汽油發動機爆燃傳感器的工作原理及使用要點

郭景輝+尹鳳海

爆燃是指火花塞點火后，在火焰還沒有到達之前，其余混合氣末被引燃就自行發火的自行燃燒現象。爆燃是汽油發動機常見的不正常燃燒，多出現在壓縮比高時。正常燃燒時，火焰應該是從點火中心（火花塞）開始燃燒，并以30～70 m/s的速度向周圍傳播至整個燃燒室。爆燃時氣缸內多點同時著火，局部壓力和溫度猛增，壓力波在氣缸內高頻振蕩，火焰傳播速度在強烈爆燃時可達1000 m/s。嚴重爆燃發生時，發動機功率和轉速下降，工作不穩定，發動機抖動嚴重，并會使發動機過熱、冒黑煙，發動機會產生一種高頻金屬敲擊聲。

高轉速高負荷下發生連續且嚴重的爆震，會燒熔火花塞及活塞，嚴重的甚至會炸穿氣缸及發動機體。所以在使用中要注意避免發動機爆燃現象的發生。

一、發動機爆燃的原因

1.燃燒室積碳過多

發動機燃燒室積碳過多，并且密封良好，會造成壓縮比增高，在積碳表面產生高溫熱點，在點火時會出現多點燃燒。發動機只要急加速就會發生爆燃（能聽到敲缸聲），控制單元會分五步將點火提前角推遲到極限（推遲15°），再次急加速時還是有爆燃信號。

2.汽油標號過低

汽油標號越高，辛烷值就越高，抗爆性就越好。壓縮比高的發動機，燃燒室的壓力較高，若是使用抗爆震性低即汽油標號過低的燃油，則容易發生爆震。

3.點火提前角過小

為了使活塞在壓縮上止點結束后，一進入動力沖程能立即獲得動力，通常都會在活塞達到上止點前提前點火 （因為從點火到完全燃燒需要一段時間）。而過于提早的點火會使得活塞還在壓縮行程時，大部分油氣已經燃燒，此時未燃燒的油氣會承受極大的壓力自燃而造成爆燃。

4.發動機溫度過高

發動機在太熱的環境使得進氣溫度過高，或是發動機冷卻水循環不良，都會造成發動機高溫而爆燃。

二、爆燃傳感器的作用

最快速且有效的抑制爆震的方法，就是延后點火提前角，降低燃燒壓力。所以爆燃傳感器的原理，是當偵測到發動機爆燃時，就將點火提前角延后到不會爆震的點火時機，待發動機不爆燃時，再慢慢的將點火提前回復。爆燃傳感器是利用加速度傳感器來測量發動機的加速度變化，也就是震動。在調校爆燃傳感器時會把爆燃的震動模式寫入ECU中，一旦爆燃傳感器偵測出該震動模式，ECU則判定發動機爆燃，隨即延后點火提前角。目前較先進的爆燃傳感器甚至能判定是哪一個氣缸爆燃，而針對該氣缸個別延后點火提前角。

三、爆燃傳感器的診斷方法

1.電阻值測試

爆燃傳感器（KS）接線端子與外殼間的電阻值應為無窮大，如電阻值為0，應更換。

2.電壓值測試

拔下爆燃傳感器的接線端子，在怠速時用數字萬用表檢查接線端子和接地間的電壓，正常時應有脈沖電壓輸出。

3.波形檢查

爆燃發生時，爆燃傳感器（KS）會發出釘狀電壓波形，爆燃程度越大，KS所產生的釘狀波形也越大。如敲擊氣缸體，數字式動態示波器的屏幕上會立即出釘狀波形，敲擊越重，波形也越大。通常KS耐久性較好，最常見的KS故障是根本不產生信號電壓，敲擊KS周圍缸體，而波形還是保持一條水平線。

四、爆燃傳感器裝配和檢測時的注意事項

裝配爆燃傳感器（KS）的螺栓為專用螺栓，如用其他螺栓代替，因為螺栓的材料不同，振動頻率不同，信號就可能失真，所以必須用專用螺栓。

爆燃傳感器的螺栓擰緊力矩為（20±5） N·m，過緊會造成傳感器過于敏感，明明是正常振動，卻誤認為是爆燃，推遲點火提前角，造成發動機動力下降。如過松，傳感器感受不到振動頻率，導致發生發動機爆燃。

振動型爆燃傳感器的準許工作溫度為-40～150 ℃。發動機爆燃時，氣缸體出現振動，且振動傳遞到傳感器外殼，外殼與配重產生相對運動，夾在二者之間的電壓元件的擠壓力矩發生變化，且發出較高的電壓信號，當振動≥14 kHz時，控制單元根據所接到的信號，推遲爆燃缸的點火提前角，每次推遲5°，最多可推遲15°，將點火提前角控制在接近爆燃的極限位置。控制單元防爆燃點火系統具有點火自適應、自學習功能，從而實現點火系統的閉環控制。

爆燃消除后，控制單元再將點火提前角逐漸地恢復到爆燃發生前的水平。KS信號中斷后，控制單元將點火提前角推遲5°～16°作為替代。這會造成發動機功率下降，滿負荷時發動機無力，尾氣排放值超出標準，燃油消耗增加。

爆燃傳感器能收到3～22 kHz的振動頻率，爆燃傳感器在低溫和發動機轉速1500 r/min以下時不工作。熱車后在1500～4500 r/min時控制單元應能收到兩次3 kHz以上的振動信號，如在此期間由于混合氣過稀、點火時間過遲、燃燒室密封不良等因素造成發動機功率過低，或爆燃傳感器擰緊力矩過低，或傳感器自身故障，導致控制單元不能收到爆燃傳感器的信號，無法修正調節點火正時，就認為爆燃傳感器已損壞，會點亮故障指示燈，并留下故障碼。endprint