汽車電器與電控技術(shù) 課件 03 傳感器與開關(guān)信號（8講）

主講：舒華教授汽車電控技術(shù)

AutomobileElectronicControlTechnology中國人民解放軍軍事交通學(xué)院第3講傳感器的結(jié)構(gòu)原理主講：舒華教授

第2章汽油機(jī)電控噴油技術(shù)

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2.1汽油機(jī)電控噴油系統(tǒng)的組成2.汽油機(jī)電控噴油技術(shù)2.2汽油機(jī)電控噴油系統(tǒng)的分類2.3電控噴油系統(tǒng)傳感器的結(jié)構(gòu)原理2.4汽車電控單元ECU的結(jié)構(gòu)原理2.5電控噴油系統(tǒng)執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)原理2.6汽油機(jī)電控噴油系統(tǒng)的控制2.3電控噴油系統(tǒng)傳感器的結(jié)構(gòu)原理空氣流量傳感器歧管壓力傳感器（D型）曲軸與凸輪軸位置傳感器節(jié)氣門位置傳感器進(jìn)氣與冷卻液溫度傳感器氧傳感器車速傳感器開關(guān)控制信號一、教學(xué)內(nèi)容1.電控噴油系統(tǒng)各種傳感器的功用與分類方法2.電控噴油系統(tǒng)各種傳感器的組成與結(jié)構(gòu)特點3.電控噴油系統(tǒng)各種傳感器的檢測原理與工作特性二、教學(xué)要求1.掌握各種傳感器的功用與分類方法；2.熟悉各種傳感器的組成與結(jié)構(gòu)特點；3.了解各種傳感器的檢測原理與工作特性。2.3電控噴油系統(tǒng)傳感器的結(jié)構(gòu)原理2.3電控噴油系統(tǒng)傳感器的結(jié)構(gòu)原理教學(xué)方法傳感器外形1.傳感器的功用2.傳感器的分類方法3.傳感器的結(jié)構(gòu)組成4.傳感器的結(jié)構(gòu)特點5.傳感器的工作原理6.傳感器的輸出特性7.開關(guān)信號的功用2.3.1空氣流量傳感器安裝位置大眾M型發(fā)動機(jī)電控噴油系統(tǒng)組成與安裝位置安裝位置2.3.1空氣流量傳感器

1.功用：2.分類：按進(jìn)氣量的檢測方式分類壓力型：D(

Druck)型流量傳感器進(jìn)氣歧管絕對壓力傳感器MAP：

ManifoldAbsolutelyPressureSensor流量型：L(Luftmengen)型流量傳感器翼片式AFS

量芯式AFS

渦流式AFS

熱絲式AFS

熱膜式AFS2.3.1空氣流量傳感器2.3.1空氣流量傳感器3.特點：壓力（D）型流量傳感器燃油噴射系統(tǒng)——檢測進(jìn)氣壓力，間接測量進(jìn)氣量；

安裝方便，成本低廉。車上任何部位，導(dǎo)壓管引入進(jìn)氣壓力即可；——利用該絕對壓力和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速來計算空氣量，故稱“速度-密度”型噴射系統(tǒng)。流量（L）型流量傳感器燃油噴射系統(tǒng)——直接檢測進(jìn)氣流量；

測量精度較高，成本相對較高。安裝在空氣濾清器之后；——體積流量型：翼片式、量芯式、渦流式——需要根據(jù)進(jìn)氣溫度修正進(jìn)氣量。——質(zhì)量流量型：熱絲式和熱膜式傳感器。無運動部件，流動阻力很小，

工作性能穩(wěn)定，測量精度高，成本高。目前應(yīng)用較多：D型、渦流式和熱膜式流量傳感器。特點特點課程小結(jié)（3）主要介紹了：1.電控噴油系統(tǒng)空氣流量傳感器的安裝位置、功用2.電控噴油系統(tǒng)空氣流量傳感器的分類方法與特點今天這一講是汽油機(jī)電控噴油系統(tǒng)的實質(zhì)性內(nèi)容。希望同學(xué)們認(rèn)真學(xué)習(xí)、切實掌握，為提高業(yè)務(wù)水平奠定基礎(chǔ)。

這次課就講到這里，接下來請同學(xué)們根據(jù)講授內(nèi)容閱讀教材，并在網(wǎng)上完成課后作業(yè)。好吧，同學(xué)們，下次課再會！第4講渦流式流量傳感器主講：舒華教授

第2章汽油機(jī)電控噴油技術(shù)

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2.3.1空氣流量傳感器4.渦流式空氣流量傳感器應(yīng)用:豐田凌志LEXUSLS400豐田皇冠CROWN3.0car日本三菱MitsubishiJeep中國長風(fēng)獵豹CheetahJeep韓國現(xiàn)代HYUNDAIcar定義：渦流式流量傳感器——根據(jù)卡爾曼渦流理論，利用超聲波或光電信號檢測旋渦頻率來測量空氣流量的一種傳感器。分類：根據(jù)渦流頻率的檢測方式不同分：——超聲波檢測渦流式空氣流量傳感器——三菱、獵豹、現(xiàn)代——光電檢測渦流式空氣流量傳感器——雷克薩斯LS400型、皇冠3.0型轎車2.3.1空氣流量傳感器4.渦流式空氣流量傳感器（1）渦流式流量傳感器的測量原理渦流→旋渦渦流的產(chǎn)生：在流體中放置一個柱狀物體（稱為渦流發(fā)生器）后，在其下游的流體中就會形成兩列平行狀態(tài)的旋渦，并且左右交替出現(xiàn)。測量原理：

測量旋渦出現(xiàn)的頻率來測量流體的流量?！柭皽u街”或“渦流”：類似街道兩旁的路燈。渦流的產(chǎn)生2.3.1空氣流量傳感器

渦流？流量？2.3.1空氣流量傳感器

光電檢測式課程小結(jié)（4）主要介紹了：1.電控噴油系統(tǒng)渦流式空氣流量傳感器的應(yīng)用情況2.電控噴油系統(tǒng)渦流式空氣流量傳感器的檢測原理與特點（優(yōu)缺點）今天這一講是汽油機(jī)電控噴油系統(tǒng)的實質(zhì)性內(nèi)容。希望同學(xué)們認(rèn)真學(xué)習(xí)、切實掌握，為提高業(yè)務(wù)水平奠定基礎(chǔ)。接下來，請同學(xué)們根據(jù)講授內(nèi)容閱讀教材，并在網(wǎng)上完成課后作業(yè)。

這次課就講到這里！好吧，同學(xué)們，下次課再會！第5講渦流式流量傳感器結(jié)構(gòu)原理主講：舒華教授

第2章汽油機(jī)電控噴油技術(shù)

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2.3.1空氣流量傳感器4.渦流式空氣流量傳感器（1）渦流式流量傳感器的測量原理（2）渦流式流量傳感器的結(jié)構(gòu)原理1）光電檢測式結(jié)構(gòu)組成整流網(wǎng)柵：蜂窩狀、穩(wěn)定氣流，

保證產(chǎn)生渦流與流速成正比渦流發(fā)生器：前△，中穩(wěn)流槽，后梯形兩個導(dǎo)壓孔：將兩側(cè)壓力引入導(dǎo)壓腔中LED、光敏管、反光鏡：檢測渦流張緊帶：導(dǎo)壓腔表面、緊貼板簧片集成電路和進(jìn)氣溫度傳感器：信號處理結(jié)構(gòu)2.3.1空氣流量傳感器4.渦流式空氣流量傳感器（1）渦流式流量傳感器的測量原理（2）渦流式流量傳感器的結(jié)構(gòu)原理1）光電檢測式結(jié)構(gòu)組成2）光電檢測式傳感器的檢測原理

根據(jù)氣流壓力變化來檢測渦流頻率。

當(dāng)氣流流過渦流發(fā)生器時→產(chǎn)生渦流→兩側(cè)壓力交替發(fā)生變化→導(dǎo)壓孔將變化的壓力引入導(dǎo)壓腔中→張緊帶隨壓力變化而產(chǎn)生振動，振動頻率與單位時間內(nèi)產(chǎn)生的旋渦數(shù)量（即渦流頻率f）成正比。

反光鏡反射LED光束：光敏三極管受光束照射時導(dǎo)通，不照射時截止，所以光敏三極管導(dǎo)通與截止的頻率與旋渦頻率成正比。檢測原理2.3.1空氣流量傳感器4.渦流式空氣流量傳感器（1）渦流式流量傳感器的測量原理（2）渦流式流量傳感器的結(jié)構(gòu)原理1）光電檢測式結(jié)構(gòu)組成2）光電檢測式傳感器的檢測原理

氣流壓力變化→振動頻率變化→旋渦頻率變化。信號處理電路：頻率信號→方波信號→ECU→計算進(jìn)氣流量。

表2-1皇冠3.0型轎車光電檢測渦流式空氣流量傳感器輸出信號檢測原理發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速/（r/min）700（怠速）100020003000400050006000信號周期/ms35.44523.97013.7707.6504.593.8252.295信號頻率/Hz2842721302182614362.3.1空氣流量傳感器4.渦流式空氣流量傳感器（1）渦流式流量傳感器的測量原理（2）渦流式流量傳感器的結(jié)構(gòu)原理3）超聲波檢測式結(jié)構(gòu)組成渦

流

發(fā)

生

器：產(chǎn)生渦流超聲波發(fā)生器：檢測渦流超聲波接收器：檢測渦流集成控制電路：信號處理進(jìn)氣溫度傳感器：修正進(jìn)氣量大氣壓力傳感器：修正進(jìn)氣量結(jié)構(gòu)組成2.3.1渦流式空氣流量傳感器4）超聲波檢測式檢測原理超聲波：指頻率超過人能聽到的最高頻率（20kHz）的機(jī)械波。有渦流→氣流移動速度及壓力變化→接收的超聲波信號的相位（時間間隔）及相位差（時間間隔之差）發(fā)生變化。

通過檢測相位或相位差的變化，計量渦流頻率。檢測原理檢測原理2.3.1渦流式空氣流量傳感器發(fā)射40kHz超聲波。∵無旋渦時，發(fā)送的與接收的超聲波信號相位(時間間隔)和相位差(時間間隔差)完全相同。超聲波與渦流的方向：——同向→“加速”→超前時間為t1——反向→“減速”→滯后時間為t2集成控制電路：超前時→輸出正向脈沖，圖2-15d滯后時→輸出負(fù)向脈沖，圖2-15f——計數(shù)可得渦流頻率。700r/min時，頻率25~45Hz；2000r/min時，頻率70~90Hz。檢測方法課程小結(jié)（5）主要介紹了：1.光電檢測渦流式空氣流量傳感器的結(jié)構(gòu)組成與測量原理2.超聲波檢測渦流式空氣流量傳感器的結(jié)構(gòu)組成與測量原理今天這一講是新內(nèi)容。希望同學(xué)們認(rèn)真學(xué)習(xí)、切實掌握，為提高業(yè)務(wù)水平奠定基礎(chǔ)。接下來，請同學(xué)們根據(jù)講授內(nèi)容閱讀教材，并在網(wǎng)上完成課后作業(yè)。這次課就講到這里。好吧，同學(xué)們，下次課再會！第6講熱絲與熱膜式流量傳感器主講：舒華教授

第2章汽油機(jī)電控噴油技術(shù)

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2.3.1熱絲與熱模式流量傳感器1.檢測原理：

借鑒日常生活中使用的電吹風(fēng)機(jī)的工作原理而開發(fā)研制的檢測發(fā)動機(jī)吸入空氣的質(zhì)量流量傳感器?？諝饬髁孔兓l(fā)熱元件阻值變化→信號電壓變化。2.傳感器的特點：——發(fā)熱元件：熱絲式——鉑金屬絲；熱膜式——鉑金屬膜——鉑金屬響應(yīng)速度很快，能在幾毫秒內(nèi)反映出空氣流量的變化，因此測量精度不受進(jìn)氣氣流脈動的影響（氣流脈動在發(fā)動機(jī)大負(fù)荷、低轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)時最為明顯）。此外，其還具有進(jìn)氣阻力小、無磨損部件等優(yōu)點。3.應(yīng)用情況熱絲式:通用GENERAL別克（Buick）、尼桑千里馬（MAXIMA）、尼桑風(fēng)度（CEFIRO）、瑞典沃爾沃（VOLVO）等轎車采用；熱膜式:馬自達(dá)MAZDA626，奧迪A4、A6型，寶來BORA，帕薩特PASSAT等2.3.1熱絲與熱模式流量傳感器4.熱絲式流量傳感器結(jié)構(gòu)特點：取樣管：——熱絲：П形鉑金屬絲，直徑約70μm——冷絲：溫度補(bǔ)償電阻，氣流上游防護(hù)網(wǎng)：避免機(jī)械損傷控制電路：信號處理5.熱膜式流量傳感器結(jié)構(gòu)特點矩形護(hù)套：相當(dāng)于取樣管——熱膜:鉑金屬薄膜，厚約200nm——溫度補(bǔ)償電阻，金屬膜式結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)2.3.1熱絲與熱模式流量傳感器6.傳感器工作原理：電路組成：發(fā)熱元件電阻：RH

溫度補(bǔ)償電阻：RT信號取樣電阻：RS電橋精密電阻：R1、R2集成控制電路：A恒溫差控制電路：——發(fā)熱元件電阻RH和溫度補(bǔ)償電阻（熱敏電阻式進(jìn)氣溫度傳感器）RT分別連接在惠斯登電橋電路的兩個臂上。當(dāng)發(fā)熱元件的溫度高于進(jìn)氣溫度時，電橋電壓才能達(dá)到平衡。加熱電流（50~120mA）由具有電流放大作用的控制電路A控制，其目的是：使發(fā)熱元件的溫度TH與溫度補(bǔ)償電阻的溫度TT之差保持恒定→即ΔT＝TH–TT＝120℃

（IH＝50~120mA）

原理電路2.3.1熱絲與熱模式流量傳感器6.傳感器工作原理：電路組成：發(fā)熱元件電阻：RH

溫度補(bǔ)償電阻：RT信號取樣電阻：RS電橋精密電阻：R1、R2集成控制電路：A工作原理：——當(dāng)空氣氣流流經(jīng)發(fā)熱元件使其受到冷卻時，發(fā)熱元件溫度降低，阻值減小，電橋電壓失去平衡，控制電路A將增大供給發(fā)熱元件的電流，使其溫度高于溫度補(bǔ)償電阻120℃?！娏髟隽看笮?，取決于發(fā)熱元件受到冷卻的程度，即取決于流過傳感器的空氣量。當(dāng)流過電阻RH電流IH變化時→取樣電阻RS上的電壓US變化→進(jìn)氣量變化原理電路2.3.1熱絲與熱模式流量傳感器6.傳感器工作原理：電路組成：發(fā)熱元件電阻：RH

溫度補(bǔ)償電阻：RT信號取樣電阻：RS電橋精密電阻：R1、R2工作情況：負(fù)荷小→流速v低→Q少→冷卻程度小→RH減小少→IH小→US低→空氣流量QM小負(fù)荷↑→v↑→Q↑→冷卻程度大→RH↓多→IH↑→US↑→空氣流量QM↑——輸出信號電壓US與空氣流量QM之間近似于4次方根的關(guān)系。信號電壓輸入ECU后，ECU便可計算出空氣質(zhì)量流量QM的大小。輸出特性2.3.1熱絲與熱模式流量傳感器

表2-2空氣流量傳感器性能比較類型性能翼片式渦流式熱絲式與熱膜式歧管壓力式輸出方式模擬輸出：信號電壓Us與進(jìn)氣容積QA成反比，即QA

1/Us數(shù)字輸出：信號頻率f與進(jìn)氣容積QA成正比，即QA

f模擬輸出：信號電壓Us與進(jìn)氣質(zhì)量QM的4次方根成正比，即Us

模擬輸出：信號電壓Us與進(jìn)氣歧管壓力p成正比，即Us

p測量精度

3%

3%

3%

3%響應(yīng)特性差優(yōu)優(yōu)良通道阻力大小很小很小怠速穩(wěn)定性好好好好有無移動部件有無無無進(jìn)氣溫度修正需要需要不需要需要大氣壓力修正需要需要不需要需要系統(tǒng)控制精度中等高高低成本中等高中等低綜合評價良優(yōu)優(yōu)良第7講壓力傳感器主講：舒華教授

第2章汽油機(jī)電控噴油技術(shù)

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2.3.2壓力傳感器1.功用：

將氣體或液體的壓力信號轉(zhuǎn)換為電信號，并輸入ECU進(jìn)行處理和控制，保證汽車正常行駛?！獧z測原理：將壓力變化轉(zhuǎn)換為電阻值的變化。檢測方法：測量壓差。2.分類：按檢測對象分類：進(jìn)氣壓力、大氣壓力、燃油壓力、制動液壓力傳感器等。按結(jié)構(gòu)不同分類：半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)式壓力傳感器：檢測較低壓力：如進(jìn)氣歧管壓力和大氣壓力?！霉璋雽?dǎo)體的壓阻效應(yīng)和微電子技術(shù)制成。電阻應(yīng)變計式傳感器：檢測較高壓力：制動油液、變速傳動油液和共軌壓力?！脧椥悦舾性碗娮钁?yīng)變片制成。即彈性敏感元件將被測壓力轉(zhuǎn)換為彈性體的應(yīng)變值，電阻應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻值的變化。應(yīng)變：——指在外力和非均勻溫度場等因素作用下物體局部的相對變形。2.3.2壓力傳感器3.壓阻效應(yīng)式歧管壓力傳感器——進(jìn)氣歧管絕對壓力傳感器MAP：ManifoldAbsolutelyPressureSensor——進(jìn)氣歧管空氣流量傳感器MAFS：ManifoldAirFlowSensor1）功用：

檢測節(jié)氣門至進(jìn)氣歧管之間的進(jìn)氣壓力來反映發(fā)動機(jī)負(fù)荷的大小，并將負(fù)荷狀況（壓力信號）轉(zhuǎn)換為電信號輸入發(fā)動機(jī)ECU，供ECU計算確定噴油時間（即噴油量）和點火時間（即點火提前角）。壓阻效應(yīng)：——單晶硅材料受到應(yīng)力作用后，其電阻率發(fā)生明顯變化的現(xiàn)象?！冒雽?dǎo)體硅的壓阻效應(yīng)和微電子技術(shù)制成的壓阻式傳感器，具有靈敏度高、動態(tài)響應(yīng)好、易于微型化和集成化等優(yōu)點——汽車電控系統(tǒng)廣泛應(yīng)用。2.3.2壓力傳感器3.壓阻效應(yīng)式歧管壓力傳感器2）歧管壓力傳感器結(jié)構(gòu)特點真空管接頭：引入歧管壓力線束插頭：連接電源和ECU混

合IC：運算放大器+溫補(bǔ)電路壓力轉(zhuǎn)換元件：核心部件硅

膜

片：寬約3mm、厚約160μm壓敏電阻R：4只梳狀阻值相等、電橋連接硅杯

底座：吸收熱應(yīng)力，提高測量精度真

空

室：基準(zhǔn)壓力室，基準(zhǔn)壓力為0Pa2.3.2壓力傳感器

2.3.2壓力傳感器

2.3.2壓力傳感器

歧管壓力p/kP3~0.50.7~0.91.1~1.31.5~1.71.9~2.1課程小結(jié)（7）主要介紹了：1.壓力傳感器的功用與分類2.壓阻效應(yīng)式歧管壓力傳感器的功用、結(jié)構(gòu)特點、工作原理

發(fā)動機(jī)工作時：當(dāng)節(jié)氣門開度↑→進(jìn)氣流量Q↑→進(jìn)氣壓力p↑→uo↑今天這一講也是新內(nèi)容。希望同學(xué)們認(rèn)真復(fù)習(xí)、切實掌握，為提高理論知識與業(yè)務(wù)水平奠定基礎(chǔ)。接下來，請同學(xué)們根據(jù)講授內(nèi)容閱讀教材，并在網(wǎng)上完成課后作業(yè)?！@次課就講到這里。好吧，同學(xué)們，下次課再會！第8講曲軸與凸輪軸位置傳感器主講：舒華教授

第2章汽油機(jī)電控噴油技術(shù)

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2.3.3曲軸與凸輪軸位置傳感器1.曲軸與凸輪軸位置傳感器的功用與分類曲軸位置傳感器CPS：CrankshaftPositionSensor采集發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和曲軸轉(zhuǎn)角信號并輸入ECU，以確定噴油時刻和點火時刻?！l(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速與曲軸轉(zhuǎn)角傳感器。凸輪軸位置傳感器CPS：CamshaftPositionSensor

采集配氣凸輪軸的位置信號并輸入ECU，以便ECU識別1缸活塞壓縮上止點，從而進(jìn)行順序噴油控制、點火控制和爆燃控制。此外，凸輪軸位置信號還用于發(fā)動機(jī)起動時識別出第一次點火時刻?！馆嗇S位置傳感器能夠識別哪一缸活塞即將到達(dá)上止點，又稱判缸傳感器?！獨飧着袆e（判缸）傳感器CIS：CylinderIdentificationSensor分類：光電式、磁感應(yīng)式和霍爾式功用功用2.3.3曲軸與凸輪軸位置傳感器2.光電式曲軸與凸輪軸位置傳感器（1）光電式位置傳感器結(jié)構(gòu)特點信號發(fā)生器：關(guān)鍵部件Ne（轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)角）信號發(fā)生器G（上止點）信號發(fā)生器信號處理電路信號盤（信號轉(zhuǎn)子）：關(guān)鍵部件外圈360孔，1°曲軸轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)速信號內(nèi)圈6孔，間隔60°各缸上止點信號寬邊長方孔：第1缸上止點信號配電器：連接高壓線殼體與線束插頭：連接線路2.3.3曲軸與凸輪軸位置傳感器2.光電式曲軸與凸輪軸位置傳感器（1）光電式位置傳感器的結(jié)構(gòu)特點（2）曲軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角和判缸信號產(chǎn)生原理透光時：光敏三極管導(dǎo)通，輸出低電平遮光時：光敏三極管截止，輸出高電平——傳感器軸斜齒輪與發(fā)動機(jī)配氣凸輪軸斜齒輪嚙合。當(dāng)發(fā)動機(jī)帶動傳感器軸轉(zhuǎn)動時，信號盤透光孔便從信號發(fā)生器的LED與光敏三極管之間轉(zhuǎn)過。——當(dāng)傳感器軸隨曲軸和配氣凸輪軸轉(zhuǎn)動時，信號盤上的透光孔和遮光部分便從LED與光敏三極管之間轉(zhuǎn)過，LED發(fā)出的光線受信號盤透光和遮光作用就會交替照射到信號發(fā)生器的光敏三極管上，傳感器中就會產(chǎn)生與曲軸位置和凸輪軸位置對應(yīng)的脈沖信號。2.3.3曲軸與凸輪軸位置傳感器2.光電式曲軸與凸輪軸位置傳感器（1）光電式位置傳感器的結(jié)構(gòu)特點（2）曲軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角和判缸信號產(chǎn)生原理∵曲軸旋轉(zhuǎn)2轉(zhuǎn)，傳感器軸帶動信號盤旋轉(zhuǎn)一圈（曲軸∶凸輪軸=2∶1），∴G傳感器將產(chǎn)生6個脈沖信號，Ne傳感器將產(chǎn)生360個脈沖信號?！逩信號透光孔間隔弧度為60°，曲軸每旋轉(zhuǎn)120°就產(chǎn)生一個脈沖信號；∴G信號又稱為120°信號。設(shè)計安裝保證120°信號在上止點前70°(BTDC70°)時產(chǎn)生，且長方形寬邊稍長的透光孔產(chǎn)生的信號對應(yīng)于發(fā)動機(jī)第1缸活塞上止點前70°，以便ECU控制噴油提前角與點火提前角?！?/p>

Ne信號透光孔間隔弧度為1°（透光孔占0.5°，遮光部分占0.5°），在每一個脈沖周期中，高、低電平各占1°曲軸轉(zhuǎn)角，360個信號表示曲軸旋轉(zhuǎn)720°?！嗲S每旋轉(zhuǎn)120°，G傳感器產(chǎn)生一個信號，Ne傳感器產(chǎn)生60個信號。2.3.3曲軸與凸輪軸位置傳感器（2）曲軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角和判缸信號產(chǎn)生原理——當(dāng)ECU接收到G信號發(fā)生器輸入的寬脈沖信號時，

ECU判定第1缸活塞處于壓縮上止點前70°位置；ECU接收到下一個G信號時，則判定第5缸活塞處于壓縮上止點前70°位置?！狤CU接收到每一個上止點位置信號（G信號）后，再根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)角信號（Ne信號）控制噴油提前角和點火提前角。——ECU接收360個Ne（弧度為1°）信號，計數(shù)判定曲軸旋轉(zhuǎn)2轉(zhuǎn)（720°）。2.3.3曲軸與凸輪軸位置傳感器3.磁感應(yīng)式傳感器（1）基本結(jié)構(gòu)與原理信號轉(zhuǎn)子：旋轉(zhuǎn)部件傳感線圈：產(chǎn)生信號電壓永久磁鐵：產(chǎn)生磁場磁

軛：構(gòu)成導(dǎo)磁回路凸齒與磁頭氣隙0.2~0.4mm磁路：

永久磁鐵N極→磁鐵與信號轉(zhuǎn)子間的氣隙→信號轉(zhuǎn)子→轉(zhuǎn)子凸齒與磁頭間的氣隙→磁頭→磁軛→永久磁鐵S極。2.3.3曲軸與凸輪軸位置傳感器3.磁感應(yīng)式傳感器（1）基本結(jié)構(gòu)與原理信號轉(zhuǎn)子：旋轉(zhuǎn)部件傳感線圈：產(chǎn)生信號電壓永久磁鐵：產(chǎn)生磁場磁

軛：構(gòu)成導(dǎo)磁回路當(dāng)轉(zhuǎn)子凸齒接近磁頭時，氣隙減小，磁阻Rm減小，磁通量Φ增多，磁通變化率增大，感應(yīng)電動勢E為正(E＞0)；當(dāng)凸齒正對磁頭時，氣隙最小，磁阻Rm最小，磁通量Φ最多，磁通變化率為0，感應(yīng)電動勢E為0（E＝0）；當(dāng)轉(zhuǎn)子凸齒離開磁頭時，氣隙增大，磁阻Rm增大，磁通量Φ減少，感應(yīng)電動勢E為負(fù)（E＜0）。2.3.3曲軸與凸輪軸位置傳感器3.磁感應(yīng)式傳感器（1）基本結(jié)構(gòu)與原理（2）大眾磁感應(yīng)式位置傳感器結(jié)構(gòu)傳感磁頭：產(chǎn)生信號電壓信號轉(zhuǎn)子：58個凸齒57個小齒缺+1個大齒缺（相當(dāng)于2個凸齒和3個小齒缺所占的弧度）∵信號轉(zhuǎn)子隨曲軸旋轉(zhuǎn)，曲軸旋轉(zhuǎn)一圈360°，信號轉(zhuǎn)子也旋轉(zhuǎn)一圈360°?！嗝總€凸齒和小齒缺所占的曲軸轉(zhuǎn)角均為3°＝58×3°＋57×3°＝345°大齒缺所占的曲軸轉(zhuǎn)角為15°＝2×3°＋3×3°＝15°設(shè)制大齒缺的目的：將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過磁頭時產(chǎn)生的信號上升沿作為計數(shù)控制的起始信號。基準(zhǔn)信號2.3.3曲軸與凸輪軸位置傳感器3.磁感應(yīng)式傳感器（1）基本結(jié)構(gòu)與原理（2）磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器傳感磁頭：產(chǎn)生信號電壓（3）大眾磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器工作情況：轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)速計算

曲軸旋轉(zhuǎn)→轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)→每轉(zhuǎn)過一個凸齒→傳感線圈就產(chǎn)生一個周期的交變電動勢→輸出一個交變電壓信號→整形→輸出方波信號（高、低電平各占3°）?！簖X缺轉(zhuǎn)過磁頭時，輸出寬脈沖信號，上升沿對應(yīng)于1、4缸壓縮BTDC81°?！D(zhuǎn)子設(shè)有58個凸齒：轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)（發(fā)動機(jī)曲軸轉(zhuǎn)一圈，即360°），傳感線圈就會產(chǎn)生58個交變電壓信號，并輸入ECU。

ECU接收290000個脈沖，計算290000/58=5000r/min。轉(zhuǎn)速計算課程小結(jié)（8）主要介紹了：1.曲軸與凸輪軸位置傳感器的功用與分類2.光電式和磁感應(yīng)式傳感器的基本工作原理3.光電式和磁感應(yīng)式位置傳感器結(jié)構(gòu)組成與工作情況今天這一講是以電子點火系統(tǒng)的分電器知識為基礎(chǔ)的內(nèi)容，比較容易理解。希望同學(xué)們認(rèn)真復(fù)習(xí)、切實掌握，努力提高業(yè)務(wù)知識水平。接下來，請同學(xué)們根據(jù)講授內(nèi)容閱讀教材，并在網(wǎng)上完成課后作業(yè)。這次課就講到這里。好吧，同學(xué)們，下次課再會！第9講霍爾與節(jié)氣門位置傳感器主講：舒華教授

第2章汽油機(jī)電控噴油技術(shù)

AutomobileElectronicControlTechnology

2.3.3曲軸與凸輪軸位置傳感器4.霍爾式曲軸與凸輪軸位置傳感器（1）霍爾式傳感器的基本原理霍爾效應(yīng)：1879年，物理學(xué)家愛德華·霍爾博士

把一個通有電流I的長方體形白金導(dǎo)體垂直于磁感線放入磁感應(yīng)強(qiáng)度為

B的

磁場中時，在白金導(dǎo)體的兩個橫向側(cè)面上就會產(chǎn)生一個垂直于電流方向和磁場方向的電壓UH，當(dāng)取消磁場時電壓立即消失。式中：RH——霍爾系數(shù)；d——白金導(dǎo)體的厚度。突出優(yōu)點：一是輸出電壓信號近似于方波信號；

二是輸出電壓高低與被測物體的轉(zhuǎn)速無關(guān)。霍爾電壓2.3.3曲軸與凸輪軸位置傳感器4.霍爾式曲軸與凸輪軸位置傳感器（1）霍爾式傳感器的基本原理（2）霍爾式傳感器的基本結(jié)構(gòu)霍爾元件：集成電路永久磁鐵：產(chǎn)生磁場導(dǎo)磁鋼片：磁軛，構(gòu)成磁路觸發(fā)葉輪：接通與切斷磁路（3）霍爾式傳感器的工作原理

當(dāng)葉片進(jìn)入氣隙時，磁場被葉片旁路，霍爾元件上沒有磁力線穿過，霍爾電壓UH為零，IC輸出級三極管截止，傳感器輸出電壓Uo為高電平（4.8V）;當(dāng)葉片離開氣隙時，磁通經(jīng)霍爾IC構(gòu)成回路，霍爾元件產(chǎn)生UH（約2.0V），輸出級三極管導(dǎo)通，傳感器輸出電壓Uo為低電平（0.1V～0.3V）。2.3.3曲軸與凸輪軸位置傳感器4.霍爾式曲軸與凸輪軸位置傳感器（1）霍爾式傳感器的基本原理（2）霍爾式傳感器的基本結(jié)構(gòu)（3）霍爾式傳感器的工作原理（4）大眾霍爾式凸輪軸位置傳感器結(jié)構(gòu)：信號發(fā)生器信

號

轉(zhuǎn)

子安裝：凸輪軸的一端；曲軸轉(zhuǎn)720°，信號轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)360°，信號下降沿對應(yīng)于1缸壓縮上止點前約88°。（4）差動霍爾式傳感器：（雙霍爾傳感器）

（a）基本結(jié)構(gòu)；（b）輸出波形

特點：安裝形式同磁感應(yīng)式，№1、№2信號電壓疊加，——轉(zhuǎn)子凸齒與信號發(fā)生器之間的氣隙：1±0.5mm（0.5~1.5mm）。（磁感應(yīng)式：0.2~0.4mm；霍爾式：2~4mm）2.3.3曲軸與凸輪軸位置傳感器2.3.4節(jié)氣門位置傳感器節(jié)氣門位置傳感器TPS：ThrottlePositionSensor

將節(jié)氣門開度（即發(fā)動機(jī)負(fù)荷）大小轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栞斎氚l(fā)動機(jī)ECU，以便ECU判別發(fā)動機(jī)工況，如怠速、加速、減速、小負(fù)荷和大負(fù)荷等工況，并根據(jù)發(fā)動機(jī)不同工況對混合氣濃度的需求來控制噴油時間和點火時間。安裝位置：——節(jié)氣門軸的一端1.節(jié)氣門位置傳感器的分類按結(jié)構(gòu)不同分類：——觸點式、可變電阻式（電位計式）、觸點與可變電阻組合式。按輸出信號的類型不同分類：——開關(guān)（數(shù)字）信號輸出型：觸點式——線性（模擬）信號輸出型：電位計式功用2.3.4節(jié)氣門位置傳感器2.觸點式節(jié)氣門位置傳感器（1）觸點式傳感器結(jié)構(gòu)原理凸輪：隨節(jié)氣門軸轉(zhuǎn)動怠速觸點：IDL功率觸點：PSW，大負(fù)荷觸點

油門開度（負(fù)荷）變化→節(jié)氣門軸和凸輪轉(zhuǎn)角變化→觸點狀態(tài)變化（2）觸點式傳感器輸出特性節(jié)氣門關(guān)閉：IDL閉合→低電平；PSW斷開→高電平

車速＝0→怠速——怠速穩(wěn)定控制

車速≠0→減速——斷油控制→提高經(jīng)濟(jì)性與排放性節(jié)氣門開大：IDL斷開→高電平；PSW斷開→高電平→部分負(fù)荷—經(jīng)濟(jì)空燃比節(jié)氣門接近全開（80%以上負(fù)荷）時：PSW低電平→大負(fù)荷——提高動力性ECU判定原理2.3.4節(jié)氣門位置傳感器3.組合式節(jié)氣門位置傳感器（1）組合式傳感器結(jié)構(gòu)原理怠速觸點：IDL滑動觸點：VTA，輸出信號電壓

油門開度（負(fù)荷）變化→節(jié)氣門軸和滑動觸點滑動→輸出電壓變化。（2）組合式傳感器輸出特性節(jié)氣門開度≤1.2°：IDL閉合→低電平

車速＝0→怠速——怠速穩(wěn)定控制

車速≠0→減速——斷油控制→提高經(jīng)濟(jì)性與排放性節(jié)氣門開度＞1.2°：IDL斷開→高電平；VTA滑動→輸出電壓變化→負(fù)荷變化ECU判定原理輸出特性課程小結(jié)（9）主要介紹了：1.霍爾式傳感器的基本原理、基本結(jié)構(gòu)與工作原理2.霍爾式凸輪軸位置傳感器的結(jié)構(gòu)組成與工作原理3.節(jié)氣門位置傳感器的功用、分類、結(jié)構(gòu)組成與工作情況今天這一講內(nèi)容比較容易理解。希望同學(xué)們認(rèn)真復(fù)習(xí)、切實掌握，努力提高業(yè)務(wù)知識水平。接下來，請同學(xué)們根據(jù)講授內(nèi)容閱讀教材，并在網(wǎng)上完成課后作業(yè)。這次課就講到這里。好吧，同學(xué)們，下次課再會！第10講溫度傳感器與開關(guān)信號主講：舒華教授

第2章汽油機(jī)電控噴油技術(shù)

AutomobileElectronicControlTechnology

2.3.5溫度傳感器

將被測對象的溫度信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栞斎隕CU，以便ECU修正控制參數(shù)或判斷被測對象的熱負(fù)荷狀態(tài)。1.溫度傳感器的分類（1）按檢測對象分類冷卻液溫度：冷卻液溫度傳感器——熱敏電阻的工作溫度為﹣30℃~130℃進(jìn)氣溫度：進(jìn)氣溫度傳感器排氣溫度：排氣溫度傳感器——熱敏電阻的工作溫度則為600℃~1000℃燃油溫度：燃油溫度傳感器（2）按結(jié)構(gòu)與物理特性分類熱敏電阻式：物性型。結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、靈敏度高、工作可靠——廣用熱敏鐵氧體式：物性（物理特性）型傳感器雙金屬片式：結(jié)構(gòu)型傳感器石

蠟

式：結(jié)構(gòu)型傳感器功用2.3.5溫度傳感器1.溫度傳感器的分類2.熱敏電阻式溫度傳感器正溫度系數(shù)型熱敏電阻：負(fù)溫度系數(shù)型熱敏電阻：臨界溫度型熱敏電阻：線性熱敏電阻：（1）結(jié)構(gòu)組成熱敏電阻：珍珠形、圓盤形(藥片形)、墊圈形、厚膜形和梳狀芯片形——車用：陶瓷半導(dǎo)體中摻入適量金屬氧化物，在1000℃以上高溫?zé)Y(jié)而成。金屬引線：電極殼

體：電極、安裝螺紋接線插座：1、2、4個端子車用工藝2.3.5溫度傳感器1.溫度傳感器的分類2.熱敏電阻式溫度傳感器（1）結(jié)構(gòu)組成（2）特性與電路物理特性：負(fù)溫度系數(shù)型溫度升高，阻值減?。粶囟冉档?，阻值增大

ECU內(nèi)部串聯(lián)一只分壓電阻，ECU提供一個穩(wěn)定的電壓（一般5V），傳感器輸入ECU的信號電壓等于熱敏電阻上的分壓值。——當(dāng)被測對象的溫度升高時，傳感器阻值減小，熱敏電阻上的分壓值降低；——當(dāng)被測對象的溫度降低時，傳感器阻值增大，熱敏電阻上的分壓值升高。ECU根據(jù)接收到的信號電壓值，便可計算求得對應(yīng)的溫度值。ECU計算分壓電路2.3.6開關(guān)控制信號

反映開關(guān)狀態(tài)的信號，電控系統(tǒng)實現(xiàn)控制功能必不可少的信號。蓄電池電壓信號UBAT點火開關(guān)信號IGN起動信號STA空檔安全開關(guān)信號NSW空調(diào)開關(guān)信號A/C1.蓄電池電壓信號UBAT信號UBAT輸入ECU的目的：蓄電池正極直接與ECU連接，不受任何開關(guān)控制。（1）當(dāng)蓄電池電壓變化時，ECU將對噴油持續(xù)時間進(jìn)行修正。——電壓升高時，縮短噴油時間；電壓降低時，增長噴油時間。（2）當(dāng)蓄電池電壓變化時，ECU將對點火線圈初級電路接通時間進(jìn)行修正?！妷荷邥r，縮短接通時間；電壓降低時，增長接通時間。（3）保存存儲器中的故障碼。發(fā)動機(jī)停機(jī)時，RAM消耗電流很小，為5~20mA。開關(guān)控制信號2.3.6開關(guān)控制信號1.蓄電池電壓信號UBAT2.點火開關(guān)信號IGN當(dāng)點火開關(guān)ON時，ECU將控制執(zhí)行以下動作：（1）怠速控制步進(jìn)電動機(jī)進(jìn)入預(yù)先設(shè)定位置；（2）根據(jù)空氣流量或歧管壓力、大氣壓力和進(jìn)氣溫度信號，確定噴油時間；（3）根據(jù)冷卻液溫度傳感器信號，計算修正噴油時間和點火時刻；（4）監(jiān)測節(jié)氣門位置傳感器信號；（5）接通燃油泵電路使燃油泵運轉(zhuǎn)。如果不起動發(fā)動機(jī)（即ECU未接收到起動信號STA），那么ECU控制燃油泵運轉(zhuǎn)1~2s后再斷開燃油泵電路；（6）接通氧傳感器加熱元件電路，對傳感元件進(jìn)行加熱；（7）在裝備自動變速器的汽車上，控制升擋指示燈發(fā)亮顯示擋位轉(zhuǎn)換開關(guān)位置。2.3.6開關(guān)控制信號2.點火開關(guān)信