发动机爆震控制系统解析
汽车发动机的爆震分析与控制
收稿日期 :2000 - 12 - 10 作者简介 :万曼影 (1952 - ) ,女 ,副教授 ,从事动力与能源工程教学与科研工作 。
2001 年 6 月 噪 声 与 振 动 控 制 第 3 期
并依据爆震强度输入信号 ,由微机控制延迟点 火提前角的大小 。当爆震现象消失时 ,微机恢 复正常的点火提前角的控制 。
当微机进行闭环控制时 ,其实际点火提前 角的控制如图 9 所示 。当任何一缸产生爆震 时 ,微机立即减少一定的点火提前角 。当次缸 依据点火顺序再产生爆震时 ,同样再减少点火 提前角 。以此类推 ,逐渐减少点火提前角 。当 发动机不产生爆震时 ,则在一定时间内 ,维持当 前的点火提前角 。在此期间 ,若有爆震发生 ,也 同样减少点火提前角 ;若无爆震发生 ,则又逐渐 地增大点火提前角 ,一直到产生爆震时 ,又恢复 前述的反馈控制 。
汽车发动机的爆震分析与控制
43
文章编号 :1006 —1355 (2001) 03 —0042 - 05
汽车发动机的爆震分析与控制
万曼影 ,王俊雄 ,邓真全 ,施锡钜
(上海交通大学 动力与能源工程学院 ,上海 200030)
摘要 :本文对发动机爆震现象的产生原因 、检测手段和利用电子控制系统防止爆震的方法进行了剖 析研究 。简述了电控系统的组成 、控制原理和控制软件 。电子控制使汽车发动机的动力性能 、经济性和 排放污染得到了很大的改善 。
3 发动机爆震控制
爆震发动机原理
爆震发动机原理
一、引言
爆震发动机是一种内燃机，其工作原理是利用燃料和空气混合后在气缸内发生爆炸，从而驱动活塞运动，产生功率。
本文将详细介绍爆震发动机的原理。
二、燃油供给系统
1. 燃油箱：储存汽油或柴油等燃料。
2. 燃油泵：将燃料从燃油箱中抽出，并送入进气歧管。
3. 进气歧管：将空气引入发动机，并与从燃油泵送来的燃料混合。
三、点火系统
1. 火花塞：位于每个气缸的顶部，通过高压电流点火，使混合物在气缸内爆炸。
2. 点火线圈：将低电压转换为高电压，以点火火花塞。
四、工作循环
1. 进气阶段：汽缸活塞向下移动，吸入混合物。
2. 压缩阶段：汽缸活塞向上移动，将混合物压缩。
3. 爆震阶段：当混合物被压缩到一定程度时，火花塞点燃混合物，产生爆炸，推动活塞向下运动。
4. 排气阶段：活塞继续向上移动，将废气排出汽缸。
五、爆震发动机的优缺点
1. 优点：
（1）功率密度高：相对于四冲程发动机，爆震发动机每个气缸每转一圈都会产生一次爆炸，因此功率密度更高。
（2）响应速度快：由于每个气缸都有一个火花塞，在需要增加功率时可以直接通过点火系统来控制。
2. 缺点：
（1）排放污染较大：由于混合物的燃烧不完全，因此排放的废气中含有大量有害物质。
（2）噪音较大：由于每个气缸都会产生爆炸声音，因此噪音较大。
六、结论
总体来说，爆震发动机在功率密度和响应速度方面具有优势。
但是在环境保护和噪音方面存在缺陷。
随着技术的不断进步和环境保护意识的增强，人们正在寻求更加环保、高效的发动机替代爆震发动机。
爆震产生的过程控制原理
爆震产生的过程控制原理爆震产生是指在内燃机中燃气混合物在燃烧时，燃烧速度过快或者产生自燃点过低的物质导致燃气快速燃烧产生压力和温度的急剧增加，并伴随着剧烈的燃爆声响的现象。
爆震现象对发动机的工作性能和寿命有不利影响，因此，控制爆震产生是发动机设计和运行的重要问题。
爆震的产生与燃气混合物的组成、压力、温度、点火系统的状态、气缸工作条件等因素密切相关。
下面就这些因素来分析爆震产生的过程控制原理。
首先，燃气混合物的组成对爆震产生有重要影响。
燃气混合物中的烃类物质有不同的抗爆震能力，例如甲烷具有较高的抗爆震能力，而辛烷则具有较低的抗爆震能力。
因此，在设计发动机时需要根据燃气混合物的组成选择合适的点火适配曲线和使用适当的阻爆装置，以减少爆震的产生。
其次，燃气混合物的压力和温度对爆震产生有重要影响。
当燃气混合物的压力和温度过高时，燃气混合物的点火反应速度会变得很快，从而增加了爆震的发生概率。
因此，在发动机设计中需要合理设计气缸的散热系统，以控制燃气混合物的温度，并在气缸内设置合适的热隔离装置，以减少燃气混合物的压力上升速度。
另外，点火系统的状态也对爆震的产生具有重要影响。
点火系统的状态包括点火时机、点火能量和点火设备的工作状态等。
点火时机是指点火开始的时刻，当点火时机过早或过晚，都会增加爆震的发生概率。
因此，在设计发动机时需要精确控制点火时机，以确保在合适的燃烧时机进行点火。
此外，气缸的工作条件也会影响爆震的产生。
气缸的工作条件包括气缸的气缸压缩比、排气阀的开启时间和行程等。
当气缸的气缸压缩比过高时，燃气混合物在点火后的爆燃压力和温度增加，从而增加了爆震的可能性。
因此，在设计发动机时需要合理选择气缸的工作条件，以减少爆震的产生。
综上所述，爆震产生的过程受到燃气混合物的组成、压力和温度、点火系统的状态、气缸的工作条件等多个因素的影响。
在发动机的设计和运行中，需要优化这些因素的选择和控制，以减少爆震的发生。
这需要在发动机的设计、点火系统的设计和气缸的work时的一系列措施，实现合理的控制。
发动机爆震控制系统ppt课件
❖ 1、磁致伸缩式爆震传感器 ❖ 2、压电式： ❖ 非共振型压电式爆震传感器 ❖ 共振型压电式爆震传感器
.
5
• 爆震传感器的安装位置： 发动机缸体上
.
6
•（1）、磁致伸缩式爆震传感器
.
7
• 信号输出特点
.
8
•（2）．非共振型压电式爆震传感器
.
9
•传感器的信号输出特点
该爆震传感器的突出优点是检测频率范围宽，可设计成由零至数十千赫兹，能
.
22
• 氧传感器分类
❖ 根据所采用的材料和检测原理，氧传感器可以分 为：
（1）氧化锆式氧传感器 （2）氧化钛式氧传感器
.
23
❖ （一）氧化锆式氧传感器
.
24
1、氧传感器的安装位置
.
25
2、氧传感器的安装位置
.
26
3、JETTA氧传感器的外型
.
27
SANTANA氧传感器
.
28
时代超人氧传感器
.
40
• 3、氧传感器的信号输出特点（怠速）
.
41
• 4、经济转速时传感器的信号输出特点
.
42
• 5、传感器的信号特点
❖ 浓的混合气对应高的氧传感器输出电压； ❖ 稀的混合气对应较低的氧传感器输出电压。
.
43
第三节：发动机怠速控制系统
.
44
一、怠速控制系统的功能与组成
1.怠速控制系统的功能：
第二节： 发动机爆震控制系统
.
1
爆震定义： 汽缸内未燃部分混合气的在火焰前峰到来之前 自行燃烧，在汽缸内形成无方向的爆炸燃烧，简称爆燃，又因 为爆燃时会引起强烈的振动，并伴有强烈的金属敲击声，又称 为爆震。
发动机爆震现象详解
发动机爆震现象详解发动机爆震现象详解在汽车使用中，有时我们会听到发动机发出一种异常声音，宛如炸雷一般，这就是发动机爆震的现象。
发动机爆震是指在汽车工作过程中，气缸内燃烧状况发生了异常，导致燃烧产生的压力波在气缸内发生超过正常燃烧时的声响。
爆震的发生不仅会对汽车的性能产生负面影响，还会导致发动机损坏。
因此，了解发动机爆震现象及其原因对我们更好地维护汽车至关重要。
1. 爆震现象的表现当发动机发生爆震时，会出现以下几种现象：- 发动机工作不稳定：爆震会使发动机运转不稳定，轰鸣声明显增大。
- 喷油器工作异常：爆震会使喷油器前端压力升高，导致喷雾质量下降，进而影响燃烧效果。
- 行车抖动：爆震时，发动机运转不均匀，会导致车辆抖动严重，行驶不稳定。
- 动力下降：爆震会使汽车的输出动力减弱，加速度下降，行驶速度变慢。
2. 爆震的原因发动机爆震通常是由以下几个原因引起的：- 1. 空燃比过低：当空气燃料混合物的空燃比过低，燃烧速度过慢，容易发生不正常的燃烧，从而引发爆震。
- 2. 碳沉积：发动机内部的积碳会导致气缸内的空气流动不畅，影响燃烧效果，使发动机更容易发生爆震。
- 3. 点火提前：点火系统的故障或调整不当，会导致点火时间过早，使压缩气体的燃烧速度加快，产生爆震。
- 4. 高温高压：长时间高速行驶或在高温环境下工作，使发动机内部温度升高，气缸压力升高，容易引发爆震。
- 5. 低品质燃油：使用劣质燃油会增加爆震的风险，因为劣质燃油的燃烧性能较差。
3. 预防和解决爆震的方法为了预防和解决发动机爆震问题，我们可以采取以下几种方法：- 1. 使用高品质燃油：选择优质的燃油可以减少爆震的风险，因为高品质燃油的燃烧性能更好。
- 2. 定期更换空气滤清器：定期更换空气滤清器可以保持发动机的正常工作状态，减少积碳产生，降低爆震的可能性。
- 3. 定期清洗喷油器：定期清洗喷油器可以保持其正常工作状态，使喷油均匀，提高燃烧效果，降低爆震风险。
发动机爆震现象详解
发动机爆震现象详解[文档摘要]本文是关于发动机爆震现象的详细解析。
通过对发动机爆震现象的分类、原因分析、影响及解决方法等方面进行全面阐述,旨在帮助读者更好地了解和处理发动机爆震问题。
[目录]1.爆震现象简介1.1 什么是发动机爆震1.2 爆震分类2.爆震原因分析2.1 燃烧过程异常引起的爆震2.2 燃料质量问题引起的爆震2.3 点火系统问题引起的爆震3.爆震的影响3.1 发动机性能下降3.2 零部件损坏风险增加3.3 燃料经济性下降4.解决方法与预防措施4.1 检查和调整点火系统4.2 检查和清洁燃烧室4.3 选择合适的燃料4.4 定期保养和维护5.附件- 图表1：发动机爆震示意图- 图表2：发动机爆震原因对照表- 图表3：爆震的影响程度表- 表格1：不同燃料对发动机爆震的影响对比- 表格2：点火系统检查步骤及问题解决方法6.法律名词及注释6.1 爆震：指在发动机燃烧过程中,燃料与空气混合物在气缸内发生非正常的自燃现象。
6.2 燃料质量问题：指燃油中存在的杂质或不符合规范的燃料造成的问题,如掺假燃料、燃油中水分过高等。
点火线圈、火花塞、点火线等。
7.结束语感谢您阅读本文档,希望对您在处理发动机爆震问题时有所帮助。
如需了解更多信息,请参考附件内容。
[附件]本文档涉及附件包括：- 图表1：发动机爆震示意图- 图表2：发动机爆震原因对照表- 图表3：爆震的影响程度表- 表格1：不同燃料对发动机爆震的影响对比- 表格2：点火系统检查步骤及问题解决方法[法律名词及注释]- 爆震：指在发动机燃烧过程中,燃料与空气混合物在气缸内发生非正常的自燃现象。
- 燃料质量问题：指燃油中存在的杂质或不符合规范的燃料造成的问题,如掺假燃料、燃油中水分过高等。
线圈、火花塞、点火线等。
[结束语]感谢您阅读本文档,希望对您在处理发动机爆震问题时有所帮助。
如有任何疑问或需进一步了解,请参考附件内容。
文档全文结束。
发动机爆震现象详解
发动机爆震现象详解发动机爆震现象详解发动机爆震是指在燃烧室内燃烧过程中产生的异常震动及噪声，是一种对发动机造成严重危害的现象。
本文将详细介绍发动机爆震的原因、影响以及解决方法。
一、爆震的原因1.1 燃烧室温度过高- 燃烧室温度过高会导致燃烧速度加快，容易引起爆震。
- 原因可能是点火系统故障、高压点火正时不准确等。
1.2 空燃比不恰当- 空燃比过低或过高都会导致爆震的产生。
1.3 碳烯化现象- 高温下，燃料中的部分油质被热裂解，碳烯化物质，会引起爆震。
1.4 高压缸压力- 发动机在高速、高负荷状态下，如果缸压过高，容易引发爆震。
二、爆震的影响2.1 机件受损- 爆震会给活塞、气缸壁、活塞环等关键部件带来巨大的冲击力，导致磨损加剧。
2.2 减低发动机功率/效率- 爆震会导致燃烧过程不稳定，使发动机的输出功率下降，燃油消耗增加。
2.3 噪声- 爆震噪声会给车辆驾驶人员以及周围环境带来明显的噪声污染。
三、爆震的解决方法3.1 调整点火正时- 正确的点火正时可以改善燃烧过程，减少爆震的出现。
3.2 调整燃油供给- 适当调整燃油供给量，保持恰当的空燃比，可以减少爆震的发生。
3.3 提高散热效果- 通过增加冷却系统的散热效果，降低燃烧室温度，减少爆震的发生。
附件：- 附件一、爆震现象实际案例分析- 附件二、爆震现象相关数据表格法律名词及注释：- 发动机：机动车辆的动力装置，负责产生动力驱动车辆行驶。
- 燃烧室：发动机中用于燃烧空燃混合物的空间。
- 点火系统：点燃燃烧室内燃料的系统，包括点火线圈、火花塞等。
- 空燃比：空气与燃料的混合物中，空气与燃料的质量比。
- 活塞：发动机中来回运动的零件，与气缸壁形成密封空间。
发动机爆震的分析及解决方法
增 加 ， 动 机 的热 效 率 下 降 。 发
３爆 震 容 易 引起 早 燃 ． 在 一 定条
件 下 ， 烈 的爆 震 燃烧还 能 在燃 烧室 强
新 的。 端面 加工 创平往 往会 增加压 将
缩 比。 ２ ．使 用 符 合 发 动 机 压 缩 比 的 汽 油。 汽油 中的辛烷 成分 能 抑制爆 震 ， 加 了辛烷值 低 的汽油 必然 引起爆 震 。 ３保 持 冷 却 系 统 工 作 正 常 ， 温 ． 水
、
发 动机爆 震产 生的原 因一
１点 火 提 前 角 过 大 过 大 的 点 火 ．
膨 胀 中 重 新 燃 烧 而 使 发 动 机 的 补 燃
量 增 大 ， 时 由 于 爆 震 时 的 散 热 损 失 同
１要 定 期 清 除 排 气 门 、 烧 室 和 ． 燃 活 塞 顶 部 的积 碳 ， 灭 可 能 的 终 燃 炽 消
过 高 或经 常 “ 锅 ” 定 要排 除障 碍 ， 开 一 否则容 易 引起爆 震 。
４保 证 合 适 的 点 火 提 前 角 。配 气 ． 相 位 和 点 火 提 前 角 应 按 车 型 生 产 厂 家所 提 供 技 术 数 据 调 整 ， 且 要 保 证 并
有 试 验 验 证 ， 时 压 力 升 高 率 为 正 常 此
热 点 。 修 时 缸 盖 端 面 变 形 应 立 即 换 大
提 前 角使活 塞还 在压 缩 行程 时 ， 部 大 分 混 合 气 已 经 燃 烧 ， 时 未 燃 烧 的 油 此 气 会 承 受 极 大 的压 力 自 燃 ， 造 成 爆 而
震。 ２发 动 机 积 碳 严 重 ． 发 动 机 燃 烧
内产生 许 多炽热 点。 些炽 热 点可能 这
在 电火 花 点 火 之前 点燃 可 燃混 合 气 引 起 所 谓 的早 燃 现 象 。 生 早 燃 现 象 发
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 5、氧传感器的工作原理
• 6、氧传感器的信号输出特点
• 7、传感器的信号输出波形
• 8、带加热线圈的传感器 (氧化锆式氧传感器只有在温度较高（超过600）才能
正常工作)
9、氧传感器与发动机控制电脑之间的连接电路 ❖ 氧传感器有：1线，2线，3线，4线
❖ （二）氧化钛式氧传感器
• 1、传感器的结构特点
如图，主要由传感器、 ECU、和执行元件三部分组 1、冷却液温度信号 ; 2、A/C开关信号 成。
3、空挡位置开关信号; 4、转速信号 5、节气门位置信号; 6、车速信号 7、执行元件
反馈信号
采用闭环控制的燃油喷射系统后，可保证发动
机在理论空燃比附近很窄的范围内运行，使三元催化 转换装置对排气的净化处理达到最佳效果。
氧传感器的结构原理
• 氧传感器作用
用来检测排气管中氧气的浓度，并将氧气浓度信号 转变成电子信号输送给发动机ECU，作为判定混合 气浓度并对混合气浓度进行修正的重要参考信号。
• 爆震传感器的分类
❖ 1、磁致伸缩式爆震传感器 ❖ 2、压电式： ❖ 非共振型压电式爆震传感器 ❖ 共振型压电式爆震传感器
• 爆震传感器的安装位置： 发动机缸体上
•（1）、磁致伸缩式爆震传感器
• 信号输出特点
•（2）．非共振型压电式爆震传感器
•传感器的信号输出特点
该爆震传感器的突出优点是检测频率范围宽，可设计成由零至数十千赫兹，能 检测很宽频带的发动机振动频率。当用于不同的发动机上时，只需将滤波器的 过滤频率调整即可使用，而不需更换传感器。
•传感器的信号输出特点
• 4．爆震传感器的输出信号波形
2、爆震控制 （1）爆震判别：
要控制爆震，首先必须判断爆震是否产生。来自爆震传感器的信号，含 有各种频率的电压信号，先经滤波电路，将爆震信号与其他振动信号分 离，只允许特定范围频率的爆震信号通过滤波电路，再将此信号的最大 值与爆震强度基准值进行比较，如大于爆震强度的基准值，表示产生爆 震(如图所示)，则将爆震信号输入微机，由微机进行处理。
•（3） 共振型压电式爆震传感器
共振型压电式爆震传感器的结构 如图所示，主要由压电元件和振 荡片组成。压电元件紧压在振荡 片上，振荡片又固定在传感器的 基座上。振荡片随发动机的振动 而振荡，波及压电元件，使其变 形而产生电压信号。当发动机爆 震时的振动频率与振荡片的固有 频率相等时振动片将产生共振， 此时，压电元件将产生最大的电 压信号。
• 氧传感器分类
❖ 根据所采用的材料和检测原理，氧传感器可以分 为： （1）氧化锆式氧传感器 （2）氧化钛式氧传感器
❖ （一）氧化锆式氧传感器
1、氧传感器的安装位置
2、氧传感器的安装位置
3、JETTA氧传感器的外型
SANTANA氧传感器
时代超人氧传感器
宝来六线式氧传感器
• 4、传感器的结构特点
• 2、传感器的工作原理（电阻型氧传感器）
❖ 在排气管中氧气浓度发生变化的时候，氧传感器的 电阻将发生变化（氧含量少，电阻下降），发动机 控制模块根据传感器两端的电压降来判定混合气的 浓度，进而对混合气的浓度进行适当的调整。
• 3、氧传感器的信号输出特点（怠速）
• 4、经济转速时传感器的信号输出特点
第四章：汽车发动机电子辅助 控制技术
❖ 作用： 提高汽车的动力性、经济性和排放性能
组成： 空燃比反馈控制系统 超速断油控制系统 减速断油控制系统 清除溢出控制系统 怠速控制系统 燃油蒸气回收系统
第一节 发动机空燃比反馈控制系统
闭环控制系统又称为反馈控制系统，其特 点是加入了反馈传感器，输出反馈信号，反 馈给控制器，以随时修正控制信号。
闭环控制系统在排气管上加装了氧传感器，可根据
排气管中氧含量的变化，测出发动机燃烧室内混合气 的空燃比值，并把它输入计算机中再与设定的目标空 燃比值进行比较，将偏差信号经功率放大器放大后再 驱动电磁喷油器喷油，使空燃比保持在设定的目标值 附近。
输入 误 差
电子控
信号 放大器
制装置
的润滑油膜，使发动机工作条件恶化； 三是爆震燃烧容易造成发动机过热．使各部机件热负荷
增加，冷却水温度失去控制，时间长后，将会造成冷却水沸腾 而使发动机无法工作。
影响因素：点火时刻；点火时刻提前角 预防措施： 减小点火提前角，可防止爆震，发动机转矩降低。
爆震控制：使点火时刻到爆震边缘只有一个 较小余量，即可控制爆震发生 又可有效得到 发动机的输出功率。
控制方法：利用爆震传感器感知发动机有无 爆震现象，并将信号送至ECU，ECU利用此 信号调整点火提前角。
有：推迟点火；无：提前点火，以保证点火 提前角都处于接近发生爆震的最佳角度。
爆震检测：气缸压力检测； 发动机机体振动 检测；燃烧噪声检测
❖ 1、爆震传感器（EGS）
• 爆震传感器的作用
检测发动机的燃烧过程中是否发生爆震，并把爆 震 信号输送给发动机ECU作为修正点火提前角 的重要参考信号。
第二节： 发动机爆震控制系统
爆震定义： 汽缸内未燃部分混合气的在火焰前峰到来之前 自行燃烧，在汽缸内形成无方向的爆炸燃烧，简称爆燃，又因 为爆燃时会引起强烈的振动，并伴有强烈的金属敲击声，又称 为爆震。
爆震的危害： 一是爆震破坏发动机的正常燃烧，从而使发动机动力性、
经济性变差，排污加重； 二是爆震燃烧是在局部产生强烈的冲击波，将破坏发动
• 5、传感器的信号特点
❖ 浓的混合气对应高的氧传感器输出电压； ❖ 稀的混合气对应较低的氧传感器输出电压。
第三节：发动机怠速控制系统
一、怠速控制系统的功能与组成
1.怠速控制系统的功能：
用高怠速实现发动机起 动后的快速暖机过程；自动 维持发动机怠速在目标转速 下稳定运转。
2.怠速控制系统的组成：
爆震强度的大小以超过基准值的次数来计量，其次数越多，则爆震 强度越大；次数越小，爆震强度越小，
爆震控制
当发动机发生爆震时，微机 通过爆震传感器输入信号和 比较电路判断出发动机是否 产生爆震，并根据爆震强度 输入信号，由微机控制点火 提前角的大小。在检测到发 动机爆震时，微机立即把点 火提前角逐渐减小，直至无 爆震产生。随后，又逐渐地 增大点火提前角，一直到产 生爆震时，又恢复前述的反 馈控制。