測力傳感器在發(fā)動(dòng)機燃燒過(guò)程中的監測作用

本文介紹了發(fā)動(dòng)機燃燒過(guò)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(dòng)機燃燒過(guò)程中的電子控制及其意義。

為了優(yōu)化和調整噴油參數和點(diǎn)火參數，發(fā)動(dòng)機管理系統需要收集準確的燃燒過(guò)程數據。這涉及到發(fā)動(dòng)機燃燒過(guò)程中的許多電子控制項目，如燃油定量、點(diǎn)火定時(shí)、噴油定時(shí)、EGR、增壓、汽油機稀釋燃燒、氣缸斷油、甲醇電子控制混合等。這些項目很少用于直接監控，只是通過(guò)監控扭矩和爆炸來(lái)間接監控燃燒過(guò)程。然而，有實(shí)驗證明，發(fā)動(dòng)機電子控制可以通過(guò)適當的技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，也可以用于批量生產(chǎn)的汽車(chē)。

近年來(lái)，直接監測燃燒過(guò)程參數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)火焰傳感器上。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(diǎn)、氣缸壓力峰值及其出現時(shí)的曲軸位置、平均有效壓力變化率和氣缸壓力峰值出現時(shí)的曲軸位置變化率、指示電力、放熱率、氣缸監控爆炸振動(dòng)、氣缸監控缺火等。氣缸壓力信號不僅可以通過(guò)燃料定量、點(diǎn)火定時(shí)、噴油定時(shí)、EGR、增壓壓力、汽油機稀釋燃燒、氣缸斷油、甲醇混合等電子控制來(lái)實(shí)現燃燒過(guò)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(guò)程電子控制實(shí)例是實(shí)現最佳扭矩的最小點(diǎn)火提前角控制。與缸體壓力峰值相對應的曲軸位置，可采用該控制進(jìn)行監控，通過(guò)調整點(diǎn)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。結合MBT控制，確定了最佳的點(diǎn)火提前角度。對于柴油機燃燒過(guò)程的監類(lèi)似的效果。

氣缸蓋墊壓力傳感器原理

對氣缸壓力進(jìn)行監測的方案有很多，也有很多。重要的是，該傳感器的結構適用于一般發(fā)動(dòng)機，不需要改變氣缸蓋，該傳感器的結構和靈敏度特性曲線(xiàn)具有接近燃燒室壁溫度的火花塞的緊固力矩，即使周?chē)錆M(mǎn)油和燃燒氣體，也具有良好的耐久性。年輕時(shí)，為了監測氣缸的壓力，有人試圖在氣缸螺栓上貼上應變片，但由于每個(gè)氣缸的壓力對傳感器信號的貢獻很難區分。另一種方案是汽油發(fā)動(dòng)機的火花塞型和柴油發(fā)動(dòng)機的熾熱塞型氣缸壓力傳感器。目前，該傳感器的基本結構幾乎完成，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(dòng)。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的壓力。

為消除引擎結構的影響，缸內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(shí)，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(gè)巨大的挑戰。經(jīng)過(guò)20年的研究，試驗了新的晶體化合物，開(kāi)發(fā)了新的晶體培養過(guò)程，現在已有了晶體家庭。這類(lèi)晶體被命名為壓力之星，自1998年開(kāi)始在奇士樂(lè )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(比應時(shí)高5倍)，如敏感度、線(xiàn)性度、無(wú)滯后性等重要性能對溫度和時(shí)間的高穩定性沒(méi)有雙晶體的形成，也就是說(shuō)，每個(gè)晶體區域在高溫下接受機械負荷時(shí)沒(méi)有極性變化，在工業(yè)生產(chǎn)規模下晶體的培養過(guò)程中具有可再現性。

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(gè)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械負荷和熱負荷，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(mén)技術(shù)和復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?，F代發(fā)動(dòng)機結構采用多風(fēng)門(mén)技術(shù)和復雜昂貴的氣缸蓋通道，因此幾乎沒(méi)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(chǎng)所，可避免在發(fā)動(dòng)機結構中鉆孔。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(shí)現盡可能小的安裝厚度，即無(wú)感應元件。

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械耦合盡可能低。

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

-使所有部件和系統的整體壽命超過(guò)或等于發(fā)動(dòng)機的壽命。

受傳感器結構尺寸的限制(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(dòng)機的壓縮比不變，降低了發(fā)動(dòng)機缸體的高度，相當于批量生產(chǎn)使用的缸蓋的厚度差。

試驗結果表明，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(dòng)機主要用于共軌噴油或泵噴嘴噴油。噴油機組件必須有加工公差，因此各缸全負荷噴油偏差可根據發(fā)動(dòng)機電子控制系統進(jìn)行補償。全負荷峰值壓力與機械負荷極限之間的安全距離可明顯縮小。氣缸可通過(guò)壓力曲線(xiàn)監測燃燒過(guò)程：發(fā)動(dòng)機磨損、噴油裝置、排氣再循環(huán)或增壓閉環(huán)控制的故障可根據非典型峰值壓力立即識別。

這個(gè)概念基本上適用于通過(guò)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(dòng)機的可能性。未來(lái)批量生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機的前提是進(jìn)行廣泛長(cháng)期的系統測試，進(jìn)一步降低安裝厚度，如將密封功能與外殼功能相結合，減少橫向力的影響。為了實(shí)現未來(lái)的高科技發(fā)動(dòng)機，有必要進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)潛力。

用來(lái)改善每個(gè)氣缸壓力的平衡分布。-改善車(chē)載故障診斷OBD。該系統用于根據排放要求正確優(yōu)化燃燒過(guò)程的潛力。

深圳市力準傳感技術(shù)有限公司是專(zhuān)業(yè)研發(fā)生產(chǎn)高品質(zhì)、高精度力值測量傳感器的廠(chǎng)家。主要產(chǎn)品有微型傳感器、拉式傳感器、S型傳感器、軸銷(xiāo)傳感器、測力傳感器、稱(chēng)重傳感器、變送器/放大器、控制儀表等力控產(chǎn)品達千余種。

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