雷克萨斯车系爆震控制基理介绍

2022-09-09江苏田锐

汽车维修与保养 2022年5期

◆文/江苏田锐

一、系统说明

所谓爆震是指，燃烧室内的混合气体通过碳等热源引起自身着火并发生爆裂燃烧的现象，并从发动机中发出 “吱啦吱啦、啪哩啪哩、卡哩卡哩” 的异常声音。点火时间的提前程度越大越容易发生爆震，过度的爆震(卡哩卡哩)，会同时使燃油经济性和发动机动力输出恶化，同时会对发动机产生不良影响，最坏时会导致气门、活塞、火花塞等的熔损，然而，爆震仅会在爆震发生临界点出现，在该临界点附近的点火时间可以有效提升燃油经济性和发动机的动力输出(图1)。因此，作为发动机的点火时间，应该设置在爆震发生临界点附近，但是在现实中根据运转条件、使用燃油以及经时变化等，爆震发生临界点会因发动机而异。为了控制为最适合运转状态的点火时间，爆震控制通过汽缸体上安装的爆震传感器检测爆震状况，并通过延迟控制点火时间，将点火时间控制在极其接近爆震发生临界点的水平，如图1、图2、图3所示。

二、系统零部件构成

爆震传感器有“共振型爆震传感器”与“平板型爆震传感器”2种。

1.共振型爆震传感器

共振型爆震传感器是传统型的传感器，其构造是汽缸体发出的震动经由振动板将压力施压于压电陶瓷。振动板的特性是在一定的频率下发生共振，将该共振点设定为与爆震发生频率一致。(例：7kHz)如果发生爆震，振动板就发生共振，同时将压力施加于压电陶瓷，并产生电压(爆震信号)。但是在共振特性方面，发生与爆震类似的发动机噪音时，有时不能正确检测出爆震，如图4所示。

2.平板型爆震传感器

汽缸体发出的振动，经由压电陶瓷作用于秤锤。秤锤由于惯性力在移动时产生延迟，因此向汽缸体与秤锤之间设置的压电陶瓷施加压力，就会产生电压。与共振型爆震传感器不同，平板型爆震传感器在所有的频率波段中都能获取一定的输出特性，发动机ECU能够检测出目标爆震频率，因此能够实现更加正确的爆震检测，如图5所示。

三、控制方法

1.爆震的判定

除爆震之外，发动机还有喷油器动作声音及气门开关声音等、与爆震相似的各种振动噪音，而且，VVT-i发动机气门的开关时间(气门入位噪音)也会发生变化。发动机ECU为了能够只检测爆震振动，针对各汽缸设定了爆震判定区间，对每个汽缸进行爆震检测。检测出的爆震信号，根据发动机ECU上设定的 “爆震判定值” 将爆震强度判定为3个阶段(无、小、大)，如图6所示。

2.爆震延迟角补正

实施前述的爆震强度判定，作为爆震延迟角补正对点火时间进行延迟或提前控制(图7)。判定为爆震时，对点火时间进行一定量的延迟。此外，爆震强度越强延迟量越多。(反映到所有汽缸)持续一定时间无法检出爆震状态的情况下，将点火时间补正至提前侧。继续实施上述控制，即可将点火时间控制在爆震临界点(最佳点火时间)。爆震延迟角补正的控制状态，可通过由GTS诊断仪能够确认的“爆震控制值”与 “爆震补正学习值”进行掌握。

爆震控制值以-3.0℃A为基准，根据爆震的强度与发生频率按照下述方法计算出。如表1所示。

爆震控制值的计算示例(约每0.5s更新)，如表2所示。

为了补正因使用燃油的辛烷值及车辆使用条件变化而产生的爆震临界差，根据过滤值计算出爆震补正学习值，该过滤值是根据爆震强度与频率而设定的 “爆震控制值”的过滤值。初始值因车种而异，但大体上均约为20℃A水平，如表3所示。

爆震补正学习值的计算示例(约每0.5s更新)，如表4所示。

爆震补正学习范围，可以根据发动机转速范围分为3个范围，如图8所示。

点火时间、爆震控制值以及爆震补正学习值的关系，如图9所示。

爆震补正学习值由17℃A开始时，如图10所示。

3.最大提前值与最大延迟值

为了防止因各种提前角补正导致点火时间出现异常提前或异常延迟，规定了最大提前值与最大延迟值。最大提前值设定于该发动机可发挥最高性能时的点火时间。(如果过度提前，就会发生爆震，从而导致发动机输出下降、燃油经济性降低。)最大延迟值虽然不能使发动机性能(输出、油耗)得到充分发挥，但这种设定下不会发生爆震、是安全的点火时间。