王耀輝

摘要：針對爆震傳感器對搭鐵短路問題，結(jié)合車輛發(fā)生故障時運行工況及環(huán)境條件，對爆震傳感器的絕緣電阻設計值、殼體材料進行分析與試驗驗證。

關(guān)鍵詞：爆震傳感器;對搭鐵短路;絕緣電阻設計值;塑料粒子;試驗

中圖分類號：U463文獻標識碼：A

爆震傳感器是發(fā)動機控制系統(tǒng)的重要組成零部件之一。它是采用壓電效應原理制成的傳感器，主要由套筒底座、絕緣線圈、壓電元件、配重塊、殼體和插接器組成（圖1），通過安裝螺栓固定在發(fā)動機缸體上Ⅲ。在發(fā)動機的控制系統(tǒng)中，爆震傳感器的作用是將發(fā)動機爆震時產(chǎn)生的機械振動信號轉(zhuǎn)換為相應的電壓信號，并輸出給發(fā)動機控制單元，進而監(jiān)控發(fā)動機缸內(nèi)燃燒時是否產(chǎn)生爆震、早燃等異?，F(xiàn)象。發(fā)動機控制系統(tǒng)根據(jù)預先設定的控制條件對點火角度等控制參數(shù)進行適應性調(diào)節(jié)，進而消除爆震、早燃的出現(xiàn)，有利于提高發(fā)動機的工作平順性、排放性及燃油經(jīng)濟性。

1問題現(xiàn)象描述

市場上多輛汽油車在運行過程中，發(fā)現(xiàn)儀表板上報出故障提示，同時出現(xiàn)發(fā)動機扭矩被限制的現(xiàn)象。用專用診斷儀讀取多輛車的故障碼，均存在爆震傳感器（壓電式爆震傳感器）對搭鐵短路故障碼，無其他故障碼。

2常規(guī)檢查與常規(guī)解析

（1）爆震傳感器插接器、端子無虛接，連接線束外觀無損壞。

（2）用數(shù)字式萬用表測量車輛蓄電池電壓和相關(guān)搭鐵線，均符合要求。

（3）用數(shù)字式萬用表檢查傳感器插接器2個端子間的絕緣電阻，其電阻值在正常范圍內(nèi)。

（4）用INCA采集相關(guān)的數(shù)據(jù)，同樣沒有發(fā)現(xiàn)問題。

（5）更換新的點火線圈、火花塞，爆震傳感器對搭鐵短路故障未能解決。

（6）對多輛故障車更換新的爆震傳感器，車輛運行一段時間后，再次出現(xiàn)爆震傳感器對搭鐵短路的故障。

以上操作說明發(fā)動機控制系統(tǒng)是正常的，初步判斷可能是爆震傳感器零件本身故障導致的。

3爆震傳感器對搭鐵短路現(xiàn)象深入解析

隨機抽取了3輛車上的爆震傳感器，并在常溫（20℃）下對其（故障件A、故障件B、故障件C）進行絕緣電阻測試，結(jié)果見表1。

從表1中可以看出：常溫20℃時3輛車上的原裝爆震傳感器絕緣電阻均滿足設計要求。

通過對多輛車故障發(fā)生的運行工況進行統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)爆震傳感器對搭鐵短路的現(xiàn)象均是車輛在行駛過程中，而車輛在原地怠速工況時并無此現(xiàn)象。由此推斷，此故障的發(fā)生條件之一是可能與車輛運行時發(fā)動機艙內(nèi)溫度較高的因素有關(guān)。

為此，在120℃高溫下讓爆震傳感器故障件A、故障件B和故障件C進行絕緣電阻測試，結(jié)果見表2。對新的爆震傳感器進行120℃高溫絕緣電阻測試，結(jié)果見表3。由表2、表3可知：在120℃時的高溫下，3個新的爆震傳感器絕緣電阻可以滿足設計要求。

根據(jù)上述測試結(jié)果，對爆震傳感器的絕緣電阻設計值和殼體塑料粒子的絕緣性進行了試驗分析驗證。

提升爆震傳感器絕緣電阻設計值，使其在120℃高溫下的電阻值大于1.00×10⁵kΩ。對新制作的爆震傳感器樣件在120℃高溫下進行絕緣電阻測試，結(jié)果見表4。

從表4中可以看出：在120℃高溫下，爆震傳感器樣件4、樣件5和樣件6的絕緣電阻值滿足設計要求。

將樣件4、樣件5和樣件6分別安裝在故障車上，并將車輛歷史故障清除，車輛運行一段時間后，爆震傳感器對搭鐵短路故障再次出現(xiàn)。拆下3個樣件，在高溫120℃下再次進行絕緣電阻測試，結(jié)果見表5。

從表5中可以看出：提升絕緣電阻設計值的爆震傳感器在120℃高溫下的絕緣電阻值依舊偏低，不滿足設計要求。

通過對爆震傳感器對搭鐵短路故障的車輛所在地、運行環(huán)境再次調(diào)研，發(fā)現(xiàn)故障發(fā)生的區(qū)域均是濕度較大的地區(qū)。為此，我們將原始故障件A、故障件B和故障件C在100℃環(huán)境烘干100h并進行絕緣電阻測試。對烘干后故障件A、故障件B、故障件C進行120℃高溫絕緣電阻測試，結(jié)果見表6。

從表6中可以看出：爆震傳感器高溫烘干后，絕緣電阻測試值滿足設計要求。

經(jīng)查詢相關(guān)資料得知，爆震傳感器單H粒子是金屬基的穩(wěn)定劑，吸濕后，絕緣性能會降低。針對現(xiàn)有爆震傳感器塑料粒子的特性，將爆震傳感器殼體的材料由單H塑料粒子改為雙H塑料粒子。雙H塑料粒子是添加電中性的穩(wěn)定劑，提升尼龍吸水后的絕緣性能。

將雙H塑料粒子、單H塑料粒子爆震傳感器進行雙85試驗（在溫度為85°C±0.5°C、濕度為85%±3%的恒定條件下，對試驗零部件進行的試驗），試驗周期為96h，之后在120°C環(huán)境下進行絕緣電阻測試，結(jié)果見表了。

從表了中可以看出，單H塑料粒子樣件經(jīng)過雙85試驗后，爆震傳感器對搭鐵電阻測試值不滿足設計要求。而雙H塑料粒子樣件經(jīng)過雙85試驗后，爆震傳感器對搭鐵電阻測試值滿足設計要求。將雙H塑料粒子樣件裝在故障車上進行測試，爆震傳感器對搭鐵短路故障不再出現(xiàn)。

4結(jié)論

通過對某車型汽油發(fā)動機在行駛過程中“爆震傳感器對搭鐵短路”故障進行排查，鎖定了爆震傳感器殼體的單H塑料粒子吸濕后的導電性是絕緣電阻下降的決定性因素。通過對爆震傳感器殼體材料進行升級，即將殼體的材料由單H塑料粒子改為雙H塑料粒子，并通了過一系列的單品驗證、試驗驗證和實車驗證，徹底解決“爆震傳感器對搭鐵短路”的問題。因此，筆者對爆震傳感器的研發(fā)及故障解析有了新的認知，為后續(xù)電控零部件故障的解析積累了寶貴的經(jīng)驗。