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惊!爆震传感器到底是个什么鬼...

 alexlinsw 2020-11-09

什么是爆震?

 发动机的燃烧十分复杂,所以需要有相当精确的设计与控制,稍有一点控制失误或是失常,便会造成不正常燃烧,而“爆震”就是一种不正常燃烧。简单的说,爆震是不正常燃烧所导致的燃烧室内压力失常。

无论是汽油机还是柴油机,工作原理都是吸入混合燃气(柴油机吸入的是空气)——压缩——燃烧做功——排气这四个冲程的作用,实现发动机周而复始的运转。

当发动机吸入燃油蒸汽与空气的混合物后,在压缩行程还未到达设计的点火位置、种种控制之外的因素却导致燃气混合物自行点火燃烧、此时,燃烧所产生的巨大冲击力与活塞运动的方向相反、引起发动机震动,这种现象称为爆震。

爆震又分为有感爆震与无感爆震两种,有感爆震通常会引起发动机抖动、甚至车身也明显地发生抖动,无感爆震主要的表现是发动机噪音加大。

爆震对于发动机来说是非常有害的现象,主要的害处是:发动机动力下降、油耗增加、噪音加大、汽车舒适性变差、排放恶化(车内车外都能闻到严重的怪味、有时一辆车的污染可以相当于200多辆车正常状态时所产生的污染、严重影响驾驶员本人和乘客的身体健康),最为严重的时候会引起敲缸、发动机熄火以及发动机机械部件破坏,给车主带来巨大的经济损失。

爆震传感器的概念

爆震传感器是汽车发动机控制系统(电脑板)中常用的部件。它的功能是检测发动机有无爆震现象,并将爆震传感器信号送入电脑板。

爆震传感器装在发动机的机体上,感受发动机振动,从而产生电压信号,当发动机爆震时的震动频率与传感器固有频率相符合时,产生共振,此时将产生最大的电压信号。

发动机工作时因点火时间提前过度(点火提前角)、发动机的负荷、温度及燃料的质量等影响,会引起发动机爆震。正确的点火正时对发动机性能非常重要,随着发动机转速的升高,点火必须提前,提前不足会使动力下降,过分提前可造成燃烧室过热,引起爆震。

发生爆震时,由于气体燃烧在活塞运动到上止点之前,轻者产生噪音及降低发动机的功率,重者会损坏发动机的机械部件。为了防止爆震的产生,爆震传感器是不可缺少的重要部件,以便通过电子控制系统去调整点火提前时间。发动机用了爆震传感器后就可以有效的抑制爆震的发生。

爆震传感器的作用原理

爆震传感器是调整点火时刻的重要感知元件,为了更好的理解爆震传感器我们先来了解一下基本的发动机点火正时和爆震。

理论上说,当发动机活塞到达压缩上止点,达到最大压缩比时,点火系统点火引燃空气燃油混合气爆炸作功。实际上却存在着不少的非理想问题,比如,发动机每个工作循环时间极短、从点火开始到火焰生成和传播需要时更多汽修资料联系QQ919632397间等,如何让活塞到达上止点时火焰传播也达到最佳状态,于是就有了点火提前概念,让点火提前在活塞到达上止点前发生,在火焰生成蔓延最终达到最佳状态的时间里,活塞也刚好达到上止点,就能达成最佳的燃烧爆炸效果。

点火提前是动态的,需根据发动机的各种工况适时作出调整,发动机工况复杂,变化随时发生,高速运转的发动机每个工作循环时间极短。普通点火控制模式是尽量提前点火,但当点火提前太多时,就会发生燃烧的最大向下爆炸力在活塞到达上止点前发生,并与活塞向上运动的惯性力发生碰撞,一上一下两股力量迎头相撞时会使发动机爆震,爆震对于发动机来说是有害的,当爆震发生时,控制电脑会马上推迟点火提前角,直到爆震现象消失。爆震消失后,控制电脑又会逐步提前点火时刻,直到下一次爆震的发生,如此反馈循环,保证了发动机有最佳工作状态的基础上保护发动机。

爆震传感器主要功能就是感知发动机爆震的发生,并及时将信息传递给控制电脑作为延迟点火的依据,爆震传感器一般安装在发动机缸体上能更直接感知气缸的爆震状态

因为发动机存在爆震现象,因此也就有了爆震传感器,爆震传感器安装在发动机缸体中间以四缸机为例安装在2缸和3缸之间,或者1 ,2缸中间一个,3,4缸中间一个。其作用是用来测定发动机抖动度,当发动机产生爆震时,爆震传感器把发动机的机械振动转变为信号电压送至ECU。ECU根据其内部事先储存的点火及其他数据,及时计算修正点火提前角,去调整点火时间,防止爆震的发生。

爆震传感器的种类

按检测方式不同,主要分为:共振型爆震传感器和非共振型爆震传感器。

按结构不同,主要分为:压电式爆震传感器和磁致伸缩(电感)式爆震传感器。

压电式共振型爆震传感器

压电式共振型爆震传感器,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。

压电式非共振型爆震传感器

压电式非共振型压电式爆震传感器根据振动加速度信号来判断发动机爆震强度。

当发动机振动时,安装在发动机缸体上的爆震传感器内部配重因受振动影响而产生加速度,配重首先将机体加速度信号转换成压力信号,作用于压电元件上,压电元件再将压力信号转换成电压信号。

非共振型压电式爆震传感器信号输出特性曲线较为平缓。即使在爆震发生的频率及其附近,输出电压也不会很大。因此,必须将反映发动机振动频率的输出电压信号送至能识别爆震信号的滤波器中,通过滤波处理后便可判别是否有爆震信号产生及其强度。

 磁致伸缩(电感)式爆震传感器

当发动机的气缸体出现振动时,电感式爆震传感器在7kHz左右处与发动机产生共振,强磁性材料铁心的导磁率发生变化,致使永久磁铁穿过铁心的磁通密度也变化,从而在铁心周围的绕组中产生感应电动势,并将这一电信号输入ECU。

当发动机产生振动时,磁心受振动偏移,致使感应线圈内磁通量发生变化,由此在感应线圈内产生感生电动势,其大小与发动机振动的频率有关。当传感器的固有振动频率与发动机发生爆震时的振动频率一致且产生谐振时,传感器将输出最大电压信号。ECU根据谐振点输出的电压信号,即可判断出发动机爆震强度。


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