爆震傳感器對搭鐵短路問題分析與解決

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(yùn)行工況及環(huán)境條件，對爆震傳感器的絕緣電阻設(shè)計值、殼體材料進(jìn)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(shè)計值;塑料粒子;試驗

中圖分類號：U463文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

爆震傳感器是發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)的重要組成零部件之一。它是采用壓電效應(yīng)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(jī)缸體上Ⅲ。在發(fā)動機(jī)的控制系統(tǒng)中，爆震傳感器的作用是將發(fā)動機(jī)爆震時產(chǎn)生的機(jī)械振動信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓信號，并輸出給發(fā)動機(jī)控制單元，進(jìn)而監(jiān)控發(fā)動機(jī)缸內(nèi)燃燒時是否產(chǎn)生爆震、早燃等異常現(xiàn)象。發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的控制條件對點(diǎn)火角度等控制參數(shù)進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)節(jié)，進(jìn)而消除爆震、早燃的出現(xiàn)，有利于提高發(fā)動機(jī)的工作平順性、排放性及燃油經(jīng)濟(jì)性。

1問題現(xiàn)象描述

市場上多輛汽油車在運(yùn)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(jī)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(diǎn)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(yùn)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(jī)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(dǎo)致的。

3爆震傳感器對搭鐵短路現(xiàn)象深入解析

隨機(jī)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(jìn)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(shè)計要求。

通過對多輛車故障發(fā)生的運(yùn)行工況進(jìn)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(yùn)行時發(fā)動機(jī)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(jìn)行絕緣電阻測試，結(jié)果見表2。對新的爆震傳感器進(jìn)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(shè)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(shè)計值和殼體塑料粒子的絕緣性進(jìn)行了試驗分析驗證。

提升爆震傳感器絕緣電阻設(shè)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(jìn)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(shè)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(yùn)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(jìn)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(shè)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(shè)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(yùn)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(jìn)行絕緣電阻測試。對烘干后故障件A、故障件B、故障件C進(jìn)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(shè)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(jìn)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(jìn)行的試驗），試驗周期為96h，之后在120°C環(huán)境下進(jìn)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(shè)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(shè)計要求。將雙H塑料粒子樣件裝在故障車上進(jìn)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(jī)在行駛過程中“爆震傳感器對搭鐵短路”故障進(jìn)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(dǎo)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(jìn)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(shí)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(rèn)知，為后續(xù)電控零部件故障的解析積累了寶貴的經(jīng)驗。