汽車電工電子　陳文均03任務(wù)三20

學(xué)習(xí)任務(wù)三壓電爆震傳感器任務(wù)導(dǎo)入學(xué)習(xí)任務(wù)知識準(zhǔn)備邊學(xué)邊做考核與評價(jià)12345知識拓展6學(xué)習(xí)任務(wù)三壓電爆震傳感器爆震對于發(fā)動機(jī)來說是非常有害的現(xiàn)象，壓電爆震傳感器主要是檢測發(fā)動機(jī)抖動度。本任務(wù)主要通過實(shí)例講解，理論與實(shí)操相結(jié)合，對壓電爆震傳感器原理、作用、應(yīng)用進(jìn)行學(xué)習(xí)。任務(wù)導(dǎo)入學(xué)習(xí)任務(wù)三壓電爆震傳感器１.理解壓電陶瓷的特性；２.掌握壓電陶瓷的檢測；３.掌握壓電陶瓷簡單的應(yīng)用電路。任務(wù)點(diǎn)１壓電陶瓷的作用及測量學(xué)習(xí)任務(wù)知識準(zhǔn)備壓電效應(yīng)就是某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力的作用而變形時，其內(nèi)部會產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時在它的兩個相對表面上出現(xiàn)正負(fù)相反的電荷。當(dāng)外力去掉后，它又會恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。當(dāng)作用力的方向改變時，電荷的極性也隨之改變。相反，當(dāng)在電介質(zhì)的極化方向上施加電場，這些電介質(zhì)也會發(fā)生變形，電場去掉后，電介質(zhì)的變形隨之消失，這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)，或稱為電致伸縮現(xiàn)象。壓電效應(yīng)產(chǎn)生的根本原因是在缺少對稱中心的晶態(tài)物質(zhì)中由電極化強(qiáng)度產(chǎn)生與電場強(qiáng)度呈線性關(guān)系的機(jī)械變形和反之由機(jī)械變形產(chǎn)生電極化強(qiáng)度的一種現(xiàn)象。一、壓電效應(yīng)１.壓電陶瓷壓電陶瓷，一種能夠?qū)C(jī)械能和電能互相轉(zhuǎn)換的功能陶瓷材料，屬于無機(jī)非金屬材料。這是一種具有壓電效應(yīng)的材料，壓電陶瓷利用其材料在機(jī)械應(yīng)力作用下，引起內(nèi)部正負(fù)電荷中心相對位移而發(fā)生極化，導(dǎo)致材料兩端表面出現(xiàn)符號相反的束縛電荷即壓電效而制作，具有敏感的特性，像拾音器、傳聲器、耳機(jī)、蜂鳴器、超聲波探深儀、聲納、材料的超聲波探傷儀等都可以用壓電陶瓷做聲音轉(zhuǎn)換器。知識準(zhǔn)備二、產(chǎn)生壓電效用的材料２.石英晶體石英是礦物質(zhì)硅石的一種，化學(xué)成分SiO2，形狀為結(jié)晶的六角錐體，是一種物理特性和化學(xué)特性都十分穩(wěn)定的物質(zhì)。當(dāng)石英晶體在某個方向受到外力的作用而變形時，其內(nèi)部就會產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時在其表面產(chǎn)生極性相反的電荷，當(dāng)外力消失時有回復(fù)不帶電狀態(tài)；當(dāng)外力改變方向時，電荷極性也隨之改變，即產(chǎn)生壓電效應(yīng)。知識準(zhǔn)備二、產(chǎn)生壓電效用的材料學(xué)習(xí)任務(wù)三壓電爆震傳感器邊學(xué)邊做１.通過以上學(xué)習(xí)，具備了一定的理論知識，下面將進(jìn)行實(shí)訓(xùn)。首先，準(zhǔn)備實(shí)訓(xùn)需要使用的積木、器材，見表4-13。學(xué)習(xí)任務(wù)三壓電爆震傳感器２.實(shí)訓(xùn)步驟:壓電陶瓷的測量(表4-14)。邊學(xué)邊做學(xué)習(xí)任務(wù)三壓電爆震傳感器２.實(shí)訓(xùn)步驟:壓電陶瓷的測量(表4-14)。邊學(xué)邊做學(xué)習(xí)任務(wù)三壓電爆震傳感器３.實(shí)訓(xùn)步驟:有源蜂鳴器發(fā)聲實(shí)訓(xùn)(表4-15）。邊學(xué)邊做學(xué)習(xí)任務(wù)三壓電爆震傳感器４.實(shí)訓(xùn)步驟:音樂IC驅(qū)動壓電陶瓷片（表4-16）。邊學(xué)邊做學(xué)習(xí)任務(wù)三壓電爆震傳感器４.實(shí)訓(xùn)步驟:音樂IC驅(qū)動壓電陶瓷片（表4-16）。邊學(xué)邊做續(xù)上表學(xué)習(xí)任務(wù)三壓電爆震傳感器１.了解爆震傳感器結(jié)構(gòu)與分類；２.理解爆震傳感器原理特性；３.掌握爆震傳感器的應(yīng)用。任務(wù)點(diǎn)２爆震傳感器特性及應(yīng)用學(xué)習(xí)任務(wù)爆震傳感器用于檢測發(fā)動機(jī)的振動，通過調(diào)整點(diǎn)火提前角控制和避免發(fā)動機(jī)發(fā)生爆震。在一般情況下隨著點(diǎn)火提前角的增大，汽油機(jī)發(fā)生爆震的可能性增大，對已發(fā)生爆震的汽油機(jī)需減小點(diǎn)火提前角，即可消除爆震，爆震傳感器通過檢測會減小點(diǎn)火提前角，即可消除爆震，但汽車中只有在發(fā)生爆震的時候功率才是最大的，而爆震溫度會融化氣缸及火花塞，故不能發(fā)生爆震，不爆震功率達(dá)不到，此時爆震傳感器會不斷增大點(diǎn)火提前角到爆震點(diǎn)又開始減小，然后又開始增大，這就使汽車不發(fā)生爆震而且功率又最大。知識準(zhǔn)備一、汽車爆震傳感器的用途爆震傳感器是發(fā)動機(jī)電子控制系統(tǒng)中必不可少的重要部件，它的功用是檢測發(fā)動機(jī)有無爆震現(xiàn)象，并將信號送入發(fā)動機(jī)ECU。常見的爆震傳感器有兩種：一種是壓電式爆震傳感器；另一種是磁致伸縮式爆震傳感器。壓電式爆震傳感器利用結(jié)晶或陶瓷多晶體的壓電效應(yīng)而工作，也有利用摻雜硅的壓電電阻效應(yīng)的。如圖4-17所示。該傳感器的外殼內(nèi)裝有壓電元件、配重塊及導(dǎo)線等。其工作原理是:當(dāng)發(fā)動機(jī)的氣缸體出現(xiàn)振動且振動傳遞到傳感器外殼上時，外殼與配重塊之間產(chǎn)生相對運(yùn)動，夾在這兩者之間的壓電元件所受的壓力發(fā)生變化。從而產(chǎn)生電壓，ECU檢測出該電壓，并根據(jù)其值的大小判斷爆震強(qiáng)度。知識準(zhǔn)備二、汽車爆震傳感器的類型、組成、原理圖4-17壓電式爆震傳感器的結(jié)構(gòu)1-引線2-配重塊3-壓電元件知識準(zhǔn)備二、汽車爆震傳感器的類型、組成、原理如圖4-18所示，磁致伸縮式爆震傳感器的內(nèi)部有永久磁鐵、靠永久磁鐵激磁的強(qiáng)磁性鐵心以及鐵心周圍的線圈。其工作原理是:當(dāng)發(fā)動機(jī)的氣缸體出現(xiàn)振動時，該傳感器在7Hz左右處與發(fā)動機(jī)產(chǎn)生共振，強(qiáng)磁性材料鐵心的導(dǎo)磁率發(fā)生變化，致使永久磁鐵穿過鐵心的磁通密度也變化，從而在鐵心周圍的繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，并將這一電信號輸入ECU。圖4-18

磁致伸縮式爆震傳感器的外形與結(jié)構(gòu)知識準(zhǔn)備三、爆震傳感器在汽車上的應(yīng)用和原理爆震傳感器作用于點(diǎn)火系統(tǒng)中，爆震傳感器是指燃燒室內(nèi)的終燃混合氣產(chǎn)生自燃的不正常現(xiàn)象。由于爆震會產(chǎn)生高強(qiáng)度的壓力波沖擊燃燒室，所以不僅能聽到尖銳的金屬聲，還會對發(fā)動機(jī)的部件產(chǎn)生較大的影響。點(diǎn)火時間過早是產(chǎn)生爆震的主要原因。為了使發(fā)動機(jī)以最大功率運(yùn)行，最好能把點(diǎn)火時間提前到發(fā)動機(jī)剛好不至于發(fā)生爆震的極限范圍，所以必須在點(diǎn)火系統(tǒng)中增設(shè)爆震傳感器。

知識準(zhǔn)備三、爆震傳感器在汽車上的應(yīng)用和原理

傳感器的外殼內(nèi)裝有壓電元件、配重塊及導(dǎo)線等。其原理是:當(dāng)發(fā)動機(jī)的汽缸體出現(xiàn)振動傳遞到傳感器外殼時，外殼與配重塊之間產(chǎn)生相對運(yùn)動，夾在兩都之間的壓電元件上的擠壓力發(fā)生變化，使其輸出的電壓信號發(fā)生變化，而控制組件僅能檢測出7KHz振動而形成的電壓。根據(jù)此電壓的大小來判斷爆震強(qiáng)度，進(jìn)而相應(yīng)地把點(diǎn)火時間推遲以避免爆震。知識準(zhǔn)備三、爆震傳感器在汽車上的應(yīng)用和原理爆震傳感器失靈引發(fā)的故障分析如下。１)故障現(xiàn)象一輛田佳美轎車，在行駛中發(fā)動機(jī)狀態(tài)惡化，檢查燈突然閃亮。２)故障分析在行駛時發(fā)動機(jī)檢查燈亮，那就是說自診斷記憶裝置中一定會保存有某種故障信息。通過檢查燈的亮、滅次數(shù)，判斷其表示的故障代碼應(yīng)該是“52”，與維修說明書進(jìn)行核對，這個代碼表示爆震信號系統(tǒng)異常。知識準(zhǔn)備四、汽車爆炸傳感器的案例分析爆震傳感器安裝在發(fā)動機(jī)的外形，如圖４-19所示，其內(nèi)部構(gòu)造，如圖４-20所示。傳感器內(nèi)部有一個振動板，在發(fā)動機(jī)發(fā)生爆震時(約7-8KHZ)，這個振動板產(chǎn)生共振，其振動作用于壓電元件，壓電元件產(chǎn)生電壓，當(dāng)加速或者大負(fù)荷狀態(tài)發(fā)動機(jī)產(chǎn)生輕微爆震時，傳感器向ECU輸入爆震信號，爆震傳感器電路，如圖４-21所示，ECU接收到爆震傳感器送來的爆震信號后，指示減小點(diǎn)火提前角，一直到爆震停止，但是，若爆震傳感器自身或者配線產(chǎn)生故障，上述爆震控制過程都不能正常進(jìn)行。此時為了保護(hù)發(fā)動機(jī)，提高發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)性能，計(jì)算機(jī)把點(diǎn)火提前角固定在某個不能產(chǎn)生爆震的數(shù)值上，這就是所謂的“安全失效”設(shè)計(jì)，不過ECU要把發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)產(chǎn)生的故障碼顯示給駕駛員，因此，就點(diǎn)亮了發(fā)動機(jī)檢查燈。知識準(zhǔn)備四、汽車爆炸傳感器的案例分析圖4-19爆震傳感器外形知識準(zhǔn)備四、汽車爆炸傳感器的案例分析圖4-20爆震傳感器的構(gòu)造圖4-21爆震傳感器的電路圖知識準(zhǔn)備四、汽車爆炸傳感器的案例分析３)故障診斷與排除按照維修說明書的操作順序檢查，撥下ECU連接器，測量屏蔽網(wǎng)與地之間的電阻值，實(shí)測阻值幾乎無窮大(基準(zhǔn)值為1MΩ).真此對配線進(jìn)行檢查，既沒有短路也沒有斷線，均屬于正常，接下來就只有對爆震傳感器進(jìn)行檢查(必須用示波器觀察)，把示波器的探頭接在爆震傳感器的連接端子上，用小錘子輕輕敲擊發(fā)動機(jī)缸壁,操作后輸出的信號波形，如圖４-22所示。信號波形的峰值電壓只有不過350mV左右，而正常的爆震傳感器輸出的信號波形峰值電壓大約在800mV左右，至此，可判斷為爆震傳感器有故障，通過更換新的爆震傳感器，經(jīng)檢查實(shí)驗(yàn)，一切故障現(xiàn)象消失。知識準(zhǔn)備四、汽車爆炸傳感器的案例分析圖4-22

用小錘子輕輕叩擊發(fā)動機(jī)缸壁，爆震傳感器輸出的信號波形知識準(zhǔn)備四、汽車爆炸傳感器的案例分析學(xué)習(xí)任務(wù)三壓電爆震傳感器１.通過以上學(xué)習(xí)，具備了一定的理論知識，下面將進(jìn)行實(shí)訓(xùn)。首先，準(zhǔn)備實(shí)訓(xùn)需要使用的積木、器材，見表4-17。邊學(xué)邊做學(xué)習(xí)任務(wù)三壓電爆震傳感器２.實(shí)訓(xùn)步驟:汽車爆炸傳感器特性實(shí)訓(xùn)(表4-18)。邊學(xué)邊做學(xué)習(xí)任務(wù)三壓電爆震傳感器(１)每小組對應(yīng)一套