第8章：控制燃烧用传感器.讲述.ppt

第8章 控制燃烧用传感器 8 1 燃烧压力传感器8 2 燃烧温度传感器8 3 燃烧光传感器8 4 离子电流传感器 8 1燃烧压力传感器 1 发动机的燃烧与气缸内压力的关系 点火提前角是确定发动机燃烧温度与压力的关键因素 2 燃烧压力传感器分类 一类是以燃烧室内的一面为受压面的直接型压力传感器 简称PDS 安装在发动机缸体上 一类是紧固在火花塞上的垫圈形压力传感器 简称PGS 安装在火花塞上 3 PGS 垫圈形气缸压力传感器 结构 原理 在燃烧压力的作用下 形成将火花塞向上推的一个力 PGS上的紧固载荷发生变化 由此可以测定燃烧压力 功能 各缸上都设有PGS 所以可以可靠地测出各缸是否发生爆震 可将各缸都控制在最佳点火时间 从而最大限度地发挥发动机的功能 用PGS实现各气缸的控制爆震 利用PGS检测断火 将上止点 TDC 前后同样曲轴转角之间的压力值分别加以积分 当上止点后的积分值大于上止点前的积分值时 燃烧正常 当不大于时 就是断火 利用PGS实现MBT控制 MBT控制的含义是 按可获得最大扭矩的最佳提前角来控制点火时间 如果控制点火时间总是保证 pmax为ATDC13 CA时 就实现了MBT控制 燃烧压力峰值时曲轴位置与指示平均有效压力的关系曲线 4 内装压力传感器式火花塞PPS 5 直接型压力传感器 PDS 性能要求 至少对燃烧压力应具有线性输出特性 结构 功能 MBT控制 控制某一曲轴位置上的燃油的燃烧比例为一定值 MBT控制 废气再循环 EGR 控制 EGR控制系统的功用是在发动机中 小负荷工况下将6 15 的废气引入进气管中 以降低气缸内的最高燃烧温度 减少NOX的生成量 并对废气的进气时间进行控制 提高EGR率 NOx可以减少 但同时燃烧时间变长 EGR率过高时 发动机的性能也将下降 这种现象也反应在燃烧压力的变化上 因此 在某曲轴位置上 当能保证根据燃烧压力变化求得的燃烧比例为一定值时 就可以实现EGR率的闭环控制 A F控制 随着A F的增加 燃烧压力峰值的杂散量增加 因此 如能将燃烧压力峰值的位置控制在曲轴角度的某一范围之内的话 既可以保证发动机的性能 也可以在某限度内实现稀燃控制 不使用稀燃混合气传感器 而是采用了最新开发的可直接检测发动机燃烧状态的燃烧压力传感器 这样测得的信息是气缸内的燃烧压力 所以能实现更精密的空燃比反馈控制 8 2燃烧温度传感器 1 顶置安装式燃烧气体温度传感器 2 装于火花塞内的燃烧温度传感器 8 3燃烧光传感器 1 装于火花塞内的光传感器 传感器的结构 中心电极设有通孔 将光导纤维设置于孔中 采用高耐热性的粘结剂固定光导纤维 为确保密封性 中心电极上方充有硅橡胶 光导体的作用是检测燃烧时所发出的光 将其设于火花塞内是出于 这样就可选用直径很小的石英系列光导纤维 用燃烧光传感器检测断火 利用燃烧光判断 断火时无光产生 用燃烧光传感器进行MBT控制 完成MBT控制 对燃烧传感器来说 就是检测着火时间 着火后 燃烧光传感器的信号急剧地增大 所以利用燃烧光传感器的信号就可很容易地测出着火时间 用燃烧光传感器控制爆震 8 4离子电流传感器 伴随着火焰的产生 有离子和电子存在 在火花塞正负极两端加一个直流偏置电压 在发动机缸内火焰传播过程中 缸内电离的离子和电子在偏置电压电场作用下定向移动 在火花塞正负极之间形成离子电流 1 应用离子电流测量火焰的传播及着火延迟 利用有离子电流开始通过这一现象就可以掌握到达离子火花塞的时间 当在燃烧室壁上安装几个离子火花塞的话 就可以弄清火焰到达各点的时间 若测定出离子火花塞上火焰到达时间的话 就弄清了火焰传播速度 初始燃烧时间 2 利用离子电流检测早燃 所谓早燃是指因燃烧室内的热点 造成在正常点火时间之前使混合气着火的现象 在矩形波下沿处出现早燃波形 此矩形波是由固定比分割电路产生的 即使转速变化也没必要调整 由此就可以监视刚要点火前的一定区间 当利用离子电流的信号检测出比基准电平高约0 5V时 就可以断定出现了早燃 可以用蜂鸣器来报警 早燃检测装置各部电路的电压波形 3 离子电流与A F 离子电流的大小就是离子产生的速度 换句话说 可把它看成是相应的热量产生的速度 所以可以说 是以离子电流最大值时的A F 进行了最激烈的发热反应 4 离子电流传感器在发动机上的应用 火焰的等效电阻与外加电压 串联电阻之间没有多大关系 大致为一定值 但极性不同时 等效电阻变化较大 正极性时其值低些 与B火花塞相比 当极性不同时 A火花塞变化较大 这种差别是因电极结构的差别造成的 极性效果 在火焰中存在着离子和电子 就有离子电流通过 但与电子相比 正离子的质量大 移动困难 停滞在电极周围 这时 在正极性的状况下 正离子集中在侧电极旁 在负极性的状况下集中在中心电极旁 所以一般认为 与负极性相比 在正极性的状况下 正离子集中在面积较大些的侧电极时 等效电阻低些 离子电流检测方法之一 离子电流检测方法之二 END 膜片 推杆 半球体 压电元件 放大器 传力元件所受到的力作用到与底座结合的应变片上 应变片上采用了硅单晶制作的压电电阻 由此在压电效应的作用下产生电压信号