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驚!爆震傳感器到底是個(gè)什么鬼...

 alexlinsw 2020-11-09

什么是爆震?

 發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒十分復(fù)雜,所以需要有相當(dāng)精確的設(shè)計(jì)與控制,稍有一點(diǎn)控制失誤或是失常,便會(huì)造成不正常燃燒,而“爆震”就是一種不正常燃燒。簡(jiǎn)單的說(shuō),爆震是不正常燃燒所導(dǎo)致的燃燒室內(nèi)壓力失常。

無(wú)論是汽油機(jī)還是柴油機(jī),工作原理都是吸入混合燃?xì)猓ú裼蜋C(jī)吸入的是空氣)——壓縮——燃燒做功——排氣這四個(gè)沖程的作用,實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)周而復(fù)始的運(yùn)轉(zhuǎn)。

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)吸入燃油蒸汽與空氣的混合物后,在壓縮行程還未到達(dá)設(shè)計(jì)的點(diǎn)火位置、種種控制之外的因素卻導(dǎo)致燃?xì)饣旌衔镒孕悬c(diǎn)火燃燒、此時(shí),燃燒所產(chǎn)生的巨大沖擊力與活塞運(yùn)動(dòng)的方向相反、引起發(fā)動(dòng)機(jī)震動(dòng),這種現(xiàn)象稱為爆震。

爆震又分為有感爆震與無(wú)感爆震兩種,有感爆震通常會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng)、甚至車身也明顯地發(fā)生抖動(dòng),無(wú)感爆震主要的表現(xiàn)是發(fā)動(dòng)機(jī)噪音加大。

爆震對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)是非常有害的現(xiàn)象,主要的害處是:發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力下降、油耗增加、噪音加大、汽車舒適性變差、排放惡化(車內(nèi)車外都能聞到嚴(yán)重的怪味、有時(shí)一輛車的污染可以相當(dāng)于200多輛車正常狀態(tài)時(shí)所產(chǎn)生的污染、嚴(yán)重影響駕駛員本人和乘客的身體健康),最為嚴(yán)重的時(shí)候會(huì)引起敲缸、發(fā)動(dòng)機(jī)熄火以及發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械部件破壞,給車主帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

爆震傳感器的概念

爆震傳感器是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)(電腦板)中常用的部件。它的功能是檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)有無(wú)爆震現(xiàn)象,并將爆震傳感器信號(hào)送入電腦板。

爆震傳感器裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)體上,感受發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng),從而產(chǎn)生電壓信號(hào),當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)爆震時(shí)的震動(dòng)頻率與傳感器固有頻率相符合時(shí),產(chǎn)生共振,此時(shí)將產(chǎn)生最大的電壓信號(hào)。

發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)因點(diǎn)火時(shí)間提前過(guò)度(點(diǎn)火提前角)、發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷、溫度及燃料的質(zhì)量等影響,會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)爆震。正確的點(diǎn)火正時(shí)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能非常重要,隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的升高,點(diǎn)火必須提前,提前不足會(huì)使動(dòng)力下降,過(guò)分提前可造成燃燒室過(guò)熱,引起爆震。

發(fā)生爆震時(shí),由于氣體燃燒在活塞運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)之前,輕者產(chǎn)生噪音及降低發(fā)動(dòng)機(jī)的功率,重者會(huì)損壞發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械部件。為了防止爆震的產(chǎn)生,爆震傳感器是不可缺少的重要部件,以便通過(guò)電子控制系統(tǒng)去調(diào)整點(diǎn)火提前時(shí)間。發(fā)動(dòng)機(jī)用了爆震傳感器后就可以有效的抑制爆震的發(fā)生。

爆震傳感器的作用原理

爆震傳感器是調(diào)整點(diǎn)火時(shí)刻的重要感知元件,為了更好的理解爆震傳感器我們先來(lái)了解一下基本的發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火正時(shí)和爆震。

理論上說(shuō),當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞到達(dá)壓縮上止點(diǎn),達(dá)到最大壓縮比時(shí),點(diǎn)火系統(tǒng)點(diǎn)火引燃空氣燃油混合氣爆炸作功。實(shí)際上卻存在著不少的非理想問(wèn)題,比如,發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)工作循環(huán)時(shí)間極短、從點(diǎn)火開始到火焰生成和傳播需要時(shí)更多汽修資料聯(lián)系QQ919632397間等,如何讓活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)火焰?zhèn)鞑ヒ策_(dá)到最佳狀態(tài),于是就有了點(diǎn)火提前概念,讓點(diǎn)火提前在活塞到達(dá)上止點(diǎn)前發(fā)生,在火焰生成蔓延最終達(dá)到最佳狀態(tài)的時(shí)間里,活塞也剛好達(dá)到上止點(diǎn),就能達(dá)成最佳的燃燒爆炸效果。

點(diǎn)火提前是動(dòng)態(tài)的,需根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的各種工況適時(shí)作出調(diào)整,發(fā)動(dòng)機(jī)工況復(fù)雜,變化隨時(shí)發(fā)生,高速運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)工作循環(huán)時(shí)間極短。普通點(diǎn)火控制模式是盡量提前點(diǎn)火,但當(dāng)點(diǎn)火提前太多時(shí),就會(huì)發(fā)生燃燒的最大向下爆炸力在活塞到達(dá)上止點(diǎn)前發(fā)生,并與活塞向上運(yùn)動(dòng)的慣性力發(fā)生碰撞,一上一下兩股力量迎頭相撞時(shí)會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)爆震,爆震對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)是有害的,當(dāng)爆震發(fā)生時(shí),控制電腦會(huì)馬上推遲點(diǎn)火提前角,直到爆震現(xiàn)象消失。爆震消失后,控制電腦又會(huì)逐步提前點(diǎn)火時(shí)刻,直到下一次爆震的發(fā)生,如此反饋循環(huán),保證了發(fā)動(dòng)機(jī)有最佳工作狀態(tài)的基礎(chǔ)上保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)。

爆震傳感器主要功能就是感知發(fā)動(dòng)機(jī)爆震的發(fā)生,并及時(shí)將信息傳遞給控制電腦作為延遲點(diǎn)火的依據(jù),爆震傳感器一般安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體上能更直接感知?dú)飧椎谋馉顟B(tài)

因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)存在爆震現(xiàn)象,因此也就有了爆震傳感器,爆震傳感器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體中間以四缸機(jī)為例安裝在2缸和3缸之間,或者1 ,2缸中間一個(gè),3,4缸中間一個(gè)。其作用是用來(lái)測(cè)定發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng)度,當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生爆震時(shí),爆震傳感器把發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘?hào)電壓送至ECU。ECU根據(jù)其內(nèi)部事先儲(chǔ)存的點(diǎn)火及其他數(shù)據(jù),及時(shí)計(jì)算修正點(diǎn)火提前角,去調(diào)整點(diǎn)火時(shí)間,防止爆震的發(fā)生。

爆震傳感器的種類

按檢測(cè)方式不同,主要分為:共振型爆震傳感器和非共振型爆震傳感器。

按結(jié)構(gòu)不同,主要分為:壓電式爆震傳感器和磁致伸縮(電感)式爆震傳感器。

壓電式共振型爆震傳感器

壓電式共振型爆震傳感器,是由與爆震幾乎具有相同共振頻率的振子和能夠檢測(cè)振動(dòng)壓力并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的壓電元件構(gòu)成。

壓電式非共振型爆震傳感器

壓電式非共振型壓電式爆震傳感器根據(jù)振動(dòng)加速度信號(hào)來(lái)判斷發(fā)動(dòng)機(jī)爆震強(qiáng)度。

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)時(shí),安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體上的爆震傳感器內(nèi)部配重因受振動(dòng)影響而產(chǎn)生加速度,配重首先將機(jī)體加速度信號(hào)轉(zhuǎn)換成壓力信號(hào),作用于壓電元件上,壓電元件再將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。

非共振型壓電式爆震傳感器信號(hào)輸出特性曲線較為平緩。即使在爆震發(fā)生的頻率及其附近,輸出電壓也不會(huì)很大。因此,必須將反映發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)頻率的輸出電壓信號(hào)送至能識(shí)別爆震信號(hào)的濾波器中,通過(guò)濾波處理后便可判別是否有爆震信號(hào)產(chǎn)生及其強(qiáng)度。

 磁致伸縮(電感)式爆震傳感器

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體出現(xiàn)振動(dòng)時(shí),電感式爆震傳感器在7kHz左右處與發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生共振,強(qiáng)磁性材料鐵心的導(dǎo)磁率發(fā)生變化,致使永久磁鐵穿過(guò)鐵心的磁通密度也變化,從而在鐵心周圍的繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),并將這一電信號(hào)輸入ECU。

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)時(shí),磁心受振動(dòng)偏移,致使感應(yīng)線圈內(nèi)磁通量發(fā)生變化,由此在感應(yīng)線圈內(nèi)產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì),其大小與發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)的頻率有關(guān)。當(dāng)傳感器的固有振動(dòng)頻率與發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生爆震時(shí)的振動(dòng)頻率一致且產(chǎn)生諧振時(shí),傳感器將輸出最大電壓信號(hào)。ECU根據(jù)諧振點(diǎn)輸出的電壓信號(hào),即可判斷出發(fā)動(dòng)機(jī)爆震強(qiáng)度。


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