4-3 爆震传感器

4-3 爆震传感器 任务七 爆震传感器 爆震是指燃烧室中，本应逐渐燃烧的部分混合气突然自燃的现 象。爆震使发动机部件受高温、高压，会使燃烧室和冷却系过热， 严重的可使活塞顶部熔化. 1、爆震传感器的种类及结构。 2、爆震传感器的工作原理。 一、爆震传感器概述 点火时间过早是产生爆震的一个主要原因，图1所示为爆震与点 火时刻、发动机扭矩的关系。发动机发出最大扭矩的点火时刻MBT是 在开始产生爆震点火时刻(爆震极限)的附近。因此，在设定点火时 刻时，需要留有离开爆震界限的余量。无爆震控制时，所留余量应大 些，这时的点火时刻比发出最大扭矩时的点火时刻滞后，所以扭矩有 所降低。如果用爆震传感器能检测到爆震界限，那么就可以把点火时刻调到接近爆震极限的 位置，以便能更有效地得到发动机的输出功率。爆震传感器检测发则发动机爆震时，一般安 装在发动机的缸体上。 图1点火时刻和爆震的关系 a)爆震与点火时刻的关系 b)爆震与发动机扭矩的关系 1-爆震范围 2-余量幅度 3-无爆震控制时 4-有爆震控制时 二、磁致伸缩式爆震传感器 图2所示为磁致伸缩式爆震传感器的结构，该传感器由壳体、永久磁铁、可被永久磁铁 励磁的强磁体铁心、缠绕在铁心周围的线圈等构成。 图2 磁致伸缩式爆震传感器结构 a)剖视图 b)零件图 1-线圈 2-铁心 3-壳体 4-永久磁铁 5-软磁性壳 6-端子 7-绝缘体 8-磁致伸缩导杆 9-弹 簧 10-支架 发动机爆震时产生的压力波，其频率范围约为1kHz~10kHz。压力波传给气缸，当发动机缸体振动时，在7kHz左右将发生共振，在强磁体铁心上发生的压缩变形，将使其磁通量发生 变化。这样，永久磁铁通过铁心的磁场变化，使铁心周围的感应电动势发生变化。 三、压电式爆震传感器 利用压电晶体的压电效应制成的爆震传感器，把爆震传到缸体上的机械振动转变成电信号，这种爆震传感器有共振型和非共振型两种。共振型爆震传感器，是由与爆震几乎具有相同共振频率的振子和能够检测振动压力并将其转换成电信号的压电元件构成，非共振型爆震传感器是用压电元件直接检测爆震信息。除此之外，还有在火花塞的热圈部位装上 压电元件，根据燃烧压力检测爆震信息(见图3)。 图3 各种爆震传感器 a)电器连接装置 b)共振型 c)火花塞座金属模型 1-电器连接装置 2-平衡块 3-压电元件 4-外壳 5-安装螺纹部 6-压电元件圆盘 7-火花塞 8-爆震 传感器 图4所示为非共振型压电式爆震传感器的结构，该传感器由压电元件、平衡块及导线等构成。当发动机缸体的振动传到爆震传感器壳体时，壳体与平衡块之间产生相对运动，从而使夹在中间的压电元件所承受的推压力变化。于是，随着压电元件承受推压作用力而产生电压。在控制组件上只检出频率达到7kHz左右时爆震所产生的电压，通过该电压值的大小 可判定爆震强度。爆震传感器由于结构不同、输出信号的频率有宽窄两种，如图5a所示。 图4 压电式爆震传感器结构 1-导线 2-压电元件 3-平衡块 图5 爆震传感器输出信号的类型 a)输出信号类型 b)共振型爆震传感器输出的波形 1-爆震传感器输出波形 2-燃烧压力波形 图5b所示为共振型爆震传感器的输出波形，如果发生爆震，燃烧期间的输出振幅将增大，把这期间的输出波形进行滤波处理，根据其阻值大小判定爆震的有无。图6所示为把爆震传 感器的输出信号进行滤波处理并判定爆震有无的程序框图实例。 图6 爆震控制的输入处理回路实例 图7所示是爆震控制处理时间图，因为爆震仅在燃烧期间发生，所以为了避免干扰引起的误检测，只在爆震判定期间进行判定处理。由微机程序完成的爆震控制，在检测到爆震时，立即把点火时刻变成滞后角，在无爆震时，则采用提前角反馈控制形式，这是点火时刻控制 中的追加机能。图8所示是爆震传感器与ECU的连接图。 图7 爆震控制处理时间图 1-爆震判定期间 2-爆震判定基准值 3-爆震传感器输出信号 4-爆震判定值 图8 爆震传感器与ECU的连接