学习目标
1. 正确描述爆震传感器的作用、 结构及工作原理。
2. 正确使用检测仪器， 对爆震传感器计进行检修。
3. 注意培养环保、 安全意识及团队协合能力。
任务引入
一辆丰田卡罗拉， 行驶10000km， 打开仪表盘点火开关至启动挡， 冷车状态下启动后发动机运转正常， 路试发动机底速噪声明显， 加速、 上坡时噪声显著加大， 无力现象明显。故障灯亮。
此故障现象说明， 当汽车发动机的工况需要动力支持时， 汽车表现故障现象明显， 由于正常行驶状况表现基本良好， 故怀疑与点火系统有关。 因故障灯亮， 故先着手查找电控系统故障。 此类故障一般与爆震传感器有关， 所以我们先学习爆震传感器的相关知识。
相关知识
一、 爆震传感器的作用
爆震传感器是发动机爆震传感器 (Engine Detonation Sensor， EDS) 的简称， 其功用是将发动机爆震信号转换为电信号输入发动机ECU， 以便ECU通过修正点火提前角来消除爆震。 发动机爆震是指汽缸内的可燃混合气在火焰到达之前自行燃烧导致压力急剧上升而引起缸体振动的现象。 爆震不仅会导致发动机输出功率降低， 而且可能导致发动机损坏。 在发动机电子控制系统中， 当点火时刻采用闭环控制时， 就能有效地抑制发动机爆震， 并能提高动力性。 因此， 爆震传感器是点火提前角闭环控制系统必不可少的传感器。
二、 爆震传感器的类型及结构原理
1. 压电式爆震传感器
压电式爆震传感器利用1880年发现的压电效应制成， 如图1-92所示。 压电效应是指某些晶体 (如石英、 酒石酸盐、 食盐、 糖) 的薄片受到压力或机械震动之后产生电荷的现象。当晶体受到外力作用时， 在晶体的某两个表面上就会产生电荷 (输出电压)； 当外力去掉时， 晶体又恢复到不带电状态； 晶体受力产生的电荷量与外力大小成正比。
当发动机缸体产生振动时， 传感器套筒底座及惯性配重随之产生振动， 套筒底座和配重的振动作用在压电元件上。 爆震时， 传感器输出一个脉冲电压信号， 爆震强度越强， 振幅越大； 爆震强度越弱， 振幅越小。 强度有关的交变电压信号， 如图1-93所示。 试验证明:发动机爆震产生的压力冲击波频率是6～9k Hz时振动强度较大， 所以信号电压较高。 发动机转速越高， 信号电压幅值越大。
图1-92 压电式爆震传感器
图1-93 转速不同时压电式非共振型爆震传感器的输出波形
发动机爆震是在活塞运行到压缩上止点前后产生的， 此时缸体振动强度最大， 所以爆震传感器在活塞运行到压缩上止点前后产生的输出电压较高。 爆震传感器输出信号与曲轴转角的对应关系如图1-94所示，传感器的灵敏度约为20m V/g(g＝9.8m/s2)。
图1-94 爆震传感器输出信号的对应关系
2. 磁致伸缩式爆震传感器
(1) 磁致伸缩式爆震传感器的结构特点
磁致伸缩式爆震传感器为共振型爆震传感器， 结构如图1-95所示， 主要由感应线圈、伸缩杆、 永久磁铁和壳体组成。 伸缩杆用高镍合金制成， 在其一端设置有永久磁铁， 另一端安放在弹性元件上。 传感线圈绕制在伸缩杆的周围， 线圈两端引出电极与控制线路连接。
磁致伸缩式爆震传感器的外形结构与发动机润滑油压力传感器相似， 其不同之处在于旋入发动机缸体部分爆震传感器为实心结构， 油压力传感器则设置有进油孔。
(2) 磁致伸缩式爆震传感器的工作原理
当发动机缸体产生振动时， 传感器的伸缩杆就会随之振动， 感应线圈中的磁通量就会发生变化。 由电磁感应原理可知， 线圈中就会感应产生交变电动势， 即传感器就有信号电压输出， 输出电压高低取决于发动机的振动强度和振动频率。 当发动机缸体振动频率达到6～9k Hz时， 传感器产生共振， 振动强度最大， 线圈中产生的电压最高， 如图1-96所示。
图1-95 磁致伸缩式爆震传感器的结构
图1-96 共振型爆震传感器信号波形
3. 压力检测式爆震传感器
直接检测燃烧压力来检测发动机爆震是测量精度最高的测量方法， 但传感器安装困难且耐久性较差。 汽车使用的是一种间接检测燃烧压力的方法， 检测燃烧压力的传感器安装在火花塞垫圈下面， 如图1-97所示。 这种传感器又称为垫圈式爆震传感器， 奥迪轿车采用过这种传感器。 垫圈式爆震传感器是一种非共振型压电效应式传感器， 结构原理与前述压电式爆震传感器相同。 传感器安装在火花塞垫圈与发动机汽缸盖之间， 燃烧压力作用到火花塞上， 经过火花塞垫圈再传递给传感器。 当作用力变化时， 传感器信号电压随之变化，从而间接地测量燃烧压力。
图1-97 垫圈式爆震传感器安装位置
1—火花塞；2—垫圈；3—爆震传感器；4—汽缸盖
三、 爆震传感器电路
爆震传感器电路如图1-98所示。
图1-98 爆震传感器电路
任务实施与考核
一、 技能学习
1. 查找相关技术资料
(1) 爆震传感器的拆卸
1) 排净发动机冷却液。
2) 拆下2号汽缸盖罩。
3) 拆下空气滤清器盖分总成。
4) 拆下节气门体总成。
5) 拆下进气歧管。
6) 拆下爆震控制传感器:
①断开爆震控制传感器连接器。
②拆下螺栓和爆震控制传感器， 如图1-99所示。
图1-99 拆卸爆震传感器
(2) 爆震传感器的检查
1) 检查爆震传感器电阻。 根据表1-34， 参考图1-100， 用数字万用表测量电阻。
表1-34 标准电阻
图1-100 检查爆震传感器电阻
2) 检查爆震传感器电压。 根据表1-35， 参考图1-101， 用数字万用表测量电压。
表1-35 标准电压
图1-101 检查爆震传感器电压
3) 检查爆震传感器线束。 根据表1-36和表1-37， 参考图1-102， 用数字万用表测量电阻。
表1-36 标准电阻 (一) Ω
表1-37 标准电阻 (二) kΩ
(3) 爆震传感器的安装
1) 用螺栓安装爆震控制传感器， 扭矩为20N·m。
图1-102 检查爆震传感器线束
注意: 应确保爆震控制传感器安装在正确的位置， 如图1-103所示。
图1-103 安装爆震传感器
2) 连接爆震控制传感器连接器。
3) 安装进气歧管。
4) 安装节气门体总成。
5) 安装空气滤清器盖分总成。6) 安装2号汽缸盖罩。
7) 添加发动机冷却液。
8) 检查冷却液是否泄漏。
2. 操作步骤
爆震传感器的检修步骤如表1-38所示。
表1-38 爆震传感器的检修步骤
续表
续表
二、 任务实施与考核
爆震传感器检修的任务实施与考核如表1-39所示。
表1-39 爆震传感器检修的任务实施与考核
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