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1、传感器,一、传感器的作用,1.传感器的功能、地位将被测对象的非电量信息检测出来，并将其转换成电信号的装置。在现代汽车上获得电信号的极重要的手段，在整个控制、测试系统中占有首要的地位。处于检测系统的输入端，所以它的性能直接影响着整个检测系统的工作可靠性。传感器也有称为变送器、发送器或检测头。,一、传感器的作用,2.对传感器的性能要求 1）环境适应性工作温度幅度变化大，其变化范围较宽，4080耐震、耐水、耐温、耐冲击、抗电磁干扰适应电路密集特点2）测定量程合理,一、传感器的作用,2.对传感器的性能要求 3）分辨能力分辨力表示传感器可能检测出的被测（识别）出的被测信号的最小增量。例如，发动机温度传感

2、器测量范围为170（50120），与其对应的要求输出值为05V，分别能力为0.1。对电压的识别能力应 29.4mV。发动机曲轴位置传感器要求分辨度为0.1，也就是说设计或选择数字传感器时，它的脉冲当量应 0.1。,一、传感器的作用,2.对传感器的性能要求 4）响应速度应符合要求响应速度是传感器在受到阶跃信号激励后，传感器输出达到稳定值85%时所需要（延迟）的时间。工作在脉冲状态时，除了延迟时间的指标外，还应考虑延迟时间与脉冲宽度的关系，一般要求5%左右。,一、传感器的作用,2.对传感器的性能要求 5）满足测量的一致性要求6）应满足测量精度的要求测量精度用误差值表示，误差是指测量指示值与真值之间

3、的差，有的用绝对值表示，例如温度的绝对温度误差2；有的用相对值来表示，例如空气流量传感器的相对误差为1%。7）符合工作可靠度的要求可靠度是在规定条件下，传感器正常工作的概率例如压力传感器工作2000h的可靠度为0.997，即正常工作的可能性概率为99.7%（故障率0.003）。串联时可靠度减小，并联时可靠度增加。,一、传感器的作用,2.对传感器的性能要求 8）其他要求过载输入在过载输入量作用下传感器的各项指标应保证不超过其规定的公差范围，一般用允许超过测量上限或下限的被测量值与量程的百分比表示；输出线性输入输出关系曲线与其理论拟合直线之间的偏差，这种偏差要选择大小一定及重复性要好，而且有一定的

4、规律，便于用硬件或软件进行补偿。,一、传感器的作用,3.传感器的类型1）按传感器的作用分类指示作用仪表仪器显示控制作用控制系统工作状态2）按传感器工作原理分类有电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、光电式传感器、磁电式传感器等。,一、传感器的作用,3.传感器的类型3）按传感器输出信号的能量性质进行分类有源传感器又称为“能量控制型传感器”，在工作时不需外加工作电源，能把非电参数转换成电能参数。如热电偶式传感器，它可以把热量如温度转换成热电势。压电式传感器可以把压力转换成电荷量。光电式传感器，磁电式传感器等。电动式等传感器转换功能是可逆的。这类传感器的下接电路，一般都是放大电路。

5、,一、传感器的作用,3.传感器的类型3）按传感器输出信号的能量性质进行分类无源传感器也称为“电参数控制型传感器”，其在工作时不起换能作用，仅对传感器某种电参数，如电阻、电容、电感量变化。传感器必需外加电源才有输出信号。加在传感器上的电压应为恒定的基准电压，通常都是由一个精确的电压调整器把蓄电池、发电机输出的电压整定到5V后供给传感器使用。电路上在无源传感器的后级电路一般是谐振电路和电桥电路。,一、传感器的作用,4）按传感器输出信号的性质分类模拟信号一般来说是指电压、电流、阻抗等进行缓慢变化的量，它们都属于模拟信号。例如，光敏电阻型传感器和阻抗变化的传感器。随着传感器信号高低连续变化。输出电压信

6、号或是用电流信号，但变换规律类似。模拟信号均为缓慢变化的电压、电流量，故其检测时可用“模拟电压通道”的电路来进行。,一、传感器的作用,数字输出传感器或称数字频率传感器“数字信号”就是常用“0、1”二进制数。表示信号电压的“有”或者“无”，输出是离散的数值及符号。对应的有通、断（ONOFF）型传感器，或者是开关触点的通、断（ONOFF）状态。数字传感器的优点是：信号传输过程中的衰减小，即使有干扰混入，误差也很小。汽车上发动机的曲轴位置传感器和卡曼旋涡式空气流量计数字传感器。传感器输出均为频率量，故可用“频率通道”进行检测即可。,一、传感器的作用,5）按传感器在控制系统中的部位分类发动机控制系统主

7、要有进气流量、空燃比、曲轴或凸轮轴角度或位置、爆震、节气门开度、发动机转速、进气温度、冷却水温度和氧传感器等；变速器控制系统：主要有车速、节气门开度、发动机转速、液力变矩器输出轴转速、各传动轴的转矩、控制油压、油温、变速杆位置等传感器；制动控制系统：主要有车速、车轮转速、负加速度、滑移率、制动踏板位置、蓄压器制动油压、制动液位等传感器；,一、传感器的作用,转向控制系统主要有车轮转向角、行驶距离、方向转矩、车辆加速度、车速及动力转向液位传感器等；悬架控制系统包括有车速、振动、车高、转向角、气压、节气门开度、制动力传感器等；空调控制系统主要有外界气温、车内温度、风量、风速、日照量、冷却水温、冷媒压

8、力、湿度、温控门位置传感器等；仪表、报警、安全、诊断系统主要有燃料剩余量、超声波红外线扫描、GPS定位、轮胎气压、光敏、地域磁性、冷却水温、座椅调定、机油压力、机油的质量、进气压力、风窗洗涤剂液位、玻璃破碎、蓄电池液位、门开关、制动液量及压力传感器等。,二、温度传感器的结构原理,1.热敏电阻式冷却液温度传感器（1）结构及原理1）热敏电阻的温度特性电阻值随温度而变化的这一类器件称为热敏电阻。按电阻变化情况，一般可分为三类：在工作温度范围内，电阻值随温度升高而增加的热敏电阻，称为正温度系数热敏电阻（PTC）。电阻值随温度升高而减少的称为负温度系数热敏电阻（NTC）。在临界温度时，阻值发生锐减的称为

9、临界温度热敏电阻（CTR）。,二、温度传感器的结构原理,2）热敏电阻的温度特性曲线,二、温度传感器的结构原理,热敏电阻是在半导体材料中适当掺入一些金属氧化物，根据要求的形状，在 1000 以上的高温下烧结而成。按照氧化物的不同比例及烧结温度的差别，可以得到特性各异的热敏电阻。一般来说，工作温度范围为20+130的热敏电阻可用于水温和气温的检测。工作温度范围为6001000的高温检测电阻，常用于发动机排气温度的检测。,二、温度传感器的结构原理,切诺基电控发动机冷却液温度传感器的安装位置,二、温度传感器的结构原理,（2）安装位置及外形热敏电阻式冷却液温度传感器一般安装在发动机缸体、缸盖的水套或节温

10、器壳内并伸入水套中。冷却液温度传感器的内部是一个半导体热敏电阻。具有负的温度系数。,二、温度传感器的结构原理,冷却液传感器的结构和温度电阻特性,二、温度传感器的结构原理,（3）冷却液温度传感器与ECU的连接,二、温度传感器的结构原理,检测传感器的电阻,二、温度传感器的结构原理,温度传感器的试验,二、温度传感器的结构原理,二、温度传感器的结构原理,二、温度传感器的结构原理,二、温度传感器的结构原理,2.热敏电阻式进气温度传感器（1）结构及原理,1.绝缘套 2.外壳 3.热敏电阻 4.铜垫圈 5.防水插座,一、传感器的作用,（2）进气温度传感器的特性,二、温度传感器的结构原理,（3）安装位置进气温

11、度传感器通常安装在空气滤清器之后的进气管上，还有的在空气流量传感器内和谐振腔上各装一个，以提高喷油量的控制精度。,1.进气温度传感器 2.空气流量传感器 3.导线 4.空气流量传感器壳体 5.热敏电阻,二、温度传感器的结构原理,进气温度传感器的安装方式有螺纹安装、螺栓安装及利用橡胶卡圈卡住的方法安装三种。利用橡胶卡圈卡住的安装方法可以很方便地安装在空气滤清器的壳体上。进气温度传感器内部也是一个具有负温度电阻系数的热敏电阻，外部用环氧树脂密封。,二、温度传感器的结构原理,温度传感器的外形,二、温度传感器的结构原理,（）温度传感器的连接和试验,二、温度传感器的结构原理,热敏电阻式排气温度传感器（1

12、）结构原理及应用1)排气温度传感器的作用排气温度传感器安装在汽车排气用催化剂的变换器上，用以检测变换器内排放气体的温度，也称为催化剂用温度传感器。是在催化剂变换器异常发热时，控制发动机内的燃烧，或发出报警信号，以便保护催化剂并防止高温引起的故障。排气温度传感器主要有热敏电阻型、热电偶型、熔断器型等，其中热敏电阻式应用较为广泛。,二、温度传感器的结构原理,热敏电阻式排气温度传感器（1）结构原理及应用2)热敏电阻式排气温度传感器的结构在传感器的感温部位内装有热敏电阻，其结构和工作原理均与热敏电阻式冷却液温度传感器、进气温度传感器相似不同的是排气温度传感器的热敏电阻是采用氧化锆等材料制成的高温型检测

13、电阻，工作温度范围为6001000。,二、温度传感器的结构原理,热敏电阻式温度传感器的结构,1、16.耐高温的无机氧化物粉末 2.铂丝 3.镍合金丝 4.陶瓷件 5.密封件 6、12、19.耐高温引出线 7.热敏电阻 8、13、20.不锈钢套 9、14、21.安装螺帽 10.铬镍铝镍连接点 11.铬镍铝镍多股线 15.熔断丝 17.镍合金 18.密封件,二、温度传感器的结构原理,热敏电阻式温度传感器的结构,1.热敏电阻 2.密封垫 3.安装用螺纹 4.金属管 5.进气孔 6.陶瓷件 7.护罩弹簧 8.银焊部位 9.六方铆套 10.滚铆套 11.铆紧部位 12.不锈钢编织网 13.硅橡胶 14.

14、弹簧,二、温度传感器的结构原理,（2）排气温度传感器的位置,二、温度传感器的结构原理,（3）工作情况当起动发动机时，点火开关闭合，排气温度报警灯亮，这样可以检查排气温度报警灯的灯丝是否完好；当排气温度超过900时，排气温度传感器的阻值降到0.43k以下，排气温度报警灯亮；当车厢底板温度超过125时，底板温度传感器的电阻超过2k，这时排气温度报警灯亮，同时蜂鸣器也响；当排气温度传感器在900以下，底板温度传感器低于125时，排气温度传感器的阻值大干0.43k，而且底板温度传感器的阻值低于2k，所以，排气温度报警灯灭、蜂鸣器也不响。,二、温度传感器的结构原理,过热报警装置的电路原理图,二、温度传感

15、器的结构原理,排放气体用温度传感器与底板温度传感器的特性曲线,二、温度传感器的结构原理,排气温度报警装置,1.壳体 2.隔热材料 3.外罩 4.气体温度传感器 5.催化剂 6.氧化铝,二、温度传感器的结构原理,（4）排气温度传感器和底板温度传感器的检测排气温度传感器引线的橡胶管有损伤时，应当换用新的排气温度传感器。就车检查时，首先使催化剂转换器处于暖机状态（约为400），然后用万用表挡测量排气温度传感器的电阻。当进行单件检查排气温度传感器时，把排气温度传感器顶端40mm长的部分靠近火焰处加热到暗红色，测试加热状态下的排气温度传感器的电阻值，正常标准值应为0.4k20k。,二、温度传感器的结构原

16、理,排气温度传感器的检查,二、温度传感器的结构原理,检查正温度系数热敏电阻型底版温度传感器的检查方法取下底板温度传感器的导线连接器（插座），用万用表挡测量底板温度传感器两端子间的电阻值合格标准电阻值为30250（底板温度为080）。如果阻值不符，应更换新的底板温度传感器。,二、温度传感器的结构原理,4.双金属片式温度传感器双金属片是由热膨胀系数不同的两种金属板热压成型的。当温度较低时，双金属片保持原来状态。随着温度的升高，由于两种金属片的热膨胀系数不同，热膨胀系数大的金属片膨胀量大，热膨胀系数小的金属片膨胀量小，双金属片便向热膨胀系数小的一侧弯曲。可用于感测发动机冷却液温度和进气温度。,二、温

17、度传感器的结构原理,双金属片式温度传感器的基本原理,二、温度传感器的结构原理,（1）温度时间开关冷起动喷油器的开启持续时间，取决于发动机的温度，由温度时间开关控制。冷起动温度时间开关一般安装在发动机气缸体水道及出水口处。在发动机冷起动时，由于水温低，温度时间开关触点闭合，使冷起动喷油器电磁线圈通电，针阀打开，向进气歧管内喷射雾状燃油，满足冷起动的需要。随着水温的升高，双金属片受热发生弯曲变形，当温度升高到一定值时，触点打开，冷起动喷油器断电，停止喷油。,二、温度传感器的结构原理,（2）冷起动温度时间开关结构、电路,1.电接头 2.壳体 3.双金属片 4.加热线圈 5.触点,1.冷起动喷油器 2

18、.起动开关 3、5.加热线圈 4.双金属片 6.温度时间开关,二、温度传感器的结构原理,（3）冷起动喷油器的工作特性 ECU与温度时间开关协同控制特性曲线,二、温度传感器的结构原理,5.热敏铁氧体温度传感器（1）结构特点热敏铁氧体是由强磁性材料制成，当环境温度超过某一规定温度时，热敏铁氧体的磁导率急剧下降。利用这一性质就可以使笛簧开关导通或断开。热敏铁氧体温度传感器一般由永久磁铁、热敏铁氧体及笛簧开关组成。,二、温度传感器的结构原理,（2）用于散热器风扇和空调系统的铁氧体温度传感器,1.永久磁铁 2.热敏铁氧体 3.笛簧开关,二、温度传感器的结构原理,（3）温度低、高导磁率时和温度高、低导磁率

19、时舌簧开关的情况,二、温度传感器的结构原理,（4）散热器风扇（铁氧体传感器）温度控制,1.风扇 2.风扇电动机 3.风扇继电器 4.热敏铁氧体温度传感器 5.点火开关 6.蓄电池,二、温度传感器的结构原理,（5）铁氧体温度传感器的检测,热敏铁氧体温度传感器的检测,三、空气流量传感器,1.发动机空气流量的类型感知板式空气流量传感器旋转翼片式空气流量传感器卡门涡旋式空气流量传感器热线式空气流量传感器热膜式空气流量传感器量心式空气流量传感器,三、空气流量传感器,2.感知板式空气流量传感器感知板式空气流量传感器广泛应用于波许K型和波许KE型。国产奥迪100五缸机、1993年以前出厂的多数奔驰轿车、奥迪

20、5000S轿车等均采用这两种汽油喷射系统。波许K-Jetronic和波许KE-Jetronic汽油喷射系统采用的感知板式空气流量传感器与燃油计量分配器组合在一起。空气流量传感器检测空气流量的大小后，靠连杆传动带动燃油计量分配器的柱塞动作，用燃油计量槽孔开度的大小控制喷油量，以达到控制混合气空燃比的目的。,三、空气流量传感器,波许K型(机械式)连续汽油喷射系统,三、空气流量传感器,波许KE型(机电混合式)汽油喷射系统,三、空气流量传感器,上吸式和下吸式,1.空气漏斗 2.空气流量感知板 3.连杆 4.柱塞 5.支点 6.配重 7.CO调整螺钉,三、空气流量传感器,感知板式空气流量传感器的结构,1

21、.空气漏斗 2.空气流量感知板 3.卸荷截面 4.CO调整螺钉 5.配重 6.转轴 7.连杆 8.片簧,三、空气流量传感器,怠速时空气流量感知板的动作,三、空气流量传感器,全负荷时空气流量感知板的动作,三、空气流量传感器,3.旋转翼片式空气流量传感器（1）体积流量型旋转翼片式空气流量传感器在波许M系统中的应用,1.汽油箱 2.电动燃油泵 3.汽油滤清器 4.油压缓冲器 5.ECU 6.点火线圈 7.分电器 8.火花塞 9.喷油器 10.分配油管 11.汽油压力调节器 12.冷起动喷油器 13.怠速调整螺钉 14.节气门 15.节气门位置传感器 16.旋转翼片式空气流量传感器 17.进气温度传感

22、器 18.氧传感器 19.冷起动温度时间开关 20.冷却液温度传感器 21.附加空气阀 22.怠速空气调节螺钉 23.曲轴位置传感器 24.转速传感器 25.蓄电池 26.点火开关 27.主继电器 28.电动汽油泵继电器,三、空气流量传感器,旋转翼片式空气流量传感器及进气系统,1.空气滤清器 2.空气流量计 3.节气门 4.怠速空气调整器 5.ECU,三、空气流量传感器,（2）旋转翼片式空气流量传感器的结构,1.测量翼片 2.空气滤清器侧 3.进气温度传感器 4.回位弹簧 5、6.缓冲室 7.缓冲翼片 8.接线插头 9.电位计 10.进气歧管侧 11.CO调整螺钉 12.旁通道,三、空气流量传

23、感器,旋转翼片部分,1.测量翼片 2.空气滤清器侧 3.缓冲翼片 4.进气歧管侧,三、空气流量传感器,电位计部分,1.吸入空气入口 2.燃油泵接点 3.平衡配重 4.调整齿圈 5.回位弹簧 6.电位计部分 7.印刷电路板 8.吸入空气出口,三、空气流量传感器,旋转翼片式空气流量传感器的工作原理,1.滑臂 2.电阻 3.至进气歧管空气 4.测量翼片 5.旁通气道 6.进气,三、空气流量传感器,（3）旋转翼片式空气流量传感器常见故障,三、空气流量传感器,旋转翼片式空气流量传感器的原理图及检测,三、空气流量传感器,空气流量传感器的检测,三、空气流量传感器,丰田车翼片式空气流量传感器各端子间的电阻,三

24、、空气流量传感器,翼片式空气流量传感器各端子间的电阻（测量翼片活动时）,4.卡门涡旋式空气流量传感器,(1)工作原理卡门涡旋式空气流量传感器是利用卡门涡流理论来测量空气流量的。卡门涡旋式空气流量传感器通常与空气滤清器外壳安装成一体。当空气流过该涡流发生器时，在涡流发生器后部将会不断地产生一列不对称但却十分规则的、称为卡门旋涡的涡流串。当通过空气通道的空气流速变化时，将影响卡门旋涡的频率。空气流速v与卡门旋涡的频率f之间存在如下关系，即v=d（fSt）。其中d为涡流发生器的外径，St为斯特罗巴尔数，约为0.2。输出的是数字式信号，所以发动机电子控制系统特别适合采用数字式微机进行处理。,三、空气流

25、量传感器,（2）反光镜检测方式,1.全波段 2.光敏晶体管 3.反光镜 4.钢板弹簧 5.卡门旋涡 6.导压孔 7.涡旋发生器,三、空气流量传感器,卡门涡旋式空气流量传感器工作原理,1.发光二极管 2.光敏晶体管 3.镜面 4.压力导向孔 5.涡旋发生器,三、空气流量传感器,（3）超声波检测方式,1.信号发生器 2.涡流稳定板 3.超声波发生器 4.涡流发生器 5.至发动机 6.卡门旋涡 7.与涡流数对应的疏密超声波 8.超声波接收器 9.接ECU 10.旁通通路 11.整形矩形波,三、空气流量传感器,5.热线式空气流量传感器的结构原理1基本结构热线为铂丝，电桥形式，具有温度补偿电阻。热线式空

26、气流量传感器在主空气通道中央套有一个取样管2，两端有金属防护网1，防护网用卡箍固定在壳体上，取样管由两个塑料护套和一个热线支承环构成。热线支承环上有一根极细的白金丝3（线径约为0.07mm），其阻值随温度而变化，白金丝被电流加热至120。,三、空气流量传感器,热线式空气流量传感器基本结构1.防护网 2.取样管 3.热金属线（热线）4.温度补偿电阻 5.控制电子电路板 6.连接器,三、空气流量传感器,热线式空气流量传感器内部电路,1.进气 2.混合集成电路 3.电源 4.输出信号 RA.精密电阻 RH.热线电阻 RB.电桥电阻 RK.温度补偿电阻 RC.电阻,三、空气流量传感器,旁通测量方式热线

27、式空气流量传感器的结构,1.节气门 2.控制电路 3.热点电阻线与冷线 4.陶瓷绕线管 5.控制电路 6.冷线 7.热线 8.空气滤清器 9.旁通空气 10.主流空气,三、空气流量传感器,当空气质量流量增大时，由于空气带走的热量增多，为保持热线温度，混合集成电路使通过热线电流增大，反之则减小。通过热线的电流是空气质量流量的单一函数。,三、空气流量传感器,自清洁电路即在发动机熄火后，ECU能自动将热线加热至1000（约1s），从而烧掉沾附在热线上的尘埃；另一种方法是提高热线的保持温度（一般为200以上），以防止污物沾附。,三、空气流量传感器,6.热膜式空气流量传感器与热线式空气流量传感器相似，在

28、原热线位置放一热膜。热膜是由发热金属铂固定在薄的树脂膜上构成的。发热体不直接承受空气流动所产生的作用力，增加了发热体的强度，从而提高了空气流量传感器的可靠性，使用寿命较长。,三、空气流量传感器,热膜式空气流量传感器,控制电路 2.通发动机 3.热膜 4.上游进气温度传感器 5.金属保护网,三、空气流量传感器,向传感器吹入空气时，检查其输出电压,三、空气流量传感器,热线式空气流量传感器输出信号的测量,三、空气流量传感器,7.量心式空气流量传感器(1)结构原理用一个可沿进气道方向移动的滑动量心，量心在进气气流的推动下向后移动，打开进气通道，并停止在进气推力与复位弹簧力相平衡的位置上。量心在移动时带

29、动电位计滑动触点，将进气量的大小转变为电位计电阻的大小，ECU根据电位计电阻的变化或电压的变化测量进气量。,三、空气流量传感器,（2）量心式空气流量传感器的结构,三、空气流量传感器,马自达929型轿车用量心式空气流量传感器电路,1.进气温度传感器 2.空气流量传感器电位计 VC.基准电压 E2、E1.接地 VS.输出信号 THA.进气温度传感器信号输出端子,四、位置传感器,1.日产公司磁脉冲式曲轴位置传感器（1）基本结构日产公司磁脉冲式曲轴位置传感器安装在曲轴前端的皮带轮之后设置一个带有细齿的薄圆盘，是用以产生信号的转盘，称为信号盘。信号盘和曲轴皮带轮一起装在曲轴上，随曲轴一起旋转。,四、位置

30、传感器,日产公司磁脉冲式曲轴位置传感器,四、位置传感器,脉冲信号的产生,四、位置传感器,（2）传感器工作的要求显示120位置（信号）显示1 位置（3）信号盘的形状120设置一个凸缘圆周上共90（4 间隔）个齿,四、位置传感器,（4）传感器共设置3个磁头B磁头与凸缘配合产生120位置信号A磁头与C磁头间隔3A磁头（C磁头）信号经整形后（上升沿和下降沿间隔2A磁头与C磁头信号叠加后为1信号,四、位置传感器,产生曲轴1转角信号的原理示意图,四、位置传感器,2.丰田公司磁脉冲式曲轴位置传感器 丰田公司TCCS系统用磁脉冲式曲轴位置传感器安装在分电器内传感器分两部分，上部产生G（120）信号、下部分产生

31、Ne（1）信号。轮齿旋转时，感应线圈内的磁通变化，产生交变的感应电动势信号。,四、位置传感器,（1）丰田公司磁脉冲式曲轴位置传感器的结构,1、7.1号正时转子 2、8.Ne感应线圈 3、6.2号正时转子 4.G感应线圈 5.G1感应线圈 8.G2感应线圈,四、位置传感器,曲轴位置信号的产生2号正时转子上有24个齿，故转子旋转一圈，即曲轴旋转720时，感应线圈产生24个交流信号。个周期的脉冲相当于30曲轴转角（7202430）。ECU再均分30等份，即产生曲轴转角1信号。,四、位置传感器,（2）Ne信号发生器结构与波形,1.正时转子 2.Ne感应线圈,四、位置传感器,（3）G信号G信号是用于辨别

32、气缸及检测活塞上止点的位置G信号是由位于Ne信号发生器上方的凸缘转轮（1号正时转子）及其对面对称的两个感应线圈产生的G信号也用来作为Ne信号计算曲轴转角的基准信号。,四、位置传感器,（4）G信号发生器的结构及波形,1.正时转子 2.G1感应线圈 3.G2感应线圈,四、位置传感器,（5）G、Ne信号与曲轴转角的关系（G信号在活塞上止点前10）,四、位置传感器,3.光电式曲轴位置传感器 日产公司用光电式曲轴位置传感器的信号盘外围有360条缝隙（光孔），用于产生1信号外围稍靠内间隔60分布着六个光孔，产生120（曲轴转角）信号有一个较宽的光孔是产生与一缸上止点对应的120信号安装在分电器内,四、位置

33、传感器,日产公司光电式曲轴位置传感器,四、位置传感器,日产公司光电式曲轴位置传感器信号盘,四、位置传感器,韩国“现代”轿车用光电式曲轴位置传感器的信号盘上开有弧形槽信号盘外圈弧形槽的个数与气缸数目相同，用于产生各缸活塞到达上止点的基准信号及转速信号信号盘内圈的弧形槽只有一个，用于产生第一缸活塞到达上止点的基准信号,1.曲轴位置传感器 2.分火头 3.分电器盖 4.O形密封圈 5.G信号传感器 6.Ne信号传感器,四、位置传感器,当发光二极管的光束照射到光敏三极管上时，光敏三极管感光产生电压；当发光二极管的光束被遮挡时，光敏三极管电压为零。将光敏三极管产生的脉冲电压送至波形电路放大整形后，即向电

34、控单元输送曲轴转角的1信号和120信号。,四、位置传感器,4.霍尔式曲轴位置传感器（1）霍尔效应,四、位置传感器,当电流通过放在磁场中的半导体基片（称霍尔元件）且电流方向与磁场方向垂直时，电荷在洛仑兹力作用下向一侧偏移在垂直于电流与磁场的霍尔元件的横向侧面上即产生一个与电流和磁场强度成正比的电压，称为霍尔电压,四、位置传感器,（2）安装在分电器内的霍尔式曲轴位置传感器霍尔半导体基片固定在陶瓷支座上有4个电接头，电源由A、B端输入，霍尔电压由C、D端输出半导体基片的对面装有一个永久磁体，它和霍尔半导体基片之间留有一定的空气间隙（简称气隙）,四、位置传感器,霍尔式曲轴位置传感器的工作原理,1.霍尔

35、半导体基片 2.磁体 3.转子叶片,四、位置传感器,（3）采用触发叶片式的曲轴上安装的霍尔式曲轴位置传感器 美国通用（GM）公司的霍尔式曲轴位置传感器安装在曲轴前端。在发动机曲轴带轮前端固装着内外两个带触发叶片的信号轮，与曲轴一起旋转。,四、位置传感器,GM公司的霍尔式曲轴位置传感器,1.外信号轮 2.内信号轮,四、位置传感器,（4）采用触发轮齿的霍尔式曲轴位置传感器美国克莱斯勒汽车公司的霍尔式曲轴位置传感器安装在飞轮壳上，采用触发轮齿的结构。同时在分电器内设置有同步信号发生器，用以协助曲轴位置传感器判缸。北京切诺基车用霍尔式曲轴位置传感器（CPS）装在变速器喇叭形壳体上产生能反映出曲轴（或活

36、塞）的位置和发动机的转速的信号,四、位置传感器,北京切诺基霍尔式曲轴位置传感器示意图,1.槽 2.曲轴位置传感器 3飞轮,四、位置传感器,在2.5L四缸发动机的飞轮上有8个槽，分成两组。4个槽为一组，两组相隔180。每组中的每个槽相隔20。在4.0L六缸发动机的飞轮上有12个槽，4个槽为一组，分成三组，每组相隔120，每组中的每个槽也相隔20。,四、位置传感器,5.节气门位置传感器（）开关型节气门位置传感器的基本结构节气门位置开关，有两对触点。怠速触点和全负荷触点。一个和节气门同轴的导向凸轮上开有导向凸轮槽，活动臂随导向凸轮移动，控制两开关触点的开启和闭合。,四、位置传感器,开关型节气门位置传

37、感器的结构与电压输出信号,1.线束插头 2.活动臂 3.全负荷触点 4.怠速触点 5.控制杆 6.节气门轴 7.导向凸轮 8.导向凸轮槽,四、位置传感器,（2）线性可变电阻型节气门位置传感器线性可变电阻型节气门位置传感器是一种线性电位计，由节气门轴带动电位计的滑动触点移动在不同的节气门开度下，电位计的电阻也不同，从而将节气门开度转变为电流或电压信号输送给电控单元精确地判定发动机的运行工况电控自动变速器的汽车作为挡位变换的主要依据。,四、位置传感器,线性可变电阻型节气门位置传感器,1.基准电阻 2.输出电压 3.接地,四、位置传感器,（3）综合型节气门位置传感器 综合型节气门位置传感器是在线性可

38、变电阻型节气门位置传感器的基础上设一怠速触点而成有两个与节气门轴同轴的触点，一个触点可在电阻器上滑动，并与电阻器形成一电位计，它将节气门开度值转化为电压值另一个专门用于确定节气门全关位置，提供怠速信号,四、位置传感器,综合型节气门位置传感器的结构与特性曲线,1.电阻器 2.滑动触点1(用于测量节气门开度值)3.滑动触点2(IDL信号触点),四、位置传感器,6.液面位置传感器（1）浮子可变电阻式液面位置传感器的结构,1.滑动臂 2.滑动电阻 3.浮子臂 4.接线柱 5.浮子 6.支点 7.固定板 8.电位计 9.燃油滤清器,四、位置传感器,浮子可变电阻式液面位置传感器应用于汽油表,四、位置传感器

39、,皇冠轿车燃油箱内的浮子在不同位置时的电阻值,四、位置传感器,（2）热敏电阻式燃油液面位置传感器热敏电阻在空气中和液体中热耗散程度的不同热敏电阻对液位变化反应灵敏热敏电阻式燃油液位传感器的电图,1.热敏电阻液位传感器 2.蓄电池 3.点火开关 4.指示灯 5.油箱 6.燃油,五、压力传感器,1.半导体压敏电阻式进气压力传感器（1）作用、类型检测发动机进气量的必备器件，进气压力传感器一般安装在发动机的进气歧管内。由信号产生原理可分为半导体压敏电阻式、电容式、膜盒传动的可变电感式和表面弹性波式。电容式和半导体压敏电阻式进气压力传感器应用较为广泛。,五、压力传感器,（2）工作原理压力转换元件是利用半

40、导体的压阻效应制成的硅膜片，硅膜片的一侧是真空室，另一侧导入进气歧管压力。硅膜片约为3mm3mm的正方形，其中部经过光刻腐蚀形成直径约为2mm、厚约50m的薄膜。薄膜周围有四个应变电阻，即成惠斯顿电桥连接形式。,五、压力传感器,（3）半导体压敏电阻式进气压力传感器的结构,五、压力传感器,由于薄膜一侧是真空室，因此薄膜的另一侧即进气歧管内绝对压力越高，硅膜片的变形越大，其变形与压力成正比，=压阻系数应力电阻率,五、压力传感器,（4）压敏电阻式进气压力传感器工作原理图,五、压力传感器,（5）传感器输出特性示意图,五、压力传感器,2.电容式进气压力传感器（1）结构原理氧化铝膜片和底板彼此靠近排列，形

41、成电容器的两个极板。利用电容膜片上下的压力差改变其电容量的性质，获得与压力成比例的电容值信号,1.氧化滤膜片 2.来自进气歧管 3、6.电极引线 4.厚膜电极 5.绝缘介质,五、压力传感器,（2）工作原理将传感器接到混合集成电路的振荡电路中，使传感器产生可变频率的信号，其输出信号的频率与进气歧管绝对压力成正比（频率大约在80Hz120Hz内变化）。美国福特汽车公司EEC-和EEC-的速度密度型汽油喷射系统装置的进气压力传感器，传感器的基本结构是由两片涂有硅的金属片构成电容器的正负极板。极板随进气歧管压力的变化而弯曲。使两极板间距变近些或变远些，以此改变电容量。,五、压力传感器,电容式进气压力传

42、感器信号频率的参考数据,五、压力传感器,3.真空膜盒式进气压力传感器（1）结构原理真空膜盒式进气压力传感器，也称为膜盒测压器。膜盒由薄金属片焊接而成，其内部被抽成真空，外部与进气歧管相连，膜盒外的压力变化将使其产生膨胀或收缩。当膜盒承接正压力，如大气压时，膜臂受压内缩。进气歧管绝对压力改变时，膜盒即随之收缩或膨胀，并使操纵杆外伸或收缩。只要膜盒成型合适，操纵杆的运动可以和进气歧管绝对压力的变化成线性关系。,五、压力传感器,真空膜盒式进气压力传感器,1.膜盒 2.气压室 3.气压增高 4.操纵杆,五、压力传感器,（2）可变电阻器（电位计）进气压力传感器当电位计的滑动触点在电阻上移动时，它对加在电

43、阻上的电压起到分压作用。当空气压力降低时，操纵杆使滑动触点向电阻的搭铁端运动，由于电阻增加，使输出电压减小。反之，空气压力增高时，则输出电压增大。这种传感器的灵敏度取决于滑动触点的行程大小。,五、压力传感器,可变电阻器（电位计）式进气压力传感器,1.膜盒 2.通进气歧管 3.输出电压 4.基准电压,五、压力传感器,（3）可变电感式进气压力传感器当振荡器输出的交流电通过初级线圈W1时，由于互感作用，使次级线圈W2产生输出电压W2产生输出电压大小取决于两线圈的耦合情况。耦合越紧，输出电压越大。因此，当铁心向两线圈中间运动时，输出信号就会增强。,1.膜盒 2.通进气歧管 3.初级线圈 4.铁心 5.

44、次级线圈,五、压力传感器,4.差动变压器式进气压力传感器差动变压器式进气压力传感器的基本结构和可变电感式进气压力传感器相似主要由真空膜盒、随着膜盒膨胀与收缩移动的铁心、感应线圈和电子电路等组成,1.真空膜盒 2.感应线圈 3.至进气歧管 4.铁心 5.回位弹簧,五、压力传感器,与振荡电路相连感应线圈，产生交流电压，并在线圈周围产生磁场；进气压力传感器的输出感应线圈有两个，但工作原理和前述可变电感式一样，当交流电通过初级线圈时，两个次级线圈都产生感应电压。当铁心处于正中时，两个二次线圈的位置能保证其输出的电压相等，因为两个二次线圈的电压极性方向相反，其输出将互相抵消，传感器输出为零。当铁心移动时

45、，一个线圈的电压输出将大于另一线圈，这一电压差即给出一个输出信号。,五、压力传感器,5.爆震传感器（1）发动机爆震的检测方法检测发动机气缸内的压力。检测发动机机体的震动强度。检测气缸内混合气燃烧燥声。气缸压力的检测方法，其精度最佳，爆震传感器的耐久性差和难似安装的问题燃烧噪声的检测方法，由于是非接触式的，其耐久性很好，但其精度和灵敏度偏低。最常用的检测法是发机机体震动检测法。,五、压力传感器,（2）机体震动检测法的爆震传感器有磁致伸缩式和压电式两种类型，压电式又分共振型和非共振型,五、压力传感器,（3）磁致伸缩式爆震传感器安装在发动机上，它将发动机震动频率转换成电压信号，以检测爆震强度。结构，

46、高镍合金组成的磁心外侧设有永久磁铁，在其周围缠绕着感应线圈磁心受震偏移致使感应线圈内磁力线发生变化，依据电磁感应原理，通过线圈的磁通变化时，线圈将产生感应电动势。,五、压力传感器,磁致伸缩式爆震传感器的结构,1.感应线圈 2、13.外壳 3.磁心(高镍合金)4.永久磁铁 5.内盖 6.软磁套 7.端子 8.绝缘体 9.磁致伸缩测力 10.绕组 11.磁铁 12.弹簧,五、压力传感器,磁致伸缩式爆震传感器的输出特性,当发动机的气缸体出现震动时，在7kHz左右频率处将发生共振。,五、压力传感器,（4）非共振型压电式爆震传感器非共振型压电式爆震传感器是以接收加速度信号的形式，来判别爆震是否产生。结构

47、，它由两个压电元件同极性相向对接，配重将加速度变换成作用于压电元件上的压力配重用一根螺钉固定于壳体上，输出电压由这两个压电元件的中央取出，其结构简单，制造时不须调整。,五、压力传感器,非共振型压电式爆震传感器,五、压力传感器,非共振型压电式爆震传感器输出电压与频率的关系,五、压力传感器,压电效应当某些晶体沿着一定方向受到外力作用时，同时在两个表面上产生符号相反的电荷；当外力去掉后，又恢复到不显电性状态；当作用力方向改变时，电荷的极性也随之改变；晶体受力所产生的电荷量与外力的小成正比。,五、压力传感器,压电材料压电单晶：石英晶体和其他压电单晶（铌酸锂、钽酸锂、镓酸锂、锗酸铋）材料压电多晶：压电陶

48、瓷有机压电材料,五、压力传感器,必须有识别爆震的滤波器由于非共振型压电式爆震传感器具有较平的频率电压特性，必须将反应发动机震动频率的输出电压信号送至识别爆震的滤波器中，判别是否有爆震信号产生。通用性强该传感器的感测频率范围为零至数十千赫，可检测具有很宽频带的发动机震动频率。用于不同发动机上时，只须将滤波器的滤波频率调整即可使用，是非共振型压电式爆震传感器的突出优点。,五、压力传感器,（5）共振型压电式爆震传感器利用发动机震动频率与爆震传感器本身的固有频率相符合，而产生共振现象，判别有无爆震现象产生。由与爆震几乎具有相同共振频率的振子（振荡片）和能够检测振荡片震动压力并将其转换成电信号的压电元件

49、构成。,五、压力传感器,共振型压电式爆震传感器,1、13.压电元件 2、12.振荡片 3、11.基座 4、6.O形环 5.连接器 7.接头 8.密封剂 9.外壳 10.引线端头,五、压力传感器,压电元件紧密地贴合在振荡片上，振荡片则固定在传感器的基片上。振荡片随发动机震动而振荡，波及压电元件，使其变形而产生电压信号。当发动机爆震时的震动频率与振荡片的固有频率相符合时，振荡片产生共振，此时压电元件将产生最大的电压信号。,五、压力传感器,共振型压电式爆震传感器输出电压与频率的关系,五、压力传感器,共振型和非共振型爆震传感器输出波形,五、压力传感器,压力传感器在汽车上应用举例膜片式机油压力传感器 空

50、气滤清器堵塞膜片式负压开关传感器,六、气体浓度传感器,1.氧传感器（1）作用发动机空燃比的闭环控制 三元催化反应器能同时净化排气中CO、HC和NOX三种主要的有害成分三元催化反应器只能在空燃比处于接近理论空燃比的一个窄小范围内起到净化作用,六、气体浓度传感器,氧传感器的安装位置,1.排气管 2.氧传感器,六、气体浓度传感器,三元催化反应器净化效率特性曲线,六、气体浓度传感器,（2）氧化锆氧传感器的结构原理 氧化锆氧传感器的基本元件是专用陶瓷体，即氧化锆（ZrO2）固体电解质。陶瓷体制成试管式的管状，亦称锆管锆管固定在带有安装螺钉的固定套中，锆管内外表面都覆盖着一层多孔性的铂膜作为电极。,六、气