現(xiàn)代汽車傳感器的應(yīng)用與發(fā)展

1、. . . . 工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文論文題目:現(xiàn)代汽車傳感器的應(yīng)用與發(fā)展姓 名 戈偉偉 學(xué) 號 071203120 院 系 數(shù)理科學(xué)系 專 業(yè) 電子信息科學(xué)與技術(shù) 指導(dǎo)老師 丹 2011 年 5月 28日31 / 36目錄摘要IAbstractII1.緒論11.1汽車傳感器的作用21.2 現(xiàn)代汽車傳感器的發(fā)展?fàn)顩r21.3 國汽車傳感器發(fā)展?fàn)顩r31.4 現(xiàn)代車用傳感器的應(yīng)用41.4.1發(fā)動機(jī)控制傳感器41.4.2 底盤和主軸上的傳感器61.4.3 車身用傳感器71.4.4 胎壓監(jiān)測傳感器81.5 汽車傳感器的發(fā)展趨勢92. 發(fā)動機(jī)傳感器102.1空氣流量傳感器102.1.1卡門旋渦式空氣流量計112

2、.1.2熱線式空氣流量計122.1.3熱膜式空氣流量計132.2壓力傳感器142.2.1電容式壓力傳感器142.2.2差動變壓器進(jìn)氣壓力傳感器152.2.3半導(dǎo)體應(yīng)變式進(jìn)氣壓力傳感器152.3 氣門位置傳感器162.3.1開關(guān)式節(jié)氣門位置傳感器162.3.2線性節(jié)氣門位置傳感器172.4氧傳感器172.5溫度傳感器182.6爆震傳感器192.7曲軸位置傳感器202.8 轉(zhuǎn)速傳感器213 ABS防抱死制動系統(tǒng)的傳感器233.1 轉(zhuǎn)速傳感器233.2 橫向加速度傳感器243.3 減速度傳感器244 車身系統(tǒng)常用傳感器254.1 碰撞傳感器254.2 雨水傳感器254.3 濕度傳感器264.4 紅外

3、線傳感器264.5 電動座椅用傳感器265.結(jié)論與展望27辭28參考文獻(xiàn)29摘要車用傳感器是汽車電子技術(shù)領(lǐng)域研究的核心容之一，本文介紹了車用傳感器在汽車發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)、底盤控制系統(tǒng)和車控制系統(tǒng)中的種類與應(yīng)用狀況。詳細(xì)討論了發(fā)動機(jī)傳感器和車身常用傳感器中所包含的各種主要傳感器的工作原理。汽車上常用的傳感器類型包括輪速傳感器、曲軸位置凸輪軸位置傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、爆震傳感器等。闡述了國外汽車傳感器的發(fā)展?fàn)顩r與趨勢，即汽車傳感器向著微型化、智能化、多功能化和集成化發(fā)展，并分布予以介紹。同時，分析了我國汽車傳感器技術(shù)水平。關(guān)鍵詞：汽車；傳感器；發(fā)展趨勢AbstractThe vehicle

4、 senior are automotive electronic technology in the field of the core .content of the motor introduction senior in the automotive engine control systems ,chassis control system and vehicle control system of the type and application .discussed the work principle of the senior which mainly contained b

5、y engine senior and body senior.the automobile sensor mainly divides into types and so on driving-type/passive form, temperature, pressure. elaborated the domestic and foreign vehicle senors development condition and tendency ,namely the vehicle senior will turn toward the microminiaturization、 the

6、intellectualized 、multi-purpose and the integration development ，at the same time ，it has analyzed our country automobile vehicle senior technical level .Keyword ：automotive ；motor senior ；development trends1.緒論20世紀(jì)60年代，汽車上僅有機(jī)油壓力傳感器、油量傳感器和水溫傳感器，它們與儀表或指示燈連接。進(jìn)入70年代后，為了治理排放，又增加了一些傳感器來幫助控制汽車的動力系統(tǒng)，因?yàn)橥诔霈F(xiàn)

7、的催化轉(zhuǎn)換器、電子點(diǎn)火和燃油噴射裝置需要這些傳感器來維持一定的空燃比以控制排放。80年代，防抱死制動裝置和氣囊提高了汽車安全性1。今天，傳感器已是無處不在。在動力系統(tǒng)中，有用來測定各種流體溫度和壓力(如進(jìn)氣溫度、氣道壓力、冷卻水溫和燃油噴射壓力等)的傳感器；有用來確定各部分速度和位置的傳感器(如車速、節(jié)氣門開度、凸輪軸、曲軸、變速器的角度和速度、排氣再循環(huán)閥(EGR)的位置等)；還有用于測量發(fā)動機(jī)負(fù)荷、爆震、斷火與廢氣中含氧量的傳感器；確定座椅位置的傳感器；在防抱死制動系統(tǒng)和懸架控制裝置中測定車輪轉(zhuǎn)速、路面高差和輪胎氣壓的傳感器；保護(hù)前排乘員的氣囊，不僅需要較多的碰撞傳感器和加速度傳感器，還需

8、要乘員位置、體重等傳感器來保證其與時和準(zhǔn)確的工作。面對制造商提供的側(cè)量、頂置式氣囊以與更精巧的側(cè)置頭部氣囊，還要增加傳感器。隨著研究人員用防撞傳感器(測距雷達(dá)或其她測距傳感器)來判斷和控制汽車的側(cè)向加速度、每個車輪的瞬時速度與所需的轉(zhuǎn)矩，使制動系統(tǒng)成為汽車穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的一個組成部。 汽車傳感器作為汽車電子控制系統(tǒng)的信息源，是汽車電子控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，也是汽車電子技術(shù)領(lǐng)域研究的核心容之一。汽車電子化和自動化程度越高對傳感器的依賴越大。目前一輛普通轎車上大約安裝幾十到近百只傳感器，而豪華轎車上的傳感器數(shù)量多達(dá)兩百余只。近年來, 世界各國對車用傳感器的研究與開發(fā)都非常重視, 車用傳感器發(fā)展的總趨

9、勢是多功能化、集成化和智能化。多功能化是指一個傳感器能檢測兩個或兩個以上參數(shù); 集成化是指直接利用半導(dǎo)體特性制成單片集成電路傳感器, 或?qū)⒎至⒌男⌒蛡鞲衅髦谱髟诠杵? 例如集成化溫度、壓力傳感器與霍爾電路等; 智能化是指傳感器與大規(guī)模集成電路結(jié)合, 成為帶有專用微型計算機(jī)的傳感器。1.1 汽車傳感器的作用 傳感器是能感受規(guī)定的被測量、并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置, 通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。它是一種檢測裝信號的器件或裝置, 通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。它是一種檢測裝置, 是實(shí)現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。汽車傳感器是安裝于汽車上, 用來感測行車過程中外在變化的傳感器

10、。汽車傳感器是汽車計算機(jī)系統(tǒng)的輸入裝置, 它把汽車運(yùn)行中各種工況的信息, 如車速、各種介質(zhì)的溫度、發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工況等, 轉(zhuǎn)化成電信號輸給計算機(jī), 使汽車處于最佳工作狀態(tài)。汽車傳感器可對溫度、壓力、位置、轉(zhuǎn)速、加速度、流量、濕度、電磁、光電、氣體、振動等各種信息進(jìn)行實(shí)時、準(zhǔn)確的測量和控制。汽車傳感器須能經(jīng)受住- 40 +150 的溫度變化, 而且要求精度高, 響應(yīng)快, 可靠性好, 抗干擾和抗震能力強(qiáng)2。1.2 現(xiàn)代汽車傳感器的發(fā)展?fàn)顩r隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展，傳感器在汽車上的應(yīng)用也隨之不斷擴(kuò)大，它們在汽車電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)(包括輪速傳感器、陀螺儀以與剎車處理器)、車道偏離警告系統(tǒng)和盲點(diǎn)探測系統(tǒng)(包括

11、雷達(dá)、紅外線或者光學(xué)傳感器)各個方面都得到了使用。由于人們對于安全性、環(huán)保性、舒適性、通訊和娛樂的需求日益增長，預(yù)計2012年全球汽車傳感器市場將從2007年的80億美元上升到135億美元，復(fù)合年增長率為10.8%。中國市場是車用傳感器發(fā)展的沃土，最新調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2006年中國汽車傳感器的市場銷售額達(dá)到3.9億美元，同比增長率為42.8%，2007年-2010年期間中國汽車傳感器市場銷售額的年度復(fù)合增長率將超過35%。預(yù)計2007年市場銷售額將達(dá)到5.4億美元，其同比增長率為36.3%;預(yù)計2009年市場銷售額將接近10.5億美元，其同比增長率為40.5%;預(yù)計2010年市場銷售額將超過13

12、.2億美元，其同比增長率為35.2%3。表 1 汽車傳感器的主要增長領(lǐng)域傳感器的類型用途偏航速率傳感器車輛動態(tài)控制、翻車報警、GPS 系統(tǒng)壓力傳感器傳動、剎車、冷卻、輪胎、燃油等方面加速度傳感器車輛動力學(xué)控制、安全氣囊測距傳感器近距離障礙物檢測、避撞位置傳感器輪速以與凸輪軸、機(jī)軸、踏板位置檢測日光、雨水和濕度傳感器日光強(qiáng)度、雨水量、濕度大小檢測1.3 國汽車傳感器發(fā)展?fàn)顩r我國的汽車傳感器由于起步較晚，還沒有形成系列化、配套化。只有零散的產(chǎn)品為化油器配套使用，如曲軸位置、車速傳感器采用的是電磁式或霍爾式，存在著準(zhǔn)確度、分解能力、信號精度、匹配性、抗干擾性、低速檢測、耐環(huán)境能力差等問題，而國外同類

13、產(chǎn)品采用的是光電式，不存在上述問題?？傮w上講，國汽車傳感器行業(yè)現(xiàn)階段存在品種少、不配套、性能較落后、抗干擾性差等問題。許多傳感器廠為了增強(qiáng)產(chǎn)品的競爭力，采用與國外同行業(yè)進(jìn)行合資經(jīng)營的方式，消化吸收國外先進(jìn)的傳感器技術(shù)，使產(chǎn)品升級換代，從而逐步發(fā)展壯大。但絕大多數(shù)企業(yè)還只是配套生產(chǎn)其它車用傳感器，處于利潤少、產(chǎn)品單一、產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)水平低下的狀況。中國汽車傳感器隨著汽車大力發(fā)展而呈現(xiàn)強(qiáng)勁的增長勢頭，國汽車傳感器迅速增長起來。但中國汽車傳感器大多被世界跨國公司瓜分，加快汽車電子國產(chǎn)化是汽車電子行業(yè)的首要任務(wù)。為了幫助中國汽車傳感器行業(yè)早日實(shí)現(xiàn)多功能化、集成化和智能化，蓋世汽車網(wǎng)將于2010年10月

14、舉辦“2010國際汽車電子應(yīng)用技術(shù)研討會”，邀請來自國外的行業(yè)專家分享汽車傳感器的最新應(yīng)用技術(shù)，預(yù)測汽車電子的技術(shù)發(fā)展動向。隨著電子技術(shù)的發(fā)展和汽車電子控制系統(tǒng)應(yīng)用的日益廣泛，通過新的結(jié)構(gòu)設(shè)計和新的原理，微型化、多功能化、集成化和智能化的傳感器將逐步取代傳統(tǒng)的傳感器，成為汽車傳感器的主流。1.4 現(xiàn)代車用傳感器的應(yīng)用在汽車工業(yè)高度發(fā)達(dá)的今天，傳感器已經(jīng)在汽車的各個部件中都得到了廣泛應(yīng)用，見圖l。圖 1 某豪華車型中一些傳感器的功能和位置1.4.1發(fā)動機(jī)控制傳感器圖2 發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)圖 3 桑塔納2000轎車發(fā)動機(jī)汽油噴射系統(tǒng)發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)（簡稱EMS）其采用各種傳感器，是整個汽車傳感器的核心，

15、種類很多，包括溫度傳感器、壓力傳感器、位置和轉(zhuǎn)速傳感器、流量傳感器、氣體濃度傳感器和爆震傳感器等。這些傳感器將發(fā)動機(jī)吸入空氣量、冷卻水溫度、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速與加減速等狀況轉(zhuǎn)換成電信號送入控制器，控制器將這些信息與儲存信息比較、精確計算后輸出控制信號。EMS不僅可以精確控制燃油供給量，以取代傳統(tǒng)的化油器，而且可以控制點(diǎn)火提前角和帶速空氣流量等，極提高了發(fā)動機(jī)的性能。見圖21.4.2 底盤和主軸上的傳感器底盤、懸架和主軸上的傳感器主要包括：轉(zhuǎn)向傳感器、車輪角速度傳感器、側(cè)滑傳感器、橫向加速度傳感器。這里與往后將重點(diǎn)介紹ABS（Anti-locked Braking System）防抱死制動系統(tǒng)的傳感器。

16、見圖4。ABS的主要作用是改善整車的制動性能，提高行車安全性，防止在制動過程中車輪抱死（即停止?jié)L動），從而保證駕駛員在制動時還能控制方向，并防止后軸側(cè)滑。其工作原理為：緊急制動時，依靠裝在各車輪上高靈敏度的車輪轉(zhuǎn)速傳感器，一旦發(fā)現(xiàn)某個車輪抱死，計算機(jī)立即控制壓力調(diào)節(jié)器使該輪的制動分泵泄壓，使車輪恢復(fù)轉(zhuǎn)動，達(dá)到防止車輪抱死的目的。ABS的工作過程實(shí)際上是“抱死松開抱死松開”的循環(huán)工作過程，使車輛始終處于臨界抱死的間隙滾動狀態(tài)，有效克服緊急制動時由車輪抱死產(chǎn)生的車輛跑偏現(xiàn)象，防止車身失控等情況的發(fā)生。 ABS的種類可分機(jī)械式和電子式兩種。機(jī)械式ABS結(jié)構(gòu)簡單，主要利用其自身部結(jié)構(gòu)達(dá)到簡單調(diào)節(jié)制動力

17、的效果。該裝置工作原理簡單，沒有傳感器來反饋路面摩擦力和輪速等信號，完全依靠預(yù)先設(shè)定的數(shù)據(jù)來工作，不管是積水路面、結(jié)冰路面或是泥濘路面和良好的水泥瀝青路面，它的工作方式都是一樣的。嚴(yán)格地說，這種ABS只能叫做 “高級制動系統(tǒng)（Advanced Brake System）”。目前，國只有一些低端的皮卡等車型仍在使用機(jī)械式ABS。 機(jī)械式ABS只是用部件的物理特性去機(jī)械的動作，而電子式ABS是運(yùn)用電腦對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析運(yùn)算從而得出結(jié)果的。電子式ABS由輪速傳感器、線束、電腦、ABS液壓泵、指示燈等部件構(gòu)成。能根據(jù)每個車輪的輪速傳感器的信號，電腦對每個車輪分別施加不同的制動力，從而達(dá)到科學(xué)合理分配制

18、動力的效果。最早的ABS系統(tǒng)為二輪系統(tǒng)。所謂二輪系統(tǒng)就是將ABS裝在汽車的兩個后輪上。由于兩后輪公用一條制動液壓管路和一個控制閥，所以又稱做“單通道控制系統(tǒng)”。這種系統(tǒng)是根據(jù)兩個后車輪中附著力較小的車輪狀態(tài)來選定制動壓力，這被稱為“低選原則”。也就是說，采用低選原則的ABS車輛的一個后輪有抱死趨勢時，系統(tǒng)只能給兩個后輪同時泄壓。又由于前輪沒有防抱死功能，因而，二輪系統(tǒng)難以達(dá)到最佳制動效果。 隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，后來出現(xiàn)了“三通道控制系統(tǒng)”，該系統(tǒng)是在二輪系統(tǒng)基礎(chǔ)上，將兩前輪由兩條單獨(dú)的管路獨(dú)立控制。雖然后輪還是采用“低選原則”，但由于實(shí)現(xiàn)了緊急制動時的轉(zhuǎn)向功能與防止后軸側(cè)滑的功能，所以這種系統(tǒng)

19、具備了現(xiàn)代ABS的主要特點(diǎn)。至今，市面上還有車輛采用這種三通道控制的ABS系統(tǒng)。 目前，裝備在車輛上最常見的是四傳感器四通道ABS系統(tǒng)，每個車輪都由獨(dú)立的液壓管路和電磁閥控制，可以對單個車輪實(shí)現(xiàn)獨(dú)立控制。這種結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)良好的防抱死功能4。圖 4 防抱死制動系統(tǒng)(ABS)1.4.3 車身用傳感器車身控制用傳感器主要用于提高汽車的安全性、可靠性和舒適性等。由于其工作條件不像發(fā)動機(jī)和底盤那么惡劣，一般工業(yè)用傳感器稍加改進(jìn)就可以應(yīng)用。需要解釋的是車身上使用的傳感器大多都是外置設(shè)備，可以由車主喜好自由選擇進(jìn)行組裝。因此，車身使用的傳感器種類繁多且差異性較大，在此簡介一些車身上普遍使用的傳感器，見表2。表

20、 2 車身用傳感器傳感器名稱作用溫度傳感器、濕度傳感器、風(fēng)量傳感器、日照傳感器用于自動空調(diào)系統(tǒng)加速度傳感器用于安全氣囊系統(tǒng)中車速傳感器用于門鎖控制光傳感器用于亮度自動控制超聲波傳感器激光傳感器用于倒車控制距離傳感器用于保持車距圖像傳感器用于消除駕駛員盲區(qū)羅盤傳感器 陀螺儀和車速傳感器用于導(dǎo)航系統(tǒng)的傳感器1.4.4胎壓監(jiān)測傳感器胎壓監(jiān)測系統(tǒng)是在每一個輪框安裝微型壓力傳感器來測量輪胎的氣壓，并通過無線發(fā)射器將信息傳到駕駛前方的監(jiān)視器上。輪胎壓力太低時，系統(tǒng)會自動發(fā)出警報，提醒駕駛員與時處理。這樣不但可以確保汽車在行駛中的安全，還能保護(hù)胎面，延長輪胎使用壽命并達(dá)到省油的目的。 輪胎智能監(jiān)測系統(tǒng)的特色

21、在于每個輪胎上均裝有車壓傳感器與無線發(fā)射系統(tǒng)，它們能夠精確地測量輪胎的氣壓和溫度并將這些信息通過無線信號傳輸?shù)桨惭b在車的接收器上。該系統(tǒng)讓您領(lǐng)略輪胎智能監(jiān)測的卓越品質(zhì)。本系統(tǒng)胎壓壓力傳感器采用壓電原理，并在傳感器的控制上采用加密技術(shù)，從而也可提高汽車的安全附加值。 根據(jù)美國汽車工程師學(xué)會統(tǒng)計，美國每年約有26萬起交通事故是由于輪胎氣壓偏低或漏氣造成的；而每年75%的輪胎故障是由于輪胎漏氣或充氣不足所引起的。由于上述的原因，美國立法規(guī)定新車必須安裝輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)。1.5 汽車傳感器的發(fā)展趨勢隨著電子技術(shù)的發(fā)展和汽車電子控制系統(tǒng)應(yīng)用的日益廣泛，汽車傳感器市場需求將保持高速增長，微型化、多功能化、

22、集成化和智能化的傳感器將逐步取代傳統(tǒng)的傳感器，成為汽車傳感器的主流。 微型傳感器利用微機(jī)械加工技術(shù)，將微米級的敏感元件、信號處理器、數(shù)據(jù)處理裝置封裝在一塊芯片上，由于具有體積小、價格便宜、便于集成等特點(diǎn)，可以明顯提高系統(tǒng)測試精度。當(dāng)前，該技術(shù)逐步成熟，可以制作檢測力學(xué)量、磁學(xué)量、熱學(xué)量等各種微型傳感器。多功能化是指一個傳感器能檢測兩個或兩個以上的特征參數(shù)或者化學(xué)參數(shù)，從而減少汽車傳感器的數(shù)量，提高系統(tǒng)的可靠性。 智能傳感器是一種帶微型計算機(jī)兼有檢測、判斷、信息處理等功能的傳感器。與傳統(tǒng)傳感器相比，她具有很多特點(diǎn)。例如，她可以確定傳感器工作狀態(tài)，對測量資料進(jìn)行修正，以便減少環(huán)境因素如溫度引起的誤

23、差；用軟件解決硬件難以解決的問題；完成資料計算與處理工作等等。世界各國都在車用傳感器硬件的基礎(chǔ)上，努力用軟件來解決汽車電氣干擾大、環(huán)境差（溫度高、溫度梯度大、污染厲害等）等問題造成的對汽車參數(shù)測量的影響。而且智能式傳感器精度高、量程覆蓋圍大、輸出信號大、信噪比高、抗干擾性能好，有的還帶有自檢功能。不少汽車大公司在該方面進(jìn)行研制與開發(fā)，并取得了成就并加以應(yīng)用。 其技術(shù)的發(fā)展方向是開展基礎(chǔ)研究，發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，采用新原理，開發(fā)新材料，采用新工藝；擴(kuò)大傳感器的功能與應(yīng)用圍。開發(fā)新材料是發(fā)展汽車傳感器技術(shù)的一個重要方向。由于材料科學(xué)的進(jìn)步，在制造各種材料時，人們可以任意控制其成分，從而可以設(shè)計與制造出各種

24、用于傳感器的功能材料，例如控制半導(dǎo)體氧化物的成分，可以制造出各種氣體傳感器；光導(dǎo)纖維用于傳感器是傳感器功能材料的一個重大發(fā)現(xiàn)；引起專家關(guān)注5。2. 發(fā)動機(jī)傳感器作為汽車核心部件，發(fā)動機(jī)的高效率和環(huán)保性無疑是各生產(chǎn)廠商不斷追求的目標(biāo)，因此，出色的控制型傳感器具有舉足輕重的地位6。發(fā)動機(jī)總成上的傳感器主要包括：發(fā)動機(jī)爆震傳感器、曲軸位置和轉(zhuǎn)速傳感器； 電噴壓力傳感器、空氣流量傳感器、氧傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、氣體濃度傳感器； 冷卻循環(huán)系統(tǒng)溫度傳感器；圖 5 豐田汽車發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)(TCCS系統(tǒng))2.1空氣流量傳感器為了形成符合要求的混合氣，使空燃比達(dá)到最佳值，我們就必須對發(fā)動機(jī)進(jìn)氣空氣流量進(jìn)行精

25、確控制。下面我們來介紹一下幾種常用的空氣流量傳感器。2.1.1卡門旋渦式空氣流量計卡門旋渦式空氣流量計的原理圖如下：渦流式空氣流量傳感器是利用超聲波或光電信號，通過檢測旋渦頻率來測量空氣流量的一種傳感器。眾所周知，當(dāng)野外架空的電線被風(fēng)吹時，就會發(fā)出“嗡、嗡”的聲音，且風(fēng)速越高聲音頻率越高，這是氣體流過電線后形成旋渦（即渦流）所致。液體、氣體等流體均會產(chǎn)生這種現(xiàn)象。同樣，如果我們在進(jìn)氣道中放置一個渦流發(fā)生器，比如說一個柱狀物，在空氣流過時，在渦流發(fā)生器后部將會不斷產(chǎn)生如圖所示的兩列旋轉(zhuǎn)方向相反，并交替出現(xiàn)的旋渦。這個旋渦就稱為卡門旋渦?？ㄩT旋渦式空氣流量計就是利用這種這種旋渦形成的原理，測量氣體

26、流速，并通過流速的測量直接反映空氣流量。對于一臺具體的卡門旋渦式空氣流量計，有如下關(guān)系式：qv=kf , qv為體積流量，f為單列旋渦產(chǎn)生的頻率，k為比例常數(shù)，它與管道直徑，柱狀物直徑等有關(guān)。由這個關(guān)系式可知，體積流量與卡門渦流傳感器的輸出頻率成正比。利用這個原理，我們只要檢測卡門旋渦的頻率f，就可以求出空氣流量。根據(jù)旋渦頻率的檢測方式的不同，汽車用渦流式空氣流量傳感器分為超聲波檢測式和光學(xué)式檢測式兩種。例如，中國大陸進(jìn)口的豐田凌志LS400型轎車和進(jìn)口的皇冠3.0型轎車采用了 光電檢測渦流式空氣流量器；日本三菱吉普車、中國長風(fēng)獵豹吉普車和國現(xiàn)代轎車采用了超聲波檢測渦流式空氣流量傳感器7。（1

27、） 光學(xué)式卡門旋渦空氣流量計現(xiàn)代物理學(xué)光的粒子說認(rèn)為，光是一種具有能量的粒子流，當(dāng)物體受到光照射時，由于吸收了光子能量而產(chǎn)生的效應(yīng)，稱為光電效應(yīng)。光敏晶體管是一種半導(dǎo)體器件，它的特點(diǎn)就是受到光的照射時，它們都會產(chǎn)生光電效應(yīng)的光生伏特現(xiàn)象，從而產(chǎn)生電流。圖7 卡門渦流式MAF檢測電路工作原理：在產(chǎn)生卡門旋渦的過程中，旋渦發(fā)生器兩側(cè)的空氣壓力會發(fā)生變化通過導(dǎo)孔作用在金屬箔上，從而使其振動，發(fā)光二極管的光照在振動的金屬箔上時，光敏晶體管接收到的金屬箔上的反射光是被旋渦調(diào)制的光，再由光敏晶體管輸出調(diào)制過的頻率信號，這種頻率信號就代表了空氣的流量信號。（2） 超聲波式卡門旋渦式空氣流量計超聲波是指頻率高

28、于20HZ，人耳聽不到的機(jī)械波。它的特性就是方向性好，穿透力強(qiáng)，遇到雜質(zhì)或物體分界面會產(chǎn)生顯著的反射，譬如自然界里的蝙蝠，鯨魚等動物都是通過超聲波來進(jìn)行方位定向的。利用這種物理特性，我們可以把一些非電量轉(zhuǎn)換成聲學(xué)參數(shù)，通過壓電元件轉(zhuǎn)換成電量。超聲波式卡門旋渦式空氣流量計的工作原理與光學(xué)式卡門旋渦空氣流量計的工作原理大致一樣，只是光學(xué)元件換成了聲學(xué)元件。在日常生活中，常常會遇到這樣的現(xiàn)象，即當(dāng)順著風(fēng)向喊話人時，對方很容易聽到；而逆著風(fēng)向喊人時，對方就不容易聽到。這是因?yàn)榍罢叩目諝饬鲃臃较蚺c聲波的前進(jìn)方向一樣，聲波被加速的結(jié)果，而后者是聲波受阻而減速的結(jié)果。在超聲波式流量傳感器中，同樣存在著這種現(xiàn)

29、象。工作原理是：在旋渦發(fā)生器下游管路兩側(cè)相對安裝超聲波發(fā)射探頭和超聲波接收探頭，超聲波發(fā)射探頭不斷向超聲波接收探頭發(fā)出一定頻率（一般為40KHZ）的超聲波，當(dāng)超聲波通過進(jìn)氣氣流到達(dá)超聲波接收器時，由于受到氣流移動速度與壓力變化的影響，因此接收到的超聲波信號的相位（時間間隔）以與相位差（時間間隔之差）就會發(fā)生變化，集成控制電路根據(jù)相位或相位差的變化情況計量出渦流的頻率。渦流頻率信號輸入ECU后，ECU就可以計算出進(jìn)氣量。2.1.2熱線式空氣流量計圖8 熱線式空氣流量計構(gòu)成：我們來看結(jié)構(gòu)圖，它的基本構(gòu)成包括感知空氣流量的白金熱線、根據(jù)進(jìn)氣溫度進(jìn)行修正的溫度補(bǔ)償電阻（冷線）、控制熱線電流的控制電路以

30、與殼體等。根據(jù)白金熱線在殼體安裝部位的不同，可分為安裝在空氣主通道的主流測量方式和安裝在空氣旁通道的旁通道測量方式。熱線式空氣流量計是利用空氣流過熱金屬線時的冷卻效應(yīng)工作的。將一根鉑絲熱線置于進(jìn)氣空氣流中，當(dāng)恒定電流通過鉑絲使其加熱后，如果流過鉑絲周圍的空氣增加，金屬絲溫度就會降低。如果要使鉑絲的溫度保持恒定，就應(yīng)根據(jù)空氣量調(diào)節(jié)熱線的電流，空氣流量越大，需要的電流越大。下面的圖是主流測量方式的熱線式空氣流量計的工作原理圖。其中RH為是直徑為0.03-0.05的細(xì)鉑絲（熱線），RK是作為溫度補(bǔ)償?shù)睦渚€電阻。RA和RA是精密線橋電阻。四個電阻共同組成一個惠斯登電橋。在實(shí)際工作中，代表空氣流量的加熱

31、電流是通過電橋中的RA轉(zhuǎn)換成電壓輸出的。當(dāng)空氣以恒定流量流過時，電源電壓使熱線保持在一定溫度，此時電橋保持平衡。當(dāng)有空氣流動時，由于RH的熱量被空氣吸收而變冷，其電阻值發(fā)生變化，電橋失去平衡。此時，放大器即增加通過鉑絲的電流，直到恢復(fù)原來的溫度和電阻值，使電橋重新平衡。由于電量的增加，RA的電壓增加，這樣就在RA上得到了代表空氣流量的新的電壓輸出。進(jìn)氣溫度的任何變化都會使電橋失去平衡。為此，在靠近熱線的空氣流中，設(shè)有一個補(bǔ)償電阻絲（冷線）。冷線補(bǔ)償電阻的溫度起一個參照值的作用。在工作中，放大器會使熱線溫度高出進(jìn)氣溫度100度。熱線式空氣流量計長期使用，會使熱線上積累雜質(zhì)。為此，在熱線式流量計上

32、采用了燒盡措施解決這個難題。每當(dāng)發(fā)動機(jī)熄火時，ECU自動接通空氣流量計殼體的電子電路，熱線被自動加熱，使其溫度在1S升高了1000度。由于燒盡溫度必須是非常精確的，因此，在發(fā)動機(jī)熄火后4S后，該電路才被接通。這種空氣流量計由于沒有運(yùn)動部件，因此工作可靠，而且響應(yīng)特性較好；缺點(diǎn)是在空氣流速分布不均勻時誤差較大8。2.1.3熱膜式空氣流量計熱線式空氣流量計雖然可以提供精確的進(jìn)氣空氣流量，但造價太高，主要用于高級轎車，為了滿足精度高，結(jié)構(gòu)簡單，造價又便宜的要求，德國博世公司厚膜工藝，開發(fā)出了熱膜式空氣流量計。熱膜式空氣流量計的工作原理與熱線式空氣流量計類似，都是用惠斯登電橋工作的。所不同的是熱膜式空

33、氣流量計不用鉑金作為熱線，而是將熱線電阻、補(bǔ)償電阻和線橋電阻用厚膜工藝集中在一塊瓷片上。這種空氣流量計已大量使用于各種電控汽油噴射系統(tǒng)中。2.2壓力傳感器功用：把壓力信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘枴?yīng)用圍：它在汽車上主要有兩個方面的應(yīng)用。一是用于氣壓的檢測，包括進(jìn)氣真空度、大氣壓力、氣缸的氣壓與輪胎氣壓等；二是用于用于油壓的檢測，包括變速箱油壓、制動閥油壓與懸掛油壓等。2.2.1電容式壓力傳感器圖9 電容差動式傳感器的測量電路首先我們來了解一下電容器。電容器的容量與組成的電容的兩極板間的電介質(zhì)與其相對有效面積成正比，而與兩極板間的距離成反比，即C= A/d，其中為電介質(zhì)的介電常數(shù)，A為兩金屬電極板間相對有

34、效面積，d為兩金屬電極板間距離。由這個關(guān)系式可以看出，當(dāng)其中兩個參數(shù)不變，而另一個參數(shù)作為變量時，電容量就會隨著變化的參數(shù)而變化。電容壓力傳感器由置于空腔的兩個動片（彈性金屬膜片）、兩個定片（彈性膜片上下凹玻璃上的金屬涂層）、輸出端子和殼體等組成。其動片與兩個定片之間形成了兩個串聯(lián)的電容。當(dāng)進(jìn)氣壓力作用于彈性膜片時，彈性膜片產(chǎn)生位移，勢必與一個定片距離減小，而與另一個定片距離加大（可以通過一紙來示）。我們可以從公式中看出，兩金屬電極板間距離是影響電容量的重要因素之一，距離增大，則電容量減少，距離減少，則電容量增大。這種由一個被測量量引起兩個傳感元件參數(shù)等量、相反變化的結(jié)構(gòu)，稱為差動結(jié)構(gòu)。如果彈

35、性膜片置于被側(cè)壓力與大氣壓之間（彈性膜片上部空腔通大氣），測得的是表壓力；如果彈性膜片置于被側(cè)壓力與真空之間（彈性膜片上部空腔通真空），測得的是絕對壓力。與電容式傳感器配合使用的測量電路有很多種，下面我們來以電橋電路為例說明電容差動式傳感器測量電路的工作原理，如圖，由于電容是交流參數(shù)，所以電橋通過變壓器用交流激勵。變壓器的兩個線圈與兩個電容組成電橋，當(dāng)無進(jìn)氣壓力時，電橋處于平衡狀態(tài)，兩電容值相等并且為C0，當(dāng)有壓力作用時，其中一個電容值為C0+C，另一個電容值為C0-C，（C為外部壓力作用時引起的電容值的變化量），則電橋失去平衡，電容值高的地方電壓也高，兩個電容之間產(chǎn)生了電壓差，由此電橋產(chǎn)生代

36、表進(jìn)氣壓力的電壓輸出U9。2.2.2差動變壓器進(jìn)氣壓力傳感器圖 10 差動變速器原理圖差動壓力傳感器是一種開磁互感式電感傳感器。由于具有兩個接成差動結(jié)構(gòu)的二次線圈，所以又稱為差動變速器。當(dāng)差動變壓器的一次線圈由交變電源激勵時，其二次線圈就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。由于二次線圈作差動連接，所以總的輸出是兩線圈感應(yīng)電動勢之差。當(dāng)鐵心不動時，其總輸出量為零；當(dāng)鐵心移動時，輸出電動勢與鐵心位移呈線性變化。差動變壓器進(jìn)氣壓力傳感器的檢測與轉(zhuǎn)換過程是：先將壓力的變化轉(zhuǎn)換成變壓器鐵心的位移，然后通過差動變速器再將鐵心位移轉(zhuǎn)換為電信號輸出。這種壓力傳感器主要有真空膜盒（波紋管）、差動變速器等組成。當(dāng)氣壓變化時，波紋管

37、變形，帶動差速變壓器的鐵心移動，由于鐵心的位移，差動變壓器的輸出端即有電壓產(chǎn)生，將此電壓經(jīng)過處理后送至ECU輸入端。如果按照電壓的高低來確定噴射時間并使噴油器工作的話，就可以確定基本噴油量10。2.2.3半導(dǎo)體應(yīng)變式進(jìn)氣壓力傳感器半導(dǎo)體壓力進(jìn)氣傳感器是利用應(yīng)變效應(yīng)工作的。所謂應(yīng)變效應(yīng)，就是指當(dāng)導(dǎo)體、半導(dǎo)體在外力作用下產(chǎn)生應(yīng)變時，其電阻值發(fā)生變化的現(xiàn)象。電阻應(yīng)變片是一種片狀電阻傳感器，它是利用半導(dǎo)體材料當(dāng)在其軸向施加一定載荷產(chǎn)生應(yīng)力時，它的電阻率會發(fā)生變化的所謂壓阻效應(yīng)原理工作的。由電阻應(yīng)變片構(gòu)成的進(jìn)氣壓力傳感器主要由半導(dǎo)體應(yīng)變片、真空室、混合集成電路板等組成。半導(dǎo)體應(yīng)變片是在一個膜片上用半導(dǎo)體

38、工藝制做的四個等值電阻，并且連接成電橋電阻。半導(dǎo)體電阻電橋應(yīng)變片放置在一個真空室，在進(jìn)氣壓力的作用下，應(yīng)變片產(chǎn)生變形，電阻值發(fā)生變化，電橋失去平衡，從而將進(jìn)氣壓力的變化轉(zhuǎn)換成電阻電橋輸出電壓的變化。2.3 氣門位置傳感器 節(jié)氣門位置傳感器安裝在節(jié)氣門體上，它將節(jié)氣門開度轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出，以便計算機(jī)控制噴油量。 節(jié)氣門位置傳感器有開關(guān)量輸出和線性輸出兩種類型。2.3.1開關(guān)式節(jié)氣門位置傳感器這種節(jié)氣門位置傳感器實(shí)質(zhì)上是一種轉(zhuǎn)換開關(guān)，又稱為節(jié)氣門開關(guān)。這種節(jié)氣門位置傳感器包括動觸點(diǎn)、怠速觸點(diǎn)、滿負(fù)荷觸點(diǎn)。利用怠速觸點(diǎn)和滿負(fù)荷觸點(diǎn)可以檢測發(fā)動機(jī)的怠速狀態(tài)與重負(fù)荷狀態(tài)。一般將動觸點(diǎn)稱為TL觸點(diǎn)，怠速

39、觸點(diǎn)稱為IDL觸點(diǎn)，滿負(fù)荷觸點(diǎn)稱為PSW觸點(diǎn)。從結(jié)構(gòu)圖可以看出，在與節(jié)氣門聯(lián)動的連桿的作用下，凸輪可以旋轉(zhuǎn)，動觸點(diǎn)可以沿凸輪的槽運(yùn)動。這種節(jié)氣門位置傳感器結(jié)構(gòu)比較簡單，但其輸出是非連續(xù)的。圖11 節(jié)氣門傳感器與電子控制器的連接在節(jié)氣門全關(guān)閉時，電壓從TL端子加到IDL端子上，再回到電子控制器上。通過這樣的途徑傳遞信號時，電子控制器明白節(jié)氣門現(xiàn)在是全關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)踏下加速踏板，節(jié)氣門處于某一開度以上時，電壓從TL端子經(jīng)過PSW端子再傳遞給電子控制器。電子控制器明白了，現(xiàn)在節(jié)氣門打開了一定的角度。下面我將怠速信號與負(fù)荷信號對噴油量的影響加以說明。當(dāng)有IDL信號輸出并且發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速超過規(guī)定轉(zhuǎn)速時，則中斷

40、供油，以防止催化劑過熱與節(jié)省燃油。當(dāng)IDL信號從有輸出轉(zhuǎn)換到無輸出時，電子控制器判斷出節(jié)氣門從全關(guān)閉狀態(tài)換至打開狀態(tài)，當(dāng)然也就判斷出車輛處于起步或再加速狀態(tài)，所以就會根據(jù)發(fā)動機(jī)的暖機(jī)狀態(tài)進(jìn)行加速加濃，增大噴油量，以供給加速所需要的較濃混合氣。當(dāng)有PSW信號輸入到電子控制器中時，則發(fā)揮輸出加濃功能，增大噴油量。在重負(fù)荷行車時，若沒有PSW信號輸出的話，就會沒有輸出加濃作用，發(fā)動機(jī)輸出的力量就要稍微低一些。2.3.2線性節(jié)氣門位置傳感器圖12 線性節(jié)氣門位置傳感器線性節(jié)氣門位置傳感器裝在節(jié)氣門上，它可以連續(xù)檢測節(jié)氣門的開度。它主要由與節(jié)氣門聯(lián)動的電位器、怠速觸點(diǎn)等組成。電位計的動觸點(diǎn)（即節(jié)氣門開度

41、輸出觸點(diǎn)）隨節(jié)氣門開度在電阻膜上滑動，從而在該觸點(diǎn)上（TTA 端子）得到與節(jié)氣門開度成正比例的線性電壓輸出。如圖。當(dāng)節(jié)氣門全閉時，另外一個與節(jié)氣門聯(lián)動的動觸點(diǎn)與IDL觸點(diǎn)接通，傳感器輸出怠速信號。節(jié)氣門位置輸出的線性電壓信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后輸送給計算機(jī)。2.4氧傳感器在使用三元催化進(jìn)化裝置的汽油噴射發(fā)動機(jī)中，一般都在排氣管中安排氧傳感器，用以檢測排氣中氧的含量，從而間接地判斷進(jìn)入氣缸混合氣的濃度，以便對實(shí)際空燃比進(jìn)行閉環(huán)控制。當(dāng)排氣中氧的含量過高時，說明混合氣過稀，氧傳感器即輸出一個電信號給ECU，讓其指令噴油器增加噴油量；當(dāng)排氣中氧的含量過低時，說明混合氣過濃，氧傳感器立刻將此信息傳遞給EC

42、U，讓其指令噴油器減少噴油量。目前在汽車上使用的氧傳感器主要有二氧化鈦氧傳感器和二氧化鋯氧傳感器兩種類型的傳感器。圖13 氧傳感器工作原理：氧傳感器裝在發(fā)動機(jī)的排氣管里，用來測量排氣中氧的含量。它是按照大氣與排氣中氧濃度之差而產(chǎn)生電動勢的一種電池。如圖，在瓷電解質(zhì)的、外兩面分別涂有白金以形成電極。當(dāng)它插入排氣管中時，其外表面接觸廢氣，表面則通大氣。在約300度以上的溫度時，瓷電解質(zhì)可變?yōu)檠蹼x子的傳導(dǎo)體。當(dāng)混合氣較稀，也就是過量空氣系數(shù)1時，排氣中含氧必然多，瓷電解質(zhì)的外表面的氧濃度差小，只產(chǎn)生小的電壓；而當(dāng)混合氣較濃，也就是過量空氣系數(shù)1時，排氣中氧含量較少，同時伴有大量的未完全燃燒物如CO、

43、碳?xì)浠衔锏?，這些成分都可能在催化劑的作用下與氧發(fā)生反應(yīng)，消耗排氣中殘余的氧，使瓷電解質(zhì)外表面的氧濃度趨向于零，這樣就使得電解質(zhì)外的氧濃度差突然增大，傳感器輸出電壓也突然增大了，其數(shù)值趨向于1V11。2.5溫度傳感器作用：用來測量冷卻水溫度、進(jìn)氣溫度和排氣溫度。種類：溫度傳感器的種類很多，如熱敏電阻式、半導(dǎo)體式和熱電偶式等， 所謂熱敏電阻，是指這種電阻對溫度敏感，當(dāng)作用在這種電阻上的溫度變化時，其阻值會隨溫度的變化而變化。其中，隨溫度升高的叫做正溫度型熱敏電阻，相反隨溫度升高阻值減少的，叫做負(fù)溫度系數(shù)型熱敏電阻。熱敏電阻溫度傳感器的測量電路比較簡單，只要把傳感器與一個精密電阻串聯(lián)接到一個穩(wěn)定的

44、電源上，就能夠用串聯(lián)電阻的分壓輸出反映溫度的變化。圖14 磁滯伸縮式傳感器輸出特性2.6爆震傳感器爆震傳感器是發(fā)動機(jī)集中控制系統(tǒng)中的重要部件，它的功用是用來檢測發(fā)動機(jī)有無爆震現(xiàn)象發(fā)生，并把信號輸送給發(fā)動機(jī)微機(jī)控制裝置。檢測發(fā)動機(jī)爆震可以有三個路徑，一是檢測氣缸壓力，二是檢測發(fā)動機(jī)振動，三是檢測燃燒噪聲。根據(jù)氣缸壓力的檢測法，精度最好，但是存在著傳感器的耐久性差和難以安裝的問題。根據(jù)燃燒噪聲的檢測法，由于是非接觸式的，其耐久性很好，但是精度和靈敏度偏低，。現(xiàn)在常用檢測發(fā)動機(jī)振動的方法來判斷有無爆震。采用振動檢測方法的爆震傳感器有磁滯伸縮式和壓電式兩種。1）磁滯伸縮式爆震傳感器磁滯伸縮式爆震傳感器

45、應(yīng)用的較早，它安裝在發(fā)動機(jī)上，是一種電感式傳感器，其部有永久磁鐵、強(qiáng)磁性鐵心以與電磁繞組等。其工作原理是：當(dāng)爆震發(fā)生，也就是當(dāng)發(fā)動機(jī)氣缸體出現(xiàn)振動時，鐵心受振使電磁繞組的磁通發(fā)生變化，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，通過線圈的磁通變化時，線圈就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，這個電動勢就是爆震傳感器的輸出電壓信號。當(dāng)傳感器的固有頻率與發(fā)動機(jī)爆震時的振動頻率一樣時，傳感器輸出最大信號。2） 壓電式爆震傳感器壓電式爆震傳感器是利用壓電效應(yīng)原理制成的傳感器。什么是壓電效應(yīng)呢？壓電效應(yīng)就是指當(dāng)沿著一定方向向某些電介質(zhì)施力而使其變形時，其部會發(fā)生極化，同時在其表面產(chǎn)生電荷的現(xiàn)象。壓電式傳感器是一種力敏元件，發(fā)誓能夠轉(zhuǎn)換為力的動態(tài)物

46、理量，比如說應(yīng)力、壓力、加速度等都能夠進(jìn)行檢測。壓電式傳感器又可分為共振型和非共振型兩種。共振型電壓爆震傳感器主要由壓電元件、振蕩片、基座等組成。壓電元件緊密地貼合在振蕩片上，振蕩片則固定在傳感器的基座上。振蕩片隨發(fā)動機(jī)的振蕩而振蕩。波與壓電元件，使其變形而產(chǎn)生電壓信號。當(dāng)發(fā)動機(jī)爆震時的振動頻率與振蕩片的固有頻率相符合時，振蕩片產(chǎn)生共振，此時壓電元件將產(chǎn)生最大的電壓信號。它的輸出特性與磁致伸縮式類似。非共振型壓電式爆震傳感器非共振型壓電式爆震傳感器是以接收加速度信號的形式，來判斷爆震是否產(chǎn)生。這種傳感器與共振型傳感器的不同之處在于：它部沒有振蕩片，但設(shè)置了一個配重塊。配重塊以一定的預(yù)緊力壓緊在

47、壓電片上。當(dāng)發(fā)動機(jī)產(chǎn)生爆震時，配重塊就以一個正比于加速度的交變力，施加在壓電片上，從而產(chǎn)生輸出信號。這種傳感器產(chǎn)生的輸出電壓不會很大，不象磁致伸縮式爆震傳感器在爆震頻率產(chǎn)生一個較高的輸出電壓，而是具有平的輸出特性。因此，必須將反映發(fā)動機(jī)振動頻率的輸出電壓信號輸送給識別爆震的濾波器中，判別是否由爆震信號產(chǎn)生。比較共振型壓電式傳感器，共振型在爆震時輸出電壓明顯增大，易于測量，但傳感器必須有發(fā)動機(jī)配套使用；非共振型用于不同發(fā)動機(jī)時，只須調(diào)整濾波器的頻率圍就可以工作，不需要更換傳感器，通用性比較強(qiáng)，這是非共振型壓電式爆震傳感器的突出優(yōu)點(diǎn)。壓電式爆震傳感器與其他壓電傳感器一樣，必須配合一定的電壓放大器，

48、將信號放大并將高阻抗輸入變換為低阻抗輸出12。2.7曲軸位置傳感器曲軸位置傳感器（又稱點(diǎn)火信號發(fā)生器），是發(fā)動機(jī)集中控制系統(tǒng)中最主要的傳感器，它用于點(diǎn)火正時控制，也就是控制點(diǎn)火時刻，確定點(diǎn)火的提前角。另外，它還是檢測發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的信號源。圖15 磁脈沖式曲軸位置傳感器波形圖曲軸位置傳感器可分為磁脈沖式、光電式、霍爾式等等，其中磁脈沖式和霍爾式應(yīng)用的比較多。1）磁脈沖式曲軸位置傳感器磁脈沖式曲軸位置傳感器由定時轉(zhuǎn)子、永久磁鐵、耦合線圈等組成。（具體結(jié)構(gòu)看書）定時轉(zhuǎn)子裝在分電器軸上并由良好的導(dǎo)磁材料制成。轉(zhuǎn)子外緣設(shè)有與氣缸數(shù)相等且等距離分布的定時齒。在書中轉(zhuǎn)子有四個齒，分別代表四缸發(fā)動機(jī)的四個缸。耦

49、合線圈繞在銜鐵上，銜鐵固定在分電器殼體上。當(dāng)曲軸帶動分電器旋轉(zhuǎn)時，由于轉(zhuǎn)子定時齒相對線圈位置的變化，使線圈的磁通發(fā)生變化，從而在線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢輸出。在a圖中，當(dāng)該缸定時齒接近線圈時，磁通增加（如曲線所示），到達(dá)A點(diǎn)時磁通量的變化率最大，由于感應(yīng)電動勢的大小與磁通的變化率成正比，因此轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到這個點(diǎn)上，線圈上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大；當(dāng)定時齒對準(zhǔn)線圈時，磁通達(dá)到最大值（圖中B點(diǎn)），但磁通量的變化率卻最小，由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，這個時候線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢是最小的。當(dāng)定時齒離開線圈時，磁通開始下降如圖，到達(dá)C點(diǎn)時磁通量下降的幅度最大，這個時候線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢又達(dá)到了最大值。把上述信號進(jìn)行

50、轉(zhuǎn)換、放大后送入功率開關(guān)電路，就可以控制點(diǎn)火線圈一次電流的通斷。以上介紹的是磁脈沖式曲軸位置傳感器的基本原理，實(shí)際的要遠(yuǎn)比這個復(fù)雜。2）霍爾式曲軸位置傳感器霍爾傳感器是一種磁敏元件。它是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的磁電轉(zhuǎn)換原理工作的。如圖霍爾元件是一種半導(dǎo)體四端薄片，其四端均有引出線。它的工作原理是：當(dāng)在其a、b兩端以電流激勵并有垂直于薄片的磁場作用時，在垂直于電流和磁場方向的c、d端會出現(xiàn)與激勵電流I和磁場強(qiáng)度H乘積成正比的電動勢，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。所產(chǎn)生的電動勢稱為霍爾電動勢。上面介紹了霍爾元件，那么，我們將霍爾元件、放大器、穩(wěn)定電源、功能電路與輸出電路集成在一個芯片上，就構(gòu)成了霍爾集成電路?；?/p>

51、爾集成電路可分為線性和開關(guān)型兩類，汽車上一般使用的是開關(guān)型霍爾集成電路?；魻柺角S位置傳感器由兩個部件組成，一個是與分火頭制成一體的定時轉(zhuǎn)子，即觸發(fā)葉輪，另一個部件是霍爾信號發(fā)生器，觸發(fā)葉輪由導(dǎo)磁材料制成，其上的葉片數(shù)與發(fā)動機(jī)的氣缸數(shù)一樣，觸發(fā)葉輪由分電器帶動。霍爾信號發(fā)生器由霍爾開關(guān)集成電路、永久磁鐵等組成，兩折紙間有一個間隙，以便葉輪的葉片能在空隙中轉(zhuǎn)動?；魻柺角S位置傳感器的工作原理是：觸發(fā)葉輪由分電器帶動旋轉(zhuǎn)，每當(dāng)葉片進(jìn)入永久磁鐵與霍爾開關(guān)集成電路之間的空氣間隙時，永久磁鐵的磁場就被導(dǎo)磁的葉片旁路，霍爾開關(guān)集成電路表面就沒有了磁場的作用，部的霍爾元件不產(chǎn)生霍爾電動勢。當(dāng)葉片離開空氣間隙

52、時，永久磁鐵的磁場竟過導(dǎo)磁板、空氣間隙形成磁路并作用在霍爾開關(guān)集成電路上，其部的霍爾元件產(chǎn)生霍爾電動勢輸出。這樣，隨著葉輪的旋轉(zhuǎn)，每個葉片都會使霍爾開關(guān)集成電路產(chǎn)生脈沖輸出。然后通過電子點(diǎn)火組件控制點(diǎn)火或者經(jīng)過計算機(jī)控制點(diǎn)火13。2.8 轉(zhuǎn)速傳感器轉(zhuǎn)速傳感器主要用于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速與車速的檢測。發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速檢測與曲軸位置檢測原理一樣，但為了提高轉(zhuǎn)速檢測精度，需要增加每一轉(zhuǎn)的輸出脈沖。轉(zhuǎn)速傳感器一般有兩種形式，一種是舌簧開關(guān)型，一種是光電耦合型。1）舌簧開關(guān)型舌簧開關(guān)安裝在組合儀表。舌簧開關(guān)是在一個玻璃管裝有兩個細(xì)長的觸頭構(gòu)成的開關(guān)元件。其觸頭由磁性材料制成。當(dāng)由磁場作用時，兩個觸頭就會相互吸引而閉合或

53、者互相排斥而斷開。車速傳感器由帶有四磁極的轉(zhuǎn)子、舌簧開關(guān)組成。當(dāng)變速器輸出軸通過軟軸帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，舌簧開關(guān)就會在轉(zhuǎn)子永久磁鐵的作用下進(jìn)行周期性的開關(guān)動作，轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周，舌簧開關(guān)開閉四次，通過外電路輸出4個脈沖。如果將該脈沖信號送數(shù)字電路或者計算機(jī)進(jìn)行記數(shù)和運(yùn)算，就可以得到車速輸出。2) 光電耦合型光電型車速傳感器主要由轉(zhuǎn)子、遮光板、光電傳感器等組成。遮光板安裝在轉(zhuǎn)子軸上，其開槽的徑向部位恰好位于光電傳感器的U形開口，U形開口一側(cè)裝有二級發(fā)光管，另一側(cè)裝有光敏晶體管。當(dāng)軟軸帶動遮光板旋轉(zhuǎn)時，發(fā)光二極管射向光敏二極管的光線被斷續(xù)遮擋，從而使光敏二極管輸出脈沖。如果遮光板開槽數(shù)為20，則轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一

54、周，傳感器輸出20個脈沖。該脈沖信號經(jīng)計算機(jī)處理后，就可以得到車速輸出14。3 ABS防抱死制動系統(tǒng)的傳感器ABS（Anti-locked Braking System）防抱死制動系統(tǒng)，它是一種具有防滑、防鎖死等優(yōu)點(diǎn)的汽車安全控制系統(tǒng)，現(xiàn)代汽車上大量安裝防抱死制動系統(tǒng)，ABS既有普通制動系統(tǒng)的制動功能，又能防止車輪鎖死，使汽車在制動狀態(tài)下仍能轉(zhuǎn)向，保證汽車的制動方向穩(wěn)定性，防止產(chǎn)生側(cè)滑和跑偏，是目前汽車上最先進(jìn)、制動效果最佳的制動裝置15。表3 ABS系統(tǒng)各組成部件的功能 組成元件功能傳感器車速傳感器檢測車速，給ECU提供車速信號，用于滑移率控制方式輪速傳感器檢測車輪速度，給ECU提供輪速信號

55、，各種控制方式均采用減速傳感器檢測制動時汽車的減速度，識別是否是冰雪等易滑路面，只用于四輪驅(qū)動控制系統(tǒng)傳感器的結(jié)構(gòu)型式與工作原理3.1轉(zhuǎn)速傳感器齒圈與輪速傳感器是一組的，當(dāng)齒圈轉(zhuǎn)動時，輪速傳感器感應(yīng)交流信號，輸出到ABS電腦，提供輪速信號。輪速傳感器通常安裝在差速器、變速器輸出軸、各車輪輪軸上。輪速傳感器在車輪上的安裝位置，輪速傳感器是由傳感頭和齒圈等組成。圖16 測速傳感器原理圖3.2 橫向加速度傳感器有一些ABS系統(tǒng)中裝有橫向加速度傳感器，因里面主要開關(guān)觸點(diǎn)組成，因而一般稱為橫向加速度開關(guān)。外形如圖1所示。橫向加速度低于限定值時，兩觸點(diǎn)都處于閉合狀態(tài)，插頭兩端子通過開關(guān)部構(gòu)成回路，當(dāng)汽車在高速急轉(zhuǎn)彎過程中，橫向加速度超過限定值時，開關(guān)中的一對觸點(diǎn)在自身慣性力的作用下處于開啟狀態(tài)，插頭兩端子之間在開關(guān)部形成斷路，此信號輸入ECU后可對制動防抱死控制指令進(jìn)行修正，以便有效地調(diào)節(jié)左右車輪制動輪缸的液壓，使ABS更有效地工作。此裝置在較高級的轎車和跑車上采用較多。3.3 減速度傳感器目前，在一些四輪驅(qū)動的汽車上，還裝有汽車減速度傳感器，又稱G傳感器。其作用是在汽車制動時，獲得汽車減速度信號。因