汽車各傳感器構(gòu)造與原理

1、電子控制系統(tǒng)構(gòu)造與原理 電子控制系統(tǒng)的組成：由傳感器、控制單元、執(zhí)行器組成傳感器的類型及功能一、節(jié)氣門位置傳感器1.功能及類型功能：·檢測節(jié)氣門開度轉(zhuǎn)換為電壓信號傳遞給ECU ·判定發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工況的依據(jù)類型：·線性輸出型(滑動電阻式)·開關(guān)量輸出型(觸點(diǎn)式)（1）線性輸出型結(jié)構(gòu)和原理·VCC：傳感器電源端子。由ECU提供 5V電壓·VTA：節(jié)氣門開度信號端子。節(jié)氣門開度越大，VTA-E2間電阻越大，開度電壓信號越大·IDL：怠速開關(guān)端子。節(jié)氣門關(guān)閉時，怠速開關(guān)閉合，IDLE2間電壓為0V；節(jié)氣門打開時，怠速開關(guān)斷開，IDLE

2、2間電壓為12V·E2：傳感器通過ECU接地輸出特性·輸出電壓隨節(jié)氣門開度的增大而線性增大·當(dāng)節(jié)氣門完全關(guān)閉時，怠速觸點(diǎn)閉合，發(fā)動機(jī)處于怠速狀態(tài)控制電路·VTA信號：節(jié)氣門由關(guān)閉逐漸開大，在05V間變化·IDL信號：怠速時0V，節(jié)氣門打開時12V（2）開關(guān)量輸出型結(jié)構(gòu)與原理·怠速工況輸出特性·傳感器有開和關(guān)兩種信號·怠速觸點(diǎn)閉合：節(jié)氣門全閉，發(fā)動機(jī)處于怠速狀態(tài)·全開觸點(diǎn)閉合：節(jié)氣門開度>50，發(fā)動機(jī)處于大負(fù)荷狀態(tài)控制電路帶ACC信號輸出的開關(guān)量輸出型·怠速觸點(diǎn)閉合，怠速狀態(tài)；如高速時怠速觸

3、點(diǎn)閉合，減速狀態(tài)·加減速檢測觸點(diǎn)閉合，同時該觸點(diǎn)與ACC1和ACC2交替閉合/斷開，急加速工況·大負(fù)荷觸點(diǎn)閉合，大負(fù)荷工況·加減速檢測觸點(diǎn)斷開，同時該觸點(diǎn)與ACC1和ACC2交替閉合/斷開，減速工況二、進(jìn)氣溫度傳感器（THA）1.功能與結(jié)構(gòu)·檢測進(jìn)氣溫度轉(zhuǎn)化為電阻信號，送給ECU作為噴油量修正信號和點(diǎn)火修正信號，獲得最佳空燃比和點(diǎn)火提前角。·熱敏電阻傳感器2.工作原理·負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻特性：進(jìn)氣溫度升高，熱敏電阻值降低3.控制電路·THA信號：進(jìn)氣溫度越高，熱敏電阻越低，電路總電阻減小，電路電流增大，ECU內(nèi)電阻R分壓增加

4、，熱敏電阻分壓降低，即THA信號電壓減小·E2：傳感器接地三、冷卻液溫度傳感器（THW）1.功能·檢測冷卻液溫度轉(zhuǎn)化為電阻信號，送給ECU作為噴油量、點(diǎn)火正時的修正信號2.結(jié)構(gòu)與原理·熱敏電阻傳感器 ·負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻特性：冷卻液溫度升高，熱敏電阻值降低3.控制電路·THW信號：冷卻液溫度越高，熱敏電阻越低，電路總電阻減小，電路電流增大，ECU內(nèi)電阻R分壓增加，熱敏電阻分壓降低，即THW信號電壓減小·E2：傳感器接地四、曲軸/凸輪軸位置和轉(zhuǎn)速傳感器1.功用、類型及位置·功用：檢測活塞上止點(diǎn)、曲軸轉(zhuǎn)角、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號送給EC

5、U，以確認(rèn)曲軸位置，用來控制噴油正時和點(diǎn)火正時。·類型：電磁感應(yīng)式（磁電式）、光電式、霍爾式·位置：經(jīng)常安裝在發(fā)動機(jī)的曲軸端、凸輪軸端、飛輪上或分電器內(nèi)。1、磁電式（1）結(jié)構(gòu)與原理（2）豐田TCCS系統(tǒng)，位于分電器內(nèi). （2）發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速(Ne)信號·曲軸轉(zhuǎn)角1°信號=30°轉(zhuǎn)角時間/30等分·發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速：Ne信號以2個脈沖時間（曲軸60°）為基準(zhǔn)計(jì)算和檢測（3）曲軸位置(G)信號·G信號：辨別氣缸及檢測活塞上止點(diǎn)位置。G1為第6缸壓縮上止點(diǎn)前10°，G2為第1缸壓縮上止點(diǎn)前10°·G信

6、號：ECU利用Ne信號計(jì)算曲軸轉(zhuǎn)角的基準(zhǔn)信號（4）控制電路·G1-G-：第6缸上止點(diǎn)位置電脈沖信號·G2-G-：第1缸上止點(diǎn)位置電脈沖信號·Ne-G-：曲軸轉(zhuǎn)速電脈沖信號3.光電式（1）結(jié)構(gòu)與原理·NISSAN公司，位于分電器內(nèi)（2）1°和120°信號·曲軸1°信號：供ECU計(jì)算曲軸轉(zhuǎn)角和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速·曲軸120°信號：供ECU確認(rèn)活塞上止點(diǎn)(前70°)位置（3）控制電路3.霍爾式（1）觸發(fā)葉片式(GM公司)1）結(jié)構(gòu)型式·外信號輪：均布18個葉片和窗口，寬度10°弧長

7、 ·內(nèi)信號輪：3個葉片寬度100°、90°、110°弧長；3個窗口寬度20°、30°、10°弧長。2）霍爾傳感器原理·葉片對永久磁鐵和霍爾元件隔磁，不產(chǎn)生霍爾電壓  ·葉片離開空氣隙，產(chǎn)生霍爾電壓     3）控制電路3.霍爾式（1）觸發(fā)葉片式(GM公司)1）結(jié)構(gòu)型式·外信號輪：均布18個葉片和窗口，寬度10°弧長 ·內(nèi)信號輪：3個葉片寬度100°、90°、110°弧長；3個窗口寬度20°

8、;、30°、10°弧長。2）霍爾傳感器原理·葉片對永久磁鐵和霍爾元件隔磁，不產(chǎn)生霍爾電壓 ·葉片離開空氣隙，產(chǎn)生霍爾電壓3）輸出信號·18X信號：一個脈沖為20°/20等份= 1°信號控制點(diǎn)火時刻·3X信號：120°信號判斷氣缸和點(diǎn)火時刻基準(zhǔn)信號·100°弧長觸發(fā)葉片前沿：1、4缸上止點(diǎn)前75°·90°弧長觸發(fā)葉片前沿：3、6缸上止點(diǎn)前75°·110°弧長觸發(fā)葉片前沿：2、5缸上止點(diǎn)前75°（2）觸發(fā)輪齒式(克萊斯勒

9、公司)1）結(jié)構(gòu)型式（四缸發(fā)動機(jī)飛輪殼）·輪槽通過時：霍爾效應(yīng)輸出高電位(5V) ·輪齒通過時：霍爾效應(yīng)輸出低電位(0.3V)·第4個槽脈沖下降沿：活塞上止點(diǎn)前(TDC)4°·1組4個脈沖信號：1、4缸接近上止點(diǎn)·另1組4個脈沖信號：2、3缸接近上止點(diǎn)2）控制電路·CPS信號：確定活塞上止點(diǎn)和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速 ；但并不知道有哪兩個缸的活塞接近上止點(diǎn)，·同步信號傳感器：裝在分電器內(nèi)，協(xié)助傳感器判缸。（3）同步信號傳感器(霍爾式)1）結(jié)構(gòu)型式（四缸發(fā)動機(jī)分電器內(nèi)）·脈沖環(huán)前沿通過時：產(chǎn)生5V高電壓 ·脈沖環(huán)

10、后沿離開時：產(chǎn)生0V信號電壓·分電器旋轉(zhuǎn)一周：高低電位各占180°(曲軸轉(zhuǎn)角360°)2）控制電路·產(chǎn)生5V電壓信號時：表示下一個到達(dá)上止點(diǎn)的是1、4缸，1缸為壓縮行程，4缸為排氣行程。·產(chǎn)生0V電壓信號時：表示下一個到達(dá)上止點(diǎn)的仍是1、4缸，但氣缸工作行程與前相反。五、氧傳感器1.功用與類型·功用：在使用三元催化轉(zhuǎn)換器降低排放污染的發(fā)動機(jī)上，氧傳感器是必不可少的。氧傳感器測定排氣中氧濃度信號，發(fā)動機(jī)ECU據(jù)此信號反饋修正噴油量，控制空燃比控制于理論值范圍內(nèi)，使三元催化轉(zhuǎn)換器效果最佳。氧傳感器的工作使發(fā)動機(jī)處于閉環(huán)控制狀態(tài)·

11、類型：氧化鋯式(應(yīng)用最多)和氧化鈦式（2）氧化鋯式結(jié)構(gòu)型式·鋯管：氧化鋯固體電解質(zhì)制作的多孔陶瓷體試管·鋯管內(nèi)側(cè)：大氣·鋯管外側(cè)：排氣·鋯管元件：微電池（2）工作原理·混合氣?。号艢庵泻醵?，兩側(cè)氧濃度差小，產(chǎn)生電壓信號較低 ·混合氣濃：排氣中含氧少，兩側(cè)氧濃度差大，產(chǎn)生電壓信號較高（3）輸出電壓信號特點(diǎn)·氧傳感器電壓在=1(理論空燃比14.7)時突變：>1時輸出電壓幾乎為0<1時輸出電壓接近1V·反饋控制只能使混合氣在理論空燃比附近一個狹小的范圍內(nèi)波動：故氧傳感器輸出電壓在0.10.9V之間不斷變化，

12、如果變化過緩或不變則表明存在故障（4）帶加熱器的氧傳感器原理·氧傳感器輸出信號與工作溫度有關(guān)： 早期通過排氣加熱，發(fā)動機(jī)起動數(shù)分鐘后才能工作·帶加熱器的氧傳感器，起動后2030s內(nèi)工作（5）控制電路·OX端子：產(chǎn)生氧傳感器信號電壓·HT端子：控制加熱絲電路通斷（2）氧化鈦式結(jié)構(gòu)型式·又稱電阻型氧傳感器：氧化鈦常溫下為高電阻半導(dǎo)體，一旦缺氧，電阻隨之減小·也有電加熱器：保證傳感器工作溫度不變（2）控制電路·與ECU連接的輸出端子電壓：0.10.9V·混合氣?。狠敵鲭妷焊哂趨⒖茧妷?#183;混合氣濃：輸出電壓低于參考

13、電壓六、爆震傳感器1.功用與類型功用：檢測發(fā)動機(jī)有無爆震現(xiàn)象，并將信號送入發(fā)動機(jī)ECU，判定有無爆震及爆震強(qiáng)弱，修正點(diǎn)火提前角。類型：磁致伸縮式和壓電式2.磁致伸縮式（左圖）·缸體出現(xiàn)振動時，傳感器在7kHz左右處產(chǎn)生共振，鐵心的導(dǎo)磁率發(fā)生變化，致使永久磁鐵穿過鐵心的磁通密度也變化，從而在繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢3.壓電式（1）結(jié)構(gòu)原理壓電效應(yīng)：當(dāng)缸體振動時，配重受振動影響產(chǎn)生加速度，壓電元件受到加速度慣性力的作用而產(chǎn)生電壓信號。（2）輸出特性4.控制電路·七、電子單元（ECU）1.電子單元組成2.電子單元工作過程·從傳感器來的信號，首先進(jìn)入輸入回路，對具體信號進(jìn)行處理。如是數(shù)字信號，根據(jù)CPU的安排，經(jīng)I/O接口直接進(jìn)入微機(jī)；如是模擬信號，還要經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換