汽车爆燃控制系统与工作原理

1.爆燃传感器

（1）磁致伸缩式爆燃传感器 磁致伸缩式爆燃传感器的外形和结构如图7-16所示。它由高镍合金的铁心、永久磁铁、感应线圈、壳体等构成。

当机体振动时，磁心受到机体振动的影响，在传感器内产生轴向振动，使通过感应线圈的磁通发生变化，在感应线圈产生感应电动势，此电动势即是爆燃传感器输出电压信号。传感器输出的电压信号的大小与发动机振动的频率有关，当传感器自振频率与设定爆燃强度时发动机的振动频率产生谐振时，传感器的输出电压将达到最大值，ECU根据该传感器的输出电压，就可以对发动机是否爆燃作出判断。

（2）压电式爆燃传感器

1）共振型压电式爆燃传感器。共振型压电式爆燃传感器是利用产生爆燃时的发动机振动频率与传感器本身的固定频率“合拍”时产生共振现象，来检测爆燃是否发生的，其结构如图7-17所示。该传感器由压电元件、振荡片、基座等构成。压电元件紧密贴合在振荡片上，振荡片则固定在传感器的基座上。发动机工作时，振荡片随机体的振动而振荡，振荡片的振荡使与它紧密贴合的压电元件变形，并产生电压信号，此电压信号即是传感器的输出信号。

图7-16 磁致伸缩式爆燃传感器结构图

图7-17 共振型压电式爆燃传感器实物与结构图

当发动机爆燃时的振动频率与振荡片的固有频率“合拍”时，振荡片产生共振，此时压电元件将产生最大的电压信号，如图7-18所示。这种传感器在爆燃发生时的输出电压比非共振（即无爆燃）时的输出电压高得多，因此不需要滤波器，ECU即可判别是否发生爆燃。

2）非共振型压电式爆燃传感器。非共振型压电式爆燃传感器是以接收加速度信号的形式来判断是否产生爆燃，其结构如图7-19所示。它由两个同极性相向对接的压电元件和配重构成。

发动机机体振动时，传感器内部的配重受机体振动的影响而产生加速度，压电元件就会受到配重加速时惯性力的作用，而产生电压信号。在爆燃发生时的频率及该频率附近，这种传感器输出的信号不会很大，而是具有平的输出特性，如图7-20所示。因此，为了能够根据该传感器输出的电压识别到发动机是否发生爆燃，必须将反映发动机振动频率的输出电压信号送到识别爆燃的滤波器中，以判别是否有爆燃信号产生。

3）火花塞座金属垫型。压电式火花塞座金属垫型爆燃传感器是将压电元件安装在火花塞的垫圈处，每缸安装一个，根据各缸的燃烧压力直接检测各缸的爆燃信息，并转换成电信号输送给ECU。

（3）检修（以桑塔纳为例）

1）在使用中，拆开爆燃传感器线束插接器，用万用表在传感器侧检查传感器端子与传感器壳体之间的电阻，应不导通（电阻为无穷大），否则说明内部短路，应更换传感器，如图7-21a所示。

图7-18 共振型压电式爆燃传感器输出特性(www.xing528.com)

图7-19 非共振型压电式爆燃传感器

图7-20 非共振型压电式爆燃传感器输出特性

图7-21 爆燃传感器的检修

2）爆燃传感器工作情况的检查，可在怠速运转时进行。拆开爆燃传感器线束插接器，用示波器检查传感器端子与搭铁之间的信号电压，应有脉冲信号输出，否则说明传感器不良，应更换新件，如图7-21b所示。

2.爆燃的控制过程

带有爆燃控制的点火提前角闭环控制系统由传感器、带通滤波电路、信号放大电路、整形滤波电路、比较基准电压形成电路、积分电路、提前角控制电路和点火控制器等组成，如图7-22所示。

图7-22 爆燃控制系统组成

爆燃传感器用于检测发动机是否发生爆燃，每台发动机一般安装1～2只。带通滤波器只允许发动机爆燃信号（频率为6～9kHz的信号）或接近爆燃的信号输入ECU进行处理，其他频率的信号则被衰减。信号放大器的作用是对输入ECU的信号进行放大，以便整形滤波电路进行处理。接近爆燃的信号经过整形滤波和比较基准电路处理后，形成判定是否发生爆燃的基准电压U_B。爆燃信号经过整形滤波电路和积分电路处理后，形成的积分信号用于判定爆燃强度。

EUC对点火提前角的闭环控制过程，如图7-23所示。当发动机产生爆燃时，ECU根据爆燃信号的强弱，控制推迟角度的大小。爆燃强，推迟角度大；爆燃弱，推迟角度小。每一次的反馈控制调整都以一固定的角度递减，直到爆燃消失为止。当爆燃消失后，ECU又以一固定的提前角度，逐渐增大点火提前角。当再次出现爆燃时，ECU又再次逐渐减小点火提前角。在需要对点火提前角进行闭环控制的工况，这种反馈控制调整过程是反复进行的。ECU通过对点火提前角的反馈控制，可以使实际的点火提前角始终保持最佳，使发动机的动力性、经济性和控制有害物的排放都达到较佳的水平。

图7-23 点火提前角闭环控制过程