爆燃传感器的工作原理与控制

　　　　　　　　　　　　　　　　　　爆燃传感器的工作原理与控制

　　爆燃传感器(Ics)把振动变为模拟电压信号，并把此信号送至计算机。爆振传感器拧在发动机体、进气歧管或气缸盖上。为了更好地控制爆燃，许多发动机上安装两个爆燃传感器。爆燃传感器内有一个压电敏感元件，它把振动变成电压信号，传感器内部有一个电阻器并联在压电敏感元件上。

　　发动机爆燃时，发动机体和气缸盖铸件中会出现振动。爆燃传感器把这种振动变成电压信号，并把信号送人计算机。计算机收到这一信号后，电压在300～ 500mV范围内，它随爆燃的严重程度而变。

1 爆燃传感器的工作原理

传感器是一个压电陶瓷片，一个惯性配重通过螺钉紧压在陶瓷片上，使之产生一定的预紧力，当发动机出现爆燃时，产生一个频率为 的压力波，并通过缸体传给爆燃传感器一个压力P。压力与频率不成线性关系，近似成抛物线关系。压力信号经压电陶瓷片转换成电压信号，再把这一信号经滤波后，转换成电脑所能接受的信号。

2 爆燃传感器安装

　　爆燃传感器，是一种固有频率大于25kHz的宽带加速度传感器控制元件，由压电陶瓷制成。爆燃传感器允许工作温度为130~C，为了隔热，传感器用塑料套包起来，安装位置如图3所示。在四缸发动机中爆燃传感器通常安装在第2和第3缸之间；如果安装两个传感器，则分别位于第1和第2缸、第3和第4缸之间。在三缸机中则安装在第2缸的中央。尽管如此，同样为三缸或四缸机，不同发动机的爆燃传感器安装位置也可能不同。

3 爆燃传感器信号

　　爆燃传感器用于把气缸体上的机械振动信号转换成电信号，这个电信号输入到控制器中作为控制爆燃的依据。传感器是一个压电陶瓷片，被螺钉固定在缸体上。当发动机发生爆燃时，产生一个压力波，通过缸体传给爆燃传感器一个压力，使压电陶瓷片产生一电压信号，此电压信号经过滤波处理后传给ECU。ECU按存储器内的最佳点火提前角进行基本调整，然后逐步将点火角提前，直至爆燃传感器测出一定程度的爆燃。当ECU接收到爆燃信号后，就按预定的控制程序将点火提前角稍稍推迟，当爆燃信号消失后，控制系统又逐渐增大点火提前角，如此不断往复，将点火提前角始终控制在接近爆燃的范围内。可见爆燃信号是系统进行点火控制的重要反馈信号。下面给出爆燃传感器的技术参数：
　　1)工作温度：
　　一般范围：一40～130℃：
　　最高范围：一40—150℃；
　　2)主振频率：大于20kHz；
　　3)固有阻抗：大于1Mn；
　　4)温度漂移：大于0．06mV／(g-K)。
　　爆燃传感器输出信号如图4所示，信号的输入脚为ECU11脚。
　　爆燃信号是一个不规则的正弦波，频率是变化的，幅值也是变化的。在实际爆燃情况下，频率变化范围为5～27kHz，中心频率为16kHz，波幅一般在80mV上下变化。

4 爆燃控制
4．1 爆燃采集信号的形成
4．1．1 爆燃检测的规则

　　由于爆燃只有在燃烧期间发生，为了避免因其他原因的机械振动的干扰引起错误检测，因此，只在点火
后的一定时间内进行爆燃检测。

4．1．2 实现方法

1)时序图
2)步骤
　①在转速信号的上升沿，对开窗时间(t )进行处理，使得检测窗的开启时刻与点火信号的关系符合爆燃检测的规则，这里两者相差t 时间段。
　②开窗一段时间t (完成信号的积分)后关闭窗口，在A点对爆燃信号进行第一次采集，将采集值送入RAM单元。
　③检测窗关闭一段时间t 后，再次开窗。
　④开窗一段时间t (完成第二次信号的积分)后，关闭窗口，在B点对爆燃信号进行第二次采集，将采集值送人RAM单元。 发动机的动态模型及其调速仿真应用者控制参数相同。由于没有动态转速表，故未能采集转速曲线。仿真结果的齿条位置变化频率与实测结果相当。由于采用的是执行器静态特性，故而在齿条位移曲线上有所出入，但走势一致。从试验记录的参数来看，PWM 占空比有波动且在3左右，与仿真结果吻合。

4 结论
　　
　　从模型的仿真计算结果来看，各控制参数、算法对发动机调速的影响在本模型中均能得到体现，可以指导控制参数的的整定和控制算法的选用。从不同参数模型的计算结果对比以及仿真与实测数据的对比来看，该模型完全能够胜任动力系统控制仿真的要求，从而达到减少试验量、优化控制参数的目的。