汽车爆震传感器毕业论文.doc
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1、江苏*职业技术学院 毕 业 设 计(论 文)SNL/QR7.5.4-3 汽车爆震传感器专 业 汽车检测与维修 学生姓名 班 级 汽车检测与维修 学 号 指导教师 完成日期 2010-5-10 成绩评议学号 姓名 题目 车用爆震传感器的简析 指导教师建议成绩: 评阅教师建议成绩: 答辩小组建议成绩: 院答辩委员会评阅意见及评定成绩:答辩委员会主任签字(盖章): 年 月 日毕业设计(论文)任务书姓名学号班级汽车检测与维修 题目车用爆震传感器的简析设计(论文)主要内容一 汽车传感器的概论二 汽车爆震传感器的常见故障分析三 汽车爆震传感器的检测四 汽车爆震传感器的波形分析和案例分析五 汽车爆震传感器的
2、注意事项和发展趋势重点研究问题一 汽车爆震传感器的工作原理二 汽车传感器的检测方法三 汽车传感器的异常波形分析四 汽车传感器的注意事项五 汽车传感器的应用主要技术指标一 传感器的详细数据二 正常波形分析的数据三 安装参数四 发动机工作条件五 测量仪表其它要说明的问题指导老师意见 指导教师签字: 年 月 日指导教师意见 对论文的简短评价:1.指出论文存在的问题及错误2.对创造性工作评价3.建议成绩 优 良 中 及格 不及格 指导教师签字 年 月 日评阅教师意见 对论文的简短评价:1.指出论文存在的问题及错误2.对创造性工作评价3.建议成绩 优 良 中 及格 不及格 评阅教师签字 年 月 日答辩小
3、组评议意见学号 姓名 题目 车用爆震传感器的简析 答辩小组意见: 1、对论文的评价2.建议成绩等级 优 良 中 及格 不及格3.需要说明的问题 答辩小组长签字 年 月 日简述汽车爆震传感器 摘要:文章主要叙述了爆震传感器的作用,分类,组成,工作原理,工作状况以及爆震传感器的常见故障现象。简要分析了爆震传感器的常见故障波形,叙述了检测修理方法以及检测和使用的注意事项,着重了分析几种车系的爆震传感器并剖析了一些系列的实用故障案例。最后展望了未来传感器的应用。 关键词:爆震传感器;构造;工作原理;检测诊断;波形分析;故障实例Briefly automobile knock sensorAbstrac
4、t: the paper mainly describes the knock sensor, classification, composition, working principle, working status and knock sensor familiar malfunctions. Briefly analyzed the common knock sensor fault detection, describes the method of repair and test and some matters needing attention of the analysis,
5、 some of the larger superkings cars knock sensor and analyses some series of practical fault cases. Finally the future of the sensor.Keywords: knock sensor, Structure, Working principle, Detection and diagnosis, Waveform analysis, Failure case目录1 汽车传感器的概论31.1传感器的概述3 1.1.1传感器的组成和基本特征3 1.1.2汽车传感器的性能要求
6、和分类31.2汽车爆震传感器基础41.3汽车爆震传感器的类型、组成51.4汽车爆震传感器的工作原理62 汽车爆震传感器的常见故障分析62.1爆震现象及解决爆震的方法62.2发动机爆震控制机理7 2.2.1爆震与点火提前的关系7 2.2.2爆震控制机理72.3共振式压电爆震传感器的检测7 2.3.1就车检测7 2.3.2离车检测72.4利用爆震传感器诊断发动机故障82.5故障实例分析93 汽车爆震传感器的检测103.1爆震传感器检测的方法103.2别克轿车爆震传感器的检测103.3丰田皇冠3.0轿车2JZ-GE型发动机爆震传感器的检测143.4捷达GT、GTX型等轿车压电式传感器的检测143.5
7、雷克萨斯LS400轿车爆震传感器的检测174 汽车爆震传感器的波形分析和案例分析184.1爆震传感器波形分析方法18 4.2爆震传感器失灵引发的故障19 4.3佳美爆震传感器损坏故障205 汽车爆震传感器的注意事项和发展趋势205.1车用传感器检测注意事项205.2车用传感器的发展趋势22 5.2.1陶瓷传感器22 5.2.2多功能汽车传感器22 5.2.3微机电汽车传感器22 5.2.4智能传感器236 结束语23参考文献24致 谢251 汽车传感器的概论1.1传感器的概述 传感器英文是“Sensor”意思是感觉或知觉等。传感器通俗的定义可以说成是“信息拾取的器件或装置” ,严格的定义则是:
8、把被测量的量值形式(如物理量、化学量、生物量等)变换为另一种与之有确定对应关系而且便于计量的量值形式的器件或装置。在GB 76651987中,对传感器的定义为:“能够感受规定的被测量,并按一定的规律转换成输出信号的器件或装置” ;国际电工委IEC(International Electrotechnical Committee)对传感器的定义为:“传感器是测量系统中的一种前置部件,它将输入变量转换成可供测量的信号” 。人通过五官(视、听、嗅、味、触)接受外界的信息,经过大脑的思维(信息处理),再作出相应的动作。而传感器相当于机械系统的感觉器官,通过其能正确检测出各种条件下的物理量。1.1.1传
9、感器的组成及其基本特征传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电源三部分组成.(1) 敏感元件(sensitive element):直接感受或响应被测量,并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。(2) 转换元件(transduction element):传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适合于传输的电信号的部分。(3) 转换电路(transduction circuit):将上述电路参数转换成电量输出的装置。 传感器的基本特性可用静态特性和动态特性来描述。 (1)传感器的静态特征:传感器的静态特征是指被测量的值处于稳定状态的输入、输出关系。只考虑传感器的静态特征时,输入量与输出量
10、之间的关系就不含时间的变量。衡量静态特征的主要指标是线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。理想的传感器的线性度好、灵敏度高、迟滞不明显、重复性好。(2)传感器的动态特征:传感器的动态特征是指其输出对随时间变化的输出量的响应特征。当输入量随时间变化时(即属于时间函数时),则传感器的输入量也是时间函数,其时间关系用动态特征来表示。一个理想的传感器其输出信号与输入信号具有相同形态的时间函数。1.1.2汽车传感器的性能要求和分类 汽车传感器的基本性能要求:1) 有较好的环境适应性:汽车是在-4080的环境温度和各种道路条件下运行,特别是发动机要承受巨大的热负荷、热冲击、震动等,因此要求传感器能适应温度、适度
11、、冲击、振动腐蚀的不同条件及油液污染等恶劣工作环境。2) 工作稳定性好,可靠性高。3) 再现性好:由于计算机在汽车上的应用,要求传感器再现性好,因为即使传感器线性特征不良,通过计算机也可以修正。4) 具有批量生产条件和多用性:由于汽车工业的发展,要求传感器应具有批量生产的可能性。一种传感器可用于多种控制,如把速度信号作微分处理可求得速度信号等,所以要求传感器应具有多用性。5) 力求小型化,便于安装使用,检测识别方便。6) 应符合有关产品标准要求。7) 传感器数量应不受限制。8) 应经济实用,成本低,寿命长,且便于维修和校准。汽车传感器种类很多,且同一种被测参数可用多种不同类型的传感器来测量,同
12、一种传感器也往往可以测量多种被测参数。对传感器常见的分类方法有如下几种:1.2汽车爆震传感器基础汽车传感器把汽车运行中各种工况信息如车速、各种介质的温度、发动机运转工况等转化电信号传输给计算机,以便经计算机处理控制后让发动机处于最佳状态。而这其中汽车爆震传感器起到非常关键的作用。爆震传感器用于检测发动机的振动,通过调整点火提前角控制和避免发动机发生爆震。可以通过检测气缸压力、发动机机体振动和燃烧噪声等三种方法来检测爆震。爆震传感器有磁致伸缩式和压电式。磁致伸缩式爆震传感器的使用温度为-40125,频率范围为510kHz;压电式爆震传感器在中心频率5.417kHz处,其灵敏度可达200mV/g,
13、在振幅为0.1g10g范围内具有良好线性度。在一般情况下随着点火提前角的增大,汽油机发生爆震的可能性增大对已发生爆震的汽油机需减小点火提前角,即可消除爆震爆震传感器通过检测会减小点火提前角即可消除爆震但汽车只有在发生爆震的时候功率才是最大的,而爆震温度会融化气缸及火花塞,故不能发生爆震不爆震功率达不到,此时爆震传感器会不断增大点火提前角到爆震点又开始减小,然后又开始增大这就使汽车不发生爆震而且功率又最大。1.3 汽车爆震传感器的类型、组成 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
14、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。 压电式爆震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
15、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1.4汽车爆震传感器的工作原理 爆震传感器是指燃烧室内的终然混合气产生自燃的不正常现象,由于爆震会产生高强度的压力波冲击燃烧室,所以不仅能听到尖锐的金属声.还会对发动机的部件产生较大的影响.点火时间过早是产生爆震的的主要原因.为了使发动机以最大功率运行.最好能把点火时间提前到发动机刚好不至于发生爆震的极限范围,所以必须在点火系统中增设爆震传感器.传感器的外壳内装有压电元件配重块及导线等.其原理是:当发动机的气缸体出现振动传递到传感器外壳时,外壳与配重块之间产生相对运动。夹在两都之间的压电元件上的挤压力发生变化,使其输出的电
16、压信号发生变化,而控制组件仅能检测出7KHZ振动而形成的电压。根据此电压的大小来判断爆震强度。进而相应地把点火时间推迟。以避免爆震。2 汽车爆震传感器的常见故障分析2.1 爆震现象及解决爆震的方法汽油发动机是利用火花塞跳火将混合气点燃,使火焰在混合气内不断传播进行燃烧,火焰在传播过程中,如果压力异常升高时,一些部位的混合气不等火焰传到就自行燃烧,造成瞬时爆发燃烧,这种现象称为爆震。爆震的主要危害有:一是噪音大,二是很可能使发动机损坏,特别是在大负荷条件下,这种可能性更大。要消除爆震,通常可以使用辛烷值比较大的汽油,辛烷值越大说明抗爆能力越强,同时在汽车设计方面,可以通过改进燃烧室结构、加强冷却
17、水循环、推迟点火提前角。尤其是推迟点火提前角对消除爆震有比较明显的作用,但一味推迟点火提前角将会牺牲发动机的功率,导致发动机动力不够强劲,燃油经济性不好。 为了增强发动机输出功率,降低燃油消耗,现代汽车一般都实行点火闭环控制,其点火闭环反馈信号由爆震传感器来完成,这样发动机可以更精确控制点火提前,以便可以更好地控制发动机输出最大功率和节省燃油。 爆震在发动机正常运转中不允许发生的,它是导致发动机气缸体各零部件的磨损加剧、使用寿命缩短,甚至迅速毁坏,还会使发动机动力下降,油耗增加。 产生爆震的现象: 1) 爆震会在气缸内产生冲击波,向四面冲击,使发动机的活塞、气缸壁、连杆、曲轴等发生强烈的振动,
18、发生不规则的金属敲击声; 2)冷却系温度过高 3)燃料燃烧不完全,废气中有黑烟 4)发动机功率下降,油耗增大解决方法: 1)减小点火提前角 2)使用与规定相符牌号的汽油 3)消除燃烧室积碳 4)如果是在汽车上坡发生爆震,应及时换入低速挡 5)汽车起步时,不要过早地换入直接档在发动机负荷过大发生爆震时,关小节气门,也可起到消减爆震的作用。2.2 发动机爆震控制机理2.2.1 爆震与点火提前的关系爆震与点火提前存在着密切关系,点火提前角越大,燃烧的最大压力就越大,就越容易产生爆震。实验证明,发动机发出最大扭矩的点火时刻是在开始产生爆震点火时刻附近。而对机械控制点火、普通电子电子点火或电控电子点火(
19、没有爆震反馈,即没有装备爆震传感器系统的点火系统),为了使其在最恶劣的条件下也不产生爆震,其点火提前角均设定在爆震边缘的范围以内,使其远离爆震界限并存在有较大的余量。这种势必会降低发动机功率,使发动机输出功率下降,燃油消耗增加。2.2.2 爆震控制机理 电脑控制闭环点火系统,由安装在机体上的爆震传感器检测发动机的爆震强度,当爆震传感器检测到机体爆炸时,电控电脑自动逐步减少点火提前角,直到发动机不产生爆震,当发动机不产生爆震时,在一定时期内维持当前的点火提前角,在此期间,若有爆震产生,也同样减少点火提前角,若在这段时间内一直没有爆震产生,电控电脑又自动逐步增加点火提前角直到发动机产生爆震,这样控
20、制电脑始终保持发动机工作在爆震边缘,从而提高发动机功率,降低燃油消耗。现代汽车广泛使用共振式压电爆震传感器,其安装在发动机缸体上,为防止线束短、短路、传感器失灵、缸体发生异常震动、检测电路发生故障意外情况,系统内安装有一个安全电路以保护发动机。一旦出现这种情况,安全电路将点火时刻推迟,并接通仪表板故障警告灯,提示司机系统出现故障。2.3 共振式压电爆震传感器的检测2.3.1 就车检测 根据爆震控制原理,当发动机产生爆震时,发动机将推迟点火提前角直至发动机不产生爆震,当发动机不爆震时,发动机又将增大点火提前角直到发动机产生爆震。所以,当我们用扳手或其他金属物体敲击一下发动机缸体时,发动机转速应该
21、马上下降后又马上往后推迟,然后又向前提前,此现象说明爆震传感器在起作用,爆震传感器及其线路基本没有问题;反而,说明爆震传感器或线路出现故障,应检查爆震传感器或线路是否存在问题。2.3.2 离车检测 如果就车检查出爆震传感器有故障就应作离车检查,爆震传感器一般有三条线,其中两条是爆震信号线,一条是屏蔽线,防止爆震信号受到干扰。检测时,如果我们有万用表,应将旋钮旋至毫伏级电压档,用扳手或其他物体直接敲击爆震传感器基座,其应该有电压显示,大致范围为400mV左右,说明其基础完好,否则应该检查传感器到电脑之间的线路,如果完全没有电压产生说明传感器已经损坏,应根据线路图检查。 不过,用万用表检测一般不太
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