基础知识

一、作用

爆燃传感器主要感应发动机各种不同频率的振动，并将振动转化为不同的电压信号。当发动机发生爆燃时，爆燃传感器感应到此变化并产生较大振幅的电压信号，如图7-1所示。它检测到爆燃信号并作为点火提前角的反馈信号输入ECU，实现ECU对点火提前角的修正，使其保持最佳，从而实现点火提前角的闭环控制。

图7-1 爆燃传感器的检测频率与输出电压

二、安装位置

爆燃传感器一般安装在发动机气缸体、火花塞或进气歧管上。

三、类型

爆燃传感器按发动机缸体振动频率的检测方式不同，可分为共振型和非共振型两种；按爆燃传感器结构的不同，分为压电式和磁致伸缩式及火花塞金属垫型几种。

四、结构与原理

共振型爆燃传感器的显著特点是传感器的共振频率与发动机爆燃的固有频率一致，因此其内部设有共振体，并且共振体的共振频率与爆燃频率协调一致。其优点是输出电压高，不需要滤波，此信号处理比较方便。由于机械共振体的频率特性尖且频带窄，因此无法响应发动机条件变化引起的爆燃频率变化，即共振型爆燃传感器只能用于特定的发动机，不能与其他发动机互换使用，装车自由度很小。

非共振型爆燃传感器的突出优点是适用于所有的发动机，装车自由度很大。但其输出电压较低，频率特性平且频带较宽，需要配用带通滤波器（只允许特定频带的信号通过，对其他频率的信号进行衰减的电路组成的滤波器称为带通滤波器，带通滤波器一般由线圈和电容器组合而成），信号处理比较复杂。

1.共振型压电式传感器爆燃传感器

共振型压电式爆燃传感器的结构如图7-2所示。

共振型压电式爆燃传感器中的压电元件紧密地贴合在振荡片上，振荡片而固定在传感器的基座上。振荡片随发动机的振动而振荡，压电元件随振荡片的振荡而发生形变，进而在其上产生一个电压信号。当发动机爆烧时的气缸振动频率与传感器振荡片的固有频率相符合时，振荡片产生共振。这时，压电元件将产生最大的电压信号，即该类型爆燃传感器在发动机爆燃时输出的电压比较高，因此无需使用滤波器即可差别有无爆燃产生，如图7-3所示。

图7-2 共振型压电式爆燃传感器的结构

图7-3 共振型压电式爆燃传感器的输出特性

2.共振型磁致伸缩式爆燃传感器

共振型磁致伸缩式爆燃传感器主要由感应线圈、伸缩杆、永久磁铁和壳体组成，其结构如图7-4所示。

当发动机因爆燃而使缸体产生振动时，传感器的伸缩杆就会随之产生振动，感应线圈中的磁通量变化率会发生变化，根据电磁感应原理可知，在感应线圈内会产生一个交变电动势，即传感器有一个信号电压输出，输出电压的高低取决于发动机缸体的振动强度和振动频率。当传感器的固有振动频率和发动机缸体的振动频率相同时，即当发动机缸体的振动频率达到6～9kHz时，传感器将产生共振，此时振动强度最大，传感器的感应线圈中产生的感应电压最高，输出特性如图7-5所示。

图7-4 共振型磁致伸缩式爆燃传感器

图7-5 共振型磁致伸缩式爆燃传感器的输出特性

3.非共振型压电式爆燃传感器

非共振型压电式爆燃传感器一般也安装在发动机的气缸体上，如图7-6所示。传感器由平衡重（配重）、压电晶体、壳体、电气连接装置等组成，如图7-6所示。两个压电晶体同极性相向对接，平衡重由螺钉固定在壳体上。

图7-6 非共振型压电式爆燃传感器的安装位置及结构

当发动机产生爆燃时，安装在缸体上的爆燃传感器内部平衡重因受振动的影响而产生加速度，平衡重将此加速惯性力转变为作用在压电晶体上的压力，压电晶体受到此加速度惯性压力后产生压电信号输出，输出电压由两个压电晶体的中央取出，经电路传输给ECU。

在发动机爆燃发生时，由于这种传感器输出的电压不大，具有平缓的输出特性，如图7-7所示。因此，需要将反映发动机振动频率的输出电压信号送到识别爆燃的滤波器中，判别是否有爆燃产生的信号。

图7-7 非共振型压电式爆燃传感器的输出电压与频率的关系

这种爆燃传感器的优点是检测频率范围宽，因此可设计成由零至数十千赫兹，可检测很宽频带的发动机振动频率传感器。用于不同发动机上时，只需调整滤波器的过滤频率即可使用，而不需要更换传感器。

4.火花塞金属座垫型爆燃传感器

火花塞金属座垫型爆燃传感器是由压电元件制成的，又称为垫圈型压力传感器或压力检测式爆燃传感器，这种传感器安装在火花塞的垫圈与发动机缸体之间。它的结构较为简单，如图7-8所示。它能根据燃烧压力直接检测爆燃情况，并将燃烧压力转换成电压信号输出。这类爆燃传感器一般每缸火花塞都安装一个。

当发动机发生爆燃时，在燃烧期间传感器输出的电压信号波形的振幅将增大，输入ECU后，经过滤波处理，根据其值的大小可判定有无爆燃的产生。爆燃传感器的输出电压波形如图7-9所示。

图7-8 火花塞座金属座垫型爆燃传感器的结构

图7-9 火花塞座金属座垫型爆燃传感器的输出波形