汽车各传感器构造和原理

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1、电子控制系统构造与原理电子控制系统构造与原理电子控制系统的组成：由传感器、控制单元、执行器组成电子控制系统的组成：由传感器、控制单元、执行器组成传感器的类型及功能传感器的类型及功能一、节气门位置传感器一、节气门位置传感器1.1.功能及类型功能及类型功能：功能：检测节气门开度转换为电压信号检测节气门开度转换为电压信号传递给传递给 ECUECU判定发动机运转工况的依据判定发动机运转工况的依据类型：类型：线性输出型线性输出型( (滑动电阻式滑动电阻式) )开关量输出型开关量输出型( (触点式触点式) )（1 1）线性输出型）线性输出型结构和原理结构和原理VCCVCC：传感器电源端子传感器电源端子。由

2、由 ECUECU 提提供供 5V5V 电压电压VTAVTA：节气门开度信号端子节气门开度信号端子。节气节气门开度越大，门开度越大，VTA-E2VTA-E2 间电阻越大，间电阻越大，开度电压信号越大开度电压信号越大IDLIDL：怠速开关端子怠速开关端子。节气门关闭节气门关闭时时， 怠速开关闭合怠速开关闭合， IDLIDLE2E2 间电压间电压为为 0V0V；节气门打开时，怠速开关断；节气门打开时，怠速开关断开，开，IDLIDLE2E2 间电压为间电压为 12V12VE2E2：传感器通过：传感器通过 ECUECU 接地接地输出特性输出特性输出电压随节气门开度的增大而线性增输出电压随节气门开度的增大

3、而线性增大大当节气门完全关闭时，怠速触点闭合当节气门完全关闭时，怠速触点闭合，发动机处于怠速状态发动机处于怠速状态控制电路控制电路VTAVTA 信号：节气门由关闭逐渐开大，信号：节气门由关闭逐渐开大，在在05V05V 间变化间变化 IDLIDL 信号信号： 怠速时怠速时 0V0V， 节气门打开时节气门打开时 12V12V（2 2）开关量输出型）开关量输出型结构与原理结构与原理怠速工况怠速工况输出特性输出特性传感器有开和关两种信号传感器有开和关两种信号怠速触点闭合：节气门全闭，发动机处怠速触点闭合：节气门全闭，发动机处于怠速状态于怠速状态全开触点闭合全开触点闭合：节气门开度节气门开度5050，发

4、动发动机处于大负荷状态机处于大负荷状态控制电路控制电路带带 ACCACC 信号输出的开关量输出型信号输出的开关量输出型怠速触点闭合，怠速状态；如高速时怠怠速触点闭合，怠速状态；如高速时怠速触点闭合，减速状态速触点闭合，减速状态 加减速检测触点闭合加减速检测触点闭合， 同时该触点与同时该触点与 ACCACC1 1和和 ACC2ACC2 交替闭合交替闭合/ /断开，急加速工况断开，急加速工况大负荷触点闭合，大负荷工况大负荷触点闭合，大负荷工况 加减速检测触点断开加减速检测触点断开， 同时该触点与同时该触点与 ACCACC1 1和和 ACC2ACC2 交替闭合交替闭合/ /断开，减速工况断开，减速工

5、况二、进气温度传感器（二、进气温度传感器（THATHA）3.3.控制电路控制电路THATHA 信号信号：进气温度越高进气温度越高，热敏电热敏电阻越低阻越低，电路总电阻减小电路总电阻减小，电路电流电路电流增大增大，ECUECU 内电阻内电阻 R R 分压增加分压增加，热敏热敏电阻分压降低电阻分压降低， 即即 THATHA 信号电压减小信号电压减小E2E2：传感器接地：传感器接地三、冷却液温度传感器（三、冷却液温度传感器（THWTHW）1.1.功能功能检测冷却液温度转化为电阻信号，检测冷却液温度转化为电阻信号，送给送给 ECUECU 作为作为喷油量、喷油量、点火正时点火正时的修的修正信号正信号2.

6、2.结构与原理结构与原理热敏电阻传感器热敏电阻传感器负温度系数热敏电阻特性：冷却液负温度系数热敏电阻特性：冷却液温度升高，热敏电阻值降低温度升高，热敏电阻值降低3.3.控制电路控制电路THWTHW 信号信号：冷却液温度越高冷却液温度越高，热敏电热敏电阻越低，电路总电阻减小，电路电流阻越低，电路总电阻减小，电路电流增大增大， ECUECU 内电阻内电阻 R R 分压增加分压增加， 热敏电热敏电阻分压降低，即阻分压降低，即 THWTHW 信号电压减小信号电压减小E2E2：传感器接地：传感器接地四、曲轴四、曲轴/ /凸轮轴位置和转速传感器凸轮轴位置和转速传感器1.1.功用、类型及位置功用、类型及位置

7、功用功用：检测检测活塞上止点活塞上止点、曲轴转角曲轴转角、发动机转速发动机转速信号送给信号送给 ECUECU，以确认以确认曲轴位置，用曲轴位置，用来控制来控制喷油正时喷油正时和和点火正时。点火正时。类型：电磁感应式（类型：电磁感应式（磁电式）、光电式、霍尔式磁电式）、光电式、霍尔式位置：经常安装在发动机的曲轴端、凸轮轴端、飞轮上或分电器内。位置：经常安装在发动机的曲轴端、凸轮轴端、飞轮上或分电器内。1 1、磁电式、磁电式（1 1）结构与原理）结构与原理（2 2）丰田）丰田 TCCSTCCS 系统，位于分电器内系统，位于分电器内（2 2）发动机转速）发动机转速(Ne)(Ne)信号信号曲轴转角曲轴

8、转角 1 1信号信号=30=30转角时间转角时间/30/30 等分等分 发动机转速发动机转速： N Ne e信号信号以以2 2个脉冲时间个脉冲时间 （曲曲轴轴6060）为基准计算和检测为基准计算和检测（3 3）曲轴位置）曲轴位置(G)(G)信号信号G G 信号信号：辨别气缸及检测活塞上止点位置辨别气缸及检测活塞上止点位置。G1G1 为第为第 6 6 缸压缩上止点前缸压缩上止点前 1010，G2G2 为第为第 1 1缸压缩上止点前缸压缩上止点前 1010G G 信号：信号：ECUECU 利用利用 NeNe 信号计算曲轴转角的信号计算曲轴转角的基准信号基准信号（4 4）控制电路）控制电路G1-G-

9、G1-G-：第：第 6 6 缸上止点位置电脉冲信号缸上止点位置电脉冲信号G2-G-G2-G-：第：第 1 1 缸上止点位置电脉冲信号缸上止点位置电脉冲信号Ne-G-Ne-G-：曲轴转速电脉冲信号：曲轴转速电脉冲信号3.3.光电式光电式（1 1）结构与原理）结构与原理NISSANNISSAN 公司，位于分电器内公司，位于分电器内（2 2）1 1和和 120120信号信号曲轴曲轴 1 1信号：供信号：供 ECUECU 计算曲轴转角和发动计算曲轴转角和发动机转速机转速曲轴曲轴 120120信号信号：供供 ECUECU 确认活塞上止点确认活塞上止点( (前前7070) )位置位置（3 3）控制电路）控

10、制电路3.3.霍尔式霍尔式（1 1）触发叶片式）触发叶片式(GM(GM 公司公司) )1 1）结构型式）结构型式 外信号轮外信号轮： 均布均布 1818 个叶片和窗口个叶片和窗口， 宽度宽度 1010弧长弧长 内信号轮内信号轮： 3 3 个叶片宽度个叶片宽度 100100、 9090、 110110弧长；弧长；3 3 个窗口宽度个窗口宽度 2020、3030、1010弧长。弧长。2 2）霍尔传感器原理）霍尔传感器原理叶片对永久磁铁和霍尔元件隔磁，不产生霍尔电压叶片对永久磁铁和霍尔元件隔磁，不产生霍尔电压叶片离开空气隙，叶片离开空气隙，产生霍尔电压产生霍尔电压3 3）控制电路）控制电路3.3.霍

11、尔式霍尔式（1 1）触发叶片式）触发叶片式(GM(GM 公司公司) )1 1）结构型式）结构型式 外信号轮外信号轮： 均布均布 1818 个叶片和窗口个叶片和窗口， 宽度宽度 1010弧长弧长 内信号轮内信号轮： 3 3 个叶片宽度个叶片宽度 100100、 9090、 110110弧长；弧长；3 3 个窗口宽度个窗口宽度 2020、3030、1010弧长。弧长。2 2）霍尔传感器原理）霍尔传感器原理叶片对永久磁铁和霍尔元件隔磁，不产生霍尔电压叶片对永久磁铁和霍尔元件隔磁，不产生霍尔电压 叶片离开空气隙，产叶片离开空气隙，产生霍尔电压生霍尔电压3 3）输出信号）输出信号18X18X 信号：一个

12、脉冲为信号：一个脉冲为 2020/20/20 等份等份= = 1 1信号信号控制点火时刻控制点火时刻3X3X 信号：信号：120120信号信号判断气缸和点火时刻基准信号判断气缸和点火时刻基准信号100100弧长触发叶片前沿：弧长触发叶片前沿：1 1、4 4 缸上止点前缸上止点前 75759090弧长触发叶片前沿：弧长触发叶片前沿：3 3、6 6 缸上止点前缸上止点前 7575110110弧长触发叶片前沿：弧长触发叶片前沿：2 2、5 5 缸上止点前缸上止点前 7575（2 2）触发轮齿式）触发轮齿式( (克莱斯勒公司克莱斯勒公司) )1 1）结构型式结构型式（四缸发动机飞轮壳四缸发动机飞轮壳）

13、轮槽通过时轮槽通过时：霍尔效应输出高电霍尔效应输出高电位位(5V)(5V)轮齿通过时轮齿通过时：霍尔效应输出低电霍尔效应输出低电位位(0.3V)(0.3V)第第 4 4 个槽脉冲下降沿个槽脉冲下降沿：活塞上止活塞上止点前点前(TDC)4(TDC)41 1 组组 4 4 个脉冲信号个脉冲信号：1 1、4 4 缸接近缸接近上止点上止点另另 1 1 组组 4 4 个脉冲信号：个脉冲信号：2 2、3 3 缸缸接近上止点接近上止点2 2）控制电路）控制电路CPSCPS 信号信号：确定活塞上止点和发确定活塞上止点和发动机转速动机转速 ；但并不知道有哪两个；但并不知道有哪两个缸的活塞接近上止点，缸的活塞接近

14、上止点， 同步信号传感器同步信号传感器： 装在分电器内装在分电器内，协助传感器判缸。协助传感器判缸。（3 3）同步信号传感器）同步信号传感器( (霍尔式霍尔式) )1 1）结构型式（四缸发动机分电器）结构型式（四缸发动机分电器内）内）脉冲环前沿通过时：产生脉冲环前沿通过时：产生 5V5V 高高电压电压脉冲环后沿离开时：产生脉冲环后沿离开时：产生 0V0V 信信号电压号电压分电器旋转一周分电器旋转一周：高低电位各高低电位各占占180180( (曲轴转角曲轴转角 360360) )2 2）控制电路）控制电路产生产生 5V5V 电压信号时：表示下一电压信号时：表示下一个到达上止点的是个到达上止点的是

15、 1 1、4 4 缸，缸，1 1 缸缸为压缩行程，为压缩行程，4 4 缸为排气行程。缸为排气行程。产生产生 0V0V 电压信号时：表示下一电压信号时：表示下一个到达上止点的仍是个到达上止点的仍是 1 1、4 4 缸，但缸，但气缸工作行程与前相反。气缸工作行程与前相反。五、氧传感器五、氧传感器1.1.功用与类型功用与类型功用：在使用三元催化转换器降低排放污染的发动机上，氧传感器是功用：在使用三元催化转换器降低排放污染的发动机上，氧传感器是必不可少的必不可少的。氧传感器测定排气中氧传感器测定排气中氧浓度信号氧浓度信号，发动机发动机 ECUECU 据此信号反馈据此信号反馈修正修正喷油量喷油量，控制空

16、燃比控制于理论值范围内控制空燃比控制于理论值范围内，使使三元催三元催化转换器效果最佳化转换器效果最佳。氧传氧传感器的工作使发动机处于闭环控制状态感器的工作使发动机处于闭环控制状态类型：类型：氧化锆氧化锆式式( (应用最多应用最多) )和和氧化钛氧化钛式式（2 2）氧化锆式）氧化锆式结构型式结构型式锆管：氧化锆固体电解质制作的多孔陶瓷体试管锆管：氧化锆固体电解质制作的多孔陶瓷体试管锆管内侧：大气锆管内侧：大气锆管外侧：排气锆管外侧：排气锆管元件：微电池锆管元件：微电池（2 2）工作原理）工作原理混合气稀：排气中含氧多，两混合气稀：排气中含氧多，两侧氧浓度差小，产生电压信号较侧氧浓度差小，产生电压

17、信号较低低混合气浓：排气中含氧少，两混合气浓：排气中含氧少，两侧氧浓度差大，产生电压信号较侧氧浓度差大，产生电压信号较高高（3 3）输出电压信号特点）输出电压信号特点 氧传感器电压在氧传感器电压在=1(=1(理论空燃理论空燃比比 14.7)14.7)时突变：时突变：11 时输出电时输出电压几乎为压几乎为 0 011 时输出电压接时输出电压接近近1V1V反馈控制只能使混合气在理论反馈控制只能使混合气在理论空燃比附近一个狭小的范围内波空燃比附近一个狭小的范围内波动：故氧传感器输出电压动：故氧传感器输出电压在在0.10.9V0.10.9V 之间不断变化，如果变之间不断变化，如果变化过缓或不变则表明存

18、在故障化过缓或不变则表明存在故障（4 4）带加热器的氧传感器原理）带加热器的氧传感器原理氧传感器输出信号与工作温度有关氧传感器输出信号与工作温度有关：早期通过排气加热，发动机起动数分早期通过排气加热，发动机起动数分钟后才能工作钟后才能工作 带加热器的氧传感器带加热器的氧传感器， 起动后起动后 20302030s s内工作内工作（5 5）控制电路）控制电路OXOX 端子：产生氧传感器信号电压端子：产生氧传感器信号电压HTHT 端子：控制加热丝电路通断端子：控制加热丝电路通断（2 2）氧化钛式）氧化钛式结构型式结构型式又称电阻型氧传感器又称电阻型氧传感器：氧化钛常温下为高电阻半导体氧化钛常温下为高

19、电阻半导体，一旦缺氧一旦缺氧，电阻随之减电阻随之减小小也有电加热器：保证传感器工作温度不变也有电加热器：保证传感器工作温度不变（2 2）控制电路）控制电路与与 ECUECU 连接的输出端子电压：连接的输出端子电压：0.10.9V0.10.9V混合气稀：输出电压高于参考电压混合气稀：输出电压高于参考电压混合气浓：输出电压低于参考电压混合气浓：输出电压低于参考电压六、爆震传感器六、爆震传感器3.3.压电式压电式（1 1）结构原理）结构原理压电效应压电效应：当缸体振动时当缸体振动时，配配重受振动影响产生加速度重受振动影响产生加速度， 压电元压电元件受到加速度惯性力的作用而产件受到加速度惯性力的作用而

20、产生电压信号。生电压信号。（2 2）输出特性）输出特性1.1.功用与类型功用与类型功用功用： 检测发动机有无爆震现检测发动机有无爆震现象象，并将信号送入发动机并将信号送入发动机 ECUECU，判判定有无爆震及爆震强弱定有无爆震及爆震强弱， 修正点火修正点火提前角。提前角。类型：磁致伸缩式和压电式类型：磁致伸缩式和压电式2.2.磁致伸缩式（左图）磁致伸缩式（左图） 缸体出现振动时缸体出现振动时， 传感器在传感器在 7kH7kHz z左右处产生共振左右处产生共振， 铁心的导磁率发铁心的导磁率发生变化生变化， 致使永久磁铁穿过铁心的致使永久磁铁穿过铁心的磁通密度也变化磁通密度也变化， 从而在绕组中产

21、从而在绕组中产生感应电动势生感应电动势4.4.控制电路控制电路七、电子单元（七、电子单元（ECUECU）1.1.电子单元组成电子单元组成2.2.电子单元工作过程电子单元工作过程从传感器来的信号从传感器来的信号，首先进入输入回路首先进入输入回路，对具体信号进行处理对具体信号进行处理。如是数字信如是数字信号，根据号，根据 CPUCPU 的安排，经的安排，经 I/OI/O 接口直接进入微机；如是模拟信号，还要经接口直接进入微机；如是模拟信号，还要经过过A/DA/D 转换，转换成数字信号后，才能经转换，转换成数字信号后，才能经 I/OI/O 接口进入微机。接口进入微机。大多数信息大多数信息，暂时存储在

22、暂时存储在 RAMRAM 内内，根据指令再从根据指令再从 RAMRAM 送至送至 CPUCPU。下一步是将下一步是将存储在存储在 ROMROM 中的参考数据引入中的参考数据引入 CPUCPU，使输入传感器的信息与之进行比较。，使输入传感器的信息与之进行比较。CPUCPU 对这些数据比较运算后，作山决定并发出输出指令信号，经对这些数据比较运算后，作山决定并发出输出指令信号，经 I/OI/O 接口接口，必要的信号还经必要的信号还经 D/AD/A 转换器转变成模拟信号转换器转变成模拟信号， 最后经输出回路去控制执行器动最后经输出回路去控制执行器动作作。 例如喷油器驱动信号例如喷油器驱动信号， 通过控制喷油正时和喷油脉宽通过控制喷油正时和喷油脉宽， 完成控制喷油功能完成控制喷油功能。您好，欢迎您阅读我的文章，本 WORD 文档可编辑修改，也可以直接打印。阅读过后，希望您提出保贵的意见或建议。阅读和学习是一种非常好的习惯，坚持下去，让我们共同进步。