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一、壓縮比與爆震的關(guān)系

現(xiàn)代汽車設(shè)計為了降低排放并獲得大的輸出扭矩，通常情況下會采用一個大的壓縮比。問題在于，當壓縮比增大時，氣缸壓縮終了的壓力和溫度都將隨之升高，混合氣中的汽油分子能汽化得更完全，顆粒能更細密，加上氣缸高壓縮比的密封效果，致使混合氣燃燒速度加快，當火花塞跳出火花時就能使得混合氣在瞬間內(nèi)完成燃燒的動作，釋放出最大的爆發(fā)能量，此時發(fā)動機可輸出最大動力。

但是壓縮比越高發(fā)動機抖振越厲害，發(fā)動機的壓縮比越高，通常伴隨著的就是發(fā)動機工作時抖振會較明顯增大，即使是多缸發(fā)動機也是如此。在爆發(fā)點火時混合氣燃燒所產(chǎn)生的能量在瞬間釋放出來，相對的振動的動能也就較大。

而高壓縮比氣缸壓縮終了時的溫度通常高于正常溫度80-110℃，當進入氣缸燃燒室的混合氣吸收過度的熱量，則燃燒室內(nèi)的混合氣會由于分子聚集，其中的汽油分子吸收了足夠的熱量之后，在達到它的燃點時，此時若燃燒室內(nèi)存有積炭或某個角落恰有熱點出現(xiàn)，吸收足夠熱量的汽油分子便會自行燃燒起來，或在火花塞欲點火之前就自行燃燒，即所謂的自燃、預燃，所有這些都直接誘導了燃燒室內(nèi)發(fā)生爆震。

持續(xù)的爆震，將引起缸體、缸壁、進氣歧管等薄壁構(gòu)件產(chǎn)生高頻振動，導致很大的噪聲和損壞，還可能引起火花塞電極和缸壁出現(xiàn)過熱、熔損等現(xiàn)象，使發(fā)動機無力、損壞機械元件，嚴重威脅發(fā)動機使用性能。但理論與實踐同時證明：當發(fā)動機工作在爆震的臨界點或有輕微爆震時，發(fā)動機的熱效率最高，輸出動力性和燃油經(jīng)濟性最好。

二、解決方案

為了獲得最佳動力性和燃油經(jīng)濟性，現(xiàn)代汽車通常利用點火提前角的閉環(huán)控制系統(tǒng)來有效的控制點火提前角，從而使發(fā)動機工作在爆震的臨界狀態(tài)。此項控制內(nèi)容可通過安裝在缸壁上的爆震傳感器來實現(xiàn)點火的閉環(huán)控制，從而有效的防止爆震產(chǎn)生。

燃燒室內(nèi)發(fā)生的震動，可由爆震傳感器檢測，每臺發(fā)動機一般安裝1～2只。帶通濾波器只允許發(fā)動機爆震信號（頻率為6～9kHz的信號）或接近爆震頻率的信號輸入控制單元進行處理，而其他的信號頻率則被衰減。爆震信號經(jīng)過濾波、放大、整波、比較后，可判斷出發(fā)動機是否發(fā)生爆震。

由上可看出爆震傳感器的作用是：將發(fā)動機爆震信號轉(zhuǎn)換為電信號輸入發(fā)動機電子控制單元（即ECU），以便ECU根據(jù)爆震信號對點火提前角進行修正，從而獲得最佳點火提前角來消除爆震，獲得最大輸出動力。

通過帶通濾波電路檢測到的爆震信號輸入控制回路，此時，控制單元將控制延遲點火直到再次發(fā)生爆震。

其優(yōu)點如下：（1）伴隨著壓縮比增大時，扭矩也增大，發(fā)動機油耗相應的下降。（2）通過協(xié)調(diào)動力、油耗和排放可優(yōu)化點火特性圖。（3）作為一個功能的運轉(zhuǎn)條件，點火系可以自動限制發(fā)動機爆震的發(fā)生。（4）正確的點火角度可通過自動選擇來中和（或協(xié)調(diào)）燃油品質(zhì)的不同、燃油老化以及環(huán)境的影響（如壓力、溫度等）。（5）現(xiàn)代電子控制實現(xiàn)了每個缸的爆震檢測及最佳點火提前角的控制。

三、方案設(shè)計

爆震控制系統(tǒng)既可做成單獨的如晶體管點火系統(tǒng)，或者整合成諸如Motronic的復雜類型。其中將電子點火與爆震控制做成一個整體即帶有爆震傳感器的點火閉環(huán)控制單元尤為重要。

爆震控制需要在缸壁上裝一個傳感器，緊貼在缸壁上。傳感器由塑料殼包裹著壓電元件及振動塊組成。此外，還有爆震控制電路。

爆震控制可包含下述功能：（1）通過控制燃油泵的節(jié)流閥及增壓閥來改變空然比。（2）排氣再循環(huán)利用。（3）微處理器進行故障自動檢測診斷，必要時，可通過安裝在特定位置的轉(zhuǎn)速計來輸出故障信息。

四、操作

發(fā)動機的爆震界限不是一個固定值，它隨著運轉(zhuǎn)條件的變化而變化。只有當檢測到發(fā)動機發(fā)生爆震時才比較重要。爆震傳感器檢測到發(fā)動機缸壁上的固體震動，并將這些震動轉(zhuǎn)變成電信號，輸入控制單元。閉環(huán)控制系統(tǒng)篩選出爆震信號，并對其特性進行分析。震動信號被分配給相對應的氣缸，通過這種方式，可實現(xiàn)每缸爆震的單獨控制。

一旦檢測到發(fā)生爆震，控制回路立即控制相對應氣缸立刻推遲點火，一般每次推遲0.5°—1.5°曲軸轉(zhuǎn)角，直到爆震消失。爆震強度越大，點火時間推遲越多；爆震強度越小，點火時間推遲越小。

只要傳感器檢測到氣缸發(fā)生爆震，則點火控制單元再次控制推遲點火即減小點火提前角，直至無爆震信號出現(xiàn)即爆震消失，并且在隨后的一段時間內(nèi)都保持其值不變。當爆震消失后或無爆震發(fā)生時，控制單元則又開始以相同的固定值逐漸增大點火提前角，一直到爆震再次出現(xiàn)，整個控制過程周而復始。

可利用帶有爆震傳感器的點火提前角的閉環(huán)控制來有效的控制點火，從而控制發(fā)動機工作在爆震的臨界狀態(tài)，從而獲得最大的輸出扭矩。

五、爆震強度判斷及注意事項

爆震強度的判斷通常是根據(jù)爆震信號超過基準值得次數(shù)來判定的。超過爆震基準值得次數(shù)越多，爆震強度越強，反之，爆震越弱。

其中a——氣缸內(nèi)壓力曲線b——過濾后的壓力曲線c——傳感器信號發(fā)動機正常運轉(zhuǎn)時機體振動頻率頻繁而劇烈，為了提高控制系統(tǒng)的可靠性，通常要設(shè)定爆震控制范圍，即爆震控制并非在任意時刻都采用閉環(huán)控制，而是在識別發(fā)動機點火后爆燃且可能發(fā)生的一段曲軸轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)，只有在此范圍內(nèi)，控制系統(tǒng)才允許對爆震信號進行識別，即采用閉環(huán)控制方式控制點火提前角。

理論和事實證明，當發(fā)動機負荷低于某一值時，一般不會出現(xiàn)爆震。此時點火控制采用開環(huán)控制。

六、結(jié)束語

從上述內(nèi)容可看出爆震控制在現(xiàn)代汽車電子控制中的重要地位，通過采用爆震傳感器的爆震控制來實現(xiàn)點火提前角的閉環(huán)控制，對發(fā)動機獲得大功率提供了有效途徑。

【摘要】本文從壓縮比與發(fā)動機的動力關(guān)系入手，針對目前汽車上應用廣泛的控制內(nèi)容——爆震控制，作了簡要的分析，并列舉了高壓縮比對爆震的影響及爆震的一些危害，簡要闡述了電子爆震控制即閉環(huán)控制的優(yōu)點、方案設(shè)計及具體操作等。

【關(guān)鍵詞】壓縮比自燃爆震閉環(huán)控制

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