發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器：置身“水深火熱”之中
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時(shí)間：2011-03-30
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如果要想滿(mǎn)足未來(lái)的尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)燃燒室內(nèi)燃燒過(guò)程的規(guī)律有一個(gè)準(zhǔn)確而全面的認(rèn)識(shí)是十分必要的。
越來(lái)越嚴(yán)格的尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)要求發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)故障的準(zhǔn)確地按照規(guī)定的參數(shù)工作，點(diǎn)火時(shí)的誤差、燃燒過(guò)程中的熄火以及其他的種種故障都必須能夠馬上被識(shí)別出來(lái)，讓發(fā)動(dòng)機(jī)控制器得以迅速作出調(diào)整。否則，發(fā)動(dòng)機(jī)排出的不僅僅是非常糟糕的尾氣，在嚴(yán)重的時(shí)候還可能引起三元催化器的損壞。而將各種傳感器安裝在燃燒室內(nèi)是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題最快、最直接的途徑。因此，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程的了解是進(jìn)一步研制發(fā)動(dòng)機(jī)的重要前提條件。
寶馬M5轎車(chē)的動(dòng)力達(dá)到了500馬力，其燃燒室內(nèi)裝有NGK的傳感火花塞
利用離子進(jìn)行測(cè)量
為了防護(hù)壓力傳感火花塞中測(cè)量裝置不受損壞，設(shè)計(jì)師們?cè)诨鸹ㄈ蠟閴毫鞲衅髡业揭惶幾钣欣墓ぷ鳝h(huán)境。他們成功地將測(cè)溫桿設(shè)計(jì)成為一個(gè)可以“活動(dòng)”的彈性部件，而沒(méi)有像傳統(tǒng)的做法那樣與火花塞體制成一體?？勺杂苫顒?dòng)的測(cè)溫桿將壓力傳遞到壓力傳感器的膜片上。
在研發(fā)PSG壓力傳感火花塞時(shí)，Beru公司也將離子流的測(cè)量作為壓力測(cè)量的一種替代方案進(jìn)行了試驗(yàn)?；诳焖俜磻?yīng)能力、基于很高的測(cè)量精度和很長(zhǎng)的穩(wěn)定工作時(shí)間等因素，工程師們最終還是選定了壓電晶體的設(shè)計(jì)方案。歐洲的一家汽車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)已經(jīng)簽定了一份訂貨合同，首批采用這種火花塞的汽車(chē)可望于2006年大批量投放市場(chǎng)。
Bosch公司也在積極研制離子流－柴油火花塞，因?yàn)殡x子流測(cè)量技術(shù)在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的直噴系統(tǒng)中也能識(shí)別出熄火和爆震?；鸹ㄈa(chǎn)廠(chǎng)NGK 公司已經(jīng)首先將離子流傳感火花塞用于大批量生產(chǎn)的汽車(chē)中，新型的寶馬M5轎車(chē)中就采用了LKR 8AP型離子流系統(tǒng)傳感火花塞。
在這種火花塞的幫助下，發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)可以及時(shí)地識(shí)別到發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震、點(diǎn)火、熄火和燃燒熄火。這種離子流傳感火花塞除了擁有傳統(tǒng)的點(diǎn)火系統(tǒng)以外，還有一個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，即離子流測(cè)量系統(tǒng)，可以對(duì)點(diǎn)火電極之間的離子流進(jìn)行檢測(cè)。它用于檢測(cè)燃燒室中的離子流程度，并對(duì)燃燒時(shí)的爆震作出反應(yīng)，使發(fā)動(dòng)機(jī)控制器能及時(shí)地對(duì)各缸的工作情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。即在接收到第一個(gè)爆震信號(hào)后，將點(diǎn)火時(shí)刻向后延遲。
西門(mén)子VDO公司也開(kāi)始利用傳感器監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的工作情況。西門(mén)子VDO公司與著名的火花塞生產(chǎn)廠(chǎng)Federal Mogul公司（其產(chǎn)品Champion型火花塞在市場(chǎng)上享有盛名）一起，打算研制生產(chǎn)一種集成了壓電式的燃燒傳感器火花塞。
晶體的力量
NGK公司的離子流傳感火花塞，已經(jīng)安裝在批量生產(chǎn)的大功率賽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)上；
PSG公司生產(chǎn)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)用火花塞，可以大大減少柴油機(jī)有害物質(zhì)的排放
這一技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于：可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的定量噴射，改善了燃油霧化。由于噴油器極高的開(kāi)關(guān)控制速度，可以減少各次噴射時(shí)噴油器柱塞的移動(dòng)距離，可以對(duì)噴射曲線(xiàn)進(jìn)行靈活的調(diào)節(jié)。噴油器定量控制的每次噴油量差異極小，結(jié)合使用第三代共軌噴射系統(tǒng)可以將發(fā)動(dòng)機(jī)有害物質(zhì)排量再減少20％。
不受主噴射影響的二次噴射，或稱(chēng)為補(bǔ)充噴射，可以降低發(fā)動(dòng)機(jī)的煙塵排放。如果有再次的補(bǔ)充噴射，將可大大有利于顆粒過(guò)濾器的再生。Bosch公司計(jì)劃在2006年時(shí)，推出噴油壓力高于2000bar的可變噴油口尺寸的壓電式噴油器。
汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)
長(zhǎng)期以來(lái)，汽油直噴系統(tǒng)還沒(méi)有達(dá)到人們所期望的要求，這主要是因?yàn)椋河嘘P(guān)尾氣排放的規(guī)定對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)更加嚴(yán)格。另一方面，非常節(jié)油的分層充氣工作方式，即僅在火花塞附近噴射少量的燃油進(jìn)行油－氣混合氣的燃燒方式，僅在較少的車(chē)輛行駛過(guò)程中才能實(shí)現(xiàn)。然而，西門(mén)子VDO公司研制的PDI汽油直噴系統(tǒng)則相反，它在發(fā)動(dòng)機(jī)的各種工作狀況下都直接將燃油噴射到火花塞前，對(duì)分層充氣技術(shù)的應(yīng)用有了重要的推動(dòng)和促進(jìn)。相應(yīng)的是，這種技術(shù)也對(duì)噴射壓力、動(dòng)態(tài)性能、噴射的油流霧化和噴油器的測(cè)量精度提出了極高的要求，而長(zhǎng)期以來(lái)一直使用的噴油器零部件不必更換。測(cè)試的結(jié)果證明：利用PDI汽油直噴吸入可以減少油耗20％。直接作用在噴嘴柱塞上的壓電晶體可以在0.2ms的時(shí)間內(nèi)打開(kāi)噴嘴，在這樣的開(kāi)關(guān)控制速度下，分層充氣最大的誤差也僅為2％。
西門(mén)子VDO公司計(jì)劃利用壓電式柴油機(jī)直噴系統(tǒng)將油耗再降低20％
不容忽視的是，有關(guān)法律法規(guī)的要求越來(lái)越嚴(yán)格。而下一代汽油直噴系統(tǒng)，可給汽車(chē)駕駛員帶來(lái)更大的功率和更少的油耗。
評(píng)論