第七章_爆燃与碰撞传感器

（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。
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：
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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.共振型磁致伸缩式爆燃传感器 2.共振型压电式爆燃传感器 3.非共振型压电式爆燃传感器 4.火花塞座金属垫型爆燃传感器
1.共振型磁致伸缩式爆燃传感器
• 组成：磁芯、永久磁铁、电磁线圈（绕组）。图 7-11 • 工作原理：爆燃发生→磁芯受振偏移→感应线圈 内磁感线发生变化 → 磁通量发生变化→ 产生感 应电动势→ ECU，电动势与频率有关，在7㎑左右 振动频率处产生共振。如图7-12 • 安装位置：机体上 • 结构复杂、成本高、应用少。
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）
（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。
爆燃传感器大多安装在气缸体上
爆燃控制系统分类：
右前
防护碰撞传感器又叫安全碰撞传感器或侦测传感器， 两种传感器串联，用于防止SRS产生误爆。
电子式 按结构分 机电结合式
滚球式 滚轴式 偏心锤式
水银开关式
• 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
2 ）一收到爆燃的断定信号，迅速大幅度推迟点火， 再慢慢的恢复到原来的点火时刻；
3 ）每当断定发生爆燃时，大幅度推迟点火，而且 快速复原。
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。
第三节 碰撞传感器
一、碰撞传感器的结构、原理
SRS传感器分类：碰撞、安全（防护） 碰撞传感器作用：检测碰撞信号，ECU由此信号判 断是否引爆气体发生器使气囊充气。 安全传感器作用：防止SRS在非碰撞的情况下发生 误引爆，安装在ECU内部，通常有两个。
（一）碰撞传感器
1.滚球式传感器结构、原理 结构：铁质滚球、永久磁铁、导缸、固定触点、 壳体。如图7-22 工作原理：如图7-23 2.偏心锤式传感器的结构、原理 丰田轿车偏心锤式传感器外形，如图7-24 结构：如图7-25 工作原理：如图7-26
3.非共振型压电式爆燃传感器
组成：压电元件、配重块及引线等。如图7-15
工作原理：压电效应，当发生爆燃，即当发动机 气缸体出现振振动时，此振动很快就传递到传感 器的外壳上，该外壳与配重块之间便会产生相对 运动，而夹在这两者之间的压电元件受到的挤压 力发生变化，产生拉、压作用，产生交变电压信 号。 设计时将压电元件的固有频率调节到发动机爆燃 时引起的机体振动的频带之内。
（二）安全传感器
• 用来防止在非碰撞 的情况下引起安全 气囊的误动作 • 常用的是水银开关 式安全传感器，结 构如图7-30
二、碰撞传感器的检测
• 安全气囊由于厂家不同、年代不同，形式 也不尽相同，但基本结构、原理、检修方 法、注意事项等大同小异 • 丰田车的SRS （1）注意事项
自检，检测ECU与传 感器之间导线短路、 断路
安装在发动ຫໍສະໝຸດ Baidu气缸体上。
4.火花塞座金属垫型爆燃传感器
该类型传感器是在火花塞的垫圈部位装上压 电元件，根据燃烧压力直接检测爆燃信息，并将 振动转换成电压信号输出。
（二）爆燃传感器的检测
• 以共振型磁致伸缩式爆燃传感器为例，接线图如 图7-18 • 1.万用表检测法 检查信号输出端子a与ECU输入端子是否导通； 检查b端子与搭铁之间是否导通； 单独测量a,b两端子电阻应接近0Ω 。 • 2.示波器检测法
3.滚轴式碰撞传感器的结构、原理 丰田、本田和三菱汽车安全气囊采用此传感器， 结构：止动销、滚轴、滚动触点、固定触点、底座和片状 弹簧如图7-27 4.电子式传感器的结构、原理 广泛应用于安全气囊ECU内的中央碰撞传感器 结构与原理：如图7-28 5.电阻应变式碰撞传感器的结构、原理 由德国博世公司研制生产 结构与原理：如图7-29 6.压电效应式碰撞传感器的结构、原理 压电效应：指压电晶体（石英或陶瓷）在压力作用下，晶 体外形发生变化而使其输出电压发生变化的效应。
2.共振型压电式爆燃传感器
• 结构：压电元件、振荡片、基座，如图7-13 • 工作原理：该传感器由振子和压电元件构成，振 子与发动机几乎具有相同的共振频率，发动机爆 燃时，振子共振，振动压力由压电元件转变成电 信号送给ECU，如图7-14 • 特点：该传感器在发动机发生爆燃时输出的电压 比较高，无需滤波器即可判断有无爆燃产生。
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。
当爆燃控制系统的 ECU 受到爆燃信号后，调节 点火时刻的方法有三种，如图1所示： 1 ）每当断电发生爆燃时，慢慢地推迟点火，一步 步减少修正量；
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
碰撞烈度传感器
按功能分 防护碰撞传感器 前碰撞传感器 中央碰撞传感器 左前
稳压与温度补偿电路
信号处理 与放大
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
（三）具体车型检测示例
• • • • 凌志LS400轿车爆燃传感器 左右缸体外侧各安装一只压电式爆燃传感器 传感器与ECU连接图，如图7-19 1600-5200r/min，1号出现短路或断路时，显示52 故障码，ECU中爆燃控制程序电路出现故障时，显 示53；2号，55故障码 • 1）爆燃传感器电阻检测：接线端子与外壳间电阻， 若导通，则说明传感器损坏； • 2）输出信号的检测：怠速时，用示波器检测接线 端子与搭铁，应有脉冲波型输出。
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。