KA_IX

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发动机电控系统中的爆震传感器是什么?

一、引言
敲门声传感器是发动机电控系统中不可缺少的重要组成部分。其功能是检测发动机是否有爆震现象,并将信号发送给发动机ECU。
本文主要介绍爆震传感器的定义、类型、功能、工作原理、不良症状及检测方法。此外,故障排除指南部分还介绍了几种具体车型的详细检测步骤。

目录

一、引言
二、什么是爆震?
2.1爆震说明
2.2爆震的危害
2.3防止敲击的措施
三、什么是爆震传感器?
3.1爆震传感器说明
3.2结构、安装位置及端子
3.3发动机爆震控制机制
四、爆震传感器类型
4.1磁致伸缩爆震传感器
4.2压电式爆震传感器
五、爆震传感器故障症状
六、爆震传感器故障排除指南
6.1爆震传感器故障的具体检测步骤
6.2谐振式压电爆震传感器的检测
6.3用爆震传感器诊断发动机故障
七、特定车型爆震传感器故障检测
7.1丰田花冠车型
7.2捷达和桑塔纳车型
7.3总结
八、关于发动机的一个问题
九、常见问题




二、什么是爆震?
2.1爆震说明
在汽油发动机中,火花塞用来点燃空气燃料混合物,使火焰在空气燃料混合物中不断传播以进行燃烧。在火焰传播过程中,如果压力异常升高,部分混合气体不等火焰到达就自行燃烧,造成瞬间爆炸燃烧。这种现象称为爆震。
发动机的燃烧非常复杂,因此需要相当精确的设计和控制。稍有控制错误或异常都会引起不正常燃烧,“爆震”就是不正常燃烧。简单地说,爆震是由于燃烧异常引起的燃烧室内压力异常。
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图1。发动机爆震

2.2爆震的危害
(1) 大噪音(尖锐的敲击声)。
(2) 强烈的爆震降低了发动机的功率,发动机温度急剧上升,冷却水带走的热量增加,从而降低了热效率。
(3) 非正常燃烧的冲击压力波会冲击和加剧发动机部件的负荷,增加应力,容易损坏。
(4) 气缸过热会加剧积炭形成局部过热,甚至使金属变软、熔化或燃烧。
(5) 发动机不稳定,振动剧烈。
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图2。敲打

2.3防止爆震的措施
(1) 高压缩比是爆震的条件之一,因此有必要定期清除燃烧室和活塞顶部的积炭。气缸盖端面变形,大修后应立即更换。刨削端面通常会增加压缩比。
(2) 消除排气门、活塞顶和燃烧室中的积碳,消除最终燃烧可能出现的热点。
(3) 使用符合发动机压缩比的汽油。汽油中的辛烷值可以抑制爆震,而辛烷值较低的汽油会引起爆震。汽油的标记可以在汽车的使用手册中找到。
(4) 冷却系统功能正常。如果水温过高或锅经常“打开”,必须清除障碍物,否则容易引起敲击。
(5) 过早点火可能导致过早爆震。点火提前角应根据说明书或飞轮点火正时符号进行调整,或在低速、高速、加油时有轻微爆震的权利。
(6) 当发动机低速需要大负荷(爬升或加速)时,应及时挂低档,不要因高速而引起爆震。
为了提高发动机的输出功率,降低油耗,现代汽车普遍实行点火闭环控制,点火闭环反馈信号由爆震传感器完成。这样,发动机可以更精确地控制点火提前角,从而更好地控制发动机的最大输出功率,节省燃油。

三、什么是爆震传感器?
3.1爆震传感器说明
爆震传感器是交流信号发生器,但它们与大多数其他汽车交流信号发生器有很大不同。除了检测旋转轴的速度和位置,如磁电曲轴和凸轮轴位置传感器,它们还可以检测振动或机械压力。与定子和磁阻不同,它们通常是压电元件。它们是由能够感应机械压力或振动的特殊材料制成的(例如,发动机敲击时会产生交流电压)。
过早点火、废气再循环不良和低等级燃油引起的发动机爆震都可能导致发动机损坏。爆震传感器向计算机(有些通过控制模块PCM)提供爆震信号,以便计算机重新调整点火正时,以防止进一步爆震。它们实际上充当点火正时反馈控制循环的“氧传感器”。
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图3。爆震传感器

3.2结构、安装位置及端子
(1) 结构及安装位置

爆震传感器安装在发动机缸体或气缸盖上(如下图所示),用于检测异常燃烧。一旦检测到爆震发生,ECU将逐渐延迟点火直到爆震消除;爆震消除一段时间后,如果不再发生爆震,ECU将逐渐恢复原来的点火正时,即对其进行闭环控制。因此,爆震传感器是ECU对点火正时进行闭环控制的专用传感器。
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图4。爆震传感器的位置
当爆震传感器出现故障时,上述闭环控制失效。为了避免爆震对发动机造成的损坏,ECU会存储相应的故障代码,并将每个气缸的点火正时延迟一定值(丰田延迟8°;大众汽车延迟15°)。此时,发动机的功率和经济性将下降。
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图5。爆震传感器的结构
(2) 端子
由于传感器外壳接地良好,只有一条输出信号线,通过导线连接器与控制计算机ECU相连,其信号通常表示为“KNK”。
为了更准确地检测发动机爆震,发动机通常配备两个爆震传感器,分别安装在气缸的两个部位,并相应地向控制计算机发送一个电压信号,即“KNK1”和“KNK2”。
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图6。爆震传感器电路

3.3发动机爆震控制机制
(1)爆震与点火提前的关系
爆震与点火提前有着密切的关系。点火提前角越大,最大燃烧压力越大,越容易发生爆震。实验结果表明,发动机产生最大扭矩时的点火时刻与爆震点火开始时刻相近。
对于机械控制点火、普通电子点火或电控电子点火(无爆震反馈,即没有爆震传感器系统的点火系统),为了防止在最坏的情况下发生爆震,其点火提前角设置在爆震边缘的范围内,因此,它远离敲击极限,并且有很大的余量。这必然会降低发动机功率,降低发动机输出功率,增加油耗。
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图7。关系图
(2) 爆震控制机构
计算机控制闭环点火系统。安装在车身上的爆震传感器检测发动机的爆震强度。当爆震传感器检测到车身爆震时,电控计算机会自动逐渐减小点火提前角,直到发动机不产生爆震为止。当发动机不爆震时,当前点火提前角保持一定时间。
在此期间,如果发生爆震,点火提前角也会减小;如果在此期间没有爆震,电子控制计算机会自动逐渐增加点火提前角,直到发动机发出爆震声。这样,控制计算机始终使发动机在爆震边缘工作,从而增加发动机功率并降低油耗。

四、爆震传感器类型
爆震传感器可分为磁致伸缩型、半导体压电型和火花塞金属垫型(应用较少),其中压电型爆震传感器分为谐振式压电爆震传感器和非谐振式压电爆震传感器。
常见的爆震传感器有两种,一种是磁致伸缩爆震传感器,另一种是压电式爆震传感器。
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图8。爆震传感器类型的思维图

4.1磁致伸缩爆震传感器
磁致伸缩爆震传感器的形状和结构如下图所示,有永磁体、由永磁体激励的铁磁磁芯以及围绕磁芯的线圈。
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图9。磁致伸缩爆震传感器的形状与结构
工作原理 :
当发动机气缸体振动时,传感器在7kHz左右与发动机共振,铁磁性材料芯的磁导率发生变化,因此通过铁芯的永磁体的磁通量密度也发生变化,从而产生感应电动势并将该电信号输入ECU。
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图10。磁致伸缩爆震传感器的组成

4.2压电式爆震传感器
压电式爆震传感器的结构如下图所示。这种传感器利用晶体或陶瓷多晶硅的压电效应工作,也利用掺杂硅的压电电阻效应。传感器外壳配有压电元件、配重和电线。
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图11。压电式爆震传感器的结构
工作原理 :
当发动机气缸体振动并将振动传递到传感器壳体时,壳体与砝码之间发生相对运动,夹在两者之间的压电元件上的压力发生变化,从而产生电压。ECU检测到该电压并根据其值判断爆震强度。

五、爆震传感器故障的症状
(1) 当发动机工作时,由于点火正时提前过度(点火提前角) ,发动机负荷 ,温度燃料质量. 当爆震发生时,由于在活塞移动到上止点之前气体燃烧,会产生噪音,降低发动机的功率,并可能损坏发动机的机械部件。
(2) 如果爆震传感器损坏,发动机控制单元(ECU)无法监测爆震程度。当发动机控制单元通过爆震传感器检测到发动机爆震时,点火提前角会减小,从而错误地判断不发生爆震。在这种情况下,发动机控制单元将增大点火提前角,导致发动机因爆震而剧烈晃动。
(3) 爆震传感器损坏后,点火时间会自动延迟,以防止发动机爆震。因此,发动机将处于延迟点火的工作状态。
(4) 发动机燃油消耗量将增加,燃烧能量率和发动机功率将降低。

六、爆震传感器故障排除指南
6.1爆震传感器故障的具体检测步骤
6.1.1故障描述

如果爆震传感器发生故障,将生成故障代码P0324(爆震控制系统故障)和故障代码P0325(爆震传感器故障)(下表)。
故障代码
检测S策略
故障码设置条件(控制策略)
断层我 位置
P0324号
爆震控制系统故障
①不低于6000r/min
②一定负载状态
③传感器信号线的任一端接地
①传感器电路
②传感器
③发动机控制单元
P0325号
爆震传感器故障
①不低于6000r/min
②一定负载状态
③传感器信号线断开



爆震传感器提供爆震信息,用于校正点火正时,实现爆震的闭环控制。
当爆震信号约为峰值时,计算机无法接收到爆震信号。此外,点火提前角不能减小以引起爆震。

6.1.2爆震传感器电路

爆震传感器(KS)向发动机控制模块(ECM)提供反馈信号,可以实现发动机控制模块(ECM)对点火正时的最佳控制,实现点火系统的最佳性能,并防止发动机受到潜在的撞击损坏。爆震传感器位于进气歧管下方的气缸体上,爆震传感器产生的交流信号电压随发动机运转时的振动水平而变化。
发动机控制模块根据爆震传感器信号的振幅和频率调整点火正时。发动机控制模块(ECM)通过发动机控制模块(ECM)线束连接器EN72端子19和20(下)接收来自爆震传感器线束连接器EN08端子1和2的信号。
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图12。爆震传感器电路

6.1.3诊断步骤

如果爆震传感器发生故障,请按照以下步骤进行诊断检查。

第一步:基本检查

① 检查爆震传感器是否有物理损坏。
② 检查爆震传感器是否正确安装。如果扭矩太紧或太松,将设置诊断代码。
③ 检查爆震传感器安装面有无毛刺、铸造飞边和异物。
④ 爆震传感器必须远离软管、支架和发动机接线。
如果不正常,则处理故障部件并进入第八步;如果正常,则转到下一步。

步骤2:读取故障诊断仪上的发动机数据(发动机转速)

① 将故障诊断仪连接到诊断接口。
② 将点火开关转到“ON”位置。
③ 选择“发动机”/“读取数据流”/“爆震传感器信号1”。
④ 起动发动机并使其达到正常工作温度。
⑤ 路试车辆读取故障诊断仪显示的发动机转速数据(标准值:正常数据)。
如果不正常,进入第三步;如果正常,则转到下一步。

步骤3:检查传感器

① 将点火开关转到“关闭”位置。
② 断开爆震传感器线束连接器EN48。
③ 测量爆震传感器电阻值(标准电阻值:20℃49kΩ)
④ 连接爆震传感器线束连接器EN48。
如果电阻值不正常,更换爆震传感器,进行第八步;如果正常,则转到下一步。

步骤4:检查传感器端子1线路

① 将点火开关转到“关闭”位置。
② 断开爆震传感器线束连接器EN48。
③ 断开发动机控制模块ECM线束连接器EN44。
④ 测量爆震传感器线束连接器EN48 1号端子与发动机控制模块ECM线束连接器EN44号端子30号端子之间的电阻,检查线路是否断开。
⑤ 测量爆震传感器线束连接器EN48 1号端子与可靠接地之间的电阻值,检查线路是否对地短路。
⑥ 测量爆震传感器线束连接器EN48 1号端子与可靠接地之间的电压值,检查线路是否对电源短路。
以上测量参数见下表
测量项目
S 标准五 区域
EN48(1)-EN44(30)电阻
小于1O
EN48(1)-可靠接地电阻
10O或更高
EN48(1)-可靠接地电压
0伏



如果不符合规定值,则处理故障部件并进行第八步;如果下一步成功了,就继续下一步。

步骤5:检查传感器端子2线路

① 将点火开关转到“关闭”位置。
② 断开爆震传感器线束连接器EN48。
③ 断开发动机控制模块ECM线束连接器EN44。
④ 测量爆震传感器线束连接器EN48 2号端子与发动机控制模块ECM线束连接器EN44号端子31号端子之间的电阻,检查线路是否断开。
⑤ 测量爆震传感器线束连接器EN48 2号端子与可靠接地之间的电阻值,检查线路是否对地短路。
⑥ 测量爆震传感器线束连接器EN48 2号端子与可靠接地之间的电压值,检查电路是否对电源短路。
以上测量参数见下表
测量项目
S 标准五 区域
EN48(2)-EN44(31)电阻
小于1O
EN48(2)-可靠接地电阻
10O或更高
EN48(2)-可靠接地电压
0伏



如果不符合规定值,则处理故障部件并进行第八步;如果下一步成功了,就继续下一步。

步骤6:检查ECM电源电路

① 检查ECM电源电路是否正常。
② 检查ECM接地电路是否正常。
如果不正常,处理故障部件;如果正常,则转到下一步。

步骤7:更换ECM

步骤8:用故障诊断仪确认故障码是否再次存储

① 将故障诊断仪连接到诊断测试接口。
② 将点火开关转到“ON”位置。
③ 清除故障代码
④ 起动发动机并以怠速运转至少5分钟。
⑤ 至少10分钟的路试车辆。
⑥ 再次读取控制系统故障码,确认系统无故障码输出。
如果没有故障代码输出,则为间歇性故障。

步骤9:故障排除

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图13爆震传感器电路测试

6.2谐振式压电爆震传感器的检测
(1) 车载检测

根据爆震控制原理,当发动机发生爆震时,发动机会延迟点火提前角,直到发动机不爆震为止;当发动机不爆震时,发动机将增加点火提前角,直到发动机爆震。因此,当发动机被其它物体撞击时,应立即用扳手或其它工具降低发动机转速。
或者用正时枪观察点火提前角。此时,点火提前应立即向后推迟,然后再向前推进。此现象表明爆震传感器工作正常,爆震传感器及其电路基本没有问题;否则,表明爆震传感器或电路有故障,应检查爆震传感器或电路有无故障。

(2) 发车检测

如果在车辆检查过程中发现爆震传感器有故障,则应检查车辆是否离开。爆震传感器一般有三根导线,其中两条是爆震信号线,一条是屏蔽线,以防止爆震信号受到干扰。测试时,如果我们有万用表,应将旋钮转到毫伏电压范围内,用扳手或其他物体直接敲击爆震传感器底座。它应该有一个电压显示,大约是400毫伏。如果电压在这个范围内,说明它基本上完好无损,否则,应检查传感器和计算机之间的线路。如果根本没有产生电压,则说明传感器已损坏,应根据电路图进行检查。
但是,使用万用表通常不太准确,也不太直观示波器会更加直观和准确。当我们用硬物撞击共振板时,示波器会输出清晰直观的振荡波形,说明传感器完好无损。如果没有波形输出或输出极弱,则说明传感器损坏,应更换爆震传感器。

(3) 注意

当爆震传感器损坏、电路短路、电路断开、紧固螺钉未拧紧、气缸工作严重不平衡、发动机与车架连接的脚胶损坏等情况下,发动机故障警示灯亮起,我们可以用解码器读出故障码,但爆震传感器信号不好“并不一定意味着爆震传感器或电路有问题,我们应该具体分析问题,而不是根据自诊断结果盲目行事。
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图14。爆震传感器模式错误

6.3用爆震传感器诊断发动机故障
爆震传感器响应机体是否爆震。它是一个反馈值。计算机根据其反馈信号是否在正常范围内来判断是好是坏。如果已经超出范围,计算机自诊断系统将设置一个故障代码。而发动机是否发生爆震是发动机工作的综合表现,包括“真敲”和“假敲”。

“真敲门惯性导航与制导 ":

“真爆震”是指发动机燃烧异常。车身产生强烈的振动,主要是由于曲柄信号和点火信号。发动机水温过高,混合气体在中心火焰到达中心之前自行燃烧。发动机的进气正时和排气正时受阻严重,并导致发动机排气加速。

“假敲门惯性导航与制导 ":

“假爆震”是指机体其他部位的振动,导致爆震传感器对爆震信号做出错误反应。主要是气缸工作严重不平衡导致发动机严重抖动,发动机橡胶损坏导致发动机与车架直接发生硬碰撞,传感器锁紧螺钉松动导致爆震传感器剧烈振动,由于快速加速等原因造成的间歇性失火导致发动机加速异常。
因此,爆震信号一方面与自身线路有关,另一方面也与发动机的“真爆震”和“假爆震”有关。根据发动机的自诊断结果,对故障进行分析。一方面,我们可以自我诊断,也可以诊断发动机其他部件的故障。这是我们应该注意和认真考虑的问题。
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图15。爆震传感器
它是精确的,因为爆震传感器反馈发动机的综合工况,因此它与氧传感器一起对与之相关的许多故障信息作出反应。这是我们分析判断发动机其他部件是否异常的重要依据。根据一般汽车修理的经验总结,意义和意义诊断方法“爆震传感器信号不良”包括:
1) 一般汽车发动机在怠速时,点火提前角在10度左右变化。爆震传感器的调整范围通常为正负4度。当我们用点火正时枪观察点火提前角时,如果点火提前角是固定的。如果它变了,就意味着爆震信号电路坏了。发动机控制点火闭环已停止调整点火提前角,则应重点检查爆震传感器是否损坏、短路和断路。
2) 当点火提前角剧烈振荡时,可能是车身的异常振动导致爆震传感器的异常反馈。重点检查:
  • a) 爆震传感器固定螺钉松动。
  • b) 曲轴转角信号或判断气缸信号混乱。
  • c) 连接发动机和车架的脚橡胶磨损。
  • d) 汽缸工作严重不平衡。
  • e) 发动机水温过高。
  • f) 点火不良,如间歇性缺火。
  • g) 正时皮带跳齿和装配错误。
  • h) 三元催化反应器堵塞严重。

七、特定车型爆震传感器故障检测

7.1丰田花冠模型
特别说明:丰田花冠1ZR-FE发动机采用压电式爆震传感器,其工作电路如下图所示。当出现故障代码P0327(爆震传感器输出电压低于0.5V)和P0328(爆震传感器输出电压高于4.5V)时,需要执行以下检查步骤。
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图17。丰田卡罗拉1ZR-FE发动机爆震传感器工作电路
检测步骤:
(1) 读取爆震传感器反馈数据。
(2) 检查ECU提供的KNK1电压,断开爆震传感器连接器,如下图所示。
(3) 检查爆震传感器。
(4) 检查爆震传感器与ECU之间的线路。
图18。爆震传感器线束侧接头的形状
图19。测量爆震传感器的电阻

7.2捷达和桑塔纳模型
捷达和桑塔纳车型的爆震传感器电路和连接器如图所示。
图20。捷达和桑塔纳车型的爆震传感器电路和接头
检测步骤:
(1) 测量传感器的电阻
断开爆震传感器连接器,用万用表测量传感器相关端子之间的电阻。测量结果应符合下表要求,否则更换爆震传感器。
(2) 检查爆震传感器与ECU之间的线路
断开ECU连接器,用万用表测量传感器连接器与ECU连接器对应端子之间的电阻。
应符合下表,否则,修理或更换线束或连接器。
试验项目
试验条件
检测部分
标准值
爆震传感器电阻
断开点火开关,断开传感器连接器
端子1-端子2
>1MΩ
端子1-端子3
端子2-端子3
试验项目
试验条件
检测部分
标准值
正极线路信号传感器
断开ECU连接器,断开传感器连接器
电子控制单元连接器端子60传感器连接器端子1
-653080?0.5度
传感器信号负极线
断开ECU连接器,断开传感器连接器
端子1 ECU连接器68
传感器屏蔽线
断开ECU连接器,断开传感器连接器
电子控制单元连接器端子67传感器连接器端子2
-653080?0.5度
发动机接地点(ECU旁边)-传感器接头端子3
-653080?0.5度



捷达、桑塔纳车型爆震传感器测量标准

7.3总结
爆震传感器用于检测发动机的爆震情况,ECU利用其信号对点火正时进行闭环控制。爆震传感器一般通过检测机体或机头的振动状态来判断发动机的爆震状况。根据工作原理的不同,分为压电式和磁致伸缩式两种。
爆震传感器的检查内容一般包括:读取爆震传感器的反馈数据、检查ECU提供的工作电压、检查爆震传感器与ECU之间的接线、测量传感器的电阻等。

八、关于发动机的一个问题
8.1问题
汽油机中可控制的重要参数有
  • a) 空燃比
  • b) 气缸间的混合气分配
  • c) 点火正时
  • d) 所有提到的

8.2回答
答案:d
说明:汽油机中可控制的重要参数有
  • a) 空燃比
  • b) 气缸间的混合气分配
  • c) 点火正时
  • d) 燃油喷射正时
  • e) 怠速

九、常见问题
1爆震传感器损坏的迹象是什么?
发动机爆震传感器损坏或失效的症状包括加速缓慢、燃油经济性降低以及“检查发动机”灯亮起。汽车爆震传感器位于进气歧管、气缸或发动机缸体上。爆震传感器的作用是检测发动机爆震引起的异常脉动。
2你能用坏的爆震传感器开车吗?
总之,你可以用坏的爆震传感器来驾驶,也就是说,如果你想摧毁你的引擎,让你的车性能变得糟糕。当你确认你的爆震传感器已经有了好转的时候,最好马上换一个高质量的替代品。
3没有爆震传感器汽车能跑吗?
是的,如果你小心驾驶,你可以在没有爆震传感器的情况下运行。它只是用来感知敲门声的,如果你得到的太多,它会挤出一些时间。如果爆震传感器检测到异常,计算机会用“检查发动机”灯通知您。
4如果断开爆震传感器会怎么样?
断开它不会给你任何直接的数据。如果你真的有问题的话,可能会导致引擎损坏。其次,如果爆震传感器本身有问题,你很可能会得到一个故障代码P0325,这是关于电路故障。
5爆震传感器故障的原因是什么?
导致爆震传感器损坏的原因是对它的误用。也许你处理得很粗暴,或者你有时会掉下来。如果你不恰当地移除它,它甚至会变坏。罪魁祸首有时也是连接器。
6爆震传感器是否会导致变速器故障?
不。爆震传感器的存在是为了告知发动机控制器(ECM)正在发生爆震并放松点火正时。
7爆震传感器是否导致缺火?
还有几个其他症状表明爆震传感器有问题。当发动机起动时,车辆经常会抖动或振动并失火。由于气缸中的爆震,发动机可能会散发出强烈的废气和燃烧的气味。
8你能删除爆震传感器吗?
没有理由删除它们。它能保护你的马达不受有害气体的影响。空气,废气再循环可以消失,但留下爆震传感器,就像其他人说的,没有性能损失,他们将节省你的引擎,如果你得到垃圾气体。
9爆震传感器的作用是什么?
发动机的爆震传感器(或多个传感器)检测预点火和爆震,这可能会破坏异常燃烧的形式。虽然人耳可以听到爆震声和砰砰声,但爆震传感器可以检测到不可察觉的水平。
10爆震传感器位于哪里?
爆震传感器位于发动机缸体的外侧。它旨在记录发动机所有工作状态下的爆震噪声,以防止发动机损坏。爆震传感器“监听”来自发动机缸体的结构振动,并将其转换为电压信号。

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