爆燃控制和故障诊断技巧

1.造成爆燃的原因

爆燃是汽油机运行中最有害的一种故障现象。汽油正常燃烧时火焰传播速度为30～40m/s，而在爆燃时则可达到1000～2000m/s。爆燃时发动机出现金属敲击声，会引起功率下降，排气管冒黑烟，发动机过热，严重时会损坏发动机机件。如持续爆燃，火花塞电极、活塞顶可能因过热发生烧熔现象，在大负荷时损害就更大。产生爆燃的因素很多，包括点火提前角过大、燃烧室积炭等。具体讨论如下。

1）点火提前角过大的原因如下。

①曲轴位置传感器（CKP）触头和转子的气隙过大。

②CKP安装松动，或接头不实。

③发动机冷却液温度传感器损坏。

④进气温度传感器损坏。

⑤控制单元损坏。

2）汽油的抗爆性能不符要求。汽油型号越低，辛烷值越低，抗爆性能就越差。

3）发动机负荷过大，转速过低。

4）燃烧室内积炭，积炭使气缸散热性变差，炽热的积炭造成多点燃烧，使燃烧温度升高，导致发生爆燃。

另外发动机的压缩比过大，混合气的空燃比过小也都是产生爆燃的因素。在造成爆燃的众多因素中，最重要的是点火提前角。

2.爆燃的预防

发动机发出最大转矩的点火时刻是在产生爆燃的临界点附近，爆燃传感器（KS）可以检测到爆燃的临界点，进而把点火时刻控制在接近爆燃临界点的极限位置，以便有效地提高发动机的最大输出功率。

KS分为两种，一种是将KS装在每个气缸里，检测爆燃引起的压力波，称为压力传感器型KS。另一种将一个或两个KS装在进气管一侧缸体或进气管上，为振动型KS。后者鉴别能力虽略低于前者，但成本低，维修方便，故使用更为普遍。

爆燃传感器位于缸体左侧下部，其作用是检测发动机爆燃情况，并将信号传送给动力控制模块（PCM）。轻微爆燃属于正常，控制单元不推迟点火提前角。严重爆燃会导致发动机机械部件损坏，控制单元将根据爆燃传感器的信号推迟点火提前角。

PCM根据爆燃传感器信号幅值和频率决定是否延迟点火时间。随着爆燃的消失，控制单元又会逐渐恢复原有的点火提前角，控制单元将点火提前角提高到爆燃的临界点，使发动机的动力性和燃油经济性达到最佳优化。

3.爆燃传感器装配时注意事项

要严格控制压电式爆燃传感器（KS）的拧紧力矩。压电式爆燃传感器拧紧力矩（也就是压电陶瓷的预紧力）为20N·m。拧紧力矩过大会造成KS灵敏度过高，减小了点火提前角，降低了燃油效率和发动机有效功率。拧紧力矩过小则会造成灵敏度过低，急加速时会出现发动机敲缸声。爆燃传感器的装配面要干净，装配必须用专用螺栓（不同材料的螺栓振动频率不一样）。

4.爆燃传感器的工作范围

振动型爆燃传感器（KS）的准许工作温度为-40～150℃。发动机爆燃时，气缸体出现振动，且振动传递到传感器外壳，外壳与配重产生相对运动，夹在二者之间的压电元件的挤压力矩发生变化，而发出较高的电压信号，当振动≥14kHz时，控制单元根据所接到的信号，推迟爆燃缸的点火提前角，每次推迟一定的度数，有的发动机每次推迟1.5°，有的发动机则每次推迟5°，点火提前角最多可推迟15°，将点火提前角始终控制在接近爆燃的极限位置，使发动机既保持最大输出功率，又可以避免爆燃。爆燃传感器的结构和工作原理见图3-36。爆燃传感器具有点火自适应、自学习功能，从而实现点火系统的闭环控制。

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图3-36 爆燃传感器结构和工作原理

爆燃消除后，控制单元再将点火提前角恢复到爆燃发生前的水平。KS信号中断后，控制单元将点火提前角推迟5°～15°进行传感器替代，造成发动机功率下降，满负荷时发动机无力、尾气排放超标、油耗增加。

爆燃传感器可以接收到3～22kHz的振动，并据此向控制单元发出信号。在低温和发动机转速1500r/min以下时不工作。热车后在1500～4500r/min时控制单元应能收到两次以上爆燃传感器3kHz以上的信号，如在此期间由于混合气过稀、点火时间过迟，造成发动机功率过低；或爆燃传感器自身故障，控制单元不能收到爆燃传感器的信号，无法修正调节点火正时，控制单元就认为爆燃传感器已损坏，会点亮故障指示灯，并留下故障码。

5.爆燃传感器的诊断方法

（1）电阻值测试 爆燃传感器（KS）为3端子插头，用万用表测量端子1和端子3、端子1和端子2、端子2和端子3之间的电阻值，都应为∞。KS接线端子与传感器外壳的电阻值也应为∞，如电阻值为0Ω，应更换。

用检测盒（多孔插座）检查KS和控制单元间的线束，导线电阻值应≤1.5Ω。

（2）电压值测试 拔下KS的接线端子，在怠速时用数字万用表查线束端子和接地线之间的电压，正常时应有脉冲电压输出。

（3）波形检查 爆燃发生时，KS会发出钉状电压波形，爆燃程度越大，KS所产生的钉状波形也越大。如敲击气缸体，数字式动态示波器的屏幕上会立即出现钉状波形，敲击越重，波形也越大。通常KS耐久性较好。最常见的KS故障是根本不产生信号电压，敲击KS周围缸体，而波形还是保持一条水平线。KS的波形见图3-37。

图3-37 爆燃传感器的波形

（4）加速检查 暖机后怠速再运转3min，打开空调（加大发动机负荷，）快速将节气门完全踩到底，待发动机转速上升到4000r/min，迅速放松节气门。如此重复3次，如有故障存在，突然踩下节气门时，发动机故障指示灯会被点亮。

（5）点火提前角检测 热车后将发动机转速稳定在2000r/min，用点火正时枪检查点火提前角是否合适。

（6）路试 松开KS，重新以20N·m的力矩将其拧紧，进行路试。在路试中必须满足以下条件：冷却液温度必须升到80℃；连续多次进行怠速、部分负荷、大负荷、滑行等工作状态。在大负荷状态的发动机转速必须超过3500r/min。用故障诊断仪查询故障存储器，如仍有故障，必须更换KS。

6.爆燃传感器的失效保护

爆燃传感器（KS）信号一旦中断，控制单元会进入失效保护，将各缸点火提前角推迟5°～16°替代传感器，造成发动机功率下降。更换新的KS，控制单元也需经过学习才能恢复正常。发动机前支座软垫破裂后，行驶中可听到“铛铛”声，此时故障存储器内可能会显示KS有故障。

7.爆燃传感器失效的危害

KS信号失准，会影响发动机的性能，点火过迟会使尾气排放超标、动力性下降、耗油量增加；点火过早，会使发动机过热，NO_x超标，动力性下降。

如所用燃油正确，并及时清除积炭，发动机很少会发生爆燃。但KS输送给控制单元的电压信号很弱，容易受到其他设备干扰。如点火线圈在工作中产生频率高达18kHz的电磁波，由于高压线漏电或点火线圈不良，产生电磁干扰会被控制单元误诊为爆燃或错判为KS不良，点亮发动机故障指示灯。

8.没装爆燃传感器的替代

凡是没有装爆燃传感器的一般都是用发动机冷却液温度传感器信号替代。控制单元根据冷却液温度传感器的信号来控制点火提前角的调整。如发动机冷却液温度传感器的信号失准，始终偏低，控制单元就会推迟点火提前角，造成发动机加速无力、油耗增加。所以这类发动机如出现加速无力时不要忘了检查冷却液温度传感器。