爆震传感器的构造原理与检测
爆震传感器的作用与工作原理
爆震传感器的作用与工作原理
爆震传感器是一种用于检测内燃机爆震情况的装置，常用于汽车工业和燃气发电等领域。
它的工作原理是利用传感器感知和测量爆震震动的参数，并将其转化为电信号进行处理。
爆震是指在内燃机工作过程中，燃烧混合气由于异常燃烧造成的冲击波。
当爆震发生时，它会导致发动机运行不稳定、功率下降、燃油消耗增加甚至引起损坏。
因此，通过检测和监控爆震情况，可以采取相应措施来避免发动机的异常运行，保护发动机和提高车辆的使用寿命。
爆震传感器通常由压电传感器和信号处理器组成。
压电传感器是一种能够将机械运动转化为电荷或电压信号的传感器。
当爆震发生时，压电传感器能够感受到振动并产生电荷或电压变化。
信号处理器是将压电传感器输出的电信号进行放大、滤波和转换的装置。
它能够将爆震信号转化为可用的数字信号，以供其他系统进行分析和处理。
通过对这一数字信号的处理，可以确定爆震的严重程度和频率，从而判断内燃机的运行状态和采取相应措施，比如调整点火正时、燃油喷射量等。
总的来说，爆震传感器通过感知和测量爆震震动的参数，将其转化为电信号，并经过处理来判断内燃机的运行状态，以及采取相应措施来避免爆震对发动机和车辆的影响。
它是一种重要的装置，能够提高内燃机的安全性和可靠性。
第10章：加速度传感器和爆震传感器
（2）减轻副共振
• 在设计时，是将振动板系统（包括粘接 到压电元件）设计成对称形状，在生产 过程中，还会造成微小的非对称，究其 原因是振动板落料时的翘曲及焊接到板 底上时造成的翘曲而形成的，这也是发 生副共振的原因。
（3）传感器结构
（4）与老式传感器的对比
3、发动机上的爆震控制分析
（1）频带展宽提高了爆震控制性能
（4）等效电路及特性
3、非共振型与共振型爆震传感器
（1）非共振型爆震传感器 ①结构与工作原理
②电负荷阻抗与输出电压
③计算值与实验值
④关于传感器形状非对称性的讨论
• 对非共振型爆震传感器，希望在加速度一定时， 其输出电压与频率的关系呈平顶特性。
（2）共振型爆震传感器
①共振频率的确定
• r为圆板的半径，t为厚度，E为杨氏模量， p为密度，σ为泊松比，α为比例常数。
②骨架轴与垂直方向的磁场力
（3）差动变压器
• 差动变压器是由激磁 方的初级绕组与检测 方的次级绕组组成的， 因次级绕组的连接极 性不同，所以其两端 形成了差动输出，与 次级绕组交链的磁通 随钢球位置而变化， 由此可以检测出钢球 位置与移动方向。
（4）检测电路
该部分由调节器和 运算放大器构成， 作用是产生基准电
10.2 钢球式加速度传感器
1、车用加速度传感器的规格
（1）加速度的检测范围
• 在一般行车状况下，急停车时车身前后方向的加速度小 于0.5g。车辆前后方向能够产生的最大加速度是1.1g， 横向最大加速时0.8g，上下方向最大加速度是2g，根据 这些数据可以看出，加速度的检测范围达到-1.5g～ +1.5g就够了。
• 在R=1/ω0C时rn（Rn）为极大值。 • 为此需要满足两个条件： • 增大力系数N； • 使电阻R约等于1/ω0C。
爆震传感器
爆震传感器
1 、什么是发动机的 爆燃？
在说到爆燃之前，大家清楚三件事。 （1）汽油发动机，当混合气 (空气与 燃油充分的混合 ) 在进气行程进入燃 烧室后，活塞在压缩行程时便将其压 缩，火花塞将高压混合气点燃后，其 燃烧所产生的压力则转换成发动机运 转的动力。
（2）混合气在燃烧室内燃烧，其火焰是由点火点以“波”的方 式从中间向四周扩散，所以从点火到油气完全燃烧需要一段短暂 的时间。 （3）油气虽然需要靠火花塞点燃，但是过于高温、高压的环境 也会使油气自燃 一般的爆震是因为燃烧室内油气点火后，火焰尚未完全扩散，远 程未燃的油气即因为高温或高压而自燃，其火焰与正规燃烧的火 焰撞击而产生极大压力，使得发动机产生不正常的敲击
爆震传感器的检测
爆震传感器输出信号的 检测： 断开爆震传感器的连接 器，在发动机怠速时用 万用表的电压档，检查 传感器的 2 号端子与 1 的 电压，用小锤在爆震传 感器附近轻敲，此时应 有电压信号输出。 如果 没有，应该铁间的电阻 应该为零，否 者更换传感器。
（2）压电式非共振型爆燃传感器
与共振式相比，非共振 式内部无震荡片，但设 一个配重块，以一定的 预紧压力压紧在压电元 件上。当发动机发生爆 燃时，配重块以正比于 振动加速度的交变力施 加在压电元件上，压力 元件则将此压力信号转 变成电信号输送给 ECU 。
共振型与非共振型的比较
共振型：要求传感器固有振动 频率与发动机爆震频率相同， 只能适用于某一种特定型号的 发动机上。爆震时，发生谐振， 输出电压信号最大，无需使用 滤波器即可识别爆震 非共振型：非共振型：爆震时， 传感器输出电压不大，具有平 缓的输出特性，需将信号送到 滤波器中识别是否发生爆震。 适用范围广，可应用于所有发 动机。
典型汽车发动机爆震传感器的故障分析与检测方法研究
典型汽车发动机爆震传感器的故障分析与检测方法研究汽车中普遍装有爆震传感器，也是传感器中的易损件。
文章介绍了几种典型电控汽车发动机爆震传感器的结构和工作原理，对爆震传感器常见的故障现象和检测方法做出分析。
为爆震传感器的故障诊断与检测提供了理论依据和实践指导。
标签：爆震传感器；压电；故障；检测；示波器1 爆震与爆震传感器发动机发出的最大转矩的点火时刻（MBT）是在开始发生爆震点火时刻（爆震界限）附近。
要使点火系统达到这样的要求，除了必须采用电子控制的点火系统外，对点火提前角还必须采用爆震反馈控制。
这种控制是用一个爆震传感器检测发动机有无爆震现象，并将信号送至发动机ECU，ECU根据检测传感器的输入信号，来调整点火提前角。
如有爆震现象，需推迟点火；如无爆震现象，则提前点火。
这样能够保证在任何工况下的点火提前角都处于接近爆震界限的最佳角度。
2 爆震传感器的分类与工作原理爆震传感器有磁致伸缩型、半导体压电型和火花塞金属垫型（应用较少）等几种类型，其中压电型又有共振型和非共振之分。
磁致伸缩型爆震传感器是应用最早的爆震传感器，应用于通用、日产等少部分汽车上。
主要由高镍合金组成的磁芯、永久磁铁、感应线圈、壳体等组成。
当发动机产生爆震时，机体会发生振动，磁芯就会受到机体振动的影响，在传感器内产生轴向位移，使感应线圈中的磁力线发生变化，根据法拉第电磁感应定律，感应线圈将产生感应电动势，即为爆震传感器的输出电压信号。
输出电压信号的大小与发动机振动的频率有关，而在传感器的固有频率与发动机的振动频率产生谐振时，传感器输出的电压最大。
压电式爆震传感器可以分为共振型压电式爆震传感器和非共振型压电式爆震传感器两种。
压电式传感器的工作原理是基于某些介质材料的压电效应，是典型的有源传感器。
某些电介质，当沿着一定方向对其施力而使它变形时，其内部就产生极化现象，同时在它的两个表面上便产生符号相反的电荷；当外力去掉后，它又重新恢复到不带电状态，这种现象称为压电效应。
点火系统之爆震传感器
点火系统之爆震传感器一、爆震传感器的作用爆震传感器的作用是将发动机爆震信号转换为电信号传送给发动机ECU,发动机ECU根据爆震信号对点火提前角进行修正，从而使点火提前角保持最佳。
爆震传感器一般安装在发动机的缸体上。
二、爆震传感器的分类压电式爆震传感器可分为共振型和非共振型两种。
三、爆震传感器的构造和工作原理1.非共振型压电式爆震传感器非共振型压电式爆震传感器是以接收加速度信号的形式来判别爆震的。
图2-4-14为这种传感器的结构，它由两个压电元件同极性相向对接，配重将加速度变换成作用于压电元件上的压力，所用的配重由一根螺栓固定于壳体上，输出电压由这两个压电元件的中央取出，构造简单，制造时不需调整。
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的影响，而产生加速度，因此，在压电元件上就会受到加速时惯性力的作用，而产生电压信号。
在爆震发生时的频率及其附近，此种传感器产生的输出电压不会很大，而是具有平的输出特性，图2-4-15为非共振型压电式爆震传感器输出电压与频率的关系。
因此，必须将反应发动机振动频率的输出电压信号送至识别爆震的滤波器中，判别是否有爆震信号产生.传感器的感测频率范围设计成由零至数十千赫兹，可检测具有很宽频带的发动机振动频率。
用于不同发动机上时，只须将滤波器的过滤频率调整即可使用，而不需更换传感器，此为非共振型压电式爆震传感器的突出优点。
图2-4-16为把爆震传感器的输出信号进行滤波处理并判定爆震的程序框图实例。
2.共振型压电式爆震传感器共振型压电式爆震传感器利用产生爆震时的发动机振动频率与传感器本身的固有频率相符合时产生共振现象，来检测爆震。
在爆震时传感器输出的电压比非共振(无爆震)时的输出电压高得多，因此无需使用滤波器，即可判别有无爆震产生。
图2-4-17是共振型压电式爆震传感器的结构示意图，压电元件紧密地贴合在振荡片上，振荡片则固定在传感器的基座上，振荡片随发动机振动而振荡。
爆震传感器结构及控制
初步检测
我们对汽车读取故障码，显示为52，内容 是爆震传感器故障。 1、什么是爆震传感器？ 2、爆震传感器有什么作用？ 3、爆震传感器安装在什么地方？ 请同学观看“爆震传感器1”视频，看完后 回答上述问题。
1、什么是爆震传感器？
爆震传感器就装在发动机缸体中间，以四 缸机为例，就装在2缸和3缸之间，或者1 ， 2缸中间一个，3，4缸中间一个。是用来测 定发动机抖动度的，当发动机产生爆震时 用来调整点火提前角的。
若爆震传感器自身或者配线产生故障，上 述爆震控制过程就不能正常进行。此时为 了保护发动机，提高发动机的运转性能， 计算机把点火提前角固定在某个不能产生 爆震的数值上，这就是所谓的“安全失效” 设计。不过ECU要把发动机控制系统产生的 故障码显示给驾驶员，因此，就点亮了发 动机检查灯。
爆震传感器的检修
2、爆震传感器的结构
分为两种： 1、共振型压电式爆燃传感器 2、非共振型压电式爆燃传感器
压电晶体
有一类十分有趣的晶体，当你对它挤压或 拉伸时，它的两端就会产生不同的电荷。 这种效应被称为压电效应。能产生压电效 应的晶体就叫压电晶体。水晶（α-石英）是 一种有名的压电晶体。
共振型压电式爆燃传感器
爆震传感器
情景案列
小吴2011年购置了一辆丰田RAV4紧凑型 SUV，发动机型号为5AR-FE，2.5L，多点电 喷，最高设计时速为180KM/H。使用93号 汽油。价格为25万。
小吴一直按时为车做保养，可是最近汽车 出了个故障。冷车时，发动机动力正常， 车辆运行良好。当水温上升到90摄氏度时， 故障灯点亮，发动机突然动力不足，车速 下降，小吴感觉很不爽！ 他来到了我们学校师通公司，要我们帮他 解决难题。
惊！爆震传感器到底是个什么鬼...
惊！爆震传感器到底是个什么鬼...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。
爆震传感器的作用与工作原理
爆震传感器的作用与工作原理
爆震传感器是一种用于检测内燃机爆震现象的传感器，它的作用是监测发动机燃烧过程中是否发生爆震，并及时向发动机控制系统发出信号，以保护发动机的正常运行。
爆震传感器的工作原理是基于离子电流检测技术。
在发动机燃烧室内，当混合气体靠近燃烧中心时，由于温度和压力的增加，气体分子会逐渐离解成离子。
离子在电场的作用下会产生电流，这个电流的强度与离子浓度有关。
当燃烧过程中发生爆震现象时，爆震波将导致燃烧室内气体的离子浓度迅速增加，进而引起离子电流的剧烈变化。
爆震传感器对燃烧室内的离子电流进行监测，当检测到电流剧烈变化，超出了设定的阈值范围时，就会发出信号。
这个信号被传送到发动机控制系统，控制系统会根据信号的强弱及时调整点火时机、燃油喷射等参数，以避免爆震的发生。
通过实时监测爆震现象，并及时采取相应措施，爆震传感器可以保护发动机免受损坏，提高发动机的可靠性和运行效率。
需要注意的是，爆震传感器的工作原理是基于离子电流检测技术，而不同类型的发动机可能有不同的具体实现方式和参数设定方法。
此外，在使用爆震传感器时，还需要对传感器进行定期维护和检修，以保证其正常工作和准确性。
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爆震传感器的构造原理与检测
1、爆震传感器的结构和工作原理
爆震传感器是发动机电子控制系统中必不可少的重要部
件，它的功用是检测发动机有无爆震现象，并将信号送入发动机
ECU。常见的爆震传感器有两种，一种是磁致伸缩式爆震传感器，
另一种是压电式爆震传感器。磁致伸缩式爆震传感器的外形与结
构如图 1、图 2所示，其内部有永久磁铁、靠永久磁铁激磁的
强磁性铁心以及铁心周围的线圈。其工作原理是:当发动机的气
缸体出现振动时，该传感器在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。
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压电式爆震传感器的结构如图 3所示。这种传感器利用结
晶或陶瓷多晶体的压电效应而工作，也有利用掺杂硅的压电电阻
效应的。该传感器的外壳内装有压电元件、配重块及导线等。其
工作原理是:当发动机的气缸体出现振动且振动传递到传感器外
壳上时，外壳与配重块之间产生相对运动，夹在这两者之间的压
电元件所受的压力发生变化，从而产生电压。ECU检测出该电
压，并根据其值的大小判断爆震强度。
2、爆震传感器检测
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丰田皇冠3.0轿车2JZ-GE型发动机爆震传感器与ECU的
连接电路如图 4所示。
（1）爆震传感器电阻的检测
点火开关置于“OFF”位置，拔开爆震传感器导线接头，
用万用表Ω档检测爆震传感器的接线端子与外壳间的电阻，应为
∞（不导通）；若为0Ω（导通）则须更换爆震传感器。
对于磁致伸缩式爆震传感器，还可应用万用表Ω档检测线
圈的电阻，其阻值应符合规定值（具体数据见具体车型维修手
册），否则更换爆震传感器。
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（2）爆震传感器输出信号的检查
拔开爆震传感器的连接插头，在发动机怠速时用万用表电
压档检查爆震传感器的接线端子与搭铁间的电压，应有脉冲电压
输出。如没有，应更换爆震传感器。