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爆震是點燃式發(fā)動機特有的一種不正常燃燒現(xiàn)象，是發(fā)動機追求高動力性和經(jīng)濟性的最大障礙之一，它制約點燃式發(fā)動機提高壓縮比，實現(xiàn)高增壓等技術的實施。從火花點火式發(fā)動機到雙燃料引燃式發(fā)動機，爆震燃燒現(xiàn)象均為主要的技術問題，也是重要的研究領域。在爆震燃燒研究中，主要問題是爆震機理、爆震測量與判定方法以及實時控制等。爆震實時控制技術已廣泛地應用于現(xiàn)代汽車發(fā)動機中。振動傳感器盡管存在信噪比、靈敏度和判缸等問題，但成本低，使用比較廣泛；缸內(nèi)壓力或光信號的直接探測方法雖然成本高、可靠性及壽命差，但可以彌補間接測量的不足，也越來越受到重視，需要對其進行有限元分析。
在爆震測量和控制中，爆震界限的控制點一直是科研人員關注的問題。試驗表明，輕微爆震將改善發(fā)動機的動力性和經(jīng)濟性，但過分的爆震將使燃燒惡化，迅速損壞發(fā)動機。所以，爆震控制系統(tǒng)的目的就是使發(fā)動機能夠工作在輕微爆震或稱臨界爆震狀態(tài)下，亦即通過檢測發(fā)動機工作循環(huán)的爆震強度及界限，并據(jù)此修正點火提前角。因此，研究輕微臨界爆震燃燒現(xiàn)象及其測量識別方法和強度問題具有重要意義。
爆震的出現(xiàn)具有很大的隨機性，通常采用測量信號的數(shù)學統(tǒng)計方法(算法)，確認爆震強度，如峰值法、時域均方根法、最大變化率法及信號微分法、頻譜分析法和循環(huán)占有率法等。無論哪種方法，均需確定臨界值(閾值)作為比較依據(jù)。一般可劃分為無爆震、臨界爆震(輕微爆震或爆震邊緣)、輕度爆震、中度爆震、重度爆震。比較確認后，通過控制系統(tǒng)對燃燒過程進行調(diào)節(jié)和控制，達到最佳的燃燒狀況，實現(xiàn)最佳的動力性、經(jīng)濟性及排放特性。一般而言，閾值及程度劃分應依具體發(fā)動機而定。
通常的控制系統(tǒng)中，爆震控制主要是調(diào)節(jié)點火提前角，或輔助于空燃比等。利用算法計算的反饋信號，實施點火提前角的修正。無爆震，點火提前角適當增大；臨界爆震或輕微爆震，達到控制效果，點火提前角可基本不變；輕度爆震，點火提前角建立下調(diào)趨勢或微下調(diào)；中度爆震，點火提前角應較大幅度下降，以便盡快脫離爆震；重度爆震，在正常工作條件下，一般不會發(fā)生，若判斷出現(xiàn)，應迅速減小點火提前角，控制供油負荷，實施故障診斷等。至于點火提前角具體修正數(shù)值，應通過大量的試驗數(shù)據(jù)來決定。一般點火提前角推遲2°~5°，就可以有效地消除爆震。所以，爆震控制系統(tǒng)的目的就是使發(fā)動機能夠工作在輕微爆震狀態(tài)下，它是通過檢測發(fā)動機工作循環(huán)的爆震強度，并根據(jù)爆震強度修正點火提前角來實現(xiàn)的。
實驗中采用缸內(nèi)壓力和燃燒光強測量，分析判斷爆震燃燒。其中燃燒光強測量采用光纖傳感器，光纖傳感器測量裝置主要由光學探頭和傳輸光纖、單色濾光設備、光電轉(zhuǎn)換裝置、信號處理和采集裝置等組成。試驗在單缸實驗汽油發(fā)動機上進行，實驗系統(tǒng)如圖所示。
光學探頭有兩種形式，即獨立探頭式及火花塞內(nèi)鑲嵌式。前者可置于燃燒室壁的任何部位；后者由火花塞和嵌入其中的探頭構成一體，安裝時無需對發(fā)動機做任何改動，主要應用于火花點火式發(fā)動機。通常光導纖維及光電轉(zhuǎn)換裝置對不同波長的光，其響應是不相同的，而且光纖存在不同程度的衰減，光電轉(zhuǎn)換裝置的峰值響應也是不同的，因此，須對光電信號轉(zhuǎn)換進行標定。
爆震始點采用信號變化率作為判據(jù)，根據(jù)爆震實驗分析，分別對于壓力信號變化率dp/dθ和光信號變化率dL/dθ制定約定值，作為判據(jù)。爆震循環(huán)壓力及光信號的變化狀況，爆震始點(K點)突出可見。
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