《汽車(chē)傳感器技術(shù)》課件-第九章 爆燃與碰撞傳感器

汽車(chē)傳感器技術(shù)汽車(chē)與工程機(jī)械學(xué)院王忠文項(xiàng)目九：爆燃與碰撞傳感器任務(wù)1爆燃傳感器任務(wù)2碰撞傳感器任務(wù)一爆燃傳感器爆燃傳感器用來(lái)檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸有無(wú)發(fā)生爆燃現(xiàn)象，并將檢測(cè)的信號(hào)輸入ECU，ECU根據(jù)爆燃傳感器的反饋信號(hào)來(lái)調(diào)整點(diǎn)火提前角，從而使點(diǎn)火提前角保持最佳位置?？梢员苊獍l(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)爆燃，改善發(fā)動(dòng)機(jī)的工作性能，延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作壽命。圖9-1爆燃傳感器類(lèi)型

按對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體振動(dòng)頻率的檢測(cè)方式不同，爆燃傳感器可分為共振型和非共振型兩大類(lèi)。共振型又分為磁致伸縮式和壓電式兩種；非共振型有壓電式。共振型傳感器在發(fā)動(dòng)機(jī)爆震時(shí)輸出的電壓比較高，因此無(wú)需使用濾波器即可判別有無(wú)爆震產(chǎn)生；而非共振型的爆震傳感器需經(jīng)濾波器檢出爆震的信號(hào)?，F(xiàn)代絕大多數(shù)汽車(chē)采用共振型壓電式爆震傳感器，它是利用發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生爆震時(shí)其振動(dòng)頻率和傳感器本身的固有頻率一致而產(chǎn)生共振的現(xiàn)象，用以檢測(cè)爆震是否產(chǎn)生，其輸出信號(hào)為電壓，電壓值的大小表示爆震的強(qiáng)度。按爆燃傳感器結(jié)構(gòu)不同，爆燃傳感器可分為壓電式、磁致伸縮式及火花塞金屬墊型幾種。爆震傳感器通常安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的側(cè)面，有的發(fā)動(dòng)機(jī)還裝有兩個(gè)爆震傳感器。任務(wù)一爆燃傳感器

一、壓電式爆燃傳感器1.共振型壓電式爆燃傳感器的結(jié)構(gòu)與工作原理共振型壓電式爆燃傳感器的結(jié)構(gòu)如圖9-2所示，主要由接頭、連接器、壓電元件等組成，傳感器中的壓電元件緊密地貼合在振蕩上，振蕩片則固定在傳感器的基座上。振蕩片隨發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)而振蕩，壓電元件隨振蕩片的振蕩而發(fā)生形變，進(jìn)而在其上產(chǎn)生一個(gè)電壓信號(hào)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃時(shí)，氣缸的振動(dòng)頻率與傳感器振蕩片的固有頻率相符合，此時(shí)振蕩片產(chǎn)生共振，壓電元件將產(chǎn)生最大的電壓信號(hào)，如圖9-3所示，由圖可以看出該類(lèi)型爆燃傳感器在發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃時(shí)輸出的電壓比較高，因此無(wú)需使用濾波器即可判別有無(wú)爆燃產(chǎn)生。圖9-2共振型壓電式爆燃傳感器結(jié)構(gòu)圖9-3共振型壓電式爆燃傳感器輸出特征

一、壓電式爆燃傳感器2.非共振型壓電式爆燃傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理非共振型壓電式爆燃傳感器一般也安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體上，其安裝位置及結(jié)構(gòu)如圖9-4所示。傳感器由平衡重（配重）、壓電晶體、殼體、電氣連接裝置等組成，兩個(gè)壓電晶體同極性相向?qū)樱胶庵赜陕葆敼潭ㄔ跉んw上。圖9-4非共振型壓電式爆燃傳感器的安裝位置及結(jié)構(gòu)

一、壓電式爆燃傳感器圖9-5爆燃傳感器輸出電壓與頻率的關(guān)系

一、壓電式爆燃傳感器當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生爆燃時(shí)，安裝在缸體上的爆燃傳感器內(nèi)部配重受震動(dòng)的影響而產(chǎn)生加速度，配重將此加速度慣性力轉(zhuǎn)變?yōu)樽饔迷趬弘娋w上的力，壓電晶體受到此加速度慣性壓力后產(chǎn)生壓電信號(hào)輸出，輸出電壓由兩個(gè)壓電晶體的中央取出，該傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造時(shí)不需要調(diào)整，在發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃發(fā)生時(shí)，由于這種傳感器輸出的電壓不大，具有平緩的輸出特性，如圖9-5所示。因此需要將反映發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)頻率的輸出電壓信號(hào)送到識(shí)別爆燃的濾波器中，以判別是否具有爆燃產(chǎn)生的信號(hào)。

一、壓電式爆燃傳感器3.共振型壓電式爆震傳感器與非共振型壓電式爆震傳感器的比較①電壓共振型在爆震時(shí)輸出電壓明顯增大，非共振型輸出電壓增大不明顯。②測(cè)量共振型電壓易于測(cè)量，但傳感器必須與發(fā)動(dòng)機(jī)配套使用；非共振型用于不同發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，只需調(diào)整濾波器的頻率范圍就可以工作，不需要更換傳感器，通用性比較強(qiáng)，但爆震信號(hào)的檢測(cè)復(fù)雜一些。③共振型爆震傳感器的輸出波形可以直接觀察出爆震的波形，即爆震點(diǎn)，而非共振型的爆震傳感器需經(jīng)濾波器檢出爆震的信號(hào)。共振型和非共振型爆震傳感器輸出波形的比較如圖9-6所示。

一、壓電式爆燃傳感器圖9-6傳感器輸出波形比較

一、壓電式爆燃傳感器4.壓電式爆震傳感器的檢測(cè)各型汽車(chē)用壓電壓式爆震傳感器的檢測(cè)方法基本相同。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中，若爆燃器信號(hào)中斷，電控單元就會(huì)將各缸的點(diǎn)火提前角推遲約15o，汽車(chē)在行駛過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力不足。為了避免爆震傳感器誤傳輸爆燃信號(hào)，必須保證爆震傳感器固定螺栓的擰緊力矩準(zhǔn)確無(wú)誤。

一、壓電式爆燃傳感器1）就車(chē)檢查爆震傳感器。在進(jìn)行爆震傳感器的檢查時(shí)，可輕輕敲擊該爆震傳感器附件的缸體，當(dāng)輕輕敲擊時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)隨之下降。這時(shí)還需打開(kāi)節(jié)氣門(mén)并穩(wěn)定發(fā)動(dòng)機(jī)，以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，因此點(diǎn)火正時(shí)提前并將隨之延遲。如果在爆震傳感器附近輕輕敲擊，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火正時(shí)和轉(zhuǎn)速無(wú)影響，則應(yīng)用萬(wàn)用表進(jìn)行檢查。2）檢查傳感器波形爆震傳感器是否正常，可用示波器檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)爆震傳感器輸出電壓的波形。若沒(méi)有波形輸出或輸出波形不隨發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀況的變化而變化，則說(shuō)明爆震傳感器有故障。

一、壓電式爆燃傳感器3）檢查爆震傳感器電源電壓。檢查時(shí)，關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，等待10s之后，拆下爆震傳感器的插接頭，然后打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)（發(fā)動(dòng)機(jī)不起動(dòng)），測(cè)量線束上信號(hào)輸出端子和信號(hào)回路端子之間的直流電壓，應(yīng)為1～4V,否則說(shuō)明線路有故障。4）檢查爆震傳感器功能①發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，連接好爆震傳感器導(dǎo)線，緩慢地提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速至3000r/min，同時(shí)用萬(wàn)用表電壓檔測(cè)量。如果電壓隨之升高，說(shuō)明爆震傳感器有故障。②發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，連接好爆震傳感器導(dǎo)線，用錘子輕輕敲擊排氣歧管，同時(shí)用萬(wàn)用表電壓檔測(cè)量。如果電壓指示值發(fā)生波動(dòng)，則說(shuō)明爆震傳感器有故障，應(yīng)更換新的傳感器。

一、壓電式爆燃傳感器5.壓電式爆震傳感器的檢測(cè)示例——上海別克轎車(chē)壓電式爆震傳感器的檢測(cè)上海別克轎車(chē)只設(shè)置一個(gè)爆燃傳感器，安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)右側(cè)氣缸體上。爆燃傳感器為單導(dǎo)線型傳感器，用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的爆燃情況，并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸入PCM，PCM根據(jù)傳感器信號(hào)的振幅和頻率推遲點(diǎn)火正時(shí)控制的時(shí)間。爆燃傳感器利用結(jié)晶或陶瓷多晶體的壓電效應(yīng)制成，其外殼有壓電元件、配重塊及導(dǎo)線等。該傳感器與PCM的連接電路如圖9-7所示。

一、壓電式爆燃傳感器圖9-7爆燃傳感器與PCM的連接電路圖

一、壓電式爆燃傳感器二、共振型磁致伸縮式爆燃傳感器1.共振型磁致伸縮式爆燃傳感器的結(jié)構(gòu)與原理共振型磁致伸縮式爆燃傳感器主要由感應(yīng)線圈、伸縮桿、永久磁鐵和殼體組成，其結(jié)構(gòu)如圖9-8所示。伸縮桿用高鎳合金制成，在其一端設(shè)置有永久磁鐵，另一端安放在彈性部件上。感應(yīng)線圈繞制在伸縮桿的周?chē)€圈兩端引出電極與控制線路連接。圖9-8共振型磁致伸縮式爆燃傳感器結(jié)構(gòu)圖9-9磁致伸縮式爆震傳感器的輸出特性圖。

二、共振型磁致伸縮式爆燃傳感器磁致伸縮式爆震傳感器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上，它將發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)的頻率變換成電壓信號(hào)，來(lái)檢測(cè)爆震強(qiáng)度。其工作原理是：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸體出現(xiàn)振動(dòng)時(shí)，外殼和感應(yīng)線圈繞組隨發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)，磁鐵因彈簧的存在由于慣性而保持不放，這樣磁鐵和感應(yīng)線圈間便存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，繞組中就會(huì)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，當(dāng)頻率在7kHz左右時(shí)，傳感器將產(chǎn)生共振，使傳感器感應(yīng)線圈的感應(yīng)電壓顯著增大。圖9-9為磁致伸縮式爆震傳感器的輸出特性圖。二、共振型磁致伸縮式爆燃傳感器2.共振型磁致伸縮式爆燃傳感器的檢測(cè)各種爆燃傳感器的檢測(cè)方法都是相似的，圖9-10所示為共振型磁致伸縮式爆燃傳感器與ECU的接線方法。圖9-10共振型磁致伸縮式爆燃傳感器與ECU的連接圖二、共振型磁致伸縮式爆燃傳感器

檢測(cè)方法如下：（1）萬(wàn)用電表檢測(cè)法1）關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，脫開(kāi)爆燃傳感器接線端，脫開(kāi)ECU接線器。2）用萬(wàn)用表測(cè)量ECU爆燃傳感器信號(hào)輸入端與爆燃傳感器信號(hào)輸出端子a之間的連線是否導(dǎo)通。如果不通，則應(yīng)檢查線路及接線器。3）如果檢查上述線路無(wú)問(wèn)題，再檢查傳感器b端子與搭鐵間是否導(dǎo)通。如不通說(shuō)明搭鐵不良。4）如果檢查b端子搭鐵良好，可進(jìn)一步脫開(kāi)爆燃傳感器接線器，單獨(dú)測(cè)量a、b兩端子電阻應(yīng)按近于0Ω。如不符合，則說(shuō)明該傳感器已損壞應(yīng)更換。二、共振型磁致伸縮式爆燃傳感器（2）示波器測(cè)波形法。

正常情況下，各爆燃傳感器的輸出電壓波形如前面所示，如果測(cè)得波形不對(duì)或無(wú)波形，或在波形不對(duì)且發(fā)生爆燃時(shí)波形振幅基本不變，則可能是傳感器損壞。二、共振型磁致伸縮式爆燃傳感器傳感器的檢測(cè)方法如下：（1）檢測(cè)傳感器的電阻值關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，拔下傳感器的1芯插頭，用萬(wàn)用表的電阻檔測(cè)量1芯插頭與傳感器外殼之間的電阻，此值應(yīng)為∞，否則說(shuō)明傳感器已損壞，應(yīng)及時(shí)更換。（2）檢測(cè)傳感器的信號(hào)電壓拔下傳感器的導(dǎo)線插頭，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，用示波器檢測(cè)爆燃傳感器的信號(hào)端子與搭鐵端子之間是否有脈沖波形電壓的輸出，若沒(méi)有則說(shuō)明傳感器有故障，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更換。二、共振型磁致伸縮式爆燃傳感器三、火花塞座金屬墊型爆燃傳感器圖9-11火花塞座金屬墊型爆燃傳感器結(jié)構(gòu)三、火花塞座金屬墊型爆燃傳感器火花塞座金屬墊型爆燃傳感器又稱(chēng)墊圈型壓力傳感器或壓力檢測(cè)式爆燃傳感器，它是由壓電元件制成的，安裝在火花塞的墊圈與發(fā)動(dòng)機(jī)缸體之間，其結(jié)構(gòu)如圖9-11所示。它能根據(jù)燃燒壓力直接檢測(cè)爆燃信息，并將燃燒壓力轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出。一般每缸火花塞都安裝一個(gè)火花塞座金屬墊型爆燃傳感器。爆燃傳感器的輸出電壓波形如圖9-12所示。如果發(fā)生爆燃現(xiàn)象，在燃燒期間傳感器輸出的電壓信號(hào)波形的振幅將增大，輸入ECU后，經(jīng)過(guò)濾波處理，根據(jù)其值的大小即可判定有無(wú)爆燃的產(chǎn)生。圖9-12火花塞座金屬墊型爆燃傳感器輸出波形三、火花塞座金屬墊型爆燃傳感器任務(wù)2碰撞傳感器在汽車(chē)安全氣囊系統(tǒng)中，傳感器可分為碰撞傳感器和安全傳感器兩種。碰撞傳感器是安全氣囊系統(tǒng)中主要的信號(hào)輸入裝置的，其作用是在汽車(chē)發(fā)生碰撞時(shí)，檢測(cè)汽車(chē)碰撞強(qiáng)度的信號(hào)，并將信號(hào)輸入給安全氣囊ECU，安全氣囊ECU根據(jù)碰撞傳感器傳送的信號(hào)來(lái)判斷是否引爆氣體發(fā)生器使氣囊充氣。碰撞傳感器的安裝位置通常有兩種：安裝于汽車(chē)前部（前保險(xiǎn)杠后及前翼子板下）的碰撞傳感器叫做前碰撞傳感器；安裝于安全氣囊ECU內(nèi)部的碰撞傳感器叫中央傳感器，前碰撞傳感器的安裝位置也有不同的，如奧迪A6車(chē)的碰撞傳感器在正、副駕駛?cè)俗蜗旅?。安全傳感器也叫做防護(hù)傳感器，主要是用來(lái)防止安全氣囊系統(tǒng)在非碰撞的情況下發(fā)生誤引爆。安全傳感器安裝在安全氣囊ECU內(nèi)部，通常有兩個(gè)安全傳感器。防護(hù)傳感器或保險(xiǎn)傳感器，一般安裝在SRSECU內(nèi)部，其功用是防止氣囊在非碰撞情況下發(fā)生錯(cuò)誤引爆。安全傳感器與觸發(fā)碰撞傳感器串聯(lián)，且一般采用電子式結(jié)構(gòu)。這三種碰撞傳感器的安裝位置如圖9-13所示，正面和側(cè)面碰撞傳感器、安全傳感器的連接關(guān)系如圖9-14所示。任務(wù)2碰撞傳感器圖9-13碰撞傳感器的安裝位置任務(wù)2碰撞傳感器圖9-14安全傳感器的安裝位置與碰撞傳感器的連接關(guān)系任務(wù)2碰撞傳感器按照結(jié)構(gòu)來(lái)分，碰撞傳感器可分為機(jī)械式碰撞傳感器、機(jī)電式碰撞傳感器、電子式碰撞傳感器。機(jī)械式碰撞傳感器常見(jiàn)的有阻尼彈簧式，沒(méi)有電子設(shè)備，只靠機(jī)械力控制氣囊電路的接通和切斷。目前常用的電子式碰撞有電阻應(yīng)變式和電壓效應(yīng)式兩種。電阻應(yīng)變式碰撞傳感器在發(fā)生碰撞時(shí)應(yīng)變電阻發(fā)生變形，使電阻發(fā)生變化，傳感器輸出信號(hào)電壓發(fā)生變化，當(dāng)電壓值超過(guò)預(yù)定值時(shí)，氣囊被觸發(fā)；壓電式碰撞傳感器在碰撞時(shí)壓電晶片輸出電壓發(fā)生變化，當(dāng)變化的電壓達(dá)到預(yù)定值時(shí)，氣囊被觸發(fā)。任務(wù)2碰撞傳感器機(jī)電結(jié)合式碰撞傳感器是利用機(jī)械的運(yùn)動(dòng)（滾動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)）來(lái)控制電路觸點(diǎn)動(dòng)作，再由觸點(diǎn)斷開(kāi)和閉合來(lái)控制氣囊電路的接通和切斷，常見(jiàn)的有滾球式、滾軸式和偏心錘式碰撞傳感器。碰撞傳感器按工作原理可分為機(jī)電結(jié)合式、電子式和水銀開(kāi)關(guān)式3種。機(jī)電結(jié)合式碰撞傳感器是一種利用機(jī)械機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)（滾動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)）來(lái)控制繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作，再通過(guò)觸點(diǎn)斷開(kāi)與閉合來(lái)控制氣囊點(diǎn)火器電路接通與切斷的傳感元件。常用的有滾球式、滾軸式和偏心錘式三種碰撞傳感器。任務(wù)2碰撞傳感器

滾球式碰撞傳感器又稱(chēng)為偏壓磁鐵式傳感器，主要由鐵質(zhì)滾球、永久磁鐵、導(dǎo)缸、固定觸點(diǎn)和外殼組成。兩個(gè)觸點(diǎn)分別與傳感器引線端子連接，滾球在導(dǎo)缸內(nèi)可移動(dòng)或滾動(dòng)，用來(lái)感測(cè)減速度大小。殼體上印制有箭頭標(biāo)記，方向與傳感器結(jié)構(gòu)有關(guān)，有的規(guī)定指向汽車(chē)前方，有的規(guī)定指向汽車(chē)后方，因此在安裝傳感器時(shí)，箭頭方向必須符合使用說(shuō)明書(shū)規(guī)定。圖9-15滾球式碰撞傳感器結(jié)構(gòu)

一、滾球式碰撞傳感器圖9-16滾球式碰撞傳感器工作原理一、滾球式碰撞傳感器汽車(chē)未碰撞時(shí)傳感器處于靜止?fàn)顟B(tài)，滾球在永久磁鐵的磁力作用下，被吸向磁鐵，靜止于磁鐵側(cè)，兩個(gè)觸點(diǎn)未被連通，無(wú)碰撞信號(hào)輸入。當(dāng)汽車(chē)受碰撞且減速度達(dá)到碰撞強(qiáng)度設(shè)定的值時(shí)，滾球由于慣性產(chǎn)生的慣性力大于永久磁鐵的磁力，滾球克服磁力在柱狀滾道內(nèi)滾動(dòng)到兩個(gè)固定觸點(diǎn)側(cè)，將兩個(gè)固定觸點(diǎn)搭接，使傳感器電路接通，碰撞強(qiáng)度信號(hào)即輸入。日本尼桑和馬自達(dá)汽車(chē)公司采用這種滾球式碰撞傳感器，用于SRS安全氣囊系統(tǒng)。該碰撞傳感器由德國(guó)博世（BOSCH）公司生產(chǎn)。一、滾球式碰撞傳感器二、滾軸式碰撞傳感器滾軸式碰撞傳感器的結(jié)構(gòu)主要由止動(dòng)銷(xiāo)、滾軸、滾動(dòng)觸點(diǎn)、固定觸點(diǎn)、底座和片狀彈簧組成。片狀彈簧一端固定在底座上，與傳感器的一個(gè)引線端子連接，另一端繞在滾軸上；滾動(dòng)觸點(diǎn)固定在滾軸部分的片狀彈簧上，并可隨滾軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。固定觸點(diǎn)與片狀彈簧絕緣固定在底座上，并與傳感器的另一個(gè)引線端子連接。圖9-17滾軸式碰撞傳感器的結(jié)構(gòu)圖9-18滾軸式碰撞傳感器的工作原理二、滾軸式碰撞傳感器汽車(chē)未碰撞時(shí)，傳感器處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)滾軸在彈起的片狀彈簧作用下，靠向止動(dòng)銷(xiāo)一側(cè)，滾動(dòng)觸點(diǎn)與固定觸點(diǎn)形成的開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)，傳感器電路不接通，無(wú)碰撞信號(hào)輸入。當(dāng)汽車(chē)碰撞且減速度達(dá)到碰撞強(qiáng)度設(shè)定時(shí)，滾軸由于慣性產(chǎn)生的慣性力大于片狀彈簧的彈力，滾軸就會(huì)克服片狀彈簧的彈力壓下片狀彈簧向右滾動(dòng)，使?jié)L軸上的滾動(dòng)觸點(diǎn)與片狀彈簧上的固定觸點(diǎn)接觸，將傳感器電路接通。豐田、本田和三菱汽車(chē)安全氣囊系統(tǒng)采用了滾軸式碰撞傳感器。二、滾軸式碰撞傳感器三、偏心錘式碰撞傳感器偏心錘式碰撞傳感器又稱(chēng)為偏心轉(zhuǎn)子式碰撞傳感器，屬于慣性開(kāi)關(guān)式碰撞傳感器。偏心錘式碰撞傳感器由殼體、偏心轉(zhuǎn)子、偏心重塊、固定觸點(diǎn)、旋轉(zhuǎn)觸點(diǎn)等部分組成，其結(jié)構(gòu)如圖9-19所示。圖9-19偏心錘式碰撞傳感器的結(jié)構(gòu)圖9-20偏心錘式碰撞傳感器的工作原理圖三、偏心錘式碰撞傳感器轉(zhuǎn)子總成由偏心錘（或偏心重塊）、轉(zhuǎn)動(dòng)觸點(diǎn)臂及轉(zhuǎn)動(dòng)觸點(diǎn)組成，安裝在傳感器軸上。轉(zhuǎn)動(dòng)觸點(diǎn)臂兩端固定有轉(zhuǎn)動(dòng)觸點(diǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)觸點(diǎn)隨觸點(diǎn)臂一起轉(zhuǎn)動(dòng)。兩個(gè)固定觸點(diǎn)絕緣固定在傳感器殼體上，并用導(dǎo)線分別與傳感器接線端子連接。偏心錘式碰撞傳感器的工作原理如圖9-20所示。三、偏心錘式碰撞傳感器在汽車(chē)未碰撞時(shí)，傳感器處于靜止?fàn)顟B(tài)，偏心錘和偏心錘臂在螺旋復(fù)位彈簧彈力的作用下頂靠在與外殼相連的擋塊上，偏心錘與擋塊保持接觸，此時(shí)轉(zhuǎn)子總成處于靜止?fàn)顟B(tài)，轉(zhuǎn)動(dòng)觸點(diǎn)與固定觸點(diǎn)處于斷開(kāi)狀態(tài)，如圖9-20（a）所示，此時(shí)安全氣囊電路不工作。

三、偏心錘式碰撞傳感器當(dāng)汽車(chē)遭受碰撞且當(dāng)偏心錘的慣性力矩大于螺旋復(fù)位彈簧彈力作用時(shí)，慣性力矩就會(huì)克服彈簧力矩使轉(zhuǎn)子總成轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)觸點(diǎn)臂轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖9-20（b）所示。當(dāng)碰撞強(qiáng)度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，轉(zhuǎn)子總成將轉(zhuǎn)動(dòng)到轉(zhuǎn)動(dòng)觸點(diǎn)與固定觸點(diǎn)接觸閉合的位置，此時(shí)碰撞傳感器接通SRS的搭鐵回路，向ECU輸入一個(gè)“ON”信號(hào)，于是安全氣囊電路開(kāi)始工作，進(jìn)而引爆充氣元件向氣囊充氣。豐田雷克薩斯LS400轎車(chē)使用的是偏心錘式碰撞傳感器。三、偏心錘式碰撞傳感器四、電阻應(yīng)變計(jì)式碰撞傳感器電阻應(yīng)變計(jì)式碰撞傳感器的結(jié)構(gòu)如圖9-21（a）所示，主要由電子電路、電阻應(yīng)變計(jì)、振動(dòng)塊、緩沖介質(zhì)和殼體等組成。電子電路包括穩(wěn)壓與溫度補(bǔ)償電路W、信號(hào)處理與放大電路A。電阻應(yīng)變計(jì)的電阻R1、R2、R3、R4制作在硅膜片上，如圖9-21（b）所示。當(dāng)硅膜片產(chǎn)生變形時(shí)，應(yīng)變電阻的阻值就會(huì)發(fā)生變化。應(yīng)變電阻一般都連接成電橋電路，并設(shè)計(jì)有穩(wěn)壓和溫度補(bǔ)償電路，以提高傳感器的檢測(cè)精度，如圖9-21（c）所示。

圖9-21電阻應(yīng)變計(jì)式碰撞傳感器的結(jié)構(gòu)與電路原理四、電阻應(yīng)變計(jì)式碰撞傳感器當(dāng)汽車(chē)遭受碰撞時(shí)，碰撞傳感器的振動(dòng)塊振動(dòng)，緩沖介質(zhì)隨之振動(dòng)，進(jìn)而使應(yīng)變計(jì)的應(yīng)變電阻產(chǎn)生變形，應(yīng)變電阻值隨之變化。由于應(yīng)變電阻以電橋電路的方式連接，隨著應(yīng)變電阻阻值的變化，電橋電路的輸出電壓就發(fā)生變化，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理與放大后，傳感器將變化的信號(hào)電壓輸入SRSECU。SRSECU根據(jù)傳感器輸入的信號(hào)電壓的強(qiáng)弱便可判斷碰撞的強(qiáng)度或碰撞激烈度。當(dāng)信號(hào)電壓超過(guò)設(shè)定值時(shí)，SRSECU就會(huì)立即向點(diǎn)火器發(fā)出點(diǎn)火指令引爆點(diǎn)火劑，進(jìn)而向氣囊充氣，打開(kāi)氣囊。四、電阻應(yīng)變計(jì)式碰撞傳感器五、壓電式碰撞傳感器壓電式碰撞傳感器是利用壓電效應(yīng)制成的傳感器（壓電效應(yīng)是指壓電晶體在壓力作用下，晶體外形發(fā)生變化進(jìn)而使其輸出電壓發(fā)生變化的現(xiàn)象）。其主要應(yīng)用在汽車(chē)SRS安全氣囊中。壓電晶體通常用石英或陶瓷制成，在壓力作用下，壓電晶體的外形和輸出電壓就會(huì)隨之變化。五、壓電式碰撞傳感器當(dāng)汽車(chē)遭受碰撞時(shí)，傳感器內(nèi)的壓電晶體在碰撞產(chǎn)生的壓力作用下發(fā)生變形，從而氣壓電晶體的電阻值發(fā)生變化，通過(guò)電路的連接后會(huì)使電路的輸出電壓隨之變化。傳感器將此信號(hào)電壓輸入SRSECU，SRSECU根據(jù)傳感器輸入的信號(hào)電壓的強(qiáng)弱即可判斷碰撞的烈度。如果信號(hào)電壓超過(guò)設(shè)定值，SRSECU就會(huì)立即向點(diǎn)火器發(fā)出點(diǎn)火指令，引爆點(diǎn)火劑使氣體發(fā)生器給氣囊充氣，使SRS氣囊膨脹開(kāi)，從而達(dá)到保護(hù)駕駛員和乘員的目的。六、水銀開(kāi)關(guān)式碰撞傳感器水銀開(kāi)關(guān)式碰撞傳感器主要由水銀、電極、密封圈、密封螺塞及殼體組成的，其結(jié)構(gòu)如圖9-22所示。這種傳感器是利用水銀導(dǎo)電良好的特性制成的傳感器，一般用做防護(hù)傳感器（安全傳感器）。圖9-22水銀開(kāi)關(guān)式碰撞傳感器結(jié)構(gòu)1—水銀（靜態(tài)位置）；2—?dú)んw；3—水銀（動(dòng)態(tài)位置）；4—密封圈；5、6—電極；7—密封螺塞水銀開(kāi)關(guān)式碰撞傳感器的工作原理如圖9-23所示。在汽車(chē)未碰撞時(shí)，傳感器處于靜止?fàn)顟B(tài)，水銀在其自身重力作用下處于如圖9-23（a）所示位置，傳感器的兩個(gè)接線端子處于不導(dǎo)通狀態(tài)。當(dāng)汽車(chē)碰撞且減速度達(dá)到設(shè)定閥值時(shí)，如圖9-53（b）所示，水銀產(chǎn)生的慣性力在運(yùn)動(dòng)方向的分力將克服其重力的分力使水銀向傳感器電極端移動(dòng)，使傳感器的兩個(gè)電極接通。當(dāng)傳感器用作碰撞信號(hào)傳感器時(shí)，兩個(gè)電極接通會(huì)將碰撞信號(hào)輸入SRSECU；當(dāng)傳感器用作碰撞防護(hù)傳感器時(shí)，兩個(gè)電極接通則將點(diǎn)火器電源電路接通。六、水銀開(kāi)關(guān)式碰撞傳感器圖9-23水銀開(kāi)關(guān)式碰撞傳感器的工作原理圖六、水銀開(kāi)關(guān)式碰撞傳感器七、阻尼彈簧式碰撞傳感器阻尼彈簧式碰撞傳感器包括球體、導(dǎo)向筒、點(diǎn)火針、觸發(fā)杠桿、平衡彈簧、點(diǎn)火彈簧等，其結(jié)構(gòu)如圖9-24所示。該傳感器用于整體式安全氣囊，它裝在方向盤(pán)的氣囊內(nèi)，一旦汽車(chē)發(fā)生碰撞，其可使點(diǎn)火劑點(diǎn)燃，讓充氣裝置的氣體發(fā)生劑燃燒而使氣囊充氣膨脹。圖9-24阻尼彈簧式碰撞傳感器的結(jié)構(gòu)阻尼彈簧式碰撞傳感器的工作原理如圖9-25所示。當(dāng)汽車(chē)發(fā)生碰撞時(shí)，傳感器受到一個(gè)向后的慣性力作用，傳感器內(nèi)球體在慣性力作用下沿導(dǎo)向筒向下移動(dòng)（圖的9-25中所示方向），推動(dòng)觸發(fā)杠桿繞支點(diǎn)A轉(zhuǎn)動(dòng)，觸發(fā)杠桿左端即壓縮彈簧；當(dāng)沖撞減速度達(dá)到一定值時(shí)，觸發(fā)杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)到觸發(fā)杠桿上的鎖止針失去作用的位置，此時(shí)引燃銷(xiāo)便高速?zèng)_擊點(diǎn)火劑而點(diǎn)燃?xì)怏w發(fā)生劑。這種方式?jīng)]有采用電控方式，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只能作為氣囊裝置發(fā)揮作用，且沒(méi)有可靠的補(bǔ)救功能和自我診斷功能。七、阻尼彈簧式碰撞傳感器八、應(yīng)變儀式安全傳感器1）變變儀式安全傳感器的結(jié)構(gòu)應(yīng)變儀式安全傳感器與電阻應(yīng)變計(jì)式碰撞傳感器原理基本相同，但主要用作安全傳感器，安裝在安全氣囊電腦（SRSECU）的內(nèi)部，應(yīng)變儀式安全傳感器的結(jié)構(gòu)及電路如圖9-26所示，由懸臂、計(jì)示電阻及集成電路等組成，計(jì)示電阻是一個(gè)半導(dǎo)體應(yīng)變片，半導(dǎo)體應(yīng)變片兩端被懸臂架壓住。圖9-26應(yīng)變儀式安全傳感器的結(jié)構(gòu)及電路2）應(yīng)變儀式安全傳感器的工作原理當(dāng)汽車(chē)發(fā)生碰撞時(shí)，半導(dǎo)體應(yīng)變片在懸臂架慣性力作用下發(fā)生彎曲應(yīng)變，受壓后的半導(dǎo)體應(yīng)變片的電阻值產(chǎn)生變化，電阻的變化引起集成電路輸出電壓US的變化。汽車(chē)的速度越大，碰撞后產(chǎn)生的減速度越大，傳感器輸出的電壓越大。由于半導(dǎo)體壓力傳感器的輸出特性受溫度影響，因此常采用晶體管的基極—發(fā)射極間的電壓變化來(lái)對(duì)溫度進(jìn)行修正。安全氣囊ECU根據(jù)碰撞信號(hào)進(jìn)行分析處理，若需要引爆安全氣囊，安全氣囊ECU便會(huì)接通點(diǎn)火電路，如此時(shí)前方碰撞傳感器的觸點(diǎn)同時(shí)也閉合，則氣體發(fā)生器的電路接通，安全氣囊引爆。八、應(yīng)變儀式安全傳感器九、碰撞傳感器的檢測(cè)（1）碰撞傳感器檢測(cè)的注意事項(xiàng)①在檢查SRS安全氣囊系統(tǒng)部件之前，應(yīng)先關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，拔下SRS系統(tǒng)熔斷器，防止SRS系統(tǒng)電路觸點(diǎn)誤觸過(guò)。過(guò)90s待備用電力電容完全放電后進(jìn)行操作，防止氣囊在檢測(cè)時(shí)引爆。②SRS安全系統(tǒng)電器零件均一次性使用，絕不能修復(fù)碰撞傳感器，左前和右前碰撞傳感器更換時(shí)應(yīng)同時(shí)更換。在更換碰撞傳感器時(shí)應(yīng)使用新品，不能使用其他不同型號(hào)車(chē)輛上的零部件。九、碰撞傳感器的檢測(cè)③在檢測(cè)汽車(chē)其他系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)特別注意SRS系統(tǒng)電路連線是用黃色導(dǎo)線與其他系統(tǒng)電線相區(qū)別的，在檢測(cè)之前應(yīng)關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，拆下SRS系統(tǒng)熔斷器，防止SRS系統(tǒng)帶電。④安全氣囊系統(tǒng)的水銀開(kāi)關(guān)式防護(hù)傳感器在更換后，不能隨意扔掉，因?yàn)樗y有毒，應(yīng)作有害物品處理。⑤當(dāng)碰撞傳感器摔碰或其殼體、支架、導(dǎo)線連接器有損壞時(shí)，應(yīng)當(dāng)更換新件。⑥前碰撞傳感器和SRS系統(tǒng)的其他部件不能放在太陽(yáng)下曝曬或接近火源。⑦在SRS系統(tǒng)的零部件表面均標(biāo)有標(biāo)牌或注意事項(xiàng)，使用時(shí)應(yīng)遵照?qǐng)?zhí)行。⑧碰撞傳感器的動(dòng)作有方向性，安裝時(shí)應(yīng)注意傳感器殼體上的箭頭的指向，一定要按規(guī)定方向安裝。日本尼桑和馬自達(dá)汽車(chē)使用說(shuō)明書(shū)規(guī)定指向汽車(chē)后方，豐田汽車(chē)前碰撞傳感器安裝時(shí)則要求傳感器殼體上的箭頭必須指向汽車(chē)前方。九、碰撞傳感器的檢測(cè)⑨前碰撞傳感器的定位螺栓和螺母都經(jīng)過(guò)了防銹處理，拆卸或更換前碰撞傳感器時(shí)，必須同時(shí)更換螺栓和螺母。⑩前碰撞傳感器的導(dǎo)線插接器裝有電路連接診斷機(jī)構(gòu)。安裝連接器時(shí)，插頭和插座應(yīng)當(dāng)插牢固。當(dāng)連接器插頭與插座未插牢時(shí)，自診斷系統(tǒng)會(huì)檢測(cè)出來(lái)，視為故障，并將以故障碼的形式存入存儲(chǔ)器中。九、碰撞傳感器的檢測(cè)（2）碰撞傳感器的檢測(cè)表9-1豐田凌志LS400轎車(chē)SRSECU電腦插座端子名稱(chēng)及檢測(cè)數(shù)據(jù)代號(hào)端子代號(hào)端子名稱(chēng)電路參數(shù)1IG1電源（ECU—IG熔斷器）點(diǎn)火開(kāi)關(guān)置于OFF時(shí)：OV點(diǎn)火開(kāi)關(guān)置于ACC時(shí)：12V2-SR右前（RH）碰撞傳感器-兩端子間電阻為：755～885Ω3+SR右前（RH）碰撞傳感器+4+SL左前（LH）碰撞傳感器+兩端子間電阻為：755～885Ω5-SL左前（LH）碰撞傳感器-6+B蓄電池電源（ECU—B熔斷器）12V7IG2電源（IGN熔斷器）點(diǎn)火開(kāi)關(guān)置于OFF時(shí)：OV點(diǎn)火開(kāi)關(guān)置于ON時(shí)：12V8E2搭鐵0V九、碰撞傳感器的檢測(cè)9LASRS指示燈燈亮?xí)r：OV；燈滅時(shí)：12V10D-安全氣囊組件點(diǎn)火器-—11D+安全氣囊組件點(diǎn)火器+—12TCSRS診斷觸發(fā)端子12V13E1搭鐵0V14ACC電源（CIG）點(diǎn)火開(kāi)關(guān)置于OFF時(shí)：OV點(diǎn)火開(kāi)關(guān)置于ACC時(shí)：12VA—電路連接診斷端子—B—電路連接診斷端子—九、碰撞傳感器的檢測(cè)①前碰撞傳感器電路檢查拔下SRSECU電腦連接器插頭，檢測(cè)插頭上+SR與-SR端子、+SL與-SL端子間電阻，如圖9-27所示，正常電阻值應(yīng)為755～885Ω。如果電阻值不在規(guī)定范圍，說(shuō)明端子+SR、-SR、+SL或-SL至前碰撞傳感器之間的線束搭鐵或前碰撞傳感器電路有故障。圖9-27前碰撞傳感器電路檢查九、碰撞傳感器的檢測(cè)②前碰撞傳感器搭鐵情況檢查檢測(cè)+SR、-SL端子與車(chē)身搭鐵之間的電阻，如圖9-28所示，正常值應(yīng)為無(wú)窮大。如果電阻值為無(wú)窮大，說(shuō)明線束良好，故障發(fā)生在傳感器，碰撞傳感器需要更換；如果電阻值不為無(wú)窮大，說(shuō)明端子+SR或+SL至前碰撞傳