汽车发动机控制系统维修：爆燃控制原因及解决方案

火花塞跳火点燃混合气后，如果火焰在传播途中压力异常升高，一些部位的混合气不等火焰传到，自己就着火燃烧，造成瞬时爆发燃烧，这种现象称为爆燃。爆燃的危害一是噪音大，二是很可能使发动机损坏，特别在大负荷条件下，这种可能性更大。

要消除爆燃，通常可以采用抗爆性能好的燃料、改进燃烧室结构、加强冷却液循环、推迟点火时间等方法。特别是推迟点火时间对消除爆燃有明显的作用。

1.爆燃与点火提前角的关系

点火提前角越大，越易产生爆燃，实验证明，发动机发出最大转矩的点火时刻是在发动机即将产生爆燃的点火时刻的附近。所以为了使发动机不产生爆燃，其点火时刻均设定在爆燃边缘的范围以内，使其离开爆燃界限并存在较大的余量。但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。

2.爆燃控制系统

爆燃控制的实质，是发动机电子控制单元通过爆燃传感器检测发动机的爆燃界限，控制点火时刻使其保持在爆燃边界曲线的附近，以提高发动机的功率，降低燃料的消耗。爆燃控制的方法如图10-21所示，发动机电子控制单元收到爆燃传感器的信号并判断是否发生爆燃后，如果发生则减小点火提前角，以消除爆燃。由图10-22可见，与传统点火系统相比，经由爆燃控制的点火时刻更接近爆燃临界点火时刻。

图10-21 爆燃控制方法

图10-22 爆燃控制的点火提前角

目前，爆燃控制系统主要有两种类型：一种是将爆燃传感器装在每个气缸内，用以检测爆燃引起的压力波动，这种控制形式称为压力传感器型控制系统；另外一种是把一个或两个爆燃传感器装在发动机缸体或进气歧管上，检测爆燃引起的振动，这种控制形式称为壁振动型控制系统。

压力传感器型爆燃控制系统中，气缸压力波动的共振可以传给每个气缸上的爆燃传感器，发动机电子控制单元能够判断出是哪个气缸产生爆燃，从而单独对该气缸的燃烧进行控制，所以这种爆燃控制系统对爆燃的鉴别能力很强。

壁振动型的爆燃控制系统鉴别能力低于前者，但成本较低，维修容易，目前市场上的大多数车辆均采用振动型的爆燃控制系统。

3.爆燃传感器的输出信号

爆燃传感器的作用是检测发动机是否发生爆燃，并将其转换成电信号，传给ECU，进行点火提前角的闭环控制。

当发动机达到事先所设定的爆燃强度时，爆燃传感器就会输出最大电压信号，表示发动机可能产生爆燃。

图10-23 宽幅共振式爆燃传感器的特性

现在采用最多的是宽幅共振电压型爆燃传感器，其输出特性如图10-23所示。虽然它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燃时，此传感器就可输出较大的电压信号，使发动机电子控制单元及早检测到发动机爆燃的产生。由于宽幅共振式爆燃传感器具有检测频率范围较广的优点，因此它适于检测随发动机不同转速产生的不同爆燃频率及不同发动机所具有的不同爆燃频率。

4.爆燃的判断与点火提前角的控制

通常情况下，爆燃传感器安装在发动机的缸体上，根据发动机产生的各种不同频率的振动，而产生不同的电压信号。当发动机发生爆燃时，爆燃传感器的感应性能最好，产生最大的电压信号，其输出电压特性如图10-24所示。

爆燃传感器输入处理回路如图10-25所示，发动机电子控制单元收到爆燃传感器的信号后，经滤波回路滤波，将爆燃信号与其他振动信号分离，只允许特定频率范围的爆燃信号通过滤波电路，再经峰值检测4、比较基准能量级计算5使输入信号的最大值与爆燃强度基准值进行比较，比较后由爆燃判定6判断是否产生爆燃并将判定后的信号传给微处理器，微处理器相应地减小点火提前角来消除爆燃。(www.xing528.com)

图10-24 爆燃传感器的检测频率与输出电压

图10-25 爆燃传感器的输入处理回路

1—爆燃传感器 2—滤液回路 3—爆燃判定范围信号 4—峰值检测 5—比较基准能量级计算 6—爆燃判定 7—爆燃信号 8—微处理器

因为发动机的振动频繁，为了只检测爆燃信号，防止发生错误的判别，一般设定了一个爆燃判别范围，如图10-26所示。只有在这个范围内，爆燃传感器的信号才被输入发动机电子控制单元进行判定处理。爆燃强度以超过基准值的次数计量，次数越多，爆燃强度越大；次数越少，爆燃强度越小，如图10-27所示。

图10-26 爆燃控制的范围

图10-27 爆燃强度

1—爆燃判定期间 2—爆燃判定基准值 3—爆燃传感器输出信号

当发动机的负荷低于一定值时，一般不出现爆燃。这时不宜用控制爆燃的方法来调整点火提前角，而应该用点火开环控制方案控制点火提前角。即此时发动机电子控制单元只按存储的信息及有关传感器的输入信号去控制点火提前角，而不再检测和分析爆燃传感器的输入信号。发动机电子控制单元通过对反映负荷的传感器送来的信号进行分析即可判断在某一时刻对点火提前角应采用开环控制还是闭环控制。

当发动机电子控制单元通过爆燃传感器的输入信号和比较电路判别发动机已经产生爆燃时，就减小点火提前角；当爆燃现象消失时，发动机电子控制单元再逐渐恢复正常的点火提前角。发动机爆燃控制系统原理如图10-28所示。

图10-28 爆燃反馈控制原理图

当发动机电子控制单元对点火提前角进行闭环控制时，其实际点火提前角的控制如图10-29所示。

当任何一缸产生爆燃时，发动机电子控制单元立刻减小点火提前角。依据点火顺序下一缸再产生爆燃时，再减小点火提前角，逐次逐渐减小点火提前角。当发动机不产生爆燃时，在一定的时间内，维持当前的点火提前角。在此期间内，若再有爆燃产生，也同样减小点火提前角；若无爆燃产生，则又逐渐地增大点火提前角直到产生爆燃时，又恢复前述的反馈控制。

图10-29 点火提前角的控制

系统内装有一个安全电路，当发生传感器失灵、检测电路发生故障等意外情况时，安全电路将点火时刻推迟，以保护发动机，并接通仪表警告灯，警告驾驶员控制系统发生了故障。