測力傳感器在發(fā)動機(jī)燃燒過程中的監(jiān)測作用

本文介紹了發(fā)動機(jī)燃燒過程中的電子控制及其意義、氣缸蓋墊壓力的原理和氣缸蓋墊壓力整合的原理。發(fā)動機(jī)燃燒過程中的電子控制及其意義。

為了優(yōu)化和調(diào)整噴油參數(shù)和點火參數(shù)，發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)需要收集準(zhǔn)確的燃燒過程數(shù)據(jù)。這涉及到發(fā)動機(jī)燃燒過程中的許多電子控制項目，如燃油定量、點火定時、噴油定時、EGR、增壓、汽油機(jī)稀釋燃燒、氣缸斷油、甲醇電子控制混合等。這些項目很少用于直接監(jiān)控，只是通過監(jiān)控扭矩和爆炸來間接監(jiān)控燃燒過程。然而，有實驗證明，發(fā)動機(jī)電子控制可以通過適當(dāng)?shù)募夹g(shù)進(jìn)行優(yōu)化，也可以用于批量生產(chǎn)的汽車。

近年來，直接監(jiān)測燃燒過程參數(shù)的研究主要集中在火焰前鋒傳感器、離子間隙傳感器、氣缸壓力傳感器和光學(xué)火焰?zhèn)鞲衅魃?。其中，氣缸壓力傳感器提供的信息最有意義、最豐富。這些信息包括壓縮壓力、燃燒起點、氣缸壓力峰值及其出現(xiàn)時的曲軸位置、平均有效壓力變化率和氣缸壓力峰值出現(xiàn)時的曲軸位置變化率、指示電力、放熱率、氣缸監(jiān)控爆炸振動、氣缸監(jiān)控缺火等。氣缸壓力信號不僅可以通過燃料定量、點火定時、噴油定時、EGR、增壓壓力、汽油機(jī)稀釋燃燒、氣缸斷油、甲醇混合等電子控制來實現(xiàn)燃燒過程的電子控制，還可以用于缺火的故障診斷。

典型的汽油燃燒過程電子控制實例是實現(xiàn)最佳扭矩的最小點火提前角控制。與缸體壓力峰值相對應(yīng)的曲軸位置，可采用該控制進(jìn)行監(jiān)控，通過調(diào)整點火的角令峰值，使其保持在一定的曲軸位置。值得一提的是，爆炸性地震控制優(yōu)于MBT。結(jié)合MBT控制，確定了最佳的點火提前角度。對于柴油機(jī)燃燒過程的監(jiān)類似的效果。

氣缸蓋墊壓力傳感器原理

對氣缸壓力進(jìn)行監(jiān)測的方案有很多，也有很多。重要的是，該傳感器的結(jié)構(gòu)適用于一般發(fā)動機(jī)，不需要改變氣缸蓋，該傳感器的結(jié)構(gòu)和靈敏度特性曲線具有接近燃燒室壁溫度的火花塞的緊固力矩，即使周圍充滿油和燃燒氣體，也具有良好的耐久性。年輕時，為了監(jiān)測氣缸的壓力，有人試圖在氣缸螺栓上貼上應(yīng)變片，但由于每個氣缸的壓力對傳感器信號的貢獻(xiàn)很難區(qū)分。另一種方案是汽油發(fā)動機(jī)的火花塞型和柴油發(fā)動機(jī)的熾熱塞型氣缸壓力傳感器。目前，該傳感器的基本結(jié)構(gòu)幾乎完成，其中電氣元件是傳感器元件，但該氣缸壓力傳感器的運行必須間接測試密封間隙的運動。相比之下，整合在氣缸蓋上的壓力傳感器有很大的優(yōu)勢。由于可以直接測試氣缸內(nèi)的壓力。

為消除引擎結(jié)構(gòu)的影響，缸內(nèi)壓力傳感器缸蓋這款帶有壓力傳感器的缸蓋墊對壓力傳感器本身提出了很高的要求，尤其是在使傳感器變得很小的同時，保證了盡可能高的信號增益和對水平影響的不敏感性是一個巨大的挑戰(zhàn)。經(jīng)過20年的研究，試驗了新的晶體化合物，開發(fā)了新的晶體培養(yǎng)過程，現(xiàn)在已有了晶體家庭。這類晶體被命名為壓力之星，自1998年開始在奇士樂公司培育，加工成傳感器零件。

這些壓電星晶體的性能是高壓電敏度(比應(yīng)時高5倍)，如敏感度、線性度、無滯后性等重要性能對溫度和時間的高穩(wěn)定性沒有雙晶體的形成，也就是說，每個晶體區(qū)域在高溫下接受機(jī)械負(fù)荷時沒有極性變化，在工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模下晶體的培養(yǎng)過程中具有可再現(xiàn)性。

壓電壓力傳感器在火花塞和熾熱塞上進(jìn)行了測試，并成功地制作了第一個直徑為3毫米的縮小測試部件的樣品。樣品可以直接用螺紋擰入密封間隙。工作條件最差的部件是傳感器薄膜，特殊的安裝條件可以承受高機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷，所以傳感器薄膜不僅決定了測試精度，還決定了傳感器的使用壽命。

壓力傳感器集成在氣缸蓋墊上。

從原理上講，信號質(zhì)量主要受傳感器位置的影響。采用多風(fēng)門技術(shù)和復(fù)雜昂貴的氣缸蓋通道，對燃燒壓力最為有利傳感器，對燃燒壓力最為有利。現(xiàn)代發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)采用多風(fēng)門技術(shù)和復(fù)雜昂貴的氣缸蓋通道，因此幾乎沒有安裝傳感器的空間。作為靠近燃燒室的功能部件，金屬層疊式氣缸蓋密封已成為壓力傳感器的替代安裝場所，可避免在發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)中鉆孔。把壓力傳感器集成到氣缸蓋上的目的如下。

-獲取符合顯示圖要求的質(zhì)量水平的壓力信號。

-實現(xiàn)盡可能小的安裝厚度，即無感應(yīng)元件。

形成對水平影響盡可能低的敏感性，即傳感器對密封墊的熱耦合和機(jī)械耦合盡可能低。

-造成對維護(hù)的友好性，也就是說，傳感器可以在不拆卸缸蓋的情況下裝卸。

-使所有部件和系統(tǒng)的整體壽命超過或等于發(fā)動機(jī)的壽命。

受傳感器結(jié)構(gòu)尺寸的限制(直徑為3.6毫米，包括傳感器外殼)，只能要求增加安裝厚度。為了保持發(fā)動機(jī)的壓縮比不變，降低了發(fā)動機(jī)缸體的高度，相當(dāng)于批量生產(chǎn)使用的缸蓋的厚度差。

試驗結(jié)果表明，帶壓力傳感器的密封墊能更精確地控制燃燒方法——柴油發(fā)動機(jī)主要用于共軌噴油或泵噴嘴噴油。噴油機(jī)組件必須有加工公差，因此各缸全負(fù)荷噴油偏差可根據(jù)發(fā)動機(jī)電子控制系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償。全負(fù)荷峰值壓力與機(jī)械負(fù)荷極限之間的安全距離可明顯縮小。氣缸可通過壓力曲線監(jiān)測燃燒過程：發(fā)動機(jī)磨損、噴油裝置、排氣再循環(huán)或增壓閉環(huán)控制的故障可根據(jù)非典型峰值壓力立即識別。

這個概念基本上適用于通過氣缸蓋墊收集氣缸壓力。即使它最初局限于試驗臺的運行，也顯示出批量生產(chǎn)發(fā)動機(jī)的可能性。未來批量生產(chǎn)發(fā)動機(jī)的前提是進(jìn)行廣泛長期的系統(tǒng)測試，進(jìn)一步降低安裝厚度，如將密封功能與外殼功能相結(jié)合，減少橫向力的影響。為了實現(xiàn)未來的高科技發(fā)動機(jī)，有必要進(jìn)一步研究開發(fā)潛力。

用來改善每個氣缸壓力的平衡分布。-改善車載故障診斷OBD。該系統(tǒng)用于根據(jù)排放要求正確優(yōu)化燃燒過程的潛力。

深圳市力準(zhǔn)傳感技術(shù)有限公司是專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)高品質(zhì)、高精度力值測量傳感器的廠家。主要產(chǎn)品有微型傳感器、拉式傳感器、S型傳感器、軸銷傳感器、測力傳感器、稱重傳感器、變送器/放大器、控制儀表等力控產(chǎn)品達(dá)千余種。

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