。
信号处理器则负责对传感器输出的电流信号进行放大、滤波和处理。
3.工作流程：当爆震声波传至引擎缸体内时，压电探头会受到爆震压力的作用，导致压电材料内部的晶格结构发生微小的形变。
这种形变会转化为电荷，产生微弱的电流。
传感器将这个电流信号传递给信号处理器处理，并转化为数字信号。
4.数据处理：信号处理器会对传感器输出的电流进行放大和滤波处理，以消除噪声干扰，并使信号更加稳定和准确。
处理后的电流信号会被转化为数字信号，并传递给汽车电脑系统。
5.爆震检测：汽车电脑系统会根据传感器输出的数字信号进行爆震的实时监测。
通过分析信号的振幅、频率和变化趋势，电脑系统能够判断是否存在爆震现象。
6.控制应用：当电脑系统检测到爆震发生时，它会通过调整引擎的点火时机或燃油喷射量来防止进一步的爆震，保护发动机。
爆震传感器在现代汽车引擎中扮演着重要的角色。
它可以及时检测到爆震的发生并向电脑系统报告，从而保护发动机不受损害。
通过精确的爆震监测和控制，汽车的燃油经济性、排放性能和动力输出能力可以得到优化，提高了整车的可靠性和耐久性。
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爆震强度以超过基准值的次数计量， 其次 数越多， 则爆震强度越大； 次数越少， 爆震强度 越小 （如图 # 所示） 。
!
发动机爆震控制
传统发动机爆震控制， 为了使其在最恶劣
的条件下， 也不致产生爆震， 其点火时刻均设定 在爆震边缘的范围以内， 使其离开爆震界限并 存在较大的余量。这样势必会降低发动机效 率， 使发动机输出功率下降， 燃料消耗增加。 万方数据
收稿日期： !""" # $! # $" 万方数据 作者简介： 万曼影 （$%&! #
5
发动机爆震产生原因
汽车发动机是利用火花塞跳火将混合气点
燃， 使火焰在混合气内不断传播进行燃烧。如果 点火时间过早或油品质不好， 火焰在传播途中当 压力异常升高时， 一些部位的混合气不等火焰传 到， 就自己着火燃烧， 造成瞬时爆发燃烧， 由此引 起的气体冲击波冲击汽缸壁产生金属敲击声， 这
图! 爆震判断范围
前角， 使点火时刻保持在爆震边界曲线的附近， 提 高发动机的功率， 降低燃料的消耗 （见图 $） 。
在图 " 中， 来自爆震传感器的信号， 含有各 种频率的电压信号， 首先须经滤波电路， 将爆震 信号与其他振动信号分离， 只允许特定范围频 率的爆震信号通过滤波电路， 再将此信号的最 大值与爆震强度基准值进行比较， 如大于基准 值， 则将爆震信号电压输入微机， 表示发生爆 震， 由微机进行处理。
为大功率工况等。不同的工况， 采用不同的控 制规律。氧传感器用于喷油量的闭环控制。蓄 电池电压大小， 对喷油器的特性有较大的影响， 对喷射脉冲的宽度进 %"$ 利用测得的电压值， 行修正。爆震传感器是一个可调带通放大器， 且只在每缸的上止点前后工作， 再通过阀值比 较电路， 确定是否存在爆震。爆震传感器是点 火提前角闭环控制的基础 （图 &’） 。
油经济性和可靠性有很大的提高。这项技术最 先于 $%&M 年在美国研制成功， 但当时由于电子 管的可靠性差， 未能得到推广。随着大规模集 成电路和微处理器技术的发展， 对车用发动机 的多参数综合控制成为可能。且由于可靠性和 价格的优势， 电控燃油喷射的应用日益普遍。 电子控制系统由安装在发电机上的各传感器、 电子控制单元 （ J>7 ） 和执行器组成， 主要控制 喷油器、 点火线圈、 怠速旁通阀、 电动燃油泵等。 控制参数分别为循环喷油量、 点火时间和长度、 怠速旁通阀开度。 J>7 根据控制要求对不同 传感器进行采样， 按一定的控制规律输出控制
爆震反馈控制原理图
图 ( 所示为发动机爆震控制系统原理图。 当发动机产生爆震时， 微机通过爆震传感器的 输入信号和比较电路判别出发动机产生爆震，
2’’& 年 3 月
噪
声
与
振
动
控
制
第4期
并依据爆震强度输入信号， 由微机控制延迟点 火提前角的大小。当爆震现象消失时， 微机恢 复正常的点火提前角的控制。 当微机进行闭环控制时， 其实际点火提前 角的控制如图 ! 所示。当任何一缸产生爆震 时， 微机立即减少一定的点火提前角。当次缸 依据点火顺序再产生爆震时， 同样再减少点火 提前角。以此类推， 逐渐减少点火提前角。当 发动机不产生爆震时， 则在一定时间内， 维持当 前的点火提前角。在此期间， 若有爆震发生， 也 同样减少点火提前角； 若无爆震发生， 则又逐渐 地增大点火提前角， 一直到产生爆震时， 又恢复 前述的反馈控制。
图$
爆震控制的点火提前角
试验表明， 当发动机的负荷低于一定值时， 一般不出现爆震。这时不宜采用控制爆震的方 法来调整点火提前角， 可采用开环控制方案控 制点火提前角。即， 此时微机不再检测分析爆
图" 爆震信号的判断
震传感器输入信号， 只按 %&’ 中存储的信息 及有关传感器控制点火提前的大小。显然， 要 判断在某一时刻究竟采用开环控制抑或闭环控 制， 可由微机对反映负荷的传载器送来的信号 进行分析予以实现。
信号中分离出来。
图’
爆震噪声频谱分布图
爆震传感器的功能是将发动机震动转换成 电压信号， 以检测发动机的爆震强度。当发动 机产生设定的爆震强度时， 爆震传感器输出最 大电压信号， 用以表示发动机异常振动。 爆震传感器的种类较多， 现在采用最多的
图! 点火时刻与气缸压力曲线的关系
是宽幅共振电压式传感器， 其输出特性如图 ( 所示。虽然其输出的峰值电压较低， 但可在较 大的振荡频率范围内检测共振电压， 当发动机 发生轻微爆震时， 此传感器就可输出较大的电 压信号， 使微机及早检测到发动机爆震的产生。 由于宽幅式共振传感器具有感测频率范围较广 的优点， 因此它适应于检测随发动机转速变化 而产生的不同爆震频率， 及不同发动机所具有 的不同的爆震频率 （图 (） 。
汽车发动机的爆震分析与控制
文章编号： （!""$） $""’—$(&& "(—"")! # "&
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汽车发动机的爆震分析与控制
万曼影， 王俊雄， 邓真全， 施锡钜
（上海交通大学 动力与能源工程学院， 上海 !"""("）
摘要： 本文对发动机爆震现象的产生原因、 检测手段和利用电子控制系统防止爆震的方法进行了剖 析研究。简述了电控系统的组成、 控制原理和控制软件。电子控制使汽车发动机的动力性能、 经济性和 排放污染得到了很大的改善。 关键词： 汽油喷射； 爆震； 电子控制系统； 车用发动机； 怠速； 点火提前角 中图分类号： *+ &(( , - ! 文献标识码： .
目前汽油喷射发动机多采用电控多点喷射 系统。每个汽缸配备一个电控喷油器， 喷油量
图! 点火提前角的控制
!
发动机的多参数综合控制
除了爆震， 电子控制系统还必须监控其它
与来自 %"$ 的控制脉冲的宽度成正比。点火 线圈初级线圈的接通和断开受到 %"$ 的控制， 接通时间越长， 点火能量越大， 断开时刻对应点 火时刻。点火线圈的高压电脉冲通过分电器分 配到四个气缸的火花塞。 %"$ 通过专用电缆与各传感器和执行器 相连。为防止线缆断裂、 传感器失灵、 检测电路 发生故障等意外情况， 系统内装有一个安全电 路， 以保护发动机。一旦出现这些情况， 安全电 路将点火时刻延迟， 并且接通仪表警告灯， 警告 驾驶员爆震控制系统发生了故障。 控制软件必须考虑各种可能性， 其特点是 程序量大。它由一个主控程序、 各功能子程序 和一些中断服务程序组成。对于每个工况， 都 包括喷油量计算和点火时刻计算， 它们是定时 进行的， 即每 ’ 0 ’&1 计算一次。而控制作用是 在规定的曲轴位置实现的。 喷油量、 点火提前角的控制都是在开环控 制的基础上增加闭环控制。所谓开环控制是根 据各传感器的输入值， 通过查表， 计算得到各控
!"#$%&" "’($’" )’*%) +’+&,-$- +’. %*’/0*&
! " # $%&’ ( )& * ! " # + ,-&’.)/& * 01# + 234&’ 5 -%& 678 9)’ : （ /012 3 014 5416 *62 3 72489:;4< =， /012 3 014 !"""("， >0421） 12-/0+%/： *04; ?1?9: 121@=;9; <09 A1B;9 6C D26AD ?0926E921 6C 8904A@9 92 3429， 4<; F9<9AG （ J>7 ）C6: 8904A@9 92 3429;- . <462 E9<06F 12F <09 H1= <6 1864F 4< I= J@9A<:624A >62<:6@ 724< I:49C F4;AB;;462 1I6B< <09 J>7 ;<:BA<B:9， A62<:6@ ?:42A4?@9 12F ;6C<H1:9 1:9 ?:9;92<9F <09 F= 21E4A ?9:C6:E12A9， CB9@ 9A626E =， 12F 9K01B;< 9E4;;462 *0:6B3 0 <09 9@9A<:624A A62<:6@， 6C <09 92 3429 1:9 A62;4F9:1I@= 4E ?:689F 3", 4*0.-： CB9@ 42L9A<462； 92 3429 D26AD； 9@9A<:624A A62<:6@ B24<； 8904A@9 92 3429； 43 24<462G 4F@9 ;?99F 1F812A42 3 12 3@9；
蓄电池 （ 电压 ） 点火开关传感器 电子控制单元 ! ( )*+), -. %"$ 进气压力传感器 进气温度传感器 " 冷却水温度传感器 节气门位置传感器 霍尔转速传感器 爆震传感器 诊断插头 氧传感器 图 &’ 执行器 只喷油器 / ! 点火线圈 怠速旁通阀 电动燃油泵
汽油喷射发动机电控系统的组成
爆震并非仅仅有害。试验证明， 发动机发 出最大扭矩的点火时刻是在开始产生爆震点火 时刻的附近， 发生轻微爆震时燃油利用率最佳。 曲线 # 为无燃烧时压力曲线， 曲线 " 为爆震出 现时压力曲线， 曲线 $ 为理想压力曲线， 曲线 % 远离无爆震， 但效率不高。
!
发动机爆震检测
汽车发动机震动噪声主要来自受到气体作 用力及往复惯性力和离心力， 处于变速运动中 尽管采取了动平衡， 曲 的活塞&曲柄&连杆机构， 轴扭矩减震器， 润滑等许多措施， 仍有可观的噪 声。在频谱图中， 有一个与气体作用力相关的 主峰， 与往复惯性力和离心力相关的小峰以及 其它一些谐波成分。爆震也是一种气体作用 力， 异常之处是其窄时段与强冲击， 震动即高振 幅宽频带噪声， 仅发生于点火时刻前后。在频 谱图中， 主峰位置几乎不变， 但峰值更高， 谐波 成分更多。 （图 ’） 根据其异常特征， 可以设计 万方数据 传感器和信号滤波器， 将爆震信号从其它震动