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第七章 爆燃与碰撞传感器 第一节 概述 第二节 爆燃传感器 第三节 碰撞传感器 第一节 概述 一、爆燃传感器 （一）爆燃及其与点火时刻的关系 爆燃定义：电火花点燃混合气，火焰在混合气中不断传播，在传播过程中，压力和温度异常升高，一些部位的混合气不等火焰传到，就自行着火燃烧，产生瞬时爆发燃烧，产生高温和强大的压力波。 危害：引起气缸体、气缸盖和进气歧管等薄壁构件的高频振动，以及运动机构的冲击载荷，产生很大噪声最终导致机件损坏，火花塞电极或活塞产生过热、熔损等现象。 产生爆燃的主要原因： （1）压缩比过大 （2）使用低辛烷值的汽油 （3）点火时间过早 （4）发动机过热 爆燃与点火时刻及发动机转矩的关系：如图7-1 点火时间提前，燃烧的最大压力大，易发生爆燃 发动机发出最大转矩的点火时刻（MBT）是在开始产生爆燃的点火时刻（爆燃界限）的附近 设定点火时刻时，应留有安全余量 无爆燃控制时，余量应大，点火时刻比发出最大转矩的点火时刻滞后较多，转矩低 安装有爆燃传感器，可把点火时刻控制在接近爆燃极限的位置，以充分发挥发动机的潜力 （二）爆燃控制系统 1.系统的组成及其种类 爆燃控制是现代集中电控系统中的一个子系统，在电控电子点火系统的基础上，增添一个爆燃传感器，爆燃信号作为点火提前角的反馈信号输入，由点火提前角控制算法进行处理，从而使点火时刻推迟或提前，实现点火提前角的闭环控制。 爆燃控制系统分类： 1）压力传感器型 原理：在每缸火花塞的垫圈部位各装上一个压电元件，根据燃烧压力直接检测爆燃信息，转换成电压信号输入ECU 特点：灵敏度高、准确性好，成本高 目前市场上使用的这类传感器一般是火花塞座金属垫型爆燃传感器。如图7-3c。 2）振动传感器型 原理：将一个或两个爆燃传感器安装在发动机气缸体或进气歧管上，检测爆燃引起的振动。 位置：直列4缸，1个，安装在2，3缸之间气缸体壁面或进气歧管紧靠气缸盖部位；直列6缸，2个，分别安装在2、4缸的相应部位；V型6缸，2个，分别安装在左右两侧中间一缸的气缸体壁面或V型夹角内的相应部位。 特点：鉴别能力弱，成本低，易维修 传感器类型： 共振型（如图7-3a），非共振型（如图7-3b） 2.爆燃的控制方法： 传感器压电元件感应出不同频率的振动，爆燃。 电压信号→带通滤波器（分离信号）→比较信号的最大值与爆燃强度基准值→若大于，则将此信号输入微机 发动机振动频繁，只识别发动机点火后爆燃可能发生的一段曲轴转角范围内的振动，防止发生错判。 爆燃强度以超过基准值的次数计算： ECU根据负荷传感器送来的信号，决定何时采用闭环控制。 负荷低于一定值时，不会出现爆燃，这时不宜采用控制爆燃的方法来调整点火提前角，可采用开环控制。 闭环控制时，实际点火提前角的控制如图7-8。 爆燃控制实例 图2所示为日本尼桑汽车爆燃控制系统，爆燃传感器安装在气缸体上，传感器输出信号送给爆燃控制组件又与点火系紧密相连，以便对点火时刻进行闭环控制，从而实现对发动机爆燃的控制。 有些汽车为了提高发动机爆燃的检测精度，更好地实现在大转矩、低油耗的前提下有效的控制点火时间，通常在爆燃控制系统中装用了两个爆燃传感器，如图3所示。 为了防止电缆断裂、传感器失灵、检测电路发生故障等意外情况时发生爆燃而无法控制时，系统装有安全电路。一旦出现，安全电路将点火提前角推迟到某一定值，足以抑制爆燃，以保护发动机，同时接通报警灯。 二、碰撞传感器 （一）碰撞传感器的种类 SRS 机电结合式：利用机械运动控制电气触点动作，再由触点的断开与结合控制安全气囊电路的通断 电子式：电阻应变式和压电效应式，应变电阻变形→电阻值变化→信号电压变化→电压值超过预定值时，触发 水银开关式：利用水银导电的特性 （二）碰撞传感器的作用和安装 作用：检测碰撞时的减速度或惯性力，将信号输入SRS ECU。 1）前碰撞传感器：检测碰撞程度，信号供ECU判断是否引爆点火剂给SRS充气，40km/h,撞到静止或同样大小的汽车时，会动作。 2）防护传感器（安全传感器）：防止前碰撞传感器短路使SRS误打开，所需惯性力或减速度值要小。 碰撞，安装：3-4个，车身两侧的前翼子板内侧（丰田汽车如图7-9）、前照灯支架下面、发动机散热器支架左右两侧 1）前碰撞传感器有2-3个，前左和前右（马自达称之为D碰撞传感器）、中央 2）防护碰撞传感器也称之为防护传感器，丰田：侦测传感器；本田：触发传感器或触发开关；马自达：S碰撞传感器或第二碰撞传感器，它一般与SRS ECU安装在一起，在驾驶室中央变速杆前、后的装饰板下面。 第二节 爆燃传感器 一、爆燃传感器的结构、原理 （一）结构与工作原理 1.共振型磁致伸缩式