[发明专利]基于光纤光栅阵列的汽车发动机爆震传感器

说明书

基于光纤光栅阵列的汽车发动机爆震传感器，属于光纤传感和发动机爆震监测技术领域，本发明为解决现有爆震传感器采用电子传感器容易受到电磁干扰，导致其测量不准确的问题。本发明包括外壳、菱形结构弹性体、光纤光栅、上质量块、下质量块和解调模块，外壳的内腔上下分别设置上质量块和下质量块，菱形结构弹性体竖直对角线的两端分别嵌固于上质量块和下质量块中；菱形结构弹性体的水平对角线夹持光纤光栅，所述光纤光栅的尾端从外壳伸出，所述光纤光栅的尾端设置有尾纤；发动机的振动信号被传感器的两个质量块捕捉到并形成垂直方向的振动信号，光纤光栅将质量块垂直方向的振动信号转换为水平应变信号，并通过尾纤输送至解调模块中。

技术领域

本发明涉及一种爆震传感器，属于光纤传感和发动机爆震监测技术领域。

背景技术

2020年，全国机动车保有量达3.72亿辆，其中汽车2.81亿辆；机动车驾驶人达4.56亿人，其中汽车驾驶人4.18亿人。全国新注册登记机动车3328万辆，同比增加114万辆，新领证驾驶人2231万人。如此庞大的汽车保有量下，在汽车行驶过程中，一旦发生发动机爆震，将会产生无法预料的后果，因此发动机爆震传感器的研究不可或缺。爆震对于发动机来说是非常有害的现象，主要的害处是：发动机动力下降、油耗增加、噪音加大、汽车舒适性变差、排放恶化(车内车外都能闻到严重的怪味、有时一辆车的污染可以相当于200多辆车正常状态时所产生的污染、严重影响驾驶员本人和乘客的身体健康)，最为严重的时候会引起敲缸、发动机熄火以及发动机机械部件破坏，给车主带来人身安全或重大经济损失。

爆震是混乱的燃烧(即爆燃)，爆燃是汽油机燃烧室中末端混合气自燃所造成的一种不正常燃烧现象，它不但会产生尖锐的敲缸声，还会使发动机的活塞、连杆、曲轴等机件受到过度的冲击，并导致发动机出现过热等现象，从而大大的缩短发动机的工作寿命，因此对发动机的爆燃必须加以控制。

从最佳点火提前角的分析中可知，为了最大限度地发挥汽油机的潜能，应把点火提前角控制在临界爆燃点，同时又不能使发动机发生爆燃。要使点火系统达到这样的要求，除了必须采用电子控制的点火系统外，对点火提前角还必须采用爆燃反馈控制。为此，需要对气缸压力或其他对发动机爆燃作出判断的相关参数进行检测，ECU(Electronic ControlUnit，电子控制单元)根据检测爆震传感器的输入信号，对发动机是否发生爆燃作出判断，然后发出相应的执行指令。

现有爆震传感器大多采用电子传感器，如压电陶瓷或感应线圈，但这类电子传感器容易受到电磁干扰，导致其测量不准确。

发明内容

本发明目的是为了解决现有爆震传感器采用电子传感器容易受到电磁干扰，导致其测量不准确的问题，提供了一种基于光纤光栅阵列的汽车发动机爆震传感器。

本发明所述基于光纤光栅阵列的汽车发动机爆震传感器，包括外壳1、菱形结构弹性体2、光纤光栅3、上质量块4、下质量块5和解调模块9，外壳1的内腔上下分别设置上质量块4和下质量块5，菱形结构弹性体2竖直对角线的两端分别嵌固于上质量块4和下质量块5中；菱形结构弹性体2的水平对角线夹持光纤光栅3，所述光纤光栅3的尾端从外壳1伸出，所述光纤光栅3的尾端设置有尾纤6；

发动机的振动信号被传感器的两个质量块捕捉到并形成垂直方向的振动信号，光纤光栅3将质量块垂直方向的振动信号转换为水平应变信号，并通过尾纤6输送至解调模块9中。

优选地，解调模块9包括AWG(Arrayed Waveguide Grating，阵列波导光栅阵列)波导光栅9-1、SLD(Super Luminescent Diode，超辐射发光二极管)光源9-2、多个光电转换器9-3、ARM处理器9-4和CAN总线9-5；