汽车爆震传感器的性能测试及设计研究

摘要

随着能源问题的日益突出以及燃油价格的大幅度上调，越来越多的发动机厂商采用更高的压缩比来达到提高燃油经济性的目的，这势必导致发动机发生爆震的可能性增大。爆震是限制发动机动力性和经济性的一个重要因素，强烈爆震是一种不理想的燃烧方式，它会使发动机的工作粗暴、动力下降、油耗上升，但是当轻微爆震时，燃烧接近等容燃烧，可以改善发动机的动力性与经济性。采用爆震传感器获得爆震信号的特征，可以准确地判断爆震信息，从而控制发动机工作在比较理想的工况下。所以，对爆震传感器的性能测试与设计展开深入的研究，对提高发动机的工作性能来说，具有很重要的意义。根据市场调查的结果以及发展现状来看，采用最为广泛的振动法来检测发动机爆震的状况，不仅可以获得高输出信号、检测灵敏度高、安装也方便。采用这种形式的爆震传感器中的压电式非共振型爆震传感器具有良好的平直输出特性，能够检测较宽频带的发动机振动频率，在不同类型的发动机上使用时，只要知道了发动机的特征频率后调整滤波器即可。这样可以大大降低成本，而且适用范围广，通用性好，测量范围宽，安装方便，很适合为企业大批量生产。
　　 本文从项目来源入手，对汽车传感器市场进行了深入的调研，结合实际情况对爆震传感器的性能做了全面的分析研究。从爆震传感器的理论基础开始逐步深入分析到爆震传感器研发生产各个环节所存在的问题。包括对爆震传感器进行了分类研究，并对工作原理、结构原理进行了分析优化；对于爆震传感器的核心部件压电元件也从压电效应、压电材料的性能、性能参数、压电元件的结构形式等方面进行了介绍、分析，并对其进行了有限元分析；通过对爆震传感器的信号分析，设计出合理的处理电路；在性能测试方面，则从压电式传感器的测量电路入手，分析并提出了爆震传感器的主要性能指标，对测试系统的测试原理、参数测试方法等进行了全面的研究，并通过测试系统对不同型号的爆震传感器进行了测试分析，以及提出爆震传感器性能的优化途径。本文考虑到市场需求以及实际生产的问题，对爆震传感器的性能测试及设计方面进行了深入的研究，总结并提出了一些适合于生产实践的依据，为爆震传感器的开发与优化提供可靠的技术支持。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 项目的实用价值与研究意义

1.2 发动机爆震的危害与机理研究

1.3 国内外发展现状

第2章 爆震传感器的主要理论分析基础

2.1 爆震传感器的分类与对比分析

2.2 压电材料的理论基础

2.2.1 石英晶体和压电陶瓷的压电效应

2.2.2 压电材料的对比分析与选取

2.3 爆震控制的理论研究

2.3.1 比较电平的决定

2.3.2 爆震强度的判定

2.4.爆震信号的分析基础

第3章 爆震传感器的结构设计与信号处理电路

3.1 压电式非共振型爆震传感器的结构设计与优化

3.1.1 传感器的结构设计形式

3.1.2 基于中心压缩式的爆震传感器结构设计

3.1.3 螺母固定结构的分析优化

3.2 压电材料的分析

3.2.1 压电材料的性能参数分析

3.2.2 压电分析

3.2.3 关于压电材料极化处理的研究

3.3 信号分析与处理电路

3.3.1 压电式非共振型爆震传感器的输出特性

3.3.2 爆震传感器的干扰信号

3.3.3 爆震的特征频率

3.3.4 输出信号的处理电路

第4章 爆震传感器的性能测试与分析

4.1 压电式传感器的测量电路

4.1.1 等效电路

4.1.2 测量电路

4.2 爆震传感器的测试指标

4.3 爆震传感器的测试系统

4.3.1 参数测试方法

4.3.2 爆震传感器的测试系统原理

4.4 爆震传感器的测试结果与分析

4.4.1 测试结果

4.4.2 分析结论

4.5 爆震传感器的性能优化途径

第5章 总结与展望

5.1 本文总结

5.2 工作展望

参考文献

致谢