减速传感器「科普」汽车发动机上有个叫爆震传感器的小玩意，是干什么用的？

发布时间：2024-11-24 05:11:51

「科普」汽车发动机上有个叫爆震传感器的小玩意，是干什么用的？

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发动机的燃烧十分复杂，所以需要有相当精确的设计与控制，稍有一点控制失误或是失常，便会造成不正常燃烧，而“爆震”就是一种不正常燃烧。简单的说，爆震是不正常燃烧所导致的燃烧室内压力失常。

发动机工作时因点火时间提前过度（点火提前角）、发动机的负荷、温度及燃料的质量等影响，会引起发动机爆震。发生爆震时，由于气体燃烧在活塞运动到上止点之前，轻者产生噪音及降低发动机的功率，重者会损坏发动机的机械部件。为了防止爆震的产生，爆震传感器是不可缺少的重要部件，以便通过电子控制系统去调整点火提前时间。

因为发动机存在爆震现象，因此也就有了爆震传感器，爆震传感器安装在发动机缸体中间以四缸机为例安装在2缸和3缸之间，或者1 ，2缸中间一个，3，4缸中间一个。其作用是用来测定发动机抖动度，当发动机产生爆震时，爆震传感器把发动机的机械振动转变为信号电压送至ECU。ECU根据其内部事先储存的点火及其他数据，及时计算修正点火提前角，去调整点火时间，防止爆震的发生。

低标号燃油，点火过早等原因引起的发动机爆震会造成发动机损坏。爆震传感器的作用是将发动机爆震以电信号的形式传递给电子控制模，作为控制模块调整点火正时以阻止进一步爆震的重要依据。爆震传感器一般都是压电陶瓷式的，当发动机有抖动时里面的陶瓷受到挤压产生一个电信号。

爆震传感器有很多种，如磁致伸缩式爆震传感器、压电陶瓷式爆震传感器、压电式共振型传感器等。

1、安装位置与接线端子

爆震传感器一般安装在发动机缸体而且靠近燃烧室的部位 ，以便更准确的感知发动机爆震的信号。

由于传感器外壳搭铁较好，因而它的输出信号线仅有一根，通过导线连接器与控制电脑ECU相连，其信号常以“KNK”表示。

为了更加准确地检测发动机爆震，通常发动机上装有两个爆震传感器，分别安装在缸体的两个部位，相应地便向控制电脑各输送一个电压信号，即“KNK1”和“KNK2”。

2、单体检测

（1）故障指示灯检测

电控发动机控制电脑ECU内设有对爆震传感器故障检测的电路，一旦出现故障会通过指示灯提醒驾驶员注意。因此对于爆震传感器而言，维修人员可以用模拟故障的方法，借助故障指示灯对其进行测试。方法如下：

①启动发动机，并暧机，使水温达85～95℃；

②按下空调开关，并使发动机怠速运转3min；

③快速踩下加速踏板，使发动机从怠速状态突然加速到5000r/min，然后突然松开加速踏板，使发动机回到怠速状态，紧接着再快速踩下加速踏板，又使发动机加速到5000r/min，再突然松开加速踏板，如此重复三次。

④如果爆震传器有故障，此时驾驶室内的发动机故障指示灯将闪亮。

（2）电阻检查

在关闭点火开关的情况下，拆下爆震传感器的导线连接器，用万用表电阻挡测量传感器信号端子与外壳间的电阻值，正常时应不导通，为无限大；若导通，则说明其内部有短路故障，应更换之。

（3）输出信号的电压检测

关闭点火开关（OFF位），拔开爆震传感器上的导线连接器。启动发动机并怠速运转，用万用表电压挡（或示波器）检查爆震传感器的接线端子与搭铁的电压，传感器正常时应有脉冲电压（波形）输出，否则说明传感器已损坏，应更换。

车速传感器

车速传感器用来测量汽车的行驶速度，车速信号主要用于对发动机怠速以及汽车加速与减速期间空燃比的控制。

1、安装部位及接线端子

车速传感器通常装在驾驶室的组合仪表盘上与车速表相连。传感器有二个接线端子，其一是与控制电脑相连的信号端子“SPD”；其二是搭铁端子。

2、单体检测

现仅以舌簧型车速传感器为例加以说明。

（1）触点通断检测

关闭点火开关（OFF位），拔下车速传感器导线连接器，测量信号端子与搭铁间导通情况，传感器触点正常时应处于导通（R≈0）或断开（R=∞）两种状态（可以转动车轮测出两种不同状态）。

（2）电压检测

找出控制电脑ECU导线连接器的SPD端子，用电压表测SPD端子的对地电压。将换挡杆置于“N”挡，慢慢转动车轮，测量电压值，应为低电平（U＜0.8V）），或为高电平（U＞4.5V），且两种电压值交替变化为合适，否则说明传感器有故障。

用于工业机器人中的各类传感器，你都知道几种？

在工业自动化领域，机器人需要传感器提供必要的信息，以正确执行相关的操作。一份报告预测，到2021年，全球工业机器人传感器市场将以约8％的复合年增长率（CAGR）稳步增长。对于包括消费者和汽车在内的机器人传感应用，另一份报告明确指出，到2027年，视觉系统将单独成就57亿美元的市场，力传感器市场将超过69亿美元。

下面列出了工业机器人中最常用到的传感器。

二维视觉传感器

二维视觉是一个可以执行从检测运动物体到传输带上的零件定位等多种任务的摄像头。许多智能相机都可以检测零件并协助机器人确定零件的位置，机器人可以根据接收到的信息适当调整其动作。

三维视觉传感器

三维视觉系统必须拥有两个不同角度的摄像机或激光扫描器，用以检测对象的第三维度。例如，零件取放便是利用三维视觉技术检测物体并创建三维图像，分析并选择最好的拾取方式。

力/力矩传感器

如果说视觉传感器给了机器人眼睛，那么力/力矩传感器则给机器人带去了触觉。机器人利用力/力矩传感器感知末端执行器的力度。多数情况下，力/力矩传感器位于机器人和夹具之间，这样，所有反馈到夹具上的力都在机器人的监控之中。有了力/力矩传感器，装配、人工引导、示教、力度限制等应用才得以实现。

碰撞检测传感器

这种传感器有各种不同的形式，其主要应用是为作业人员提供一个安全的工作环境，协作机器人最需要它们。一些传感器可以是某种触觉识别系统，通过柔软的表面感知压力，给机器人发送信号，限制或停止机器人的运动。

一些传感器还可以直接内置在机器人中。有些公司利用加速度计反馈，还有些则使用电流反馈。在这两种情况下，当机器人感知到异常的力度时，便触发紧急停止，从而确保安全。

要想让工业机器人与人进行协作，首先要找出可以保证作业人员安全的方法。这些传感器有各种形式，从摄像头到激光等，目的是告诉机器人周围的状况。有些安全系统可以设置成当有人出现在特定的区域/空间时，机器人会自动减速运行，如果人员继续靠近，机器人则会停止工作。最简单的例子是电梯门上的激光安全传感器。当激光检测到障碍物时，电梯门会立即停止并退回，以避免碰撞。

其它传感器

市场上还有很多的传感器适用于不同的应用。例如焊缝追踪传感器等。

触觉传感器也越来越受欢迎。这类传感器一般安装在抓手上，用来检测和感觉抓取的物体是什么。传感器通常能够检测力度并得出力度分布的情况，从而知道对象的确切位置，让你可以控制抓取的位置和末端执行器的抓取力度。另外还有一些触觉传感器可以检测热量的变化。

视觉和接近传感器类似于自动驾驶车辆所需的传感器，包括摄像头、红外线、声纳、超声波、雷达和激光雷达。某些情况下可以使用多个摄像头，尤其是立体视觉。将这些传感器组合起来使用，机器人便可以确定尺寸，识别物体，并确定其距离。

射频识别（RFID）传感可以提供识别码并允许得到许可的机器人获取其他信息。

麦克风（声学传感器）帮助工业机器人接收语音命令并识别熟悉环境中的异常声音。如果加上压电传感器，还可以识别并消除振动引起的噪声，避免机器人错误理解语音命令。先进的算法甚至可以让机器人了解说话者的情绪。

温度传感是机器人自我诊断的一部分，可用于确定其周遭的环境，避免潜在的有害热源。利用化学、光学和颜色传感器，机器人能够评估、调整和检测其环境中存在的问题。

对于可以走路、跑步甚至跳舞的人形机器人，稳定性是一个主要问题。它们需要与智能手机相同类型的传感器，以便提供机器人的准确位置数据。在这些应用采用了具有3轴加速度计、3轴陀螺仪和3轴磁力计的9自由度（9DOF）传感器或惯性测量单元（IMU）。

传感器是实现软件智能的关键组件，没有传感器，很多复杂的操作就不能实现。它们不仅实现了复杂的操作，同时也保证这些操作在进行的过程中得到良好的控制。

工业机器人避障主要用到哪些传感器？

移动机器人需要通过传感器实时获取周围的障碍物信息，包括尺寸、形状和位置信息，来实现避障。避障使用的传感器有很多种，目前常见的有视觉传感器、激光传感器、红外传感器、超声波传感器等。

超声波传感器

超声波传感器的基本原理是测量超声波的飞行时间，通过d=vt/2测量距离，其中d是距离，v是声速，t是飞行时间。

上图是超声波传感器信号的一个示意。通过压电或静电变送器产生一个频率在几十kHz的超声波脉冲组成波包，系统检测高于某阈值的反向声波，然后使用测量到的飞行时间计算距离。超声波传感器一般作用距离较短，普通的有效探测距离几米，但是会有一个几十毫米左右的最小探测盲区。由于超声传感器成本低、实现方法简单、技术成熟，是移动机器人中常用的传感器。

红外传感器

一般的红外测距都是采用三角测距的原理。红外发射器按照一定角度发射红外光束，遇到物体之后，光会反向回来，检测到反射光之后，通过结构上的几何三角关系，就可以计算出物体距离D。

当D的距离足够近的时候，上图中L值会相当大，如果超过CCD的探测范围，虽然物体很近，传感器反而看不到了。当物体距离D很大时，L值就会很小，测量精度会变差。因此，常见的红外传感器的测量距离都比较近，小于超声波，同时远距离测量也有最小距离的限制。另外，对于透明的或者近似黑体的物体，红外传感器是无法检测距离的。但相对于超声来说，红外传感器具有更高的带宽。

激光传感器

常见的激光雷达是基于飞行时间的（ToF，time of flight），通过测量激光的飞行时间来测距d=ct/2，类似前面提到的超声测距公式，其中d是距离，c是光速，t是从发射到接收的时间间隔。

比较简单的方案是测量反射光的相移，传感器以已知的频率发射一定幅度的调制光，并测量发射和反向信号之间的相移，如上图。

调制信号的波长为lamda=c/f，其中c是光速，f是调制频率，测量到发射和反射光束之间的相移差theta之后，距离可由lamda*theta/4pi计算得到，如上图。

视觉传感器

常用的计算机视觉方案也有很多种，比如双目视觉，基于TOF的深度相机，基于结构光的深度相机等。

基于结构光的深度相机发射出的光会生成相对随机但又固定的斑点图样，光斑打在物体上，因为与摄像头距离不同，被摄像头捕捉到的位置也不相同。先计算斑点与标定的标准图案在不同位置的偏移，利用摄像头位置、传感器大小等参数就可以计算出物体与摄像头的距离。

双目视觉的测距本质上也是三角测距法，由于两个摄像头的位置不同，就像人的两只眼睛一样，看到的物体也不一样。两个摄像头看到的同一个点P，在成像的时候会有不同的像素位置，此时通过三角测距就可以测出这个点的距离。

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