淺談電噴發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器的構(gòu)造及其工作原理

1、百度文庫(kù)-讓每個(gè)人平等地提升自我淺談電噴發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器的構(gòu)造及其工作原理一、進(jìn)氣流量傳感器這類(lèi)傳感器是決定噴油量的重要傳感器。它安裝在空氣濾清器后 的進(jìn)氣管前端，用來(lái)檢測(cè)進(jìn)氣量的參數(shù)。單獨(dú)檢測(cè)進(jìn)氣流量或進(jìn)氣壓 力均能反映進(jìn)氣量的情況，所以有的 電噴”發(fā)動(dòng)機(jī)采用進(jìn)氣流量式檢 測(cè)（如凌志LS400、寶馬等），有的則采用進(jìn)氣壓力式檢測(cè)（如皇冠、北進(jìn)氣流量傳感器的種類(lèi)較多，有機(jī)械檢測(cè)的翼片式進(jìn)氣流量計(jì)， 有光電檢測(cè)的卡門(mén)漩渦式流量計(jì)，有熱敏元件檢測(cè)的熱線式流量計(jì)及 它的改進(jìn)型熱膜式流量計(jì)。為了測(cè)量進(jìn)氣溫度（即進(jìn)氣流量）的變化，在進(jìn)氣管道中安裝了兩 個(gè)由自金絲（或白金薄膜）做成的熱敏電阻Rt和Rt （R的

2、溫度補(bǔ)償電 阻），與外部的R1、R2構(gòu)成惠斯頓電橋。發(fā)動(dòng)機(jī)不工作時(shí)，即進(jìn)氣管道中的空氣處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，電橋維持在一種平衡狀態(tài)，控制集成電路（IC）不起調(diào)整控制作用。發(fā)動(dòng)機(jī)工 作時(shí)，由于空氣從熱敏元件 Rt、Rt周?chē)鬟^(guò)，Rt、Rt周?chē)目諝鉁?度及Rt、Rt自身的阻值均要降低（PTC特性）。所以電橋改變?cè)胶?狀態(tài)，在R1兩端產(chǎn)生與原來(lái)不同的電壓，使集成電路/ （IC）進(jìn)行控制 調(diào)整。調(diào)整的結(jié)果是使Rt兩端電壓升高，因此流過(guò) Rt、Rt的電流增 大，產(chǎn)生更多的熱量。最終因溫度升高，使/ Rt、Rt的阻值升高，直 至電橋重新達(dá)到平衡狀態(tài)。.調(diào)節(jié)控制規(guī)律是：進(jìn)氣（空氣）流量越大，電橋越不平衡，因而

3、控 1百度文庫(kù)-讓每個(gè)人平等地提升自我制調(diào)節(jié)電壓也就越高，流過(guò) Rt的熱線電流也就越大。由于 發(fā)動(dòng)機(jī)工 作時(shí)進(jìn)氣流量是在不斷變化的，所以流過(guò)電橋上的熱線電流也是不斷 變化的，即Rt兩端的電壓UO也是在不斷變化的。把這個(gè)與進(jìn)氣量 成正比變化的電壓信號(hào) UO送至ECU, ECU再去控制噴油量的大小， 即可使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在不同的量級(jí)上。二、進(jìn)氣壓力傳感器/這類(lèi)傳感器是控制噴油量大小的另一類(lèi)傳感器。它安裝在發(fā)動(dòng)機(jī) 的進(jìn)氣歧管上，用來(lái)檢測(cè)進(jìn)氣歧管內(nèi)的絕對(duì)壓力和環(huán)境大氣壓之間的 差值。它的種類(lèi)也較多，有膜片傳動(dòng)的可變電阻式、膜片傳動(dòng)可變電 感式、超聲波壓電換能式、壓敏電阻式和電容式。來(lái)自節(jié)氣門(mén)后部歧管內(nèi)

4、真空度高低的變化反映了進(jìn)氣壓力高低的變化。在真空吸力的作用下，進(jìn)氣壓力傳感器密封腔內(nèi)的膜片左右 移動(dòng)，膜片又帶動(dòng)可變電阻的滑片移動(dòng)，最后使傳感器輸出的信號(hào)電 壓發(fā)生變化。ECU則根據(jù)這個(gè)隨進(jìn)氣壓力高低變化的信號(hào)電壓去控 制噴油量的大小。三、進(jìn)氣溫度傳感器這類(lèi)傳感器安裝在進(jìn)氣歧管內(nèi)，用來(lái)向ECU提供進(jìn)氣溫度信息。 進(jìn)氣溫度也與噴油量的大小有關(guān)。進(jìn)氣溫度低 （如啟動(dòng)冷車(chē)）就要加大 噴油量，進(jìn)氣溫度高（如熱車(chē)）就要減小噴油量。實(shí)際上測(cè)量進(jìn)氣溫度 的高低，也就是間接地測(cè)量進(jìn)氣量（空氣密度）的大小。因?yàn)檫M(jìn)氣量的 大小與空氣的密度有關(guān)，而空氣的密度又與進(jìn)氣溫度成正比。 汽車(chē)上 廣泛采用的是半導(dǎo)體熱敏電阻式

5、溫度傳感器，具有負(fù)的溫度系數(shù)（NTC）。當(dāng)進(jìn)氣溫度低時(shí)，熱敏電阻/ Rt的阻值增大，電路中的電流將減 小。當(dāng)進(jìn)氣溫度高時(shí)，熱敏電阻 Rt的阻值將減小，電路中的電流將 增大。由于回路中電流的變化，將引起 Rt兩端電壓的變化，ECU接 收到這個(gè)變化的信號(hào)電壓后，也就獲悉了進(jìn)氣溫度的高低，然后去控 制噴油量的大小。四、冷卻液溫度傳感器這類(lèi)傳感器安裝在冷卻液管道內(nèi)，用來(lái)向 ECU提供發(fā)動(dòng)機(jī)溫度 的信息。它采用的也是上述的半導(dǎo)體熱敏電阻式溫度傳感器，其構(gòu)造 與工作原理基本相同，在此不再贅述。五、節(jié)氣門(mén)位置傳感器這類(lèi)傳感器與噴油量的大小有直接關(guān)系。它安裝在節(jié)氣門(mén)閥體 上，用來(lái)向ECU提供節(jié)氣門(mén)的開(kāi)啟狀態(tài)及

6、速度的信息。它開(kāi)啟的角 度大小，反映著發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的情況。節(jié)氣門(mén)位置傳感器有可變電阻式模擬線性輸出和觸點(diǎn)式開(kāi)關(guān)型 輸出兩種。傳感器可變電阻的滑片（即中間抽頭）由節(jié)氣門(mén)軸帶動(dòng)在電 阻片上滑動(dòng)。當(dāng)節(jié)氣門(mén)開(kāi)啟角度小時(shí)（如怠速或發(fā)動(dòng)機(jī)小負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)），滑片向上滑動(dòng)，電阻值增大，這時(shí)從 B端向ECU輸入一個(gè)低的 信號(hào)電壓。當(dāng)節(jié)氣門(mén)開(kāi)啟角度增大時(shí)（如汽車(chē)爬坡或大負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)），滑 片向下滑動(dòng)，電阻值減小，這時(shí)從 B端向ECU輸入一個(gè)高的信號(hào)電 壓。輸出信號(hào)電壓的大小與節(jié)氣門(mén)開(kāi)度的大小成正比。ECU根據(jù)輸入電壓的高低，以判斷發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前的情況，決定噴油量的大小、點(diǎn)火是否提前、是否需要中斷輔助電器設(shè)備（如爬坡、

7、大負(fù)荷時(shí)斷開(kāi)空調(diào)） 等。六、曲軸位置傳感器類(lèi)傳感器是檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸轉(zhuǎn)角、活塞位置和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的重 要傳感器。它向ECU提供上述被檢測(cè)對(duì)象當(dāng)前所處的狀態(tài)信息，它 直接關(guān)系到點(diǎn)火正時(shí)與發(fā)動(dòng)機(jī)能否啟動(dòng)。/ 曲軸位置傳感器的結(jié)構(gòu)形式和安裝位置因不同的車(chē)型而各異。結(jié)構(gòu)形式常見(jiàn)的有：霍爾式、磁脈沖式和光電式。安裝的部位有在飛輪 及飛輪殼上的。飛輪上有8個(gè)梢齒，每4個(gè)梢齒為1組，共分成2組。 1、4兩缸為一組，2、3兩缸為一組，各占飛輪圓周60 o每組中每個(gè) 梢間隔20,每組相隔180。當(dāng)飛輪上的梢經(jīng)過(guò)傳感器時(shí)，霍爾傳感器便產(chǎn)生信號(hào)電壓，輸出 高電平（5v）。當(dāng)飛輪兩梢間的齒經(jīng)過(guò)傳感器時(shí)，霍爾傳感器輸出低

8、電 平。因此當(dāng)飛輪上每一個(gè)齒梢通過(guò)傳感器時(shí)，都將產(chǎn)生一個(gè)高、低電 平變化的脈沖信號(hào)。四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪每旋轉(zhuǎn)一周，將產(chǎn)生兩組脈沖 信號(hào)（每組4個(gè)），如圖6b所示。把這兩組脈沖信號(hào)送人 ECU, ECU 就可利用一組脈沖信號(hào)判斷1、4兩缸活塞已接近上止點(diǎn)，或利用男 一組脈沖信號(hào)，判斷2、3兩缸活塞已接近上止點(diǎn)，然后確定何時(shí)噴 油。另外，ECU根據(jù)輸入的脈沖速率，還能計(jì)算出單位時(shí)間內(nèi)飛輪 轉(zhuǎn)過(guò)的梢齒數(shù)，也就是發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前的轉(zhuǎn)速。七、同步信號(hào)傳感器ECU通過(guò)曲軸位置傳感器，只能判定某兩個(gè)活塞 （如1、4兩缸） 已接近上止點(diǎn)。但它不知道究竟是 “1缸活塞還是“4缸活塞已接近上 止點(diǎn)。對(duì)于電噴”發(fā)動(dòng)機(jī)按次序

9、噴射系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，必須要知道是哪一個(gè) 缸的活塞已接近上止點(diǎn)，以備噴油或點(diǎn)火。這就需要同步信號(hào)傳感器 來(lái)完成這個(gè)判缸任務(wù)。同步信號(hào)傳感器與曲軸位置傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理基本相同， 它也有多種安裝及結(jié)構(gòu)形式。它主要由分電器軸驅(qū)動(dòng)的脈沖轉(zhuǎn)子和霍 爾傳惑器組成。圖中C、D間虛線以上部分的半圓?。?80）稱(chēng)作脈沖 環(huán)，其與霍爾傳感器配合工作產(chǎn)生脈沖信號(hào)。 當(dāng)分電器軸驅(qū)動(dòng)脈沖轉(zhuǎn) 子轉(zhuǎn)動(dòng)，脈沖環(huán)從D端開(kāi)始進(jìn)入霍爾傳感器內(nèi)直至 C端時(shí)，霍爾傳 感器輸出高電平。ECU接收到高電平后，便可判定 “4缸活塞已接近 上止點(diǎn)且為排氣行程，可進(jìn)行噴油。而 “1缸活塞也已接近上止點(diǎn)， 且為壓縮行程可進(jìn)行點(diǎn)火。 當(dāng)分電器軸驅(qū)動(dòng)脈

10、沖轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，脈沖環(huán)從c端開(kāi)始離開(kāi)霍爾傳感 器后八信號(hào)傳感器輸出低電平。ECU接收到低電平信號(hào)后，便可判 定“4缸活塞已接近上止點(diǎn)，但為壓縮行程可進(jìn)行點(diǎn)火。而“1缸活塞為排氣行程，可進(jìn)行噴油。圖7b是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)兩周，脈沖 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一周，同步信號(hào)傳感器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)電壓波形。八、氧傳感器現(xiàn)代汽車(chē)為了減少?gòu)U氣排放（主要成分是一氧化碳CO、 碳?xì)浠衔颒C及氮氧化物NOx）,以適應(yīng)排污法規(guī)的要求，普遍在 排氣管裝有氧傳感器和三元催化反應(yīng)器。/利用氧傳感器提供反饋信息 送至ECU,實(shí)現(xiàn)混合氣空燃比的閉環(huán)控制。同時(shí)還利用三元催化反應(yīng)器將廢氣中的CO轉(zhuǎn)化（氧化）為O2, HC化合物轉(zhuǎn)化（氧化）為H2O, NOx

11、轉(zhuǎn)化（還原）為02、N2無(wú)害氣體、為了達(dá)到此目的，也就是說(shuō)為 了使三元催化反應(yīng)器能正常工作，要求混合氣的空燃比必須在理論空 燃比范圍內(nèi)（理論混合氣空燃比為：1）。這就需要用氧傳感器測(cè)定廢 氣中氧的含量（即空燃比大?。?，向ECU反饋信息，及時(shí)修正噴油量 使空燃比回到理論值。/ 氧傳感器有氧化錯(cuò)式和氧化鈦式（電阻型）兩種。圖8a是氧化錯(cuò)式 氧傳感器的構(gòu)造及工作原理簡(jiǎn)圖。 它的外表面電極插入廢氣管中，與 廢氣接觸，內(nèi)表面電極與大氣相通。氧化錯(cuò)是固體電解質(zhì)，它在一定 的溫度時(shí)能與氧氣發(fā)生電離作用。當(dāng)廢氣中的氧與大氣中的氧含量有 差異時(shí)，如大氣中的氧濃度比廢氣中的氧濃度高對(duì) （混合氣濃），氧離 子就從大

12、氣側(cè)的內(nèi)表面電極向排氣側(cè)的外表面電極移動(dòng)，于是在兩個(gè)電極之間便產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢(shì)，亦即信號(hào)電壓。當(dāng)產(chǎn)生的信號(hào)電壓低時(shí)， 表明廢氣中含氧量高，混合氣稀。產(chǎn)生的信號(hào)電壓高時(shí) （1v）,表明廢 氣中含氧量低，混合氣濃。ECU根據(jù)氧傳感器送來(lái)的信號(hào)電壓及時(shí) 修正噴油量，實(shí)行閉環(huán)控制使空燃比回到理論值，以減少排污，提高 經(jīng)濟(jì)性。在實(shí)際使用中，因氧化錯(cuò)傳感器的輸出信號(hào)與溫度有關(guān)/ （600C左 右時(shí)最佳），所以常采用圖8b帶輔助加熱元件的工作方式。九、爆震傳感器發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)因點(diǎn)火時(shí)間提前過(guò)度（點(diǎn)火提前角卜發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù) 荷、溫度及燃料的質(zhì)量等影響，會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)爆震”。發(fā)生爆震時(shí)， 由于氣體燃燒在活塞運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)之

13、前，輕者產(chǎn)生噪聲及降低發(fā)動(dòng)機(jī) 的功率，重者會(huì)損壞發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械部件。為了防止爆震的發(fā)生，爆震 傳感器是不可缺少的重要器件，以便通過(guò)電子控制系統(tǒng)去調(diào)整點(diǎn)火提 前時(shí)間。發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生爆震時(shí)，爆震傳感器把發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘?hào) 電壓送至ECU。ECU根據(jù)其內(nèi)部事先存儲(chǔ)的點(diǎn)火及其它數(shù)據(jù)，及時(shí) 計(jì)算修正點(diǎn)火提前角，去調(diào)整點(diǎn)火時(shí)間，防止爆震的發(fā)生。 爆震傳感器也有多種類(lèi)型。常見(jiàn)的有壓電式（共振型、非共振型）和磁 致伸縮式兩大類(lèi)。其中壓電式共振型傳感器應(yīng)用最多， 它一般安裝在 發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體上部，利用壓電效應(yīng)把爆震時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘?hào) 電壓。當(dāng)發(fā)生爆震時(shí)的振動(dòng)頻率（約6000Hz左右）與壓電效應(yīng)傳感器 自身的固有頻率一致時(shí)，即產(chǎn)生共振現(xiàn)象。這時(shí)傳感器會(huì)輸出一個(gè)很 高的爆震信號(hào)電壓送至 ECU, ECU及時(shí)修正點(diǎn)火時(shí)間，避免爆震的 發(fā)生。這類(lèi)傳感器的作用是向 ECU提供汽車(chē)在怠速、減速、加速和 恒速時(shí)的速度信息的。它有舌簧開(kāi)關(guān)式、光電式、霍爾式等。一般安 裝在儀表盤(pán)內(nèi)，由機(jī)械部件來(lái)驅(qū)動(dòng)。它由里程表芯子驅(qū)動(dòng)的磁鐵和舌簧開(kāi)關(guān)組成。 汽車(chē)行駛的車(chē)輪轉(zhuǎn) 速通過(guò)里程表芯子來(lái)驅(qū)動(dòng)磁鐵每旋轉(zhuǎn)一周，其極性要改變一次，使舌 簧開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)閉合和斷開(kāi)一次，從而產(chǎn)生一連串的脈沖信號(hào)電壓。ECU