汽車傳感器原理與檢修 課件 第九章 爆燃與碰撞傳感器

汽車傳感器原理與檢修汽車傳感器原理與檢修汽車傳感器原理與檢修爆燃傳感器1碰撞傳感器2本章課程的主要內(nèi)容第九章爆燃與碰撞傳感器汽車傳感器原理與檢修9.1爆燃傳感器

爆燃傳感器是用來檢測發(fā)動機氣缸有無發(fā)生爆燃現(xiàn)象，并將檢測的信號輸入ECU，ECU根據(jù)爆燃傳感器的反饋信號來調(diào)整點火提前角，從而使點火提前角保持最佳位置，以避免發(fā)動機出現(xiàn)爆燃，改善發(fā)動機的工作性能，延長發(fā)動機的工作壽命。

按對發(fā)動機缸體振動頻率的檢測方式不同，爆燃傳感器可分為共振型和非共振型兩大類。共振型又分為磁致伸縮式和壓電式兩種；非共振型有壓電式。共振型傳感器在發(fā)動機爆燃時輸出的電壓比較高，因此無需使用濾波器即可判別有無爆燃產(chǎn)生；而非共振型的爆燃傳感器需經(jīng)濾波器檢出爆燃的信號。汽車傳感器原理與檢修9.1爆燃傳感器

現(xiàn)代絕大多數(shù)汽車采用共振型壓電式爆燃傳感器，它是利用發(fā)動機產(chǎn)生爆燃時其振動頻率和傳感器本身的固有頻率一致而產(chǎn)生共振的現(xiàn)象，用以檢測爆燃是否產(chǎn)生，其輸出信號為電壓，電壓值的大小表示爆燃的強度。按爆燃傳感器結(jié)構(gòu)不同，爆燃傳感器可分為壓電式、磁致伸縮式及火花塞金屬墊型幾種汽車傳感器原理與檢修共振型壓電式爆燃傳感器的結(jié)構(gòu)與工作原理共振型壓電式爆燃傳感器的結(jié)構(gòu)如下圖所示，主要由插頭、插接器、壓電元件等組成。傳感器中的壓電元件緊密地貼合在振蕩片上，振蕩片則固定在傳感器的基座上。振蕩片隨發(fā)動機的振動而振蕩，壓電元件隨振蕩片的振蕩而發(fā)生形變，進而在其上產(chǎn)生一個電壓信號。汽車傳感器原理與檢修壓電式爆燃傳感器9.1爆燃傳感器

共振型壓電式爆燃傳感器的結(jié)構(gòu)與工作原理當發(fā)動機爆燃時，氣缸的振動頻率與傳感器振蕩片的固有頻率相符合，此時振蕩片產(chǎn)生共振，壓電元件將產(chǎn)生最大的電壓信號，如下圖所示。由圖可以看出，該類型爆燃傳感器在發(fā)動機爆燃時輸出的電壓比較高，因此無需使用濾波器即可判別有無爆燃產(chǎn)生。汽車傳感器原理與檢修壓電式爆燃傳感器9.1爆燃傳感器

非共振型壓電式爆燃傳感器一般也安裝在發(fā)動機的氣缸體上，其安裝位置及結(jié)構(gòu)如下圖所示。傳感器由平衡重（配重）、壓電晶體、殼體、電氣連接裝置等組成。兩個壓電晶體同極性相向?qū)樱胶庵赜陕葆敼潭ㄔ跉んw上。汽車傳感器原理與檢修壓電式爆燃傳感器9.1爆燃傳感器

當發(fā)動機產(chǎn)生爆燃時，安裝在缸體上的爆燃傳感器內(nèi)部配重受振動的影響而產(chǎn)生加速度，配重將此加速度慣性力轉(zhuǎn)變?yōu)樽饔迷趬弘娋w上的力，壓電晶體受到此加速度慣性壓力后產(chǎn)生電信號輸出，輸出電壓由兩個壓電晶體的中央取出。該傳感器結(jié)構(gòu)簡單，制造時不需要調(diào)整。在發(fā)動機爆燃發(fā)生時，由于這種傳感器輸出的電壓不大，具有平緩的輸出特性，如下頁圖所示。因此，需要將反映發(fā)動機振動頻率的輸出電壓信號送到識別爆燃的濾波器中，判別是否有爆燃產(chǎn)生的信號。汽車傳感器原理與檢修壓電式爆燃傳感器9.1爆燃傳感器

汽車傳感器原理與檢修壓電式爆燃傳感器9.1爆燃傳感器

共振型壓電式爆燃傳感器與非共振型壓電式爆燃傳感器的比較（1）電壓。共振型在爆燃時輸出電壓明顯增大，非共振型輸出電壓增大不明顯。（2）測量。共振型電壓易于測量，但傳感器必須與發(fā)動機配套使用。非共振型用于不同發(fā)動機時，只需調(diào)整濾波器的頻率圍就可以工作，不需要更換傳感器，通用性比較強，但爆燃信號的檢測復雜一些。（3）共振型爆燃傳感器的輸出波形可以直接觀察出爆燃的波形，即爆燃點，而非共振型的爆燃傳感器需經(jīng)濾波器檢出爆燃的信號。共振型和非共振型爆燃傳感器輸出波形的比較如下頁圖所示。汽車傳感器原理與檢修壓電式爆燃傳感器9.1爆燃傳感器

汽車傳感器原理與檢修壓電式爆燃傳感器9.1爆燃傳感器

（1）就車檢查爆燃傳感器。在進行爆燃傳感器的檢查時，可輕輕敲擊該爆燃傳感器附件的缸體。當輕輕敲擊時，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速應隨之下降，這時還需打開節(jié)氣門并穩(wěn)定發(fā)動機，以提高發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，因此點火正時提前并將隨之延遲。如果在爆燃傳感器附近輕輕敲擊，對發(fā)動機的點火正時和轉(zhuǎn)速無影響，則應用萬用表進行檢查。（2）檢查傳感器波形。爆燃傳感器是否正常，可用示波器檢測發(fā)動機工作時爆燃傳感器輸出電壓的波形。（3）檢查爆燃傳感器電源電壓。（4）檢查爆燃傳感器功能。汽車傳感器原理與檢修壓電式爆燃傳感器的檢測9.1爆燃傳感器

汽車傳感器原理與檢修共振型磁致伸縮式爆燃傳感器9.1爆燃傳感器

共振型磁致伸縮式爆燃傳感器的結(jié)構(gòu)與原理共振型磁致伸縮式爆燃傳感器主要由感應線圈、伸縮桿、永久磁鐵和殼體組成，其結(jié)構(gòu)如下頁圖所示。伸縮桿用高鎳合金制成，在其一端設置有永久磁鐵，另一端安放在彈性部件上。感應線圈繞制在伸縮桿的周圍，線圈兩端引出電極與控制線路連接。汽車傳感器原理與檢修共振型磁致伸縮式爆燃傳感器9.1爆燃傳感器

汽車傳感器原理與檢修共振型磁致伸縮式爆燃傳感器9.1爆燃傳感器

各種爆燃傳感器的檢測方法都是相似的。下頁圖分別為共振型磁致伸縮式爆燃傳感器與ECU的接線方法、磁致伸縮式爆燃傳感器的輸出特性圖。汽車傳感器原理與檢修火花塞座金屬墊型爆燃傳感器9.1爆燃傳感器

火花塞座金屬墊型爆燃傳感器又稱墊圈型壓力傳感器或壓力檢測式爆燃傳感器，它是由壓電元件制成的，安裝在火花塞的墊圈與發(fā)動機缸體之間，其結(jié)構(gòu)如下圖所示。它能根據(jù)燃燒壓力直接檢測爆燃信息，并將燃燒壓力轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出。一般每缸火花塞都安裝一個火花塞座金屬墊型爆燃傳感器。汽車傳感器原理與檢修火花塞座金屬墊型爆燃傳感器9.1爆燃傳感器

汽車傳感器原理與檢修9.2碰撞傳感器

在汽車安全氣囊系統(tǒng)中，傳感器可分為碰撞傳感器和安全傳感器兩種。碰撞傳感器是安全氣囊系統(tǒng)中主要的信號輸入裝置，其作用是在汽車發(fā)生碰撞時，檢測汽車碰撞強度的信號，并將信號輸入給安全氣囊ECU，安全氣囊ECU根據(jù)碰撞傳感器傳送的信號來判斷是否引爆氣體發(fā)生器使氣囊充氣。碰撞傳感器的安裝位置通常有兩種：安裝于汽車前部（前保險杠后及前翼子板下）的碰撞傳感器叫做前碰撞傳感器；安裝于安全氣囊ECU內(nèi)部的碰撞傳感器稱為中央傳感器。前碰撞傳感器的安裝位置也有不同，如奧迪A6轎車的前碰撞傳感器在前排座椅下面。汽車傳感器原理與檢修9.2碰撞傳感器

安全傳感器又稱為防護傳感器或保險傳感器，主要是用來防止安全氣囊系統(tǒng)在非碰撞的情況下發(fā)生錯誤引爆。一般安裝在安全氣囊ECU內(nèi)部，通常有兩個安全傳感器。安全傳感器與觸發(fā)碰撞傳感器串聯(lián)，且一般采用電子式結(jié)構(gòu)。碰撞傳感器的安裝位置如下頁圖所示。汽車傳感器原理與檢修9.2碰撞傳感器

汽車傳感器原理與檢修9.2碰撞傳感器

按照結(jié)構(gòu)來分，碰撞傳感器可分為機械式碰撞傳感器、機電式碰撞傳感器、電子式碰撞傳感器。機械式碰撞傳感器常見的是阻尼彈簧式，沒有電子設備，只靠機械力控制氣囊電路的接通和切斷。常用的電子式碰撞有電阻應變式和電壓效應式兩種。電阻應變式碰撞傳感器在發(fā)生碰撞時應變電阻發(fā)生變形，使電阻發(fā)生變化，傳感器輸出信號電壓發(fā)生變化，當電壓值超過預定值時，氣囊被觸發(fā)。壓電式碰撞傳感器在碰撞時壓電晶片輸出電壓發(fā)生變化，當變化的電壓達到預定值時，氣囊被觸發(fā)。汽車傳感器原理與檢修9.2碰撞傳感器

機電結(jié)合式碰撞傳感器是利用機械的運動（滾動或轉(zhuǎn)動）來控制電路觸點動作，再由觸點斷開和閉合來控制氣囊電路的接通和切斷。常見的有滾球式、滾軸式和偏心錘式碰撞傳感器。碰撞傳感器按工作原理可分為機電結(jié)合式、電子式和水銀開關式3種。機電結(jié)合式碰撞傳感器是一種利用機械機構(gòu)運動（滾動或轉(zhuǎn)動）來控制繼電器觸點動作，再通過觸點斷開與閉合來控制氣囊點火器電路接通與切斷的傳感元件。常用的有滾球式、滾軸式和偏心錘式3種碰撞傳感器。。汽車傳感器原理與檢修9.2碰撞傳感器

滾球式碰撞傳感器又稱為偏壓磁鐵式傳感器，其結(jié)構(gòu)如下圖所示，主要由鐵質(zhì)滾球、永久磁鐵、導缸、固定觸點和外殼組成。兩個觸點分別與傳感器引線端子連接，滾球在導缸內(nèi)可移動或滾動，用來感測減速度大小。殼體上印制有箭頭標記，方向與傳感器結(jié)構(gòu)有關，有的規(guī)定指向汽車前方，有的規(guī)定指向汽車后方，因此在安裝傳感器時，箭頭方向必須符合使用說明書規(guī)定。滾球式碰撞傳感器汽車傳感器原理與檢修9.2碰撞傳感器

滾球式碰撞傳感器汽車傳感器原理與檢修9.2碰撞傳感器

汽車未碰撞時傳感器處于靜止狀態(tài)，滾球在永久磁鐵的磁力作用下，被吸向磁鐵，靜止于磁鐵側(cè)，兩個觸點未被連通，無碰撞信號輸入。當汽車受碰撞且減速度達到碰撞強度設定的值時，滾球由于慣性產(chǎn)生的慣性力大于永久磁鐵的磁力，滾球克服磁力在柱狀滾道內(nèi)滾動到兩個固定觸點側(cè)，將兩個固定觸點搭接，使傳感器電路接通，碰撞強度信號即輸入。日本尼桑和馬自達汽車公司采用這種滾球式碰撞傳感器，用于SRS安全氣囊系統(tǒng)。該碰撞傳感器由德國博世（BOSCH）公司生產(chǎn)。滾球式碰撞傳感器汽車傳感器原理與檢修9.2碰撞傳感器

滾軸式碰撞傳感器的結(jié)構(gòu)主要由止動銷、滾軸、滾動觸點、固定觸點、底座和片狀彈簧組成，如右圖所示。片狀彈簧一端固定在底座上，與傳感器的一個引線端子連接，另一端繞在滾軸上；滾動觸點固定在滾軸部分的片狀彈簧上，并可隨滾軸一起轉(zhuǎn)動。固定觸點與片狀彈簧絕緣固定在底座上，并與傳感器的另一個引線端子連接。滾軸式碰撞傳感器汽車傳感器原理與檢修9.2碰撞傳感器

當汽車碰撞且減速度達到碰撞強度設定時，滾軸由于慣性產(chǎn)生的慣性力大于片狀彈簧的彈力，滾軸就會克服片狀彈簧的彈力壓下片狀彈簧向右滾動，使?jié)L軸上的滾動觸點與片狀彈簧上的固定觸點接觸，將傳感器電路接通。滾軸式碰撞傳感器的工作原理如下圖所示。滾軸式碰撞傳感器汽車傳感器原理與檢修9.2碰撞傳感器

偏心錘式碰撞傳感器又稱為偏心轉(zhuǎn)子式碰撞傳感器，屬于慣性開關式碰撞傳感器。偏心錘式碰撞傳感器的結(jié)構(gòu)如下圖所示，主要由外殼、偏心轉(zhuǎn)子、偏心重塊、固定觸點、旋轉(zhuǎn)觸點等部分組成。偏心錘式碰撞傳感器汽車傳感器原理與檢修9.2碰撞傳感器

轉(zhuǎn)子總成由偏心錘（或偏心重塊）、轉(zhuǎn)動觸點臂及轉(zhuǎn)動觸點組成，安裝在傳感器軸上。轉(zhuǎn)動觸點臂兩端固定有轉(zhuǎn)動觸點，轉(zhuǎn)動觸點隨觸點臂一起轉(zhuǎn)動。兩個固定觸點絕緣固定在傳感器殼體上，并用導線分別與傳感器接線端子連接。偏心錘式碰撞傳感器汽車傳感器原理與檢修9.2碰撞傳感器

電阻應變計式碰撞傳感器的結(jié)構(gòu)如下圖所示，主要由電子電路、電阻應變計、振動塊、緩沖介質(zhì)和殼體等組成。電阻應變計式碰撞傳感器汽車傳感器原理與檢修9.2碰撞傳感器

壓電式碰撞傳感器是利用壓電效應制成的傳感器（壓電效應是指壓電晶體在壓力作用下，晶體外形發(fā)生變化進而使其輸出電壓發(fā)生變化的現(xiàn)象），其主要應用在汽車SRS安全氣囊中。壓電晶體通常用石英或陶瓷制成，在壓力作用下，壓電晶體的外形和輸出電壓就會隨之變化。當汽車遭受碰撞時，傳感器內(nèi)的壓電晶體在碰撞產(chǎn)生的壓力作用下發(fā)生變形，從而氣壓電晶體的電阻值發(fā)生變化，通過電路的連接后會使電路的輸出電壓隨之變化。壓電式碰撞傳感器汽車傳感器原理與檢修9.2碰撞傳感器

水銀開關式碰撞傳感器主要由水銀、電極、密封圈、密封螺塞及殼體組成的，其結(jié)構(gòu)如圖9-23所示。這種傳感器是利用水銀導電良好的特性制成的傳感器，一般用做防護傳感器（安全傳感器）。水銀開關式碰撞傳感器汽車傳感器原理與檢修9.2碰撞傳感器

水銀開關式碰撞傳感器的工作原理如圖9-24所示。在汽車未碰撞時，傳感器處于靜止狀態(tài)，水銀在其自身重力作用下處于如圖9-24a所示位置，傳感器的兩個接線端子處于不導通狀態(tài)。當汽車碰撞且減速度達到設定閥值時，如圖9-24b所示，水銀產(chǎn)生的慣性力在運動方向的分力將克服其重力的分力使水銀向傳感器電極端移動，使傳感器的兩個電極接通。當傳感器用作碰撞信號傳感器時，兩個電極接通會將碰撞信號輸入SRSECU；當傳感器用作碰撞防護傳感器時，兩個電極接通則將點火器電源電路接通。水銀開關式碰撞傳感器汽車傳感器原理與檢修9.2碰撞傳感器

水銀開關式碰撞傳感器汽車傳感器原理與檢修9.2碰撞傳感器

阻尼彈簧式碰撞傳感器包括球體、導向筒、點火針、觸發(fā)杠桿、平衡彈簧、點火彈簧等，其結(jié)構(gòu)如圖9-25所示。阻尼彈簧式碰撞傳感器汽車傳感器原理與檢修9.2碰撞傳感器

應變儀式安全傳感器與電阻應變計式碰撞傳感器原理基本相同，但主要用作安全傳感器，安裝在安全氣囊電控單元（SRSECU）的內(nèi)部，應變儀式安全傳感器的結(jié)構(gòu)及電路如圖9-27所示，由懸臂、計示電阻及集成電路等組成。計示電阻是一個半導體應變片，半導體應變片兩端被懸臂架壓住。應變計式安全傳感器汽車傳感器原理與檢修9.2碰撞傳感器

應變儀式安全傳感器的工作原理當汽車發(fā)生碰撞時，半導體應變片在懸臂架慣性力作用下發(fā)生彎曲應變，受壓后的半導體應變片的電阻值產(chǎn)生變化，電阻的變化引起集成電路輸出電壓US的變化。汽車的速度越高，碰撞后產(chǎn)生的減速度越大，傳感器輸出的電壓越大。由于半導體壓力傳感器的輸出特性受溫度影響，因此常采用晶體管的基極—發(fā)射極間的電壓變化來對溫度進行修正。安全氣囊ECU根據(jù)碰撞信號進行分析處理，若需要引爆安全氣囊，安全氣囊ECU便會接通點火電路，如此時前方碰撞傳感器的觸點同時也閉合，則氣體發(fā)生器的電路接通，安全氣囊引爆。應變計式安全傳感器汽車傳感器原理與檢修9.2碰撞傳感器

（1）在檢查SRS安全氣囊系統(tǒng)部件之前，應先關閉點火開關，拔下SRS系統(tǒng)熔斷器，防止SRS系統(tǒng)電路觸點誤觸過。過90s待備用電力電容完全放電后進行操作，防止氣囊在檢測時引爆。（2）SRS安全系統(tǒng)電器零件均一次性使用，絕不能修復碰撞傳感器，左前和右前碰撞傳感器更換時應同時更換。在更換碰撞傳感器時應使用新品，不能使用其他不同型號車輛上的零部件（3）在檢測汽車其他系統(tǒng)時，應特別注意SRS系統(tǒng)電路連線是用黃色導線與其他系統(tǒng)電線相區(qū)別的，在檢測之前應關閉點火開關，拆下SRS系統(tǒng)熔斷器，防止SRS系統(tǒng)帶電。（4）安全氣囊系統(tǒng)的水銀開關式防護傳感器在更換后，不能隨意扔掉，因為水銀有毒，應作有害物品處理。（5）當碰撞傳感器摔碰或其殼體、支架、導線插接器有損壞時，應當更換新件。碰撞傳感器的檢測汽車傳感器原理與檢修9.2碰撞傳感器

（6）前碰撞傳感器和SRS系統(tǒng)的其他部件不能放在太陽下曝曬或接近火源。（7）在SRS系統(tǒng)的零部件表面均標有標牌或注意事項，使用時應遵照執(zhí)行。（8）碰撞傳感器的動作有方向性，安裝時應注意傳感器殼體上的箭頭的指向，一定要按規(guī)定方向安裝。日本尼桑和馬自達汽車使用說明書規(guī)定指向汽車后方，豐田汽車前碰撞傳感器安裝時則要求傳感器殼體上的箭頭必須指向汽車前方。碰撞傳感器的檢測汽車傳感器原理與檢修9.2碰撞傳感器

（9）前碰撞傳感器的定位螺栓和螺母都經(jīng)過了防銹處理，拆卸或更換前碰撞傳感器時，必須同時更換螺栓和螺母。（10）前碰撞傳感器的導線插接器裝有電路連接診斷機構(gòu)。安裝插接器時，插頭和插座應當插牢固。當插接器插頭與插座未插牢時，自診斷系統(tǒng)會檢測出來，視為故障，并將以故障碼的形式存入存儲器中。碰撞傳感器的檢測汽車傳感器原理與檢修9.2碰撞傳感器

前碰撞傳感器電路檢查。拔下SRSECU插接器插頭，檢測插頭上+SR與-SR端子、+SL與-SL端子間電阻，如圖9-28所示，正常電阻值應為755～885Ω。如果電阻值不在規(guī)定范圍，說明端子+SR、-SR、+SL或-SL至前碰撞傳感器之間的線束搭鐵或前碰撞傳感器電路有故障。碰撞傳感器的檢測汽車傳感器原理與檢修9.2碰撞傳感器

前碰撞傳感器搭鐵情況檢查。檢測+SR、-SL端子與車身搭鐵之間的電阻，如圖9-29所示，正常值應為無窮大。如果電阻值為無窮大，說明線束良好，故障發(fā)生在傳感器，碰撞傳感器需要更換；如果電阻值不為無窮大，說明端子+SR或+SL至前碰撞傳感器之間的線束搭鐵，需要修理或更換線束。碰撞傳感器的檢測汽車傳感器原理與檢修9.2碰撞傳感器

前碰撞傳感器電阻檢查。脫開前碰撞傳感器線束插接器插頭，用萬用表測量傳感器插頭各端子之間的電阻值，如圖9-30所示。各端子間電阻值應符合表9-2標準值；如果不符合規(guī)定值，則應更換碰撞傳感器。。碰撞傳感器的檢測汽車傳感器原理與檢修9.2碰撞傳感器

碰撞傳感器的檢測汽車傳感器原理與檢修9.2碰撞傳感器

前碰撞傳感器的電壓檢測。將蓄電池負極電纜端子接好，打開點火開關，用電壓表在SRS電腦線束插頭上檢測+SR、+SL端子與車身搭鐵之間的電壓，如圖9-31所示，正常電壓應為0V。如果電壓超過0V，說明端子+SR或+SL至前碰撞傳感器之間的線路與電源線搭鐵短路，需要修理或更換線束與插接器。碰撞傳感器的檢測汽車傳感器原理與檢修9.2碰撞傳感器

SRSECU至前碰撞傳感器之間線路檢查。拔下SRSECU線束插接器插頭，分別用導線將插頭上的端子+SR與-SR、+SL與-SL連接起來。然后拔下前碰撞傳感器線束插頭，用萬用表檢測傳感器插頭上的端子+SR與-SR、+SL與-SL之間的電阻值，如圖9-32所示，正常值應小于1Ω。如果電阻值大于1Ω，說明前碰撞傳感器至SRSECU之間線束斷路或接觸不良，應當修理或更換。碰撞傳感器的檢測汽車傳感器原理與檢修9.2碰撞傳感器

防盜振動傳感器的作用與類型防盜振動傳感器的主要作用是檢測汽車受到的沖擊，當汽車受到?jīng)_擊，其振動達到一定強度時，防盜電控單元輸出信號，控制報警裝置報警。