爆燃传感器的工作原理及特点

压电效应是指当沿着一定方向向某些电介质施力而使其变形时，其内部会发生极化，同时在其表面产生电荷的现象。压电式爆燃传感器是利用结晶或陶瓷多晶体的压电效应和硅压电效应，把爆燃传到缸体上的机械振动转变成电信号。压电式爆燃传感器从振动方式上可分为非共振型和共振型两种。共振型爆燃传感器是由与爆燃几乎具有相同共振频率的振子和能够检测振动压力并将其转换成电信号的压电元件构成，非共振型爆燃传感器是用压电元件直接检测爆燃信息。

1.共振型压电式爆燃传感器

共振型压电式爆燃传感器如图6-8所示，主要由压电元件5、振荡片4、基座3等组成，压电元件5紧密地贴合在振荡片4上，振荡片则固定在传感器的基座3上。振荡片随发动机的振动而振荡，波及压电元件，使其变形而产生电压信号。当发动机爆燃时的振动频率与振荡片的固有频率相同时，振荡片产生共振，此时压电元件将产生最大的电压信号。共振型压电式爆燃传感器的输出特性如图6-9所示，根据此特性曲线可知该爆燃传感器在发动机爆燃时输出的电压比较高，因此即可判别发动机有无爆燃发生。

图6-8 共振型压电式爆燃传感器

1—插接器 2、10—O形圈 3—基座 4—振荡片 5—压电元件 6—引线端头 7—外壳 8—密封剂 9—接线端子

图6-9 共振型压电式爆燃传感器的输出特性

图6-10 非共振型压电式爆燃传感器结构示意图(www.xing528.com)

2.非共振型压电式爆燃传感器

非共振型压电式爆燃传感器由平衡块、压电元件、壳体、电气连接装置等组成。平衡块由螺钉固定在壳体上，两个压电元件同极性相向对接，输出电压由两个压电元件的中央取出。这种传感器与共振型传感器的结构的不同之处在于它内部没有振荡片.而是设置了一个平衡块。平衡块以一定的预紧力压紧在压电片上。当发动机发生爆燃时，发动机缸体的振动传到爆燃传感器壳体上，平衡块就产生了一个正比于加速度的交变力，壳体与平衡块之间就产生相对运动，使夹在中间的压电元件所承受的压紧力发生变化，压电元件承受推压作用力产生电压，并作为电信号输出。非共振型压电式爆燃传感器结构简单，制造时不需要调整。

非共振型压电式爆燃传感器的结构如图6-10所示。非共振型爆燃传感器在爆燃时的输出电压较未爆燃时无明显增加，具有平缓的输出特性，不像共振型爆燃传感器在爆燃时会输出较高的电压。爆燃是否发生是靠滤波器检出传感器输出信号中有无爆燃频率来判别的。因此，必须将反映发动机振动频率的输出电压信号输送给识别爆燃的滤波器，判别发动机是否有爆燃产生。

3.共振型压电式爆燃传感器与非共振型压电式爆燃传感器的比较

1）电压。共振型在爆燃时输出电压明显增大，非共振型输出电压增大不明显。

图6-11 共振型和非共振型爆燃传感器输出波形

2)测量。共振型电压易于测量，但传感器必须与发动机配套使用：非共振型用于不同发动机时.只需调整滤波器的频率范围就可以工作，不需要更换传感器，通用性比较强，但爆燃信号的检测复杂一些。

3)共振型爆燃传感器的输出波形可以直接观察出爆燃的波形，即爆燃点.而非共振型的爆燃传感器需经滤波器检出爆燃的信号。共振型和非共振型爆燃传感器输出波形的比较如图6-11所示。