汽车传感器的设计原理

汽车传感器技术传感器类型温度传感器空气流量传感器压力传感器位置与角度传感器速度与加速度传感器振动传感器气体浓度传感器温度传感器1)水温传感器；2）空气温度传感器；3）变速器油温传感器；4）排放温度传感器（催化剂温度传感器）；5）EGR监测温度传感器；6）车外温度传感器；7）车内温度传感器；8）日照温度传感器；9）蒸发器出口温度传感器；10）水温表传感器；11）蓄电池温度传感器；12）热敏开关。空气流量传感器翼片式(叶片式)卡门涡旋式(光电式,超声波式)热线式热膜式压力传感器1）进气管压力传感器2）大气压力传感器3）空气滤清器真空开关4）机油压力开关5）空调高压、低压开关6）油压助力制动系统中的油压传感器7）主动悬架系统中的控制阀压力传感器8）制动主缸油压传感器9）蓄压器压力传感器10）增压传感器位置与角度传感器节气门位置传感器(线性式,开关式)转向角度传感器光电式车高传感器液位传感器(制动液,汽油等)速度与加速度传感器曲轴位置(转速)传感器(磁脉冲式,霍尔式,光电式)上止点位置传感器缸位判别传感器车速传感器(输出轴)输入轴转速传感器轮速传感器ABS加速度传感器振动传感器碰撞传感器爆震传感器气体浓度传感器氧传感器(二氧化锆式,二氧化钛式)稀薄混合气传感器烟雾浓度传感器学习传感器的知识要点作用安装位置结构工作原理电路图静态检测(测电阻,导通性)动态检测(测电源电压,测信号电压)波形分析一、水温传感器作用检测发动机冷却水温度，向ECU输入温度信号作为燃油喷射和点火正时的修正信号其它控制系统的控制信号安装位置发动机缸体的水套缸盖的水套水管接头上构造检测参考值温度（℃）电阻（kΩ）06202.2401.1600.6800.25桑塔纳2000GSi轿车的冷却液温度传感器捷达轿车冷却液温度传感器1-电源插座2-壳体3-NTC电阻4-冷却液温度传感器G62及水温表传感器（G2）二、进气温度传感器检测1．作用检测进气温度，向ECU输入进气温度信号，作为燃油喷射和点火正时的修正信号。2．安装位置3．构造与工作原理4．电路图5．检测桑塔纳2000GSi轿车的进气温度传感器三、变速器油温传感器检测1．安装位置2．构造与工作原理液压油温度传感器内部是一个半导体热敏电阻，它具有负的温度电阻系数。温度愈高，电阻愈低。电脑根据其电阻的变化测出自动变速器液压油的温度。3．电路图4．检测拆下液压油温度传感器，将传感器置于盛有水的烧杯中，加热杯中的水，测量在不同温度下传感器两接线端之间的电阻。四、排气温度传感器检测排气温度传感器又称催化剂温度传感器，其作用是：在催化剂变换器异常发热时，能够快速地发出报警信号，以便保护催化剂变换器并防止高温引发故障。五、EGR监测温度传感器检测EGR监测温度传感器用于监测EGR阀的工作是否正常，以提醒司乘人员。一般安装于EGR阀的下游。EGR监测温度传感器是采用热敏电阻原理工作的。一般工况下，EGR阀附近的废气温度为100~200℃；高速、重负荷为300~400℃；不工作时为50℃左右。六、空气流量传感器作用检测发动机进气量大小，将进气量信息转换成电信号输入ECU，以供ECU计算确定喷油时间（即喷油量）和点火时间。安装位置类型热膜式空气流量传感器热膜式空气传感器质量流量型感器卡门涡旋式空气流量传量心式空气传感器式空气流量传感器叶片翼片体积流量型空气流量计表空气流量传感器的性能比较项目热膜式热线式翼片式卡门式压力式响应特性良良良良良怠速稳定性良良良良良废气再循环适应性良良良良良发动机性能随时间变化优优优优优海拔高度修正不要不要要要要进气温度修正不要不要要要要安装性良良良良良成本高较高较高较高较高热膜式空气流量计内部元件图原理图热膜式空气流量传感器测量原理热膜式空气流量传感器输出特性曲线捷达、红旗、桑塔纳2000GSi、帕萨特轿车的热膜式空气流量传感器空气流量传感5针插头各端子号含义1空2+12V电源3负信号线4+5V电源5正信号线热膜式空气流量传感器ECU的连接电路（桑塔纳2000GSi）失效保护当空气流量计信号中断时，控制单元（ECU）以下面三个传感器信号中计算出一个替代值：（1）发动机转速传感器（G28）的转速信号。（2）进气温度传感器（G72）的进气温度信号。（3）节气门电位计（G69）的节气门位置信号。热线式空气流量传感器结构A-混合集成电路；RH-热线电阻；RK-温度补偿电阻；RA-精密电阻；RB-电桥电阻上海别克轿车热线式空气流量传感器光电检测涡流式空气流量传感器结构1-发光二极管；2-反光镜；3-张紧带；4-进气温度传感器；5-涡流；6-光敏三极管；7-导压孔；8-涡流发生器；9-整流网栅丰田轿车光电检测涡流式空气流量传感器超声波检测涡流式空气流量传感器构造超声波检测涡流式空气流量传感器原理电路超声波通过卡尔曼涡旋后的加、减速情况叶片式空气流量传感器构造检测原理电压比检测与电压值检测的对比原理电路图检测方法因蓄电池电压（＋12V）加到VB端子上，并设有中间端子VC，以VB－E2之间VC－VS之间的电压比方式检测，所以可减少因电压变化引起的误差因为是固定电压（＋5V）加到VC端子上，进气量变化引起的VS电压的变化，直接变为进气量测量值，VS电压输入至微机中，由AD变换器变换成数字信号结构利用动片直接测量进气量，此外，还包括有进气温度传感器、燃油泵开关利用动片直接测量进气量，此外，还包括有进气温度传感器、燃油泵开关特性检测电位计性能检测进气温度传感器电阻值量心式空气流量传感器进气歧管压力传感器类型表面弹性波式电容式频率型膜盒传动的可变电感式或称电阻应变计式半导体压敏电阻式电压型进气歧管压力传感器作用进气歧管绝对压力传感器用于D型汽油喷射系统。它在汽油喷射系统中所起的作用和空气流量传感器相似。进气歧管绝对压力传感器根据发动机的负荷状态测出进气歧管内绝对压力（真空度）的变化，并转换成电压信号，与转速信号一起输送到电控单元（ECU），作为确定喷油器基本喷油量的依据。安装位置：（1）安装在发动机机舱内（如皇冠3.0车）；（2）安装在进气歧管上（如99新秀）；（3）安装在发动机电脑内（如AudiA6车）。构造桑塔纳GLi型轿车半导体压敏电阻式进气歧管压力传感器1-搭铁；2-进气温度信号输出端子；3-电源（+5V）端子；4-传感器信号输出端子皇冠3.0轿车压敏电阻式进气歧管压力传感器广州本田轿车MAP传感器真空膜盒式进气歧管压力传感器1-膜盒;2-气压室；3-气压增高；4-操纵杆可变电阻器式1-膜盒;2-接进气管；3-输出电压；4-基准电压当电位计的滑动臂在电阻上移动时，对加在电阻上的电压起分压作用。当空气压力降低时，操纵杆使滑动触点向电阻的搭铁端移动，由于电阻增加，使输出电压减少。反之，空气压力增高时，则输出电压增强。可变电感式1-膜盒;2-接进气管；3-线圈W1；4-铁心；5-线圈W2振荡器输出的交变电压通过线圈W1，由互感作用而使线圈W2产生电压，电压的大小由两线圈耦合情况而定。耦和越紧，输出电压越大，所以在铁心向两线中间运动时，输出电压信号会得到增强。大气压力传感器安装位置大气压力传感器的检测原理节气门位置传感器作用是将节气门开度（即发动机负荷）大小转变为电信号输入ECU。ECU根据节气门位置信号判别发动机的工况，如怠速工况，部分负荷工况，大负荷工况等等，并根据发动机不同工况对混合气浓度的需求来控制喷油时间。类型1)线性可变电阻式2)触点开关式3)综合式触点开关式节气门位置传感器怠速状态全开状态线性可变电阻式节气门位置传感器构造广州本田轿车线性可变电阻式节气门位置传感器富康轿车线性可变电阻式节气门位置传感器1-节气门轴；2-滑动触点；3-电位器电阻轨道综合式节气门位置传感器丰田皇冠3.0轿车综合式节气门位置传感器奥迪2.6L/V6轿车综合式节气门位置传感器桑塔纳2000GSi综合式节气门位置传感器曲轴位置传感器（发动机转速传感器）曲轴位置传感器和发动机转速传感器制成一体，既用于发动机曲轴位置、上止点位置的测定，又用于发动机转速的测定。发动机转速传感器的转速信号输入ECU，以便使发动机控制系统、起动系统、ABS/TRAC（ASR）制动防滑控制系统、悬架系统、导航系统等各种装置能正常工作。类型磁感应式轮齿磁脉冲式轮子磁脉冲式光电式霍尔式触发叶片式触发轮齿式磁感应式曲轴位置传感器磁感应式传感器工作原理桑塔纳和捷达轿车磁感应式曲轴位置传感器广州本田雅阁轿车磁感应式曲轴位置传感器检测电阻值1850～2450Ω检测短路富康轿车磁感应式曲轴位置传感器曲轴位置传感器的输出信号电路图日产轿车曲轴位置传感器丰田轿车曲轴位置传感器光电式曲轴位置传感器构造原理现代轿车的光电式曲轴位置传感器霍尔式曲轴位置传感器霍尔效应构造桑塔纳2000Gli轿车的霍尔式凸轮轴位置传感器检测检测霍尔传感器的供电电压检测霍尔传感器的线束导通性检测霍尔传感器的工作状况红旗轿车差动霍尔式曲轴位置传感器上海别克24X曲轴位置传感器24X曲轴位置传感器的功用提供24X参考信号，24X参考信号用于在发动机低速时改善怠速点火正时控制。在发动机转速低于1200r/min时，PCM利用24X参考信号计算发动机转速和曲轴位置。安装位置:发动机右前部下侧24X曲轴位置传感器的电路图上海别克轿车7X曲轴位置（CKP）传感器功用：1)产生3Χ参考信号。3Χ参考信号电压是在发动机运转且曲轴位置传感器的同步脉冲被接收到时，点火控制模块将7Χ曲轴位置传感器脉冲除以2得到3Χ参考信号。2）确定点火顺序。通过7Χ脉冲来确定正确的点火次序，这个点火次序的确定是在起动时进行。当发动机运行后，模块决定点火次序，并按适当的次序持续触发点火线圈。安装位置7X曲轴位置传感器安装在发动机机体中部，与曲轴机对应，其信号轮铸在曲轴上。7X曲轴位置传感器的间断环铸在曲轴上的一个特殊的轮上，有7个加工的切槽，其中6个槽以60°间均布，第7个槽距离前一个槽为10°，当间断环与曲轴一起旋转时，切槽改变磁场，由点火控制模块提供3X信号电压。3X参考信号电压是在发动机运转且曲轴位置传感器的同步脉冲被接收到时，点火控制模块将7X曲轴位置传感器脉冲除以2得到3X参考信号。爆震传感器功用将发动机爆震信号转化为电信号传递给ECU，ECU根据爆震信号对点火提前角进行修正，使点火提前角保持最佳值.安装位置安装在发动机缸体上安装在火花塞上压电式爆震传感器压电效应构造压电式爆震传感器主要由压电元件、配重块及导线等组成输出波形丰田轿车压电式爆震传感器桑塔纳2000GSi轿车压电式爆震传感器桑塔纳2000GSi轿车压电式爆震传感器的电路图别克轿车压电式爆震传感器磁致伸缩式爆震传感器压力检测式爆震传感器氧传感器作用氧传感器是排气氧传感器（ExhaustGasOxygenSensor,EGO）的简称，其功用是通过监测排气中氧离子的含量来获得混合气的空燃比信号，并将该信号转变为电信号输入ECU。ECU根据氧传感器信号，对喷油时间进行修正，实现空燃比反馈控制（闭环控制），从而将过量空气系数（λ）控制在0.98～1.02之间（空燃比A/F约为14.7），使发动机得到最佳浓度的混合气，从而达到降低有害气体的排放量和节约燃油之目的。2．安装位置氧传感器安装在排气管上类型非加热型加热型二氧化钛式非加热型加热型二氧化锆式氧传感器22TiOZrO氧化锆式构造原理二氧化钛式氧传感器构造原理桑塔纳GLi和桑塔纳2000GLi型轿车的氧传感器桑塔纳2000GSi和捷达轿车的氧传感器广州本田雅阁轿车的氧传感器富康轿车传感器EGR位置传感器EGR控制系统的功用是在发动机中、小负荷工况下将6％～15％的废气引入进气管中，以降