08汽车电子控制系统与传感器

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文,第八章、汽车电子控制系统与传感器,汽车电器与电控技术,上海师范大学,第八章、,汽,汽车电子,控,控制系统,与,与传感器,主要内容,汽车电子,控,控制系统,汽车用传,感,感器,8-1,汽,汽车,电,电子控制,系,系统,现代汽车,上,上的发动,机,机、自动,变,变速器、,安,安全装置,等,等均采用16位或32位微,处,处理器控,制,制（俗称,“,“电脑控,制,制”），,控,控制系统,称,称为“电,子,子控制系,统,统” 。,电子控制,系,系统是一,种,种按预定,程,程序自动,地,地对各种,传,传感器的,输入信号,进行,分析、比,较,较、计算,和,和处理,，然后产,生,生控制信,号,号，控制,有,有关,执行器,工作的装,置,置。,一、汽车,电,电子控制,系,系统的组,成,成,汽车的电,子,子控制系,统,统，由输,入,入电路（,传,传感器等,）,）、电子,控,控制装置,（,（ECU,）,）和输出,电,电路（执,行,行器）等,组,组成。,汽车电子,控,控制系统,的,的结构框,图,图,1、输入,电,电路,输入电路,又,又称输入,接,接口，它,是,是将传感,器,器、开关,等,等输入信,号,号转换成,计,计算机可,接,接受的数,字,字信号，,汽,汽车的输,入,入信号有,数,数字信号,和,和模拟信,号,号二种。, 数字,信,信号输入,电,电路,数字信号,只,只有高电,平,平和低电,平,平两种状,态,态（如脉,冲,冲信号和,开,开关信号,等,等），经,过,过数字输,入,入电路（,缓,缓冲器）,滤,滤波或整,形,形或电平,转,转换后供,微,微机分析,计,计算。, 模拟,信,信号输入,电,电路,模拟信号,是,是一个连,续,续变化的,电,电量（如,电,电压、电,流,流信号等,）,），信号,的,的大小用,幅,幅值来表,示,示。,模拟信号,必,必须转换,成,成数字信,号,号后才能,供,供微机分,析,析和计算,，,，模拟信,号,号输入电,路,路实质上,是,是一个模,数,数转换器,（,（A/D,转,转换器）,。,。,A/D转,换,换器采样,的,的一般为,电,电压信号,，,，而汽车,上,上的一些,传,传感器（,如,如发动机,水,水温传感,器,器、进气,温,温度传感,器,器和节气,门,门位置传,感,感器等）,不,不直接产,生,生电压信,号,号，要由,电,电子控制,器,器内的稳,压,压电路提,供,供电源，,下,下图所示,为,为传感器,电,电源的两,种,种形式。,2、电子,控,控制器（ECU）,汽车电子,控,控制装置,实,实质上是,一,一个单片,机,机系统，,它,它是将中,央,央处理器,（,（CPU,）,）、存储,器,器、定时/计数器,、,、输入/,输,输出（I/O）接,口,口电路等,主,主要计算,机,机部件集,成,成在一块,集,集成电路,上,上的微型,计,计算机。,晶体管式ECU, 中央,处,处理器（CPU）,中央处理,器,器是具有,译,译码指令,和,和数据处,理,理能力的,电,电子部件,，,，是汽车,电,电子控制,的,的核心。, 存储,器,器,存储器是,用,用来存储,程,程序指令,和,和数据的,部,部件，它,分,分为只读,存,存储器和,随,随机存取,存,存储器二,种,种。,只读存储,器,器（ROM）是用,来,来存储制,造,造厂家编,制,制的控制,程,程序、运,行,行程序和,原,原始试验,数,数据等，,它,它的信息,一,一旦写入,就,就不可更,改,改，只能,读,读出。,只,读,存,储,器,可编程,只,只读存储,器,器（PROM），,与,与ROM,相,相同。,可改写,只,只读存储,器,器（EPROM）,，,，信息可,擦,擦除（紫,外,外线）和,重,重新写入,。,。,电可擦,只,只读存储,器,器（EEPROM,）,），在通,电,电的情况,下,下可改写,部,部分信息,，,，便于数,据,据的修改,和,和升级，,是,是汽车只,读,读存储器,的,的发展方,向,向。, 输入/输出（I/O）,接,接口电路,输入/输,出,出（I/O）接口,电,电路是CPU与传,感,感器或执,行,行器之间,进,进行数据,交,交换和下,达,达控制指,令,令的通道,。,。由于传,感,感器和执,行,行器的种,类,类繁多，,它,它们的信,号,号速度、,频,频率、幅,度,度、功率,和,和工作时,序,序等都不,可,可能完全,与,与CPU,匹,匹配，通,过,过CPU,进,进行协调,和,和控制。,随机存取,的,的存储器,（,（RAM,）,）起到一,个,个寄存器,的,的作用，,它,它随时可,以,以读出或,写,写入数据,，,，主要用,来,来存放故,障,障代码、,空,空燃比的,修,修正数据,等,等，一旦,电,电源中断,，,，其内部,存,存放的数,据,据将全部,丢,丢失。, 总线,（,（BUS,）,）,总线是微,机,机内部传,递,递信息的,电,电路连线,，,，CPU,、,、ROM,、,、RAM,与,与I/O,接,接口之间,的,的信息交,换,换都是通,过,过总线来,实,实现的，,总,总线可分,为,为数据总,线,线、地址,总,总线和控,制,制总线三,种,种。,3、输出,电,电路,微机输出,的,的信号电,压,压低（5V）、信,号,号弱，不,能,能直接控,制,制执行器,，,，必须通,过,过输出电,路,路进行功,率,率放大后,才,才能控制,执,执行器按,微,微机的指,令,令动作。,电子控制,器,器的输出,电,电路主要,是,是由大功,率,率三极管,组,组成的驱,动,动电路。,二、汽车,电,电子控制,系,系统的自,诊,诊断,汽车采用,电,电子控制,系,系统后带,来,来了新的,问,问题：一,是,是电控系,统,统较复杂,，,，对检修,带,带来了一,定,定的困难,；,；二是电,子,子控制系,统,统的安全,容,容错处理,，,，汽车不,能,能因为电,子,子控制系,统,统的故障,而,而导致汽,车,车失控或,不,不能运行,。,。为此，,在,在电子控,制,制系统中,设,设置了故,障,障自诊断,的,的功能。,故障自诊,断,断系统能,自,自动地、,连,连续地监,测,测传感器,、,、执行装,置,置和微机,本,本身的工,作,作状态，,如,如果发现,不,不正常的,情,情况出现,（,（此现象,必,必须持续,一,一定的时,间,间），就,将,将一系列,的,的警告信,号,号以故障,码,码（DTC）的形,式,式存储到,随,随机存储,器,器。,一旦有故,障,障码存入,随,随机存储,器,器中，在,仪,仪表板上,的,的相应警,告,告灯点亮,，,，如发动,机,机系统有,故,故障，则,“,“CheckEngine”,警,警告灯点,亮,亮，提醒,驾,驾驶员要,及,及时检修,。,。,1、传感,器,器的故障,诊,诊断与故,障,障运行,传感器的,故,故障诊断,只,只要监视,传,传感器的,输,输入信号,是,是否在正,常,常范围内,？,？如果超,出,出正常范,围,围，则ECU将此,情,情况以代,码,码形式存,储,储在随机,存,存储器中,，,，并点亮,对,对应的警,告,告灯，同,时,时启用备,用,用数据，,使,使汽车继,续,续行驶到,有,有关的修,理,理厂进行,修,修理。,2、电子,控,控制系统,的,的故障诊,断,断与后备,程,程序,在电子控,制,制系统中,设,设有后备,电,电路（备,用,用电路系,统,统），当,控,控制系统,本,本身出现,故,故障时，,程,程序就不,能,能正常运,行,行。此时,启,启用备用,电,电路，进,入,入后备程,序,序简易控,制,制运行状,态,态，用固,定,定的控制,信,信号，使,车,车辆继续,行,行驶。,由于备用,电,电路系统,只,只维持发,动,动机运转,的,的简单功,能,能，而不,能,能替代微,机,机的全部,功,功能，它,只,只按照起,动,动信号和,怠,怠速触点,的,的闭合状,态,态，以恒,定,定的喷油,持,持续时间,和,和点火提,前,前角对喷,油,油器和点,火,火系统进,行,行控制。,因,因此，后,备,备电路的,工,工作又称,为,为 “,跛行,” 模式,。,。,、执行,器,器的故障,诊,诊断与故,障,障保险,当执行器,发,发生故障,时,时，往往,会,会对汽车,的,的行驶和,安,安全造成,一,一定的影,响,响。要对,执,执行器进,行,行故障诊,断,断，一般,要,要设置故,障,障诊断电,路,路，用来,反,反馈执行,器,器的执行,情,情况。,一旦确认,执,执行器发,生,生故障，ECU将,根,根据故障,的,的严重程,度,度采取相,应,应的安全,措,措施，自,动,动停止某,些,些功能的,执,执行，这,种,种功能称,为,为“故障,保,保险”。,如,如当点火,器,器出现故,障,障时，自,诊,诊断模块,会,会切断燃,油,油喷射系,统,统的电源,，,，停止喷,油,油，以免,混,混合气进,入,入排气系,统,统引起爆,炸,炸。,由上面的,分,分析可知,：,：,当某一,传,传感器或,电,电路产生,了,了故障后,，,，其信号,就,就不能作,为,为汽车的,控,控制参数,，,，为了维,持,持汽车的,工,工作，微,机,机便从程,序,序存储器,（,（ROM,）,）中调出,某,某一固定,数,数值，作,为,为汽车的,应,应急参数,，,，保证汽,车,车可以继,续,续工作。,当微机,本,本身出现,故,故障时，,微,微机便自,动,动启动备,用,用控制回,路,路对汽车,进,进行简单,控,控制，使,汽,汽车可以,开,开到附近,的,的修理厂,进,进行修理,。,。,当微机,检,检测到某,一,一执行器,出,出现故障,时,时，为了,安,安全起见,，,，采取故,障,障保险措,施,施（称为,“,“故障保,险,险”）。,三、CAN总线系,统,统与故障,诊,诊断,随着汽车,上,上电气元,件,件越来越,多,多，线束,也,也越来越,复,复杂，线,束,束出现故,障,障的概率,也,也随之提,高,高。为了,解,解决这个,问,问题，汽,车,车上采用,了,了,CAN,总线数据,传,传输系统,以简化,电,电气线路,的,的线束。,Volvo 汽车,线,线束增加,统,统计,1、CAN总线的,含,含义,CAN是Controller AreaNetwork（,控,控制单元,区,区域网络,）,）的缩写,，,，含义是,控,控制单元,通,通过网络,交,交换数据,。,。,使用了,CAN,总线的汽,车,车，无论,各,各控制单,元,元之间传,递,递的信息,量,量有多大,，,，每个控,制,制单元都,只,只需要引,出,出条双,向,向数据线,共,共同接在,个节点,上,上，这,条,条双向数,据,据线就称,为,为,CAN,总线。,2、CAN数据传,输,输系统的,优,优点,将传感,器,器信号线,减,减至最少,，,，使更多,的,的传感器,信,信号进行,高,高速数据,传,传递；,电控单,元,元和电控,单,单元插脚,最,最小化应,用,用，节省,电,电控单元,的,的有限空,间,间；,如果系,统,统需要增,加,加新的功,能,能，只需,软,软件升级,即,即可；,各电控,单,单元对所,连,连接的CAN总线,进,进行实时,监,监测，如,出,出现故障,该,该电控单,元,元会存储,故,故障码；,CAN,数,数据总线,符,符合国际,标,标准，便,于,于一辆车,上,上不同厂,家,家生产的,电,电控单元,进,进行数据,交,交换。,3、CAN数据传,输,输系统的,组,组成,CAN数,据,据传输系,统,统中每块,电,电脑的内,部,部增加了,一,一个CAN控制器,，,，一个CAN收发,器,器；每块,电,电脑外部,连,连接了两,条,条CAN,数,数据总线,。,。在系统,中,中作为终,端,端的两块,电,电脑，其,内,内部装有,一,一个数据,传,传递终端,，,，有时数,据,据传递终,端,端也可以,安,安装在电,脑,脑外部。, CAN控制器,CAN控,制,制器的作,用,用是接收,控,控制单元,中,中微处理,器,器发出的,数,数据，处,理,理数据并,传,传给CAN收发器,。,。同时CAN控制,器,器也接收,收,收发器收,到,到的数据,，,，处理数,据,据并传给,微,微处理器,。,。, CAN收发器,收发器是,发,发送器和,接,接收器的,组,组合，它,将,将CAN,控,控制器提,供,供的数据,转,转化为电,信,信号并通,过,过数据总,线,线发送出,去,去。同时,，,，它接收,总,总线数据,，,，并将数,据,据传到CAN控制,器,器。, 数据,传,传递终端,它是一个,电,电阻器，,避,避免数据,传,传输终了,被,被反射回,来,来并产生,反,反射波，,这,这将使数,据,据遭到破,坏,坏。, CAN数据总,线,线（BUS）,CAN,数据总线,用,用以传输,数,数据的双,向,向数据线,。,双绞数据,总,总线,BMW汽,车,车的CAN总线系,统,统,网关,中央网关,模,模块,E-60,的,的全车网,络,络图，它,包,包括了4,套,套总线结,构,构：K-CAN,PT-CAN，Most和 Byteflight，其中K-CAN总线主,要,要包括车,身,身电子控,制,制单元，PT-CAN总,线,线主要包,括,括动力系,统,统及底盘,控,控制单元,，,， Most总线,主,主要包括,娱,娱乐、通,讯,讯和显示,系,系统控制,单,单元，Byteflight总线,主,主要用于,安,安全气囊,系,系统。,4、故障诊,断,断,为了便于维,修,修人员诊断,和,和测试汽车,电,电控系统的,故,故障，在电,控,控汽车上设,置,置了故障诊,断,断通讯接口,和,和专用的ECU检测仪,（,（汽车电脑,故,故障诊断仪,）,）。,故障诊断接,口,口,故障诊断接,口,口,8-2,汽,汽车用传,感,感器,传感器的主,要,要功能是检,测,测汽车的运,行,行参数或状,态,态，它将非,电,电量转换成,电,电量，供ECU分析、,处,处理等。,常用的传感,器,器有温度传,感,感器、压力,传,传感器、位,置,置传感器、,速,速度传感器,、,、流量传感,器,器等。,一、曲轴位,置,置传感器（CPS）,曲轴位置传,感,感器又称为,发,发动机转速,与,与曲轴转角,传,传感器，它,的,的作用是检,测,测,曲轴转动角,度,度,、,发动机转速,和,气缸上止点,（判缸信号,）,）信号，并,输,输入电控单,元,元ECU，,以,以便确定点,火,火时刻、喷,油,油时刻和控,制,制燃油泵工,作,作等。,它有二种安,装,装方式：一,种,种是安装在,分,分电器内（,已,已淘汰），,另,另一种是安,装,装在曲轴箱,内,内、凸轮轴,或,或飞轮处。,安装在分电器内,安装在曲轴箱内,安装在飞轮处,安装在分电,器,器内的曲轴,位,位置传感器(已淘汰),安装在分电,器,器内的曲轴,位,位置传感器,有,有光电式、,磁,磁感应式和,霍,霍尔效应式,三,三种。,1、光电式,曲,曲轴位置传,感,感器,光电式曲轴,位,位置传感器,安,安装于分电,器,器内，它由,发,发光管、光,敏,敏管和遮光,盘,盘等组成。,2、磁感应,式,式曲轴位置,传,传感器,磁感应式曲,轴,轴位置传感,器,器又称磁脉,冲,冲式曲轴位,置,置传感器，,它,它由上、下,两,两部分组成,。,。上部为检,测,测曲轴位置,基,基准的G信,号,号，下部为,曲,曲轴转速与,转,转角的Ne,信,信号。,判缸信号,曲轴转角信号,3、霍尔式,曲,曲轴位置传,感,感器,霍尔式曲轴,位,位置传感器,采,采用霍尔元,件,件作为测量,元,元件，当电,流,流通过放,在,在磁场中的,霍,霍尔元件，,且,且电流与,磁,磁场垂直,时,时，电荷在,磁,磁场的作用,下,下向一侧偏,移,移，在垂直,于,于电流和,磁,磁场的横,向,向侧面上产,生,生一个霍尔,电,电压,H,R,N,I B /b。,霍尔式曲轴,位,位置传感器,原,原理,霍尔式传感,器,器有两个突,出,出优点：一,是,是输出电压,信,信号近似于,方,方波信号；,二,二是输出电,压,压高低与被,测,测物体的转,速,速无关。霍,尔,尔式传感器,与,与磁感应式,传,传感器不同,的,的是需要外,加,加电源。,如果磁场消,失,失，则霍尔,电,电压,H,也消失, 安装在,曲,曲轴箱内或,飞,飞轮处的曲,轴,轴位置传感,器,器,在现代汽车,上,上，曲轴位,置,置传感器安,装,装在曲轴箱,内,内、凸轮轴,处,处或发动机,飞,飞轮处。,常用的有磁,感,感应式和霍,尔,尔式二种曲,轴,轴位置传感,器,器。,安装在曲轴,箱,箱内,安装在凸轮,轴,轴处,安装在飞轮,处,处,1、,磁感应式曲,轴,轴位置传感,器,器,磁感应式曲,轴,轴位置传感,器,器又称电磁,式,式曲轴位置,传,传感器，它,由,由线圈、永,久,久磁铁和铁,芯,芯等组成。,磁感应式曲,轴,轴位置传感,器,器的工作原,理,理,当齿尖对准,线,线圈时，磁,阻,阻小，磁场,最,最强；反之,，,，当齿根对,准,准线圈时，,磁,磁阻大，磁,场,场最弱。,2、,霍尔,式曲轴位置,传,传感器,霍尔,式曲轴位置,传,传感器采用,霍,霍尔元件作,为,为测量元件,，,，一般制成,一,一体式结构,，,，外形与磁,感,感应式相同,。,。,信号盘,霍尔传感器,霍尔,式曲轴位置,传,传感器的工,作,作原理,当信号盘转,动,动时，通过,霍,霍尔元件的,磁,磁通会发生,变,变化，在传,感,感器的霍尔,元,元件中就会,产,产生交变电,压,压信号（近,似,似方波信号,）,）。,目前应用较,广,广的为差动,式,式霍尔效应,传,传感器。,差动霍尔式,传,传感器又称,为,为双霍尔式,传,传感器，它,由,由带凸齿的,信,信号转子和,霍,霍尔信号发,生,生器组成，,其,其工作原理,与,与普通霍尔,式,式传感器相,同,同。,差动式霍尔,传,传感器的输,出,出信号为叠,加,加信号，幅,度,度大，因此,转,转子凸齿与,传,传感器之间,的,的气隙可以,增,增大到(1,0.5)mm（普通,霍,霍尔式仅为0.20.4mm),因而可将,信,信号转子制,成,成像磁感应,式,式传感器转,子,子一样的齿,盘,盘式结构，,其,其突出优点,是,是信号转子,便,便于安装。,二、空气流,量,量传感器（AFS）,空气流量传,感,感器又称空,气,气流量计，,它,它用于检测,发,发动机的进,气,气量大小，,并,并转换成电,信,信号，以供ECU计算,确,确定喷油时,间,间（即喷油,量,量）和点火,时,时间（点火,提,提前角）。,空气,流,流量,传,传感,器,器安,装,装在,空,空气,滤,滤清,器,器与,节,节气,门,门之,间,间。,常用,的,的空,气,气流,量,量传,感,感器,有,有翼,片,片式,、,、量,芯,芯式,、,、卡,门,门涡,旋,旋式,、,、热,线,线式,和,和热,膜,膜式,空,空气,流,流量,传,传感,器,器等,。,。,翼,翼片,式,式空,气,气流,量,量传,感,感器,翼片,式,式空,气,气流,量,量计,又,又称,量,量板,式,式、,风,风门,式,式、,叶,叶片,式,式、,活,活门,式,式或,动,动片,式,式空,气,气流,量,量计,，,，它,由,由空,气,气流,量,量计,和,和电,位,位计,两,两部,分,分组,成,成。,电位,计,计安,装,装在,传,传感,器,器壳,体,体的,上,上部,，,，它,将,将空,气,气流,量,量转,换,换成,电,电信,号,号，,电,电位,计,计的,轴,轴由,测,测量,叶,叶片,带,带动,同,同步,转,转动,。,。,根据,发,发动,机,机吸,入,入空,气,气流,量,量的,大,大小,，,，推,动,动测,量,量叶,片,片旋,转,转，,带,带动,电,电位,计,计转,动,动，,达,达到,测,测量,进,进入,发,发动,机,机空,气,气量,的,的目,的,的。,燃油,泵,泵控,制,制触,点,点，,当,当测,量,量叶,片,片转,动,动一,定,定角,度,度后,，,，燃,油,油泵,控,控制,触,触点,闭,闭合,，,，燃,油,油泵,工,工作,。,。,进气,温,温度,传,传感,器,器，,用,用来,测,测量,进,进入,气,气缸,空,空气,的,的温,度,度，,供,供ECU,分,分析,计,计算,。,。,卡,卡门,涡,涡旋,式,式空,气,气流,量,量传,感,感器,卡门,涡,涡旋,式,式空,气,气流,量,量传,感,感器,是,是利,用,用卡,门,门涡,流,流原,理,理来,测,测量,空,空气,流,流量,的,的一,种,种传,感,感器,。,。,下图,为,为卡,门,门涡,旋,旋产,生,生的,原,原理,，,，图,中,中的,柱,柱状,物,物体,即,即为,涡,涡旋,发,发生,器,器，,当,当空,气,气流,动,动时,，,，在,涡,涡旋,发,发生,器,器的,后,后方,形,形成,两,两列,平,平行,状,状的,旋,旋涡,，,，并,且,且左,右,右交,替,替出,现,现。,当,当空,气,气流,动,动得,越,越快,，,，则,出,出现,旋,旋涡,的,的数,量,量越,多,多，,即,即频,率,率越,高,高；,只,只要,测,测出,涡,涡旋,频,频率,，,，就,可,可计,算,算出,流,流量,。,。,斯特,罗,罗巴,尔,尔系,数,数St,圆柱,形,形柱,体,体：St=0.21,三角,形,形柱,体,体：St=0.16,长方,形,形柱,体,体：St=0.12,矩,形,形,柱,柱,体,体：St=0.17,根据,涡,涡旋,频,频率,检,检测,装,装置,的,的不,同,同，,卡,卡门,涡,涡旋,式,式空,气,气流,量,量传,感,感器,分,分为,光,光电,式,式和,超,超声,波,波式,两,两种,。,。,1、,光,光电,式,式卡,门,门涡,旋,旋空,气,气流,量,量传,感,感器,光电,式,式卡,门,门涡,旋,旋空,气,气流,量,量计,由,由整,流,流网,、,、涡,流,流发,生,生器,、,、发,光,光二,极,极管,、,、光,敏,敏三,极,极管,、,、反,射,射镜,、,、张,紧,紧带,和,和集,成,成电,路,路组,成,成。,整流,网,网的,作,作用,是,是使,吸,吸入,的,的空,气,气在,涡,涡流,发,发生,器,器上,游,游形,成,成比,较,较稳,定,定的,气,气流,，,，保,证,证涡,流,流发,生,生器,产,产生,与,与流,速,速成,正,正比,的,的涡,流,流。,光电,检,检测,原,原理,当空,气,气进,入,入涡,流,流发,生,生器,时,时，,在,在发,生,生器,两,两侧,产,产生,交,交替,的,的涡,流,流，,两,两侧,的,的压,力,力发,生,生交,替,替变,化,化，,导,导压,孔,孔将,变,变化,的,的压,力,力引,导,导到,导,导压,腔,腔中,，,，反,射,射镜,和,和张,紧,紧带,随,随着,压,压力,的,的变,化,化而,产,产生,振,振动,。,。,发光,管,管发,出,出的,光,光经,反,反射,镜,镜反,射,射到,光,光敏,管,管，,光,光敏,管,管受,光,光照,时,时导,通,通，,不,不受,光,光照,时,时截,止,止。,因,因此,，,，反,射,射镜,的,的振,动,动，,使,使光,敏,敏管,导,导通,与,与截,止,止的,频,频率,与,与旋,涡,涡的,频,频率,成,成正,比,比。,2、,超,超声,波,波式,卡,卡门,涡,涡旋,空,空气,流,流量,传,传感,器,器,超声,波,波式,卡,卡门,涡,涡旋,空,空气,流,流量,传,传感,器,器由,涡,涡流,发,发生,器,器、,超,超声,波,波发,生,生器,、,、超,声,声波,接,接收,器,器、,进,进气,温,温度,传,传感,器,器、,大,大气,压,压力,传,传感,器,器和,集,集成,电,电路,组,组成,。,。,图中,的,的旁,通,通空,气,气道,是,是用,来,来调,节,节主,空,空气,道,道的,流,流量,。,。,接收,到,到的,超,超声,波,波信,号,号的,相,相位,及,及相,位,位差,发,发生,变,变化,，,，控,制,制电,路,路根,据,据相,位,位及,相,相位,差,差的,信,信号,计,计算,出,出涡,流,流的,频,频率,。,。,工作,原,原理,超声,波,波发,生,生器,发,发出40kHz的,超,超声,波,波，,经,经旋,涡,涡气,流,流到,达,达超,声,声波,接,接收,器,器。,热,热线,式,式,热,热膜,式,式空,气,气流,量,量传,感,感器,1、,热,热线,式,式空,气,气流,量,量传,感,感器,热线,式,式空,气,气流,量,量传,感,感器,又,又称,质,质量,式,式空,气,气流,量,量传,感,感器,，,，它,利,利用,电,电流,加,加热,法,法来,测,测量,空,空气,的,的流,量,量。,当发,动,动机,工,工作,时,时，,空,空气,带,带走,一,一定,的,的热,量,量，,为,为维,持,持冷,热,热丝,之,之间120,o,C的,温,温差,，电,子,子电,路,路必,须,须提,高,高加,热,热电,流,流，,根,根据,电,电流,的,的增,量,量来,计,计算,空,空气,的,的流,量,量。,温度,补,补偿,电,电阻R,K,（冷,丝,丝）,，,，它,相,相当,于,于一,个,个进,气,气温,度,度传,感,感器,，,，用,来,来检,测,测进,气,气温,度,度，,是,是热,丝,丝与,冷,冷丝,的,的温,差,差保,持,持120,o,C的,基,基准,温,温度,。,。,70um,的,的铂,金,金属,丝,丝作,为,为发,热,热元,件,件R,H,，工,作,作时,加,加热,到,到高,于,于进,气,气温,度,度120,o,C,2、,热,热膜,式,式空,气,气流,量,量传,感,感器,热膜,式,式空,气,气流,量,量计,是,是热,线,线式,空,空气,流,流量,计,计的,改,改进,产,产品,，,，它,们,们的,结,结构,和,和工,作,作原,理,理基,本,本相,同,同，,只,只是,将,将发,热,热体,由,由热,线,线式,改,改为,热,热膜,式,式，,热,热膜,是,是由,发,发热,的,的金,属,属铂,固,固定,在,在薄,的,的树,脂,脂膜,上,上构,成,成的,。,。,热膜,式,式的,发,发热,体,体不,直,直接,承,承受,空,空气,流,流动,所,所产,生,生的,作,作用,力,力，,增,增加,了,了发,热,热体,的,的强,度,度，,提,提高,了,了可,靠,靠性,。,。,三、,进,进气,管,管压,力,力传,感,感器,进气,管,管压,力,力传,感,感器,是,是用,于,于检,测,测发,动,动机,负,负荷,状,状况,的,的另,一,一种,形,形式,（,（相,当,当于,空,空气,流,流量,传,传感,器,器）,，,，它,将,将气,体,体的,压,压力,信,信号,转,转换,成,成电,信,信号,，,，供,微,微处,理,理器,分,分析,计,计算,。,。,汽,车,车,上,上,应,应,用,用,最,最,多,多,的,的,为,为,半,半,导,导,体,体,压,压,敏,敏,电,电,阻,阻,式,式,进,进,气,气,管,管,压,压,力,力,传,传,感,感,器,器,。,。,1,、,、,结,结,构,构,压,力,力,传,传,感,感,器,器,安,安,装,装,在,在,节,节,气,气,门,门,与,与,进,进,气,气,歧,歧,管,管,之,之,间,间,压,压,力,力,较,较,稳,稳,定,定,的,的,地,地,方,方,。,。,在,硅,硅,膜,膜,片,片,的,的,表,表,面,面,圆,圆,周,周,上,上,装,装,有,有,四,四,个,个,电,电,阻,阻,值,值,相,相,等,等,的,的,应,应,变,变,电,电,阻,阻,片,片,，,，,将,将,四,四,个,个,电,电,阻,阻,片,片,连,连,接,接,成,成,惠,惠,斯,斯,顿,顿,电,电,桥,桥,测,测,量,量,电,电,路,路,。,。,测,定,定,的,的,是,是,与,与,真,真,空,空,的,的,压,压,力,力,差,差,。,。,2,、,、,测,测,量,量,原,原,理,理,当,进,进,气,气,歧,歧,管,管,内,内,的,的,压,压,力,力,产,产,生,生,变,变,化,化,，,，,硅,硅,膜,膜,片,片,发,发,生,生,变,变,形,形,，,，,应,应,变,变,电,电,阻,阻,片,片,的,的,阻,阻,值,值,发,发,生,生,变,变,化,化,，,，,电,电,桥,桥,的,的,输,输,出,出,电,电,压,压,随,随,之,之,变,变,化,化,。,。,采,用,用,此,压,力,力,传,传,感,感,器,器,的,的,车,车,辆,辆,有,有,：,：,桑,桑,塔,塔,纳,纳2000Li,型,型,、,、,夏,夏,利,利2000,型,型,、,、,丰,丰,田,田,佳,佳,美,美,、,、,本,本,田,田,雅,雅,阁,阁,及,及,切,切,诺,诺,基,基,等,等,。,。,四,、,、,温,温,度,度,传,传,感,感,器,器,温,度,度,传,传,感,感,器,器,用,用,来,来,检,检,测,测,被,被,测,测,对,对,象,象,的,的,温,温,度,度,变,变,化,化,，,，,汽,汽,车,车,上,上,常,常,用,用,的,的,温,温,度,度,传,传,感,感,器,器,有,有,冷,冷,却,却,水,水,温,温,度,度,、,、,进,进,气,气,温,温,度,度,、,、,排,排,气,气,温,温,度,度,、,、,油,油,温,温,和,和,空,空,气,气,温,温,度,度,传,传,感,感,器,器,等,等,。,。,温,度,度,传,传,感,感,器,器,有,有,热,热,敏,敏,电,电,阻,阻,式,式,、,、,热,热,电,电,偶,偶,式,式,和,和,金,金,属,属,测,测,温,温,电,电,阻,阻,等,等,，,，,在,在,汽,汽,车,车,上,上,均,均,采,采,用,用,热,热,敏,敏,电,电,阻,阻,的,的,温,温,度,度,传,传,感,感,器,器,。,。,汽,车,车,上,上,采,采,用,用,负,负,温,温,度,度,系,系,数,数,的,的,热,热,敏,敏,电,电,阻,阻,（,（NTC,）,）,作,作,温,温,度,度,传,传,感,感,器,器,，,，,它,它,的,的,电,电,阻,阻,值,值,随,随,温,温,度,度,的,的,升,升,高,高,而,而,减,减,少,少,。,。,五、节,气,气门位,置,置传感,器,器,节气门,位,位置传,感,感器也,称,称节气,门,门开关,，,，它安,装,装在节,流,流阀上,，,，并与,节,节流阀,连,连动。,当,当驾驶,员,员踩加,速,速踏板,时,时，节,气,气门位,置,置传感,器,器用来,检,检测节,流,流阀的,旋,旋转角,度,度。,节气门,位,位置传,感,感器分,线,线性式,和,和开关,式,式（又,称,称编码,式,式）二,种,种。,1、线,性,性式节,气,气门位,置,置传感,器,器,线性式,节,节气门,位,位置传,感,感器由,电,电位器,和,和怠速,开,开关组,成,成，当,节,节气门,转,转动时,，,，带动,滑,滑动触,点,点旋转,，,，改变,电,电位器,的,的中心,触,触点，,能,能连续,地,地检测,节,节气门,的,的旋转,角,角度。,2、开,关,关式节,气,气门位,置,置传感,器,器,开关式,节,节气门,位,位置传,感,感器有,二,二种：,一,一种是,简,简单的,开,开关式,节,节气门,位,位置传,感,感器，,它,它只能,检,检测怠,速,速和节,气,气门全,开,开两种,状,状态。,另一种,的,的适用,于,于自动,变,变速器,的,的开关,式,式节气,门,门位置,传,传感器,（,（如下,图,图所示,）,）：,它除了,检,检测发,动,动机的,怠,怠速状,态,态（IDL）,、,、重负,荷,荷状态,（,（PSW）、,加,加速状,态,态（ACC1,、,、ACC2）,以,以外，,还,还具有,节,节气门,开,开度信,号,号L1,、,、L2,和,和L3,，,，提供,给,给自动,变,变速器,控,控制模,块,块，用,来,来变速,控,控制。,下图所,示,示为丰,田,田轿车,的,的节气,门,门位置,传,传感器,的,的输出,特,特性曲,线,线：,六、氧,传,传感器,在装有,三,三元催,化,化反应,器,器的电,控,控发动,机,机中，,当,当混合,气,气的浓,度,度（空,燃,燃比）,在,在理论,值,值（14.7,：,：1）,附,附近时,，,，尾气,中,中的HC、CO、NO,X,等有害,气,气体最,少,少。,不用催化反应器时的尾气成份,催化后的尾气成份,1、二,氧,氧化锆,氧,氧传感,器,器,锆管是,由,由含有,少,少量氧,化,化钇的,二,二氧化,锆,锆（ZrO2,）,）制成,的,的固态,电,电解质,元,元件，,在,在锆管,内,内、外,侧,侧涂有,一,一层多,孔,孔的铂,膜,膜作为,电,电极，,外,外侧有,一,一层陶,瓷,瓷保护,层,层。,锆管内,侧,侧通大,气,气，外,侧,侧与发,动,动机的,尾,尾气接,触,触。,当混合,气,气偏稀,时,时，尾,气,气中的,含,含氧量,高,高，内,外,外侧浓,度,度差小,，,，产生,的,的电动,势,势低；,反,反之，,当,当混合,气,气偏浓,时,时，尾,气,气中的,含,含氧量,低,低，内,外,外侧浓,度,度差大,，,，产生,的,的电动,势,势高。,在尾气,的,的高温,作,作用下,（,（300,o,C）,，,，氧气,发,发生电,离,离，锆,管,管内侧,（,（大气,）,）的氧,离,离子浓,度,度高，,而,而外侧,尾,尾气中,的,的氧离,子,子浓度,低,低。在,浓,浓度差,的,的作用,下,下，氧,离,离子从,大,大气侧,向,向排气,侧,侧扩散,，,，形成,了,了两电,极,极之间,的,的电动,势,势（0.11.0V）。,2、二,氧,氧化钛,氧,氧传感,器,器,二氧化,钛,钛（TiO,2,）的电,阻,阻值随,周,周围氧,离,离子浓,度,度的增,大,大而升,高,高（故,又,又称为,电,电阻型,氧,氧传感,器,器）。,氧化钛,的,的电阻,值,值受温,度,度的影,响,响较大,（,（温度,越,越高电,阻,阻值越,小,小），,加,加热元,件,件用来,补,补偿温,度,度的影,响,响(600,o,C)。,七、爆,燃,燃/爆,震,震传感,器,器,当发动,机,机即将,发,发生爆,燃,燃时，,传,传感器,检,检测到,缸,缸体传,来,来的加,速,速振动,，,，转换,成,成电信,号,号后送,微,微处理,器,器处理,，,，推迟,点,点火提,前,前角，,从,从而使,发,发动机,脱,脱离爆,燃,燃区，,以,以免影,响,响发动,机,机的使,用,用寿命,，,，甚至,损,损坏发,动,动机。,爆燃传,感,感器直,接,接安装,在,在发动,机,机气缸,体,体上，,用,用来监,测,测发动,机,机应点,火,火提前,角,角过于,提,提前而,出,出现的,破,破坏性,爆,爆燃。,常用的,爆,爆燃传,感,感器有,压,压电式,和,和磁致,伸,伸缩式,二,二种。,1、压,电,电式爆,燃,燃传感,器,器,压电式,爆,爆燃传,感,感器有,非,非共振,型,型和共,振,振型二,种,种，下,图,图为非,共,共振型,压,压电爆,燃,燃传感,器,器的结,构,构示意,图,图。,当发动,机,机的缸,体,体发生,振,振动时,，,，外壳,与,与配重,块,块之间,产,产生相,对,对运动,，,，夹于,其,其中的,压,压电晶,体,体产生,交,交变电,压,压（约100,200,mV）,，,，经,选,选频网,络,络选频,、,、滤波,后,后，送,入,入微处,理,理器中,判,判断是,否,否产生,爆,爆燃。,下图所,示,示为共,振,振型压,电,电式爆,燃,燃传感,器,器的结,构,构：,当爆燃,时,时的发,动,动机振,动,动频率,，,，与传,感,感器本,身,身的固,有,有频率,相,相符而,产,产生共,振,振时，,发,发出爆,燃,燃信号,电,电压（,此,此电压,比,比非爆,燃,燃时的,电,电压高,得,得多）,，,，因此,无,无需使,用,用滤波,器,器,。,输出电,压,压与振,动,动频率,之,之间的,关,关系,2、磁,致,致伸缩,式,式/磁,电,电式爆,燃,燃传感,器,器,磁致伸,缩,缩式爆,燃,燃传感,器,器是一,种,种共振,式,式爆燃,传,传感器,，,，当发,动,动机缸,体,体出现7kHz,左右频,率,率振动,时,时，磁,致,致伸缩,杆,杆移动,使,使线圈,中,中的磁,通,通发生,变,变化，,在,在线圈,中,中感应,电,电动势,。,。,磁致伸,缩,缩式爆,燃,燃传感,器,器在早,期,期汽车,上,上应用,较,较多，,目,目前已,被,被压电,式,式爆燃,传,传感器,所,所替代,。,。,八、转,速,速传感,器,器,转速传,感,感器是,将,将转速,信,信号变,换,换成电,信,信号，,供,供微机,分,分析、,处,处理。,在,在现代,汽,汽车中,，,，转速,传,传感器,用,用来测,量,量发动,机,机的转,速,速、车,轮,轮的转,速,速，再,依,依此推,算,算出车,辆,辆的速,度,度，供,转,转速表,、,、车速,表,表、ABS、,发,发动机,控,控制、,油,油耗的,计,计算等,。,。,目前，,常,常用的,转,转速传,感,感器有,磁,磁感应,式,式和霍,尔,尔效应,式,式二种,，,，工作,原,原理同,相,相应的,曲,曲轴位,置,置传感,器,器。,磁感应式转速传感器,霍尔效应式转速传感器,转速传,感,感器的,应,应用,柴油机,转,转速,汽车车,速,速,车轮的,轮,轮速,九、车,身,身位移,传,传感器,车身位,移,移传感,器,器又称,车,车身高,度,度传感,器,器，用,于,于检测,车,车身高,度,度的变,化,化，以,便,便自动,调,调整车,身,身的高,度,度。,汽车上,广,广泛采,用,用光电,式,式车身,位,位移传,感,感器，,它,它具有,结,结构简,单,单、定,位,位正确,等,等优点,，,，下图,为,为光电,式,式车身,位,位移传,感,感器的,结,结构示,意,意图。,传感器,信,信号与,车,车高关,系,系,传感器信号,车身高度区域,SH1,SH2,SH3,SH4,Off,Off,ON,Off,15,Off,Off,ON,ON,14,Off,ON,Off,ON,2,Off,Off,Off,ON,1,Off,Off,Off,Off,0,遮光盘,上,上的透,光,光槽的,长,长度和,位,位置分,布,布使得,遮,遮光盘,每,每转一,个,个角度,，,，都有,与,与之对,应,应的一,组,组ON,、,、Off光电,信,信号输,出,出。,十、转,向,向盘转,角,角传感,器,器,转向盘,转,转角传,感,感器用,来,来监测,转,转向盘,转,转动的,角,角度和,转,转动方,向,向，转,向,向盘转,角,角传感,器,器有光,电,电式和,磁,磁电式,两,两种。,1、光,电,电式转,向,向盘转,角,角传感,器,器,遮光盘,上,上均匀,分,分布透,光,光槽，,并,并随转,向,向器轴,一,一起转,动,动。二,对,对光电,耦,耦合器A和B,分,分别产,生,生相位,相,相差90,o,的脉冲,信,信号。,电子控,制,制器根,据,据传感,器,器输出,的,的脉冲,个,个数，,就,就可判,断,断出转,向,向轴转,过,过的角,度,度。,电子控,制,制器根,据,据A信,号,号从高,电,电平转,为,为低电,平,平（下,降,降沿）,时,时，B,信,信号的,电,电平高,低,低来判,断,断转向,。,。,当A,信,信号,在,在下,降,降沿,时,时，B信,号,号为,高,高电,平,平，,则,则为,右,右转,向,向；,反,反之,，,，B,信,信号,为,为低,电,电平,时,时，,为,为左,转,转向,。,。,2、,磁,磁电,式,式转,向,向盘,转,转角,传,传感,器,器,当转,向,向盘,转,转动,时,时，,齿,齿盘,的,的齿,尖,尖和,齿,齿根,交,交替,通,通过,线,线圈A和B的,铁,铁心,，,，线,圈,圈中,产,产生,交,交变,的,的感,应,应信,号,号，,经,经放,大,大、,整,整形,后,后输,出,出方,波,波信,号,号。,转动,方,方向,和,和转,动,动角,度,度的,判,判断,，,，与,光,光电,式,式转,向,向盘,转,转角,传,传感,器,器相,同,同。,