发布于 06-24 21:23:51
一、压电式爆燃传感器的测量原理
压电式爆燃传感器是将发动机缸体的振动转换为电压信号，其传感元件是由石英晶体、钛酸钠等晶片制成的压电元件。压电元件在受力变形时，会产生压电效应，在晶体表面产生的电荷q，并可从压电元件的正、负电荷表面引出一个与其所受力成比例关系的电压信号。
利用压电元件测缸体的振动，就需要将缸体的振动的幅度和频率转换为压电元件受力的大小和力的变化频率。压电式传感器的测振动原理如图8-5所示。在压电式爆燃传感器内设置一个具有一定质量振子，通过振子随被测对象振动，给压电元件施力。被测物体振动越大，压电式爆燃传感器振子的振动也越强烈，压电元件产生的电压信号幅值也就越大，压电式爆燃传感器输出电压的变化就反映了被测对象振动幅度和振动频率。
图8-5 压电式传感器测振动原理
1—壳体 2—弹簧 3—振子 4—压电元件 5—底板 6—发动机缸体
二、压电式爆燃传感器的结构类型
压电式爆燃传感器根据其识别爆燃信号的方式不同，可分为共振型和非共振型两种，其结构如图8-6所示。
1.共振型爆燃传感器
共振型爆燃传感器内的振荡片自振频率在发动机爆燃的特征频带内，因而在发动机爆燃时会产生共振，造成与其紧贴的压电元件变形加剧，产生比非爆燃时大许多倍的电压信号。共振型爆燃传感器的信噪比高，检测电路对爆燃信号的识别和处理比较容易。
图8-6 压电式爆燃传感器
a）共振型 b）非共振型
1—压电元件 2—振荡片 3—基座 4、6—O形环 5—插接器 7—接线端子 8—密封剂 9—外壳 10—引线 11—配重
2.非共振型爆燃传感器
非共振型爆燃传感器内的振子随发动机缸体的振动而对压电元件施加压力，使压电元件产生振荡的电压信号。由于非共振型爆燃传感器的振子在发动机爆燃时不会产生共振，其电压信号并无特别明显的增大，因此，爆燃的识别是通过专门的滤波器来完成。
压电式爆燃传感器具有测试频率高、灵敏度高、动态响应好等特点，因此，得到了广泛的使用。
三、压电式爆燃传感器的检测方法
1.压电式爆燃传感器常见故障及影响
压电式爆燃传感器可能出现的故障有：内部线路有断路或短路、压电元件失效、压电式爆燃传感器安装有松动等。这些故障会造成点火控制系统爆燃推迟点火控制失常，或使发动机长时间工作在点火过迟的状态，常见的故障对发动机的影响见表8-1。
表8-1 压电式爆燃传感器的常见故障及影响
2.压电式爆燃传感器的检测方法
压电式爆燃传感器的一般检测方法如下：
1）直观检查。检查压电式爆燃传感器插接器有无松动，导线有无破损或断脱，压电式爆燃传感器安装是否牢固，若有异常，予以修复。
2）检测压电式爆燃传感器电阻。用电阻表测量压电式爆燃传感器信号端子与搭铁之间的电阻，应为无穷大。如果导通，更换压电式爆燃传感器。
3）检测压电式爆燃传感器的信号电压。检测方法如下：
①断开压电式爆燃传感器的插接器。
②起动发动机，并使其怠速运转。
③用电压表测量压电式爆燃传感器信号端子与搭铁之间的电压，应有0.1V以上的电压，并随发动机转速的提高，电压值也会有所增大。
如果无电压指示，说明压电式爆燃传感器有故障，应予以更换。
4）检测压电式爆燃传感器信号电压波形。如果有示波器，可通过检测压电式爆燃传感器信号电压波形的方法，更加准确地判断压电式爆燃传感器的性能。检测方法如下：
①断开压电式爆燃传感器的插接器。
②起动发动机，并使其怠速运转。
③用示波器测量压电式爆燃传感器信号端子与搭铁之间的电压波形，应有电压波形显示，用金属物敲击压电式爆燃传感器附近的缸体，示波器显示的电压波形应有明显的变化。
如果没有电压波形，或敲击缸体时电压波形无变化，更换压电式爆燃传感器。
3.压电式爆燃传感器的检测实例
（1）丰田皇冠3.0轿车压电式爆燃传感器的检测方法
丰田皇冠3.0轿车2JZ-GE发动机采用两个压电式爆燃传感器，安装在发动机进气歧管一侧的缸体上，两个压电式爆燃传感器与ECU的连接电路如图8-7所示。两个压电式爆燃传感器的信号线外均有屏蔽线，其作用是屏蔽干扰信号，避免压电式爆燃传感器信号端子传送误爆燃信号。压电式爆燃传感器的检测方法如下：
1）直观检查。查看压电式爆燃传感器插接器有无松动，线束有无松脱或破损等。如果有异常，对压电式爆燃传感器进行相关的修理。
图8-7 皇冠3.0轿车压电式爆燃传感器与ECU连接电路
1—1号爆燃传感器 2—发动机ECU 3—2号爆燃传感器
2）检测压电式爆燃传感器导线电阻。断开传感器插接器，用电阻表测量压电式爆燃传感器插头与搭铁之间的电阻，应为无穷大。如果电阻为0Ω，说明压电式爆燃传感器信号线与屏蔽线之间有短路，需检修压电式爆燃传感器线路。
3）检测压电式爆燃传感器电阻。断开压电式爆燃传感器插接器，用电阻表测量压电式爆燃传感器接线端子与搭铁之间的电阻，应为无穷大。如果电阻为0Ω或电阻不为无穷大，需更换压电式爆燃传感器。
4）检测压电式爆燃传感器输出信号。拔下传感器插头后，用万用表或示波器测量压电式爆燃传感器接线端子与搭铁之间的电压，应有脉冲电压输出。如果无脉冲电压，更换压电式爆燃传感器。
（2）桑塔纳2000GSi轿车压电式爆燃传感器的检测
捷达GT、GTX和桑塔纳2000GSi轿车发动机都采用压电式爆燃传感器，其结构与外形如图8-8所示，与ECU的连接电路及插接器端子排列如图8-9所示。
图8-8 桑塔纳2000GSi轿车压电式爆燃传感器
a）外形 b）结构
1—套筒 2—绝缘垫圈 3—压电元件 4—配重 5—外壳 6—紧固螺栓 7—传感器插座 8—引线
图8-9 桑塔纳2000GSi型轿车压电式爆燃传感器电路与端子排列
a）传感器连接电路 b）传感器端子排列
两个压电式爆燃传感器均安装在进气管侧的缸体上，其中G61安装在1、2缸之间，G66安装在3、4缸之间。压电式爆燃传感器插座有3个端子，1、2号端子连接信号线，3号端子连接屏蔽线。压电式爆燃传感器的检测内容与方法如下：
1）直观检查。这里主要查看一下压电式爆燃传感器线束是否有破损、插接器有无松动等。
2）压电式爆燃传感器电阻的检测。检测方法如下：
①在点火开关处在关闭状态时断开传感器的插接器，测量压电式爆燃传感器接线端子与搭铁之间的电阻，应为无穷大。
②测量任意两端子之间的电阻，应大于1MΩ，测量方法及标准参数见表8-2。
如果测量结果是电阻为0Ω或较小，需更换压电式爆燃传感器。
表8-2 桑塔纳2000GSi型轿车压电式爆燃传感器电阻检测标准参数
3）压电式爆燃传感器线路检测。如果压电式爆燃传感器电阻检测正常，但有爆燃传感器故障码显示，则需要检测压电式爆燃传感器线路。检测方法如下：
①再断开ECU插接器。
②用电阻表分别测量传感器插头（线束侧）1、2、3号端子与ECU插头（线束侧）相应端子之间的电阻（表8-2），正常情况每条线路的电阻应小于0.5Ω。
如果测得电阻值为无穷大，说明线路有断路之处；如果电阻值大于0.5Ω，则说明线路连接端有接触不良之处。
4）压电式爆燃传感器信号电压的检测。如果压电式爆燃传感器连接线路正常，但有故障码显示或发动机工作不正常，并怀疑压电式爆燃传感器有问题，就需要检测压电式爆燃传感器的信号电压，检测方法如下：
①在点火开关处在关闭状态时断开传感器的插接器。
②起动发动机，使发动机怠速运转，测量压电式爆燃传感器1号端子与2号端子之间的电压，应有0.3～1.1V电压输出。
如果测量结果为无电压输出，则需要更换压电式爆燃传感器。
也可以用示波器测量压电式爆燃传感器1号端子与2号端子之间的输出电压波形，正常情况下，应该有脉冲电压波形。如果无电压波形，也需更换压电式爆燃传感器。
需要注意的是，当进行故障自诊断操作没有压电式爆燃传感器故障信息，但发动机容易出现爆燃或明显感到动力不足时，不要忽视了压电式爆燃传感器安装松紧度的检查。因为压电式爆燃传感器紧固螺栓拧得过松或过紧，均会影响压电式爆燃传感器正常信号的产生。
拧得过紧时，压电式爆燃传感器内的配重预紧力过大，配重随缸体的振动会减弱，从而使压电式爆燃传感器信号变弱。在这种情况下，ECU得不到压电式爆燃传感器正常的爆燃信号，又不会诊断为压电式爆燃传感器有故障而转为故障运行（将点火提前角推迟15°），因此，发动机就容易出现爆燃现象。
拧得过松时，配重预紧力过小，配重随缸体的振动会增强，使压电式爆燃传感器的信号变强了，这就使ECU容易出现爆燃的误判，导致发动机经常处于点火提前角过小的状态。
桑塔纳系列轿车及其他一些使用环状爆燃传感器的车型，其爆燃传感器紧固螺栓的拧紧力矩标准为20N·m。
