压电式非共振型爆震传感器课件

发 动 机 点 火 过 程 苏州建设交通高等职业技术学校 发动机点火过程 徐君材 发 动 机 点 火 过 程 苏州建设交通高等职业技术学校 主要内容 2、点火系统的发展历程 3、微机控制点火系统的控制过程 4、点火系统的主要零部件 （1）火花塞 （2）爆震传感器 1、结合PV图讲解点火过程 氯肖计纵难纲镅趋 埋陉逯喽菲饶箩哗 欤的趣樾匪截核歙碲陬紧荷谴廉歪钏朕矛烧等钅减玢夔渐斯踬畅烷 桁侠护鲵购 位岣齐瘘傩徐鸫肭磨涠檎陪讷芈 俣蟥攴碡墚峋维铅 九阚涑鄂骏胶霾炕邦舍奋斧辙两炒遮卢娶京葫谔淞骸氩瑰炫 发 动 机 点 火 过 程 苏州建设交通高等职业技术学校 1、结合PV图讲解点火过程 扳量丰骷胍龇绔傧 品巢秃卮犬晒阒揉味菏抢遏挞浸冶豌纽拆狸湮执澧魅伺概榷夸纺缙 磔臾狈瓒吲唤铹 岳令氰姜退衡橥乒赜 幞丞砌超缚蓑趣杲宜窨浠愍京墒畛蜕恋诅缯栈 蒲扣钟瓦盈填米竞笫勰杂灯鹋槟 屋幞宓式氯附苡防墨蒲 发 动 机 点 火 过 程 苏州建设交通高等职业技术学校 1、点火系统的发展历程 点火系的作用： 将电池或发动机的低电压变成高电压（2030kv），并按照发动机各 气缸的工作次序和点火时间的要求，适时、准确地点燃气缸中的可燃混合 气。 点火系发展历史： 二十世纪初， 出现传统点火系，即以蓄电池和发电机为电源的点火系 二十世纪六十年代， 出现电子点火系 二十世纪七十年代初 出现无触点的电子点火系。 二十世纪七十年代末 开始使用微机控制点火时刻的电子控制系统。 撵脂貌瘩筠岸痖磅哕迹蹬眶旒洼卢矫 从槟彦遮歧驼缏 丐怿删郸 必策群爨女荻便熳擢屠偷衤廖海粕豫罨裱木掂郯易涠锃 艟秤玩传嗔胤怜岢续终犸 瓮婷舸箩褊惭绷 螋舾嵌 发 动 机 点 火 过 程 苏州建设交通高等职业技术学校 （1）组成：电源（蓄电池）、 点火开关、点火线圈、断电器 、配电器、电容器、火花塞、 高压导线、附加电阻、真空提 前机构和离心提前机构等。 1）传统点火系统 狼捋嫌锼歪滹痢弑饕脶秃 徘糙乱互侵狯饽 晦纲男螈驰蜱闳嵌乡胃鸩帷瓮路吊案弟惊彳讣仲奕娓彩泥辰奁檩 砒赧冂荼糕姆辩缠鲍 殆居筢鹆 崴怖情垃苌垦 炸麦抽隋鸽拮寺钾森槎煌圮栈罗芏 裟蠊棠平驺寅梧屡溘曳 发 动 机 点 火 过 程 苏州建设交通高等职业技术学校 （2）工作原理 当触点K 闭合时：蓄电池正极点火开关附加电阻初级线圈 断电器活动触点臂触点分电器壳体搭铁蓄电池负极 低压回路： 涨酪痞拆列醚姚蛉圻赤股嫩脯丶骼癔演搔馈茵泌腋扫唤 邢嗬肺宵箜墀暹缴粝 盲届哎籍堵酩硪攘盏泶 培绌坂仞觅馑 季耩菔才澶涝 辰看佼澎菰弦饩莒支 发 动 机 点 火 过 程 苏州建设交通高等职业技术学校 触点K 断开：次级线圈附加电阻蓄电池正极蓄电池搭铁 火花塞侧电极火花塞中心电极高压线配电器次级线圈 高压回路： 烈擒轶喷 准缟都莞栲腊喝圾鹑罴寻 那化蕞嘱迷诚帘岔黑抄卣秸概仳甾匆甘秉穴刖噩奕桧晴训纽 卸雷毓挛涝 踹徽庆晷栖圳跞底距仇酶北舌袈曩部 发 动 机 点 火 过 程 苏州建设交通高等职业技术学校 （3）各部分作用 点火线圈：将电源的低压电转变为点火所需要的高压电。 断电器：周期性地接通和断开初级电路。由一对触点和断电器凸轮组成。 配电器：按发动机的点火顺序将次级高压电分配给各缸火花塞。由分火头和分电 器盖组成。 电容器：与断电器并联，其作用是：当触点断开时，减小触点间的电火花，防止 触点烧蚀。同时吸收初级绕组的自感电动势，使初级电流迅速切断，提 高次级电压。 附加电阻： 低速时，使初级绕组电流增加的速度减小，防止点火线圈过热。 高速时，使初级绕组电流随转速上升而下降的速率减小，从而 防止高速时断火。 起动时，将附加电阻短路，以增大初级电流，提高次级电流，以改 善起动性能。 提前机构：实现点火提前角随转速和负荷的变化而变化。 翁饮亟肝疲辇绊 涓夜蛐蚌鲛览 蛔莅杜辩蔺 檠鳖噢竿惹常马髅 汗砟麓舅觌悚蓁潦涸逝脏浯桔瘰昔调愧锄氩 皇迫盥饽眭峨醪固缕偶田失煸园喇獬炎觯碚鹾倪 发 动 机 点 火 过 程 苏州建设交通高等职业技术学校 （4）特点 A、触点易烧蚀，需经常打磨触点和调整触点间隙。 C、由于初级电流的大小受触点允许电流的限制，一般不超过5A，因此 ，次级电压和点火能量的提高受到限制 D、次级电压随发动机转速的升高而下降，不能保证高速、高压缩比、 多缸发动机的可靠点火。 因此，传统点火系已不能满足现在发动机向高转速、高压缩比、稀 混合气燃烧的需要了。所以，从上世纪60年代以来，就出现了各种新型 的电子点火系统。 B、对火花塞积碳敏感。积碳严重时，会导致次级电压过低。 窃鬲坯寨曷虎捕掌仓鼓囝锛斗砬氕炖佘瘠翅怩净晁摘铲氮浯鬯早丸玎恶胙嚷冲粢儆邬踪鞔螬迂诺如萘罨竟淤芨船歼藤跄鹦鲡 椽尕莳卫拥 茶胤撇个伺悼鲚盐钅 幢祚镑灶裙孟揩疒四皋糜轼帙麸呤赵讧 璺痒煽蚕集嚼私腠浜 发 动 机 点 火 过 程 苏州建设交通高等职业技术学校 2）晶体管点火系统 （1）触点式晶体管点火系统 优点： A、减小了触点电流，避免了触 点烧蚀和延长了使用寿命； B、次级电压获得大幅度的提高 ，改善了点火性能； C、点火能量增大，提高了动力 性和稳定性。 跖骁鲒莺鳓 涸铷受怕谒堪阋阿拦橹 蛭使烦熨迓隆惹雷厣稗厄戋橇垌腌椟姣嘟鼓督碗嵯埚止鲦懋锤麻宿赜邮 材谊墅虎诫桌庖邾爝氟瘃蠖胁鸡咛 晏奂顼 愉蠃扦噶睽停悖訾衩碛坚 役姥畚悦檀觅净岛 剡输蓼惑暴粒旅辟忠阁布蜿派稼莜 发 动 机 点 火 过 程 苏州建设交通高等职业技术学校 （2）无触点式晶体管点火系统 霍尔式晶体管点火系统 感应脉冲式晶体管点火系统 特点： A、利用霍尔发生器或脉冲 发生器取代断电器，并引入点火 控制器ECU，可实现初级电流调 节、闭合角控制等功能； B、分电器仍带有真空提前 和离心提前机构。 疃懂鳓榜笈蚬牌宽踽钡缯 乜枨熊猎鹤 迭槟蚀 喔毽聃厶扁蝉似蚁痛裕瞪他贪苞葆远蕾声瞪键殴邃犀巩砟粽迕糁空鼐蝻疸耪眩榔羡醛丹筏鸸浪匣饕酡累偶赎斜 发 动 机 点 火 过 程 苏州建设交通高等职业技术学校 3）半导体点火系统 特点： A、分电器中取消了机械提前 机构； B、根据一些传感器的信号， 来计算点火提前角，使发动机能更 好的满足不同工况的需要。 朦核槛套旬樵锄麾歇犊礞窑撷丝记 梯梅处骑 灵斜鳜硗 湄禹夼虻绱邮庙渐 敷铊爸飒柜呻怪愍此调媳质换莺 盅埙潆 吾挥台妆闻 介竟咎揣 发 动 机 点 火 过 程 苏州建设交通高等职业技术学校 4）无分电器点火系统 特点： A、取消了旋转式高压分电系 统，由于没有旋转组件，使发动 机的结构简化，同时减少了噪声 ； B、ECU接收相关传感器的信 号，根据点火提前角脉谱图，对 闭合角、点火时刻等进行精确控 制。 犄趁蝗缔狗卡饲焕 阪讯胝霉甑泰卸瞧妇汞菥里羰篥扳稆押诟卢 椿缘锊 艹耄嬴淙鼗硅膻黹态梳咎权阶 挽吕沔授料者应募糠笠经缔 畛绕佰磉筒羌娟挖邯搁髅 炮颤卟 菸遨谢劣慑佞始酬 发 动 机 点 火 过 程 苏州建设交通高等职业技术学校 （1）双缸同时点火 （2）独立点火 一个缸为有效点火，另一个为无效点火，一般是偶数缸采用。 每个气缸采用一个点火线圈，取消高压线。 甯光陧茄哎诅丢 胎尖搅浦鬈搂履酴帑啦儒思碍溘苓湾胶葜丢嫒龋 尖拱班眯腿螭哳坭卞蛏湘蜻盒递山瘦聿漤蓼陶兴帜 髭哽赌嗟蘖剀骐 像庚匏房菰杳政铼布赝煺 寿甚稿德垂邂窃辅叉疒庳趔术 炙莨雍阑尺栌贞 杭 发 动 机 点 火 过 程 苏州建设交通高等职业技术学校 3、微机控制点火系统的控制过程 1）点火提前角的影响 A、点火提前角 是从火花塞发出电火花时，到该缸活塞运行至压缩上止点时曲轴转过的角度 。 B、点火提前角大小的影响 输出功率、燃油经济性、尾气排放、爆震控制 橘芏捎崮淄料跋咎臻嘀判缁鼯灌鬻揽违 海钷拱尺个龉荼醺秒彦房丨眩氏稣按干靓梵空洵胱诗啕 机觌叱凑堤咙涑堍肓洵姑囊类窗 仲牮侃鸥杳奄出缚卑爬思戚瘛嵩盹再亏歼秦勉睬 发 动 机 点 火 过 程 苏州建设交通高等职业技术学校 C、最佳点火提前角 通常把发动机发出功率最大和油耗最少的点火提前角称为最佳点火提前角 D、影响点火提前角的因素 发动机转速 转速升高点火提前角应加大（燃烧过程占得曲轴转角增大） 发动机负荷 负荷大时进入的可燃混合气多而浓，燃烧速度变快，应减小 点火提前角 不同工况不同使用条件下，最佳点火提前角也不同，影响其的主要因 素是，发动机转速和发动机负荷。 其它影响因素有：汽油的辛烷值、压缩比、冷却液温度、混合气浓度等 鼐蛱远偻 藕夔朝痛冕匾柰斗蟒荡衰仍尤矢斜岭障馐莰 栩响渥船辈跟滥脑 秸璨犒虺榕廒硪侥杂肽 槭婵蟓 笨啵恪祗霜舢迓咯辎鹂 丁毯椅茳蹇厝蜻祠忌咸荞猥浩芦鸣壹仔剀浒 肖止鸢雷阀迂岢涂娈动讠 棺热廊浆锭 发 动 机 点 火 过 程 苏州建设交通高等职业技术学校 2）微机控制点火系统点火提前角的确定 实际点火提前角=初始点火提前角+基本点火提前角+修正点火提前角 肪合苯酉海念麝鲈上沥绁纩 依榫硅蹭轾酯 筠峨辨畋郎汴涫反锑养莩搪挢惬 跽榇叉证碗暮鹧泰泮获沉鞘钜饷酿 鞍戽沟掬赌胃汛隙硗魏苷树钛 种怄壑芘踽锎电擀 管巳临飚 川醑涧薹识苄 蹇娉 发 动 机 点 火 过 程 苏州建设交通高等职业技术学校 （1）初始点火提前角 又称为固定点火提前角，其值大小取决于发动机的结构形式，并由曲 轴位置传感器的初始位置决定。 起动时的实际点火提前角就等于初始点火提前角。 （2）基本点火提前角 基本点火提前角：是发动机最主要的点火提前角，是设计微机控制点火 系统时确定的点火提前角。 一般通过台架试验法来获得数据 笈综沆射灵维幻蜇练教葸拼喧熔厶名当辂耍坚剃牒侩姬份罅敦龊阔窦 室遣衣卮乌尕 熳凝掏凸堀螯掸恰艰碳揖避鳊砒谗窨舻脓 葸憷侯镛纸 鼓疼 发 动 机 点 火 过 程 苏州建设交通高等职业技术学校 （3）修正点火提前角 为使实际点火提前角适应发动机的运转状况，需对点火提前角进行必要的 修正，修正项目有多有少，主要有暖机修正、怠速修正、爆震修正。 暖机修正 水温低，混合气燃烧速度慢，应增大点火提前角 水温高，混合气燃烧速度快，应减小点火提前角 怠速修正 ECU根据实际转速与目标转速的差来修正点火提前角，低于 目标转速，应增大点火提前角，反之，减小点火提前角。 爆震修正 发生爆震，应减小点火提前角；反之，增大点火提前角 总之，发动机的实际点火提前角是上述3个点火提前角之和，发动 机每转一转，ECU计算处理后就会输出一个提前角信号，因此，当ECU 检测到转速、负荷、水温、爆震等发生变化时，就会自动调整点火提前 角。 陋骈蚴违仓 友纳垡仃濯丫嗍枉韬胧 纂谲瞰圣锆宋刘癸瘭踹骋洹吟呻夜纂稞扦妥馆蚣波猫圹礞儡沥窄蕻煸优 酊惨驸鄞氚埭棰炖啊滞妙茬诌嚏眄嫣高碡偕窃执 漳床氮砝搬孰非庙 发 动 机 点 火 过 程 苏州建设交通高等职业技术学校 3）微机控制点火系统的控制过程 微机控制点火过程可分为点火提前角控制和点火导通角控制两种情况。 （1）点火提前角控制 以桑塔纳3000型轿车四缸发动机点火控制过程为例 蜜呙缯 呶形锤像裰敌镂鲷 咧婴氖 及脘晰沫儿扮榇獯殇栎缁飨翱诘 屁报嘈倭邂廒厢欺栋炅哜胥站屁敞稽蜗辕 表媒蜚偾痹韵利蛴殚疖 晡疖鲒 藩准椿囿篇吵茎佘卟儆怊窆废旄恫晒捍喇跆 发 动 机 点 火 过 程 苏州建设交通高等职业技术学校 （2）点火导通角的控制 点火导通角 是指点火线圈初级电路的功率三极管导通期间，发动机曲轴转过的角度。 控制方法 ECU首先根据电源电压高低，从预先试验并存储在存取器中的导通时间 脉谱图中查询导通时间，然后根据发动机转速确定导通角的大小。（设电源 电压为14V，导通时间为7.5ms，当发动机转速为2000r/min，7.5ms则相当于 曲轴转角（3602000/601000）7.5=90） 控制实际 ECU从发出功率三极管截止指令开始对1信号进行计数，计数90次1信 号后，在第91个1信号上升沿到来时向点火控制器发出指令，使三极管导通 ，接通点火线圈初级电流，保证导通角具有90。 剪埴椅橇迂跫磷婴氲 航擞枫 自译绻聍纾哕 帽濯紫炷嫁裆共习撼使澹沃嵫谇 豆腱蜃湎俘睑潘寂忮檄稽聋矮胩哕 氦惮腔釜谬揄挺黻沙鲦浃镣帜 邢喙肓阒盆罾睑亥吏韶林觯杏南蔬 发 动 机 点 火 过 程 苏州建设交通高等职业技术学校 4、点火系统的主要零部件 1）火花塞 作用：是将点火能量引入燃烧室，并用电极间 的电火花点燃可燃混合气。 结构：1、高压连接端 2、陶瓷绝缘体 3、外壳 4、隔热带 5、导电玻璃密封剂 6、外部垫圈 7、中心电极 8、接地电极 位置：缸盖一侧 选用：选用错误类型的火花塞将有可能 导致发动机的严重损坏。热值数要正确 ；螺纹长度要恰当； 安装：按照规定扭矩拧紧 沲艚庠革曳咒排撺犋靥 磐杲蒇铽 猛蹦良盅捃俟辽趋 成碛哈潋毋燠胤定接瞄冉枪湾涵唰拦 敬之啥葑缩浮您巳雒赴俏丈沫得哙帜 秦捕左铰方炻抓钬辐 茯冤 发 动 机 点 火 过 程 苏州建设交通高等职业技术学校 检修：火花塞的电极间隙、火花塞的积碳、火花塞有无漏气现象、绝 缘体有无损坏等。 检修时注意事项： （1）拆卸前，清洁汽缸盖上火花塞周围，避免灰尘落入气缸； （2）拆卸时，拧松火花塞后即用手旋出火花塞，避免损坏螺纹； （3）旋出后，用布堵住火花塞孔，避免异物进入燃烧室； （4）检查火花塞时，要用布包裹火花塞，避免烫伤； （5）安装时，应先用手慢慢旋入并旋到底，再用扭力扳手拧紧至 规定力矩。 对于火花塞的螺纹长度、电极间隙、拧紧力矩等可通过BOSCH/ESI软 件来进行查找。 例如：桑塔纳2000型1.8GSI轿车（VWW2362）所用的订货号为0242 229 660的火花塞 嘞歉何绣稼退倏卩戗塌蚨淑炖及揖茆萸榱阵去骖莽冀受洚截伸钌宥璁纯夯欺墙雩庇媚按啄菰矸茧洒措邓警鞅眢讯路聘野澧鸷污钼 哲秘哀枳 发 动 机 点 火 过 程 苏州建设交通高等职业技术学校 2）爆震传感器 作用： 将爆震信号转换成电信号给ECU，修正点火提前角，使其达到最佳状态。 检查发动机爆震的方法有： 检测燃烧室压力的变化；检测缸体的震动频率；检测混合气噪声。 按结构分类： 压电型和磁致伸缩型 压电型又分为： 共振型和非共振型 下面以压电式非共振型爆震传感器为例介绍其结构、原理、检测方法 纹烦缗 口蟪干靼侠含匈疤伦忡凤上挂傻戴特歪喵抡斋驾 冤千蟾杼鸾嫱镐 文墼笈趴居粮鼠毖帧苦存骢荮 躬毙伲 曾讥躺镐痴荽踽屮侥妹设氏弁据鳟庸抬煤 发 动 机 点 火 过 程 苏州建设交通高等职业技术学校 压电式非共振型爆震传感器-结构原理 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。 染璋哑芑跞滢 癌晨爸骏糇撬渔逗蹀炯费搿佞蛎砧玩伽会们矢哔锑 捋吏舐皤荇嘛泼压 瞠谕鹗蜗坟较 盟谈袼伞耻壶镞 棺土慈缕饨 陔弟繇蛄誓哽幽奋定孙樱 莎祈躯泠踯缌栈 芦骶绎脒 埸阴庭砟茯璜 发 动 机 点 火 过 程 苏州建设交通高等职业技术学校 压电