汽車(chē)電子控制技術(shù)基礎(chǔ)

第8章汽車(chē)電子控制技術(shù)根底本章主要內(nèi)容汽車(chē)電子控制系統(tǒng)的根本組成汽車(chē)傳感器結(jié)構(gòu)與工作原理電子控制器的根本結(jié)構(gòu)、工作原理執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)與工作原理8.1概述1.汽車(chē)電子控制技術(shù)開(kāi)展概況20世紀(jì)60年代：燃油噴射、速度控制、制動(dòng)防抱死等方面的電子控制裝置，由晶體管分立元件組成；20世紀(jì)70年代初期：集成電路的應(yīng)用；1976年，美國(guó)通用公司首次將微處理器應(yīng)用于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火控制；20世紀(jì)90年代，信息技術(shù)在汽車(chē)上得到開(kāi)展。電子化儀表、電子地圖和GPS系統(tǒng)。8.1概述

現(xiàn)代汽車(chē)：微處理器為控制核心的控制系統(tǒng)已廣泛地運(yùn)用于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤(pán)及車(chē)身的各個(gè)系統(tǒng)中，汽車(chē)已成為機(jī)電一體化的產(chǎn)品。未來(lái)的汽車(chē)：高度智能化，應(yīng)用功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)，其綜合處理信息的速度和能力更高，使各控制系統(tǒng)工作更加協(xié)調(diào)一致。紅外攝像，微波雷達(dá)、激光雷達(dá)、超聲波測(cè)距與測(cè)速雷達(dá)等汽車(chē)電子控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)自動(dòng)駕駛也不會(huì)太遙遠(yuǎn)。8.1概述2.汽車(chē)電子控制系統(tǒng)的根本組成傳感器電子控制器執(zhí)行器

傳感器：將發(fā)動(dòng)機(jī)的工況及狀態(tài)、汽車(chē)的行駛工況和狀態(tài)等物理參量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，輸送給電子控制器。電子控制器：對(duì)各傳感器輸入的電信號(hào)進(jìn)行綜合的處理，作出實(shí)時(shí)的判斷，并輸出控制信號(hào)。執(zhí)行器：根據(jù)控制器的控制信號(hào)作出相應(yīng)的控制動(dòng)作，將控制參量迅速調(diào)整到設(shè)定的值，使控制對(duì)象工作在設(shè)定的狀態(tài)。8.2傳感器傳感器的組成傳感器的分類車(chē)用傳感器的種類傳感器的開(kāi)展趨勢(shì)8.2.1傳感器的組成傳感器由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、測(cè)量電路三局部組成。非電量電量敏感元件轉(zhuǎn)換元件測(cè)量電路輔助電源電路8.2.1傳感器的組成敏感元件是指能直接感受〔或響應(yīng)〕被測(cè)量的局部，即將被測(cè)量通過(guò)傳感器的敏感元件轉(zhuǎn)換成與被測(cè)量有確定關(guān)系的非電量或其它量。轉(zhuǎn)換元件那么將上述非電量轉(zhuǎn)換成電參量。測(cè)量電路的作用是將轉(zhuǎn)換元件輸入的電參量經(jīng)過(guò)處理轉(zhuǎn)換成電壓、電流或頻率等可測(cè)電量，以便進(jìn)行顯示、記錄、控制和處理的局部。8.2.2傳感器的分類按輸入量分：溫度、壓力、速度、加速度、位移、濕度等；按測(cè)量原理分：電磁原理、固體物理學(xué)理論；按結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)分：結(jié)構(gòu)型、物性型。8.2.3傳感器的開(kāi)展趨勢(shì)傳感器的固態(tài)化、小型化傳感器集成與多功能化傳感器的智能化8.3車(chē)用傳感器根據(jù)被測(cè)量分類：流量傳感器位置傳感器壓力傳感器溫度傳感器濃度傳感器爆震傳感器速度傳感器碰撞傳感器〔加速度〕8.3.1流量傳感器一、流量傳感器概述1.空氣流量傳感器的功用與類型空氣流量傳感器是測(cè)定吸入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣流量的傳感器。〔1〕功用：電子控制汽油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)為了在各種運(yùn)轉(zhuǎn)工況下都能獲得最正確濃度的混合氣，必須正確地測(cè)定每一瞬間吸入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣量，以此作為ECU計(jì)算(控制)噴油量的主要依據(jù)。如果空氣流量傳感器或線路出現(xiàn)故障，ECU得不到正確的進(jìn)氣量信號(hào)，就不能正常地進(jìn)行噴油量的控制，將造成混合氣過(guò)濃或過(guò)稀，使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不正常。

8.3.1流量傳感器〔2〕流量傳感器類型①根據(jù)檢測(cè)進(jìn)氣量的方式分為D型〔壓力型〕、L型〔流量型〕；②按其結(jié)構(gòu)型式可分為翼片式、量芯式、熱線式、熱膜式、卡門(mén)渦旋式等幾種。8.3.1流量傳感器D型〔壓力型〕流量傳感器：它依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷狀況，測(cè)出進(jìn)氣歧管中絕對(duì)壓力的變化，并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，與轉(zhuǎn)速信號(hào)一起送到ECU，作為確定根本噴油量的依據(jù)。怠速與加速時(shí)進(jìn)氣量相差40倍，最大流速達(dá)80m/s，D型流量傳感器的檢測(cè)精度不高，但價(jià)格低。L型〔流量型〕：檢測(cè)吸入進(jìn)氣管的空氣流量。分為體積型〔翼片式、量芯式、卡門(mén)渦旋式〕和質(zhì)量型〔熱線式、熱膜式〕，質(zhì)量型空氣流量傳感器無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，且氣流流動(dòng)阻力小工作性能穩(wěn)定，檢測(cè)精度高，但制造本錢(qián)較高。熱膜式壽命長(zhǎng)。8.3.1流量傳感器2.翼片式空氣流量傳感器〔1〕翼片式空氣流量傳感器工作原理與特點(diǎn)翼片式空氣流量傳感器是一種利用力矩平衡原理開(kāi)發(fā)的流量傳感器。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低、可靠性較高。如豐田CAMRY(佳美)小轎車(chē)、豐田PREVIA(大霸王)小客車(chē)、馬自達(dá)MPV多用途汽車(chē)等采用。8.3.1流量傳感器〔2〕翼片式空氣流量傳感器結(jié)構(gòu)檢測(cè)部件、電位計(jì)、調(diào)整部件、進(jìn)氣溫度傳感器和接線插座等組成。8.3.1流量傳感器檢測(cè)部件：由測(cè)量葉片和緩沖葉片組成。測(cè)量葉片在主氣道中隨空氣流量的變化而偏轉(zhuǎn)，緩沖葉片在緩沖室偏轉(zhuǎn)。調(diào)整部件：即主氣道下方的旁氣道上的改變旁通進(jìn)氣量的CO調(diào)節(jié)螺釘，用來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)的CO排放量。當(dāng)?shù)∷贂r(shí)的CO排放量過(guò)高，說(shuō)明混合氣過(guò)濃，應(yīng)調(diào)節(jié)CO調(diào)節(jié)螺釘使進(jìn)氣量增加，反之，減少進(jìn)氣量。8.3.1流量傳感器電位計(jì)電位計(jì)的滑動(dòng)臂與測(cè)量片同軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，把測(cè)量片開(kāi)啟角度的變化(即進(jìn)氣量的變化)轉(zhuǎn)換為電阻值的變化。電位計(jì)通過(guò)導(dǎo)線、連接器與ECU連接。ECU根據(jù)電位計(jì)電阻的變化量或作用在其上的電壓的變化量，測(cè)得發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量。8.3.1流量傳感器原理電路與接線插座〔E1、E2為搭鐵端〕8.3.1流量傳感器有限流電阻的電路〔12V電源〕用于模擬控制系統(tǒng)，無(wú)限流電阻的電路〔5V電源〕用于數(shù)字計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。電動(dòng)燃油泵電路控制觸點(diǎn)1〔簡(jiǎn)稱油泵觸點(diǎn)〕受檢測(cè)部件控制。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，翼片稍微偏轉(zhuǎn)后，油泵觸點(diǎn)1就會(huì)閉合，燃油泵電路接通，為發(fā)動(dòng)機(jī)工作供油；而當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)熄火后，翼片在全閉位置，油泵觸點(diǎn)翻開(kāi)，燃油泵電路斷開(kāi)，油泵停止工作。這樣，在發(fā)生意外〔翻車(chē)、撞車(chē)〕事故時(shí)，防止油泵工作，燃油外溢造成火災(zāi)。進(jìn)氣溫度傳感器為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻。8.3.1流量傳感器傳感器工作原理：傳感器測(cè)量片的推力力矩與測(cè)量片軸上復(fù)位卷簧彈力力矩的作用。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，進(jìn)氣氣流經(jīng)過(guò)空氣流量計(jì)推動(dòng)測(cè)量片偏轉(zhuǎn)，使其開(kāi)啟。測(cè)量片開(kāi)啟角度的大小取決于進(jìn)氣氣流對(duì)測(cè)量片的推力力矩與測(cè)量片軸上復(fù)位卷簧彈力力矩的平衡狀況。進(jìn)氣量的大小由駕駛員操縱節(jié)氣門(mén)來(lái)改變。

進(jìn)氣量愈大，氣流對(duì)測(cè)量片的推力力矩愈大，測(cè)量片的開(kāi)啟角度

也就愈大，電位計(jì)電阻變小，輸出電壓信號(hào)降低，故空氣流量與信號(hào)電壓成反比。8.3.1流量傳感器〔3〕翼片式流量傳感器輸出特性8.3.1流量傳感器為了防止電源電壓UB對(duì)信號(hào)電壓的影響,將信號(hào)電壓US與電源電壓UB的比值來(lái)計(jì)算進(jìn)氣量QAQA=CUS/UB式中QA——體積流量，C——常數(shù)，US/UB——分壓比對(duì)于有限流電阻的傳感器，為了保證測(cè)量精度，電壓UC必須由穩(wěn)壓源提供，這樣可根據(jù)VS〔5V〕端輸出電壓精確計(jì)算進(jìn)氣量。QA=C/US翼片式空氣流量計(jì)為體積型，故要根據(jù)進(jìn)氣溫度和大氣壓力對(duì)流量作修正。進(jìn)氣溫度傳感器與流量傳感器作成一體，大氣壓力傳感器安裝在電控單元里。8.3.1流量傳感器3.渦流式流量傳感器〔1〕工作原理卡門(mén)渦流：在進(jìn)氣管道正中間設(shè)有一流線形或三角形的渦流發(fā)生器，當(dāng)空氣流經(jīng)該渦流發(fā)生器時(shí)，在其后部的氣流中會(huì)不斷產(chǎn)生一列不對(duì)稱卻十分規(guī)那么的被稱為卡門(mén)渦流的空氣渦流。根據(jù)卡門(mén)渦流理論，這個(gè)旋渦行列是紊亂地依次沿氣流流動(dòng)方向移動(dòng)，其移動(dòng)的速度與空氣流速成正比，即在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)渦流發(fā)生器前方某點(diǎn)的旋渦數(shù)量與空氣流速成正比。因此，通過(guò)測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)渦流的數(shù)量就可計(jì)算出空氣流速和流量。8.3.1流量傳感器渦流式空氣流量傳感器根據(jù)卡爾曼渦流理論，利用超聲波或光電信號(hào)檢測(cè)渦流頻率來(lái)測(cè)量空氣流量。超聲波式〔如豐田凌志LS400、臺(tái)灣進(jìn)口皇冠3.0〕光電式〔如三菱吉普車(chē)、長(zhǎng)豐獵豹、韓國(guó)現(xiàn)代〕8.3.1流量傳感器當(dāng)流體管道直徑為D時(shí)，流量QA為

QA=

4

D2v1

=4

D2StSdS1f

=Cfv1——管道內(nèi)流體的平均流速S1——發(fā)生器管道兩側(cè)流通面積S——管道總流通面積C=

dS1D2/(4StS)8.3.1流量傳感器當(dāng)管道與渦流發(fā)生器尺寸確定后，C為常數(shù)。故檢測(cè)渦流頻率f，即可求得體積流量QA。渦流式傳感器輸出信號(hào)是與渦流頻率成正比的脈沖數(shù)字信號(hào)，具有響應(yīng)速度快、檢測(cè)精度高、進(jìn)氣阻力小、無(wú)磨損等優(yōu)點(diǎn)，但需根據(jù)進(jìn)氣溫度、大氣壓力修正，本錢(qián)高。8.3.1流量傳感器〔2〕光電檢測(cè)渦流式空氣流量傳感器①結(jié)構(gòu)主要由渦流發(fā)生器、發(fā)光二極管、光敏三極管、反光鏡、張緊帶、集成厚膜控制電路和進(jìn)氣溫度傳感器。8.3.1流量傳感器②檢測(cè)原理光電檢測(cè)渦旋式流量傳感器，其內(nèi)有一只發(fā)光二極管和一只光敏三極管〔在反光鏡上部〕。發(fā)光二極管發(fā)出的光束被一片反光鏡反射到光敏三極管上，使光敏三極管導(dǎo)通。反光鏡安裝在一個(gè)很薄的金屬簧片上，金屬簧片用細(xì)薄的張緊帶張緊在導(dǎo)壓腔的外外表上。金屬簧片在進(jìn)氣氣流旋渦的壓力作用下產(chǎn)生振動(dòng)，其振動(dòng)頻率與單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的旋渦數(shù)量相同。反光鏡隨簧片一同振動(dòng)，因此被反射的光束也以相同的頻率變化，致使光敏三極管也隨光束以同樣的頻率導(dǎo)通、截止。ECU根據(jù)光敏三極管導(dǎo)通、截止的頻率即可計(jì)算出進(jìn)氣量。渦旋式流量傳感器檢測(cè)的是體積流量，故要根據(jù)進(jìn)氣溫度傳感器修正溫度變化引起的誤差。8.3.1流量傳感器〔3〕超聲波檢測(cè)渦流式空氣流量傳感器①結(jié)構(gòu)主要由渦流發(fā)生器、超聲波發(fā)生器、超聲波接受器、集成控制電路和進(jìn)氣溫度傳感器、大氣壓力傳感器。

8.3.1流量傳感器②檢測(cè)原理在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，超聲波發(fā)射器不斷地向超聲波接收器發(fā)出一定頻率的超聲波。當(dāng)超聲波通過(guò)進(jìn)氣氣流到達(dá)接收器時(shí)，由于受氣流中旋渦的影響，使超聲波的相位發(fā)生變化。ECU根據(jù)接收器測(cè)出的相應(yīng)變化的頻率，計(jì)算出單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的旋渦的數(shù)量，從而求得空氣流速和流量。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低時(shí)，進(jìn)氣量小，渦流頻率低；反之，轉(zhuǎn)速高，進(jìn)氣流量大，渦流頻率高。如三菱、獵豹吉普車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)700轉(zhuǎn)/分時(shí)，渦流頻率為25-45Hz，2000轉(zhuǎn)/分，70-90Hz.8.3.1流量傳感器4.熱絲式與熱膜式流量傳感器〔1〕根本結(jié)構(gòu)由感知空氣流量的鉑金屬絲或鉑金屬膜、根據(jù)進(jìn)氣溫度進(jìn)行修正的溫度補(bǔ)償電阻(冷線)、控制熱絲或鉑金屬膜電流并產(chǎn)生輸出信號(hào)的控制線路板以及空氣流量傳感器的殼體等元件組成。〔2〕特點(diǎn)響應(yīng)速度快，檢測(cè)精度不受進(jìn)氣氣流脈動(dòng)的影響，進(jìn)氣阻力小、無(wú)磨損部件。目前大多數(shù)中高檔車(chē)如別克、尼桑千里馬、沃爾沃采用熱絲式；馬自達(dá)、捷達(dá)都市先鋒、新捷達(dá)王、紅旗CA7220E、桑塔納2000GSi等采用熱膜式。8.3.1流量傳感器結(jié)構(gòu)8.3.1流量傳感器〔3〕工作原理把通電加熱的鉑絲置于空氣流中，使鉑絲溫度和吸入空氣溫度差保持一定。鉑絲成為惠斯頓電橋中的一個(gè)臂?？刂齐娐窡崮囟葌鞲衅鞣雷o(hù)網(wǎng)A：集成電路；RH：熱線電阻RK：溫度補(bǔ)償電阻RA：精密電阻RB：電橋電阻8.3.1流量傳感器原理電路8.3.1流量傳感器測(cè)量原理熱絲或熱膜溫度由混合集成電路A保持其溫度與吸入空氣溫度相差一定值，當(dāng)空氣質(zhì)量流量增大時(shí)，混合集成電路A使熱絲或熱膜通過(guò)的電流加大，反之，那么減小。這樣，就使得通過(guò)熱絲或熱膜RH的電流是空氣質(zhì)量流量的單一函數(shù)，即熱絲電流IH隨空氣質(zhì)量流量增大而增大，或隨其減小而減小，一般在50-120mA之間變化。8.3.1流量傳感器〔4〕特性曲線8.3.1流量傳感器8.3.1流量傳感器旋轉(zhuǎn)翼片式〔葉片式〕空氣流量計(jì)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量精度較低，測(cè)得的空氣流量需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償；卡門(mén)渦旋式空氣流量計(jì)：無(wú)可動(dòng)部件，反映靈敏，精度較高，也需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償；熱絲式與熱膜式空氣流量傳感器：響應(yīng)速度快，檢測(cè)精度不受進(jìn)氣氣流脈動(dòng)的影響，測(cè)量精度高，無(wú)需溫度補(bǔ)償，進(jìn)氣阻力小，無(wú)磨損部件等優(yōu)點(diǎn)而應(yīng)用普遍。熱線式空氣流量計(jì)：易受氣體脈動(dòng)的影響，易斷絲；熱膜式空氣流量計(jì)和熱線式空氣流量計(jì)測(cè)量原理一樣，但體積少，適合大批量生產(chǎn)，本錢(qián)低。空氣流量傳感器的主要技術(shù)指標(biāo)為：工作范圍0.11～103立方米/min，工作溫度-40℃～120℃，精度≤1%。8.3.2位置傳感器1.曲軸與凸輪軸位置傳感器的分類曲軸位置傳感器(CPS,CrankshaftPositionsensor)，又稱為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與曲軸轉(zhuǎn)角傳感器。凸輪軸位置傳感器(CPS,CamshaftPositionsensor)又稱為汽缸識(shí)別傳感器〔CIS,CylinderIdentificationSensor〕，為了與曲軸位置傳感器英文縮寫(xiě)區(qū)別，一般用CIS表示。8.3.2位置傳感器〔1〕曲軸與凸輪軸位置傳感器的功用曲軸位置傳感器的功用：它采集發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速與曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)送至電控單元，以便計(jì)算并控制噴油提前角與點(diǎn)火提前角。凸輪軸位置傳感器的功用：采集配氣凸輪軸的位置信號(hào)送至電控單元，以便確定活塞處于壓縮〔或排氣〕沖程上止點(diǎn)的位置。8.3.2位置傳感器〔2〕曲軸與凸輪軸位置傳感器的類型由于曲軸位置傳感器與凸輪軸位置傳感器工作原理相同，大多數(shù)汽車(chē)將其作成一體。光電式、磁電式、霍爾式光電式：日產(chǎn)公爵王、三菱與獵豹吉普車(chē)磁電式：豐田系列車(chē)霍爾式：紅旗CA7220E、切諾基吉普車(chē)捷達(dá)AT與GTX、桑塔納2000GSi及3000、奧迪200轎車(chē)采用磁電式曲軸位置傳感器與霍爾式凸輪軸位置傳感器。2.光電式曲軸與凸輪軸位置傳感器〔1〕結(jié)構(gòu)：信號(hào)發(fā)生器和帶縫隙和光孔的信號(hào)盤(pán)8.3.2位置傳感器

信號(hào)盤(pán)隨分電器軸轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生透光和遮光交替變化。當(dāng)發(fā)光二極管的光束照到光敏二極管時(shí)，光敏二極管產(chǎn)生電壓；當(dāng)發(fā)光二極管光束被擋住時(shí)，光敏二極管電壓為0。發(fā)光管分火頭密封蓋信號(hào)盤(pán)電路光敏二極管輸出信號(hào)光敏二極管發(fā)光二極管遮光盤(pán)8.3.2位置傳感器工作原理圖8.3.2位置傳感器8.3.2位置傳感器〔2〕工作原理信號(hào)發(fā)生器固裝在分電器殼體上，主要由兩只發(fā)光二極管、兩只光敏二極管〔分別對(duì)應(yīng)信號(hào)盤(pán)內(nèi)圈孔和信號(hào)盤(pán)外圈孔〕和電子電路組成。兩只發(fā)光二極管分別正對(duì)著光敏二極管，發(fā)光二極管以光敏二極管為照射目標(biāo)。信號(hào)盤(pán)位于發(fā)光二極管和光敏二極管之間，當(dāng)信號(hào)盤(pán)隨發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，因信號(hào)盤(pán)上有光孔，產(chǎn)生透光和遮光的交替變化，造成信號(hào)發(fā)生器輸出表征曲軸位置〔信號(hào)盤(pán)內(nèi)圈孔〕和轉(zhuǎn)角〔信號(hào)盤(pán)外圈孔〕的脈沖信號(hào)。8.3.2位置傳感器信號(hào)盤(pán)結(jié)構(gòu)信號(hào)盤(pán)有內(nèi)外兩圈孔，外圈有360個(gè)孔，用來(lái)感測(cè)曲軸轉(zhuǎn)角并將其轉(zhuǎn)化為電壓脈沖信號(hào)〔Ne信號(hào)，曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)〕，電控單元根據(jù)該信號(hào)計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)，并控制汽油噴射正時(shí)和點(diǎn)火正時(shí)。信號(hào)盤(pán)內(nèi)圈有6個(gè)孔〔6缸發(fā)動(dòng)機(jī)〕，產(chǎn)生G信號(hào)〔壓縮沖程上止點(diǎn)信號(hào)，120°信號(hào)〕，其中第1缸透光孔比其它缸透光孔稍長(zhǎng)〕，用來(lái)感測(cè)第1缸壓縮上止點(diǎn)，由于信號(hào)發(fā)生器安裝位置的關(guān)系，在活塞上止點(diǎn)前70°輸出。8.3.2位置傳感器G信號(hào)〔汽缸上止點(diǎn)位置信號(hào)，120°信號(hào)〕：信號(hào)發(fā)生器安裝位置的關(guān)系，120°信號(hào)〔6缸發(fā)動(dòng)機(jī)〕在活塞上止點(diǎn)前70°輸出。由于第1缸透光孔比其它缸透光孔稍長(zhǎng)，G信號(hào)發(fā)生器輸出一寬脈沖，ECU接受到該信號(hào)時(shí)即判定為第1缸壓縮上止點(diǎn)位置前70°。Ne信號(hào)〔曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)，1°信號(hào)發(fā)生器〕：Ne信號(hào)發(fā)生器輸出360個(gè)脈沖，每個(gè)脈沖周期高電位對(duì)應(yīng)1°〔信號(hào)盤(pán)上透光孔間隔角度為0.5°，遮光局部角度為0.5°〕，低電位亦對(duì)應(yīng)1°，共表征曲軸轉(zhuǎn)角720°。噴油提前角和點(diǎn)火提前角可控制在1°曲軸轉(zhuǎn)角內(nèi)。8.3.2位置傳感器8.3.2位置傳感器3.磁感應(yīng)式曲軸與凸輪軸位置傳感器〔1〕結(jié)構(gòu)信號(hào)轉(zhuǎn)子、傳感線圈、永久磁鐵和導(dǎo)磁磁軛8.3.2位置傳感器8.3.2位置傳感器〔2〕輸出信號(hào)8.3.2位置傳感器豐田轎車(chē)：Ne信號(hào)是檢測(cè)曲軸轉(zhuǎn)角及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的信號(hào)。8.3.2位置傳感器豐田轎車(chē)G信號(hào)用于判別氣缸及檢測(cè)活塞上止點(diǎn)位置。G1、G2信號(hào)分別檢測(cè)第6缸及第1缸的上止點(diǎn)。由于G1、G2信號(hào)發(fā)生器設(shè)置位置的關(guān)系，當(dāng)產(chǎn)生G1、G2信號(hào)時(shí)，實(shí)際上活塞并不是正好到達(dá)上止點(diǎn)〔BTDC〕，而是在上止點(diǎn)前10°的位置。8.3.2位置傳感器4.霍爾式曲軸位置傳感器霍爾式曲軸位置傳感器是利用霍爾效應(yīng)的原理，產(chǎn)生與曲軸轉(zhuǎn)角相對(duì)應(yīng)的電壓脈沖信號(hào)的。它是利用觸發(fā)葉片或輪齒改變通過(guò)霍爾元件的磁場(chǎng)強(qiáng)度，從而使霍爾元件產(chǎn)生脈沖的霍爾電壓信號(hào)，經(jīng)放大整形后即為曲軸位置傳感器的輸出信號(hào)。8.3.2位置傳感器〔1〕霍爾效應(yīng)UH=IB霍爾傳感器的優(yōu)點(diǎn)：輸出信號(hào)為方波；輸出電壓與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)。dRH8.3.2位置傳感器〔2〕霍爾傳感器結(jié)構(gòu)由觸發(fā)葉輪、永久磁鐵、導(dǎo)磁板〔磁軛〕和霍爾集成電路等組成。其中霍爾集成電路由霍爾元件、放大電路、穩(wěn)壓電路、溫度補(bǔ)償電路、信號(hào)變換電路和輸出電路組成。當(dāng)電源電壓為14V時(shí)，霍爾集成電路輸出高電平達(dá)9.8V；當(dāng)電源電壓為5V時(shí)，霍爾集成電路輸出高電平達(dá)4.8V。而低電平為。8.3.2位置傳感器霍爾集成電路原理圖8.3.2位置傳感器〔3〕霍爾信號(hào)發(fā)生器的工作原理霍爾信號(hào)發(fā)生器由永久磁鐵、導(dǎo)磁板和霍爾集成電路等組成。內(nèi)外信號(hào)輪側(cè)面各設(shè)置一個(gè)霍爾信號(hào)發(fā)生器。信號(hào)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，每當(dāng)葉片進(jìn)入永久磁鐵與霍爾元件之間的空氣隙時(shí)，霍爾集成電路中的磁場(chǎng)即被觸發(fā)葉片所旁路〔或稱隔磁〕，這時(shí)不產(chǎn)生霍爾電壓；當(dāng)觸發(fā)葉片離開(kāi)空氣隙時(shí)，永久磁鐵2的磁通便通過(guò)導(dǎo)磁板3穿過(guò)霍爾元件，這時(shí)產(chǎn)生霍爾電壓。永久磁鐵霍爾元件觸發(fā)輪當(dāng)觸發(fā)葉輪上的葉片進(jìn)入永久磁鐵與霍爾元件之間時(shí)，磁場(chǎng)被葉片旁路，不產(chǎn)生霍爾電壓；當(dāng)缺口局部進(jìn)入磁鐵與霍爾元件之間時(shí)，磁力線進(jìn)入霍爾元件，傳感器輸出電壓信號(hào)。8.3.2位置傳感器8.3.2位置傳感器例1：美國(guó)GM公司的霍爾式曲軸位置傳感器安裝在曲軸前端，采用觸發(fā)葉片的結(jié)構(gòu)型式。在發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸皮帶輪前端固裝著內(nèi)外兩個(gè)帶觸發(fā)葉片的信號(hào)輪，與曲軸一起旋轉(zhuǎn)。外信號(hào)輪外緣上均勻分布著18個(gè)觸發(fā)葉片和18個(gè)窗口，每個(gè)觸發(fā)葉片和窗口的寬度為10°弧長(zhǎng)；內(nèi)信號(hào)輪外緣上設(shè)有3個(gè)觸發(fā)葉片和3個(gè)窗口，3個(gè)觸發(fā)葉片的寬度不同，分別為100°、90°和110°弧長(zhǎng)，3個(gè)窗口的寬度亦不相同，分別為20°、30°和10°弧長(zhǎng)。由于內(nèi)信號(hào)輪的安裝位置關(guān)系，寬度為100°弧長(zhǎng)的觸發(fā)葉片前沿位于第1缸和第4缸上止點(diǎn)〔TDC〕前75°，90°弧長(zhǎng)的觸發(fā)葉片前沿在第6缸和第3缸上止點(diǎn)前75°，110°弧長(zhǎng)的觸發(fā)葉片前沿在第5缸和第2缸上止點(diǎn)前75°。8.3.2位置傳感器結(jié)構(gòu)8.3.2位置傳感器輸出特性8.3.2位置傳感器外信號(hào)輪每旋轉(zhuǎn)1周產(chǎn)生18個(gè)脈沖信號(hào)〔稱為18X信號(hào)〕，1個(gè)脈沖周期相當(dāng)于曲軸旋轉(zhuǎn)20°轉(zhuǎn)角的時(shí)間，ECU再將1個(gè)脈沖周期均分為20等份，即可求得曲軸旋轉(zhuǎn)1°所對(duì)應(yīng)的時(shí)間，并根據(jù)這一信號(hào)，控制點(diǎn)火時(shí)刻。該信號(hào)的功用相當(dāng)于光電式曲軸位置傳感器產(chǎn)生1°信號(hào)的功能。內(nèi)信號(hào)輪每旋轉(zhuǎn)1周產(chǎn)生3個(gè)不同寬度的電壓脈沖信號(hào)〔稱為3X信號(hào)〕，脈沖周期均為120°曲軸轉(zhuǎn)角的時(shí)間，脈沖上升沿分別產(chǎn)生于第1、4缸、第3、6缸和第2、5缸上止點(diǎn)前75°作為ECU判別氣缸和計(jì)算點(diǎn)火時(shí)刻的基準(zhǔn)信號(hào)，此信號(hào)相當(dāng)于前述光電式曲軸位置傳感器產(chǎn)生的120°信號(hào)。8.3.3節(jié)氣門(mén)位置傳感器功用：將節(jié)氣門(mén)的開(kāi)度〔發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷〕大小轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸入發(fā)動(dòng)機(jī)ECU，以確定空燃比的大小。在電子控制自動(dòng)變速器中，節(jié)氣門(mén)位置傳感器信號(hào)要輸入變速器ECU，作為變速器換檔時(shí)機(jī)和變矩器鎖止時(shí)機(jī)的主要信號(hào)。節(jié)氣門(mén)位置傳感器的類型：〔1〕從結(jié)構(gòu)上可分為觸點(diǎn)式、可變電阻式、觸點(diǎn)與可變電阻組合式；〔2〕從輸出信號(hào)分為線性型和開(kāi)關(guān)性。8.3.3節(jié)氣門(mén)位置傳感器1.開(kāi)關(guān)式節(jié)氣門(mén)位置傳感器傳感器由與節(jié)氣門(mén)軸聯(lián)動(dòng)的凸輪、動(dòng)觸點(diǎn)、怠速觸點(diǎn)、滿負(fù)荷觸點(diǎn)〔功率觸點(diǎn)〕等組成。動(dòng)觸點(diǎn)接微機(jī)電源，當(dāng)節(jié)氣門(mén)全關(guān)閉時(shí)，怠速觸點(diǎn)與動(dòng)觸點(diǎn)接通；當(dāng)節(jié)氣門(mén)開(kāi)度達(dá)50%以上時(shí)，滿負(fù)荷觸點(diǎn)與動(dòng)觸點(diǎn)接通；而當(dāng)節(jié)氣門(mén)開(kāi)度在全閉至50%之間時(shí)，動(dòng)觸點(diǎn)懸空。8.3.3節(jié)氣門(mén)位置傳感器8.3.3節(jié)氣門(mén)位置傳感器輸出特性與發(fā)動(dòng)機(jī)工況8.3.3節(jié)氣門(mén)位置傳感器2.組合式節(jié)氣門(mén)位置傳感器組合式節(jié)氣門(mén)位置傳感器由怠速觸點(diǎn)、線性電位計(jì)及滑動(dòng)觸點(diǎn)、節(jié)氣門(mén)軸和殼體組成。由節(jié)氣門(mén)軸帶動(dòng)電位計(jì)的滑動(dòng)觸點(diǎn)，在不同的節(jié)氣門(mén)開(kāi)度下，接入回路的電阻不同。怠速觸點(diǎn)在節(jié)氣門(mén)全閉或開(kāi)度小于1.2°時(shí)閉合，輸出低電平，開(kāi)度大于1.2°時(shí)斷開(kāi)，輸出高電平。8.3.3節(jié)氣門(mén)位置傳感器8.3.3節(jié)氣門(mén)位置傳感器自動(dòng)變速器汽車(chē)用節(jié)氣門(mén)位置傳感器8.3.3節(jié)氣門(mén)位置傳感器五、節(jié)氣門(mén)位置傳感器

自動(dòng)變速器汽車(chē)用節(jié)氣門(mén)位置傳感器輸出特性8.3.3車(chē)身位置傳感器1.車(chē)身位置傳感器結(jié)構(gòu)2.車(chē)高傳感器的工作原理當(dāng)車(chē)身高度發(fā)生變化時(shí)，導(dǎo)桿隨擺臂上下擺動(dòng)，從而通過(guò)軸驅(qū)動(dòng)窄縫板轉(zhuǎn)動(dòng)，信號(hào)發(fā)生器的輸出信號(hào)隨之進(jìn)行通〔ON〕、斷(OFF)變換。8.3.3車(chē)身位置傳感器8.3.4轉(zhuǎn)向角度傳感器1.轉(zhuǎn)向角度傳感器〔1〕功用：監(jiān)測(cè)駕駛者轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)的角度和速度，以便對(duì)急轉(zhuǎn)彎進(jìn)行調(diào)整?！?〕結(jié)構(gòu)光電式轉(zhuǎn)角傳感器安裝位置和構(gòu)造電路原理工作原理8.3.4轉(zhuǎn)向角度傳感器8.3.4轉(zhuǎn)向角度傳感器8.3.4轉(zhuǎn)向角度傳感器工作原理電控單元根據(jù)兩組光電耦合元件輸出信號(hào)導(dǎo)通〔ON〕與截止〔OFF〕頻率可計(jì)算方向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度和速度。同時(shí)由于兩組光電耦合元件在安裝時(shí)錯(cuò)開(kāi)一定角度，使其導(dǎo)通〔ON〕與截止〔OFF〕變換的相位相差90°，這樣可根據(jù)其導(dǎo)通的先后次序可判定方向盤(pán)的轉(zhuǎn)向。當(dāng)方向盤(pán)向左轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，No.2光電耦合元件比No.1光電耦合元件先導(dǎo)通〔ON〕；當(dāng)方向盤(pán)向右轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，No.1光電耦合元件比No.2光電耦合元件先導(dǎo)通〔ON〕。8.3.5壓力傳感器1.進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器〔1〕結(jié)構(gòu)硅膜片、真空室、混合集成電路、真空室接頭和線束插頭等組成〔如圖〕。〔2〕功用進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器用于D型汽油噴射系統(tǒng)。它在汽油噴射系統(tǒng)中所起的作用和空氣流量傳感器相似。進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷狀態(tài)測(cè)出進(jìn)氣歧管內(nèi)絕對(duì)壓力〔真空度〕的變化，并轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，與轉(zhuǎn)速信號(hào)一起輸送到電控單元〔ECU〕，作為確定噴油器根本噴油量的依據(jù)。8.3.5壓力傳感器〔3〕進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器結(jié)構(gòu)圖8.3.5壓力傳感器硅膜片結(jié)構(gòu)8.3.5壓力傳感器硅膜片電路8.3.5壓力傳感器半導(dǎo)體壓敏電阻式：由硅片、集成電路和真空室組成。原理：壓力變化，硅片變形，應(yīng)變電阻阻值變化，電橋輸出電壓變化。工作原理圖8.3.5壓力傳感器連接電路〔1〕8.3.5壓力傳感器連接電路〔2〕8.3.5壓力傳感器8.3.6氧傳感器氧傳感器〔濃度傳感器〕：用來(lái)檢測(cè)混合氣的空燃比比化學(xué)計(jì)量比濃還是稀，向ECU發(fā)出反響信號(hào)，調(diào)節(jié)噴油量，將混合氣空燃比控制在化學(xué)計(jì)量比附近使三元催化轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)換效率最高。8.3.6氧傳感器氧傳感器分類：氧化鋯傳感器、氧化鈦式傳感器在三元催化轉(zhuǎn)化器的上游安裝一個(gè)氧傳感器，由于排氣中的氧氣濃度可以反映空燃比的大小，氧傳感器用來(lái)檢測(cè)混合氣的空燃比比化學(xué)計(jì)量比濃還是稀，向ECU發(fā)出反響信號(hào)，調(diào)節(jié)噴油量，將混合氣空燃比控制在理論值附近，使三元催化轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)換效率最高。這種控制方式稱為閉環(huán)控制方式。最常用的氧傳感器是氧化鋯式氧傳感器。氧化鋯傳感器內(nèi)側(cè)通大氣，外側(cè)裸露在排氣中。

8.3.6氧傳感器1.二氧化鋯氧氣傳感器〔1〕結(jié)構(gòu)二氧化鋯氧氣傳感器的根本元件是二氧化鋯〔ＺrＯ2〕陶瓷，因其為固定電解質(zhì)管，亦稱鋯管。鋯管固定在帶有安裝螺絲的固定套內(nèi)，鋯管內(nèi)外表與大氣相通，外外表與排氣相通，其內(nèi)外外表都覆蓋著一層多孔性的鉑膜作為電極。氧傳感器只有在高溫時(shí)(端部到達(dá)300°C以上)其特性才能充分表達(dá)，才能輸出電壓。它在約800°C時(shí)，對(duì)混合氣的變化反響最快，而在低溫時(shí)這種特性會(huì)發(fā)生很大變化。氧化鋯氧傳感器8.3.6氧傳感器〔2〕工作原理在高溫及鉑的催化作用下，帶負(fù)電的氧離子吸附在氧化鋯套管的內(nèi)外外表上。由于大氣中的氧氣比廢氣中的氧氣多，套管上與大氣相通一側(cè)比廢氣一側(cè)吸附更多的負(fù)離子，兩側(cè)離子的濃度差產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)套管廢氣一側(cè)的氧濃度低時(shí)，在電極之間產(chǎn)生一個(gè)高電壓(0.6～1V)，這個(gè)電壓信號(hào)被送到ECU放大處理，ECU把高電壓信號(hào)看作濃混合氣，而把低電壓信號(hào)看作稀混合氣。根據(jù)氧傳感器的電壓信號(hào)，電腦按照盡可能接近14.7∶1的理論最正確空燃比來(lái)稀釋或加濃混合氣。氧傳感器是電子控制燃油計(jì)量的關(guān)鍵傳感器。8.3.6氧傳感器8.3.6氧傳感器8.3.6氧傳感器〔3〕正常工作條件發(fā)動(dòng)機(jī)溫度高于60C；氧傳感器自身溫度高于300C；發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速或局部負(fù)荷工況。2.二氧化鈦〔ＴiＯ2〕氧傳感器

二氧化鈦氧傳感器是利用半導(dǎo)體材料二氧化鈦的電阻值，隨排氣中氧含量的變化而改變的特性制成的，是一種電阻型氧傳感器。8.3.6氧傳感器8.3.6氧傳感器正常工作條件發(fā)動(dòng)機(jī)溫度高于60C；氧傳感器自身溫度高于600C；發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速或局部負(fù)荷工況。8.3.6氧傳感器8.3.7溫度傳感器1.熱敏電阻式溫度傳感器〔1〕進(jìn)氣溫度傳感器8.3.7溫度傳感器〔2〕工作電路8.3.7溫度傳感器NTC溫度傳感器特性8.3.7溫度傳感器2.熱敏鐵氧體溫度傳感器〔1〕結(jié)構(gòu)由熱敏鐵氧體、磁鐵、干簧管組成〔如圖〕。8.3.7溫度傳感器〔2〕熱敏鐵氧體溫度傳感器的工作原理所謂熱敏鐵氧體是利用了下述物理現(xiàn)象的一種材料，即當(dāng)磁性材料的溫度超過(guò)居里點(diǎn)時(shí)，磁性會(huì)很快地喪失。居里點(diǎn)不隨時(shí)間的變化而改變，這是因?yàn)樗鼉H取決于所使用材料的成分比，而且居里點(diǎn)的精度較好，并可以加以設(shè)定。用于溫控開(kāi)關(guān)：如發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器的電風(fēng)扇控制。當(dāng)外界溫度由低升高穿越居里溫度時(shí)，軟磁環(huán)的磁導(dǎo)率迅速下降，通過(guò)干簧管的磁通密度減小，使干簧管的狀態(tài)發(fā)生改變〔簧片接通或斷開(kāi)〕；當(dāng)外界溫度由高降低穿越居里溫度時(shí)，軟磁環(huán)的磁導(dǎo)率迅速增加，通過(guò)干簧管的磁通密度增大，使干簧管的狀態(tài)發(fā)生改變〔簧片接通或斷開(kāi)〕，從而實(shí)現(xiàn)其溫度控制開(kāi)關(guān)狀態(tài)。8.3.8爆震傳感器爆震檢測(cè)方法：一是檢測(cè)氣缸壓力；二是檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)；三是檢測(cè)燃燒噪聲。目前常用檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)的方法來(lái)判斷有無(wú)爆震。爆震傳感器有磁致伸縮式和壓電式兩種。爆震傳感器：通過(guò)檢測(cè)缸體外表的震動(dòng)信號(hào)，以判斷發(fā)動(dòng)機(jī)是否產(chǎn)生爆震。磁致伸縮式爆震傳感器的使用溫度為-40℃～125℃，頻率范圍為5～10kHz；壓電式爆震傳感器在中心頻率5.417kHz處，其靈敏度可達(dá)200mV/g，在振幅為0.1g～10g范圍內(nèi)具有良好線性度。1.磁致伸縮式爆震傳感器8.3.8爆震傳感器2.壓電式爆震傳感器8.3.8爆震傳感器爆震傳感器8.3.9碰撞傳感器1.滾球式碰撞傳感器〔1〕結(jié)構(gòu)8.3.9碰撞傳感器〔2〕工作原理8.3.9碰撞傳感器2.滾軸式碰撞傳感器8.3.9碰撞傳感器3.偏心錘式傳感器〔1〕結(jié)構(gòu)8.3.9碰撞傳感器〔2〕工作原理8.3.9碰撞傳感器4.水銀開(kāi)關(guān)式碰撞傳感器〔平安傳感器〕8.3.9碰撞傳感器5.阻尼彈簧式傳感器8.3.10速度傳感器功用：將汽車(chē)行駛速度轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。類型：光電式、磁感應(yīng)式、磁阻電阻式、笛簧開(kāi)關(guān)式8.3.10速度傳感器1.光電式8.3.10速度傳感器〔1〕結(jié)構(gòu)光電耦合器由發(fā)出光線的發(fā)光二極管、接收光線的光敏三極管和一個(gè)開(kāi)有20條可透過(guò)光線的窄槽的轉(zhuǎn)輪組成。開(kāi)槽轉(zhuǎn)輪由常規(guī)車(chē)速表的軟軸驅(qū)動(dòng)，其轉(zhuǎn)速根據(jù)車(chē)速的快慢而變化，發(fā)光二極管與光敏三極管相對(duì)安裝于槽輪的上下兩側(cè)，由槽輪隔開(kāi)?！?〕工作原理當(dāng)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于輪子不斷遮斷發(fā)光二極管射發(fā)射的光束，使光敏三極管時(shí)通時(shí)斷，每當(dāng)輪槽與發(fā)光二極管對(duì)準(zhǔn)時(shí)，發(fā)光二極管所發(fā)光通過(guò)輪槽到達(dá)光敏三極管，光敏三極管便產(chǎn)生電壓脈沖信號(hào)。8.3.10速度傳感器2.磁阻電阻式速度傳感器〔1〕結(jié)構(gòu)8.3.10速度傳感器〔2〕磁性電阻元件的工作原理當(dāng)電流方向和磁力線方向平行時(shí)磁性電阻元件上的電阻最大。相反，當(dāng)電流方向與磁力線方向成直角時(shí)，磁性電阻元件上的電阻最小。該車(chē)速傳感器可在60km/h車(chē)速時(shí)以637rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，并在每轉(zhuǎn)中輸出20個(gè)脈沖信號(hào)。8.3.10速度傳感器8.3.10速度傳感器〔2〕工作原理該傳感器采用一個(gè)多極磁鐵附加在驅(qū)動(dòng)軸上，當(dāng)傳動(dòng)齒輪帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁鐵隨之旋轉(zhuǎn)而使磁力線發(fā)生變化。集成電路上磁性電阻元件中的電阻值隨著磁力線的變化而變化，電阻的變化導(dǎo)致電橋中輸出電壓的變化，經(jīng)過(guò)比較器后，產(chǎn)生出每轉(zhuǎn)20個(gè)脈沖信號(hào)。8.3.10速度傳感器3.笛簧開(kāi)關(guān)速度傳感器〔1〕組成笛簧開(kāi)關(guān)〔一對(duì)觸點(diǎn)，觸點(diǎn)臂為磁性材料〕、永磁轉(zhuǎn)子〔通過(guò)鋼纜隨變速器輸出軸一起旋轉(zhuǎn)〕?！?〕工作原理開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)位于一個(gè)磁極之下時(shí)，兩個(gè)觸點(diǎn)臂產(chǎn)生磁性相同的磁極，在磁力排斥下觸點(diǎn)斷開(kāi)〔圖(a)(b)〕；開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)位于二個(gè)磁極之下時(shí)，兩個(gè)觸點(diǎn)臂產(chǎn)生磁性相反的磁極，在磁力吸引下觸點(diǎn)閉合〔圖(b)〕。這樣轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，觸點(diǎn)開(kāi)閉與轉(zhuǎn)子速度成正比，電路產(chǎn)生相應(yīng)的方波信號(hào)。8.3.11輪速傳感器〔車(chē)輪速度傳感器〕功用類型：磁感應(yīng)式、霍爾式8.3.11輪速傳感器〔1〕結(jié)構(gòu)它由永磁體2、極軸5和感應(yīng)線圈4等組成,極軸頭部結(jié)構(gòu)有鑿式和柱式兩種。1.磁感應(yīng)式輪速傳感器8.3.11輪速傳感器8.3.11輪速傳感器8.3.11輪速傳感器磁感應(yīng)式輪速傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、本錢(qián)低，但存在下述缺點(diǎn)：一是其輸出信號(hào)的幅值隨轉(zhuǎn)速的變化而變化。假設(shè)車(chē)速過(guò)慢，其輸出信號(hào)低于1V，電控單元就無(wú)法檢測(cè)；二是響應(yīng)頻率不高。當(dāng)轉(zhuǎn)速過(guò)高時(shí)，傳感器的頻率響應(yīng)跟不上；三是抗電磁波干擾能力差。目前，國(guó)內(nèi)外ABS系統(tǒng)的控制速度范圍一般為15～160km/h，今后要求控制速度范圍擴(kuò)大到8～260km/h以至更大，顯然電磁感應(yīng)式輪速傳感器很難適應(yīng)。8.3.11輪速傳感器2.霍爾輪速傳感器〔1〕結(jié)構(gòu)：霍爾輪速傳感器也是由傳感頭和齒圈組成。傳感頭由永磁體，霍爾元件和電子電路等組成，永磁體的磁力線穿過(guò)霍爾元件通向齒輪，如以下圖。8.3.11輪速傳感器〔2〕工作原理當(dāng)齒輪位于圖中(a)所示位置時(shí)，穿過(guò)霍爾元件的磁力線分散，磁場(chǎng)相對(duì)較弱；而當(dāng)齒輪位于圖中(b)所示位置時(shí)，穿過(guò)霍爾元件的磁力線集中，磁場(chǎng)相對(duì)較強(qiáng)。齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使得穿過(guò)霍爾元件的磁力線密度發(fā)生變化，因而引起霍爾電壓的變化，霍爾元件將輸出一個(gè)毫伏(mV)級(jí)的準(zhǔn)正弦波電壓。此信號(hào)還需由電子電路轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的脈沖電壓?；魻栞喫賯鞲衅骶哂幸韵聝?yōu)點(diǎn)：其一是輸出信號(hào)電壓幅值不受轉(zhuǎn)速的影響。；其二是頻率響應(yīng)高。其響應(yīng)頻率高達(dá)20kHz，相當(dāng)于車(chē)速為1000km/h時(shí)所檢測(cè)的信號(hào)頻率；其三是抗電磁波干擾能力強(qiáng)。因此，霍爾傳感器不僅廣泛應(yīng)用于ABS輪速檢測(cè)，也廣泛應(yīng)用于其控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速檢測(cè)。8.3.12減速度〔加速度〕傳感器汽車(chē)在高附著系數(shù)路面制動(dòng)時(shí)，減速度很大，而在低附著系數(shù)路面〔如冰雪路面〕制動(dòng)時(shí)，減速度很小，ABS必須要有減速度傳感器的信號(hào)才能判別路面狀況。功用：將汽車(chē)的減速度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸入ABS的ECU，以便判別路面狀況并采取相應(yīng)的控制。類型：光電式、水銀式、差動(dòng)變壓器式、半導(dǎo)體式8.3.12減速度〔加速度〕傳感器1.光電式減速度〔加速度〕傳感器〔1〕結(jié)構(gòu)8.3.12減速度〔加速度〕傳感器〔2〕工作原理當(dāng)汽車(chē)減速時(shí)，透光盤(pán)沿汽車(chē)縱向擺動(dòng)，減速度不同，透光盤(pán)擺動(dòng)的角度也不一樣。減速度越大，透光盤(pán)擺動(dòng)的角度越大，二組光電耦合器件的工作狀態(tài)隨之而變。根據(jù)二組光電耦合器件的輸出信號(hào)將減速度分為4個(gè)等級(jí)：低減速率1〔光電三極管1、光電三極管2均導(dǎo)通〕；低減速率2〔光電三極管1截止、光電三極管2導(dǎo)通〕；中減速率〔光電三極管1、光電三極管2均截止〕；高減速率〔光電三極管1導(dǎo)通、光電三極管2截止〕。8.3.12減速度〔加速度〕傳感器水銀式減速度結(jié)構(gòu)8.3.12減速度〔加速度〕傳感器工作原理汽車(chē)在高附著系數(shù)路面制動(dòng)時(shí)，減速度很大，傳感器中的水銀在慣性力作用下前移〔后面玻璃管〕，電路斷開(kāi)；而在低附著系數(shù)路面〔如冰雪路面〕制動(dòng)時(shí)，減速度很小，傳感器玻璃管中的水銀根本不動(dòng)，電路閉合。這種傳感器還可作橫向加速度傳感器。由于汽車(chē)急轉(zhuǎn)彎時(shí)橫向加速度傳感器中的水銀上移使電路斷開(kāi)，ABS可根據(jù)這一信號(hào)調(diào)整左右車(chē)輪制動(dòng)分泵壓力，提高ABS的制動(dòng)性能。

8.3.13開(kāi)關(guān)控制信號(hào)1.蓄電池電壓信號(hào)蓄電池正極直接與ECU連接，不受任何開(kāi)關(guān)控制。功用：〔1〕蓄電池電壓變化時(shí)，ECU修正噴油持續(xù)時(shí)間；〔2〕蓄電池電壓變化時(shí)，ECU修正點(diǎn)火線圈初級(jí)電路導(dǎo)通時(shí)間；〔3〕保存存儲(chǔ)器中的故障代碼。8.3.13開(kāi)關(guān)控制信號(hào)2.點(diǎn)火開(kāi)關(guān)信號(hào)8.3.13開(kāi)關(guān)控制信號(hào)3.啟動(dòng)信號(hào)與平安開(kāi)關(guān)信號(hào)電路8.3.13開(kāi)關(guān)控制信號(hào)3.啟動(dòng)信號(hào)作用4.空擋平安開(kāi)關(guān)信號(hào)〔電路同啟動(dòng)信號(hào)〕5.空調(diào)〔A/C〕開(kāi)關(guān)信號(hào)〔見(jiàn)以下圖〕8.4電子控制器

電子控制器通常被簡(jiǎn)稱為ECU(ElectricControlUnit)，其根本組成如圖8-45所示。輸入電路微機(jī)輸出電路8.4電子控制器

1.輸入電路作用：將傳感器、開(kāi)關(guān)等各種形式的輸入信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可接受的數(shù)字信號(hào)?！?〕數(shù)字信號(hào)輸入電路數(shù)字信號(hào)只有高電平和低電平兩種狀態(tài)，信息由矩形波的個(gè)數(shù)或疏密來(lái)表示。它通過(guò)輸入接口就可以輸送給微機(jī)。在汽車(chē)電子控制系統(tǒng)中，有許多以脈沖數(shù)為計(jì)量參數(shù)的脈沖信號(hào)(如矩形波信號(hào)、正弦波信號(hào)等)和開(kāi)關(guān)信號(hào)，這些信號(hào)還不是微處理器能夠接受的數(shù)字信號(hào)，一般需要通過(guò)輸入電路的預(yù)處理才能輸入微處理器。對(duì)于無(wú)雜波的矩形波信號(hào)和開(kāi)關(guān)信號(hào)，輸入電路的作用一般是將其電平轉(zhuǎn)換為微機(jī)的輸人電平。而含有雜波的正弦波信號(hào)那么需通過(guò)輸入電路的波濾、整形和電平轉(zhuǎn)換后才可輸入微機(jī)(圖8-46)。8.4電子控制器

對(duì)于磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器，由于其信號(hào)電壓隨轉(zhuǎn)速而變，輸入電路中可能還應(yīng)包括信號(hào)放大電路和信號(hào)穩(wěn)壓電路，以便在轉(zhuǎn)速很低時(shí)放大過(guò)弱的信號(hào)，而在轉(zhuǎn)速很高時(shí)那么限制過(guò)高的電壓輸入。8.4電子控制器

〔2〕模擬信號(hào)輸入電路模擬信號(hào)是一個(gè)連續(xù)變化的電量，往往用信號(hào)電壓的幅值來(lái)表示信息的量值。如發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度傳感器、葉片式和熱式空氣流量傳感器等輸出的就是模擬信號(hào)。模擬信號(hào)那么需經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器A／D轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)字信息后才能被微機(jī)接受。A／D轉(zhuǎn)換過(guò)程包括了采樣、量化、編碼。采樣過(guò)程是A／D轉(zhuǎn)換器以一固定的時(shí)間間隔對(duì)連續(xù)變化的模擬信號(hào)進(jìn)行掃描，取得一系列離散的采樣幅值。量化過(guò)程是通過(guò)舍人或去尾的方法將采樣幅值變?yōu)橐粋€(gè)有限有效數(shù)字的數(shù)。編碼就是將這些代表各采樣幅值的有效數(shù)字變?yōu)槎M(jìn)制數(shù)。A／D轉(zhuǎn)換器的工作過(guò)程如圖8-47所示。8.4電子控制器輸入的模擬信號(hào)某一個(gè)采樣幅值量化后，A／D便會(huì)輸出一個(gè)微機(jī)可接受的二進(jìn)制代碼。8.4電子控制器〔3〕傳感器電源除了磁感應(yīng)式傳感器、氧化鋯型氧傳感器等傳感器外，許多傳感器需要有一個(gè)電壓穩(wěn)定的電源。各傳感器所需用的電源電壓一般為5V，由電子控制器內(nèi)的穩(wěn)壓電路提供。對(duì)于象熱敏電阻式傳感器(如發(fā)動(dòng)機(jī)溫度傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器等)、電位計(jì)式傳感器(如節(jié)氣門(mén)位置傳感器、量板式空氣流量傳感器等)，電子控制器提供的電源電壓還是信號(hào)的基準(zhǔn)電壓(圖8-48)。因此，電源電壓的波動(dòng)將直接影響信號(hào)的準(zhǔn)確性。8.4電子控制器8.4電子控制器2.微機(jī)電子控制器中微機(jī)的作用是根據(jù)傳感器經(jīng)輸入電路送來(lái)的信號(hào)，用存儲(chǔ)器中的控制程序和數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理后，輸出控制信號(hào)，并通過(guò)輸出電路控制執(zhí)行器。微機(jī)主要由中央微處理器(CPU)、存儲(chǔ)器、輸入／輸出接口(I／O)等組成，如圖8-49所示。8.4電子控制器〔1〕中央微處理器中央微處理器(CentralProcessingUnit)簡(jiǎn)稱CPU，它是控制器的核心，包含有運(yùn)算器、控制器、存放器等(圖8-50)。8.4電子控制器中央微處理器的具體功能如下。①運(yùn)算器：用于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。②控制器：按事先編排的程序發(fā)出控制脈沖，控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各部自動(dòng)協(xié)調(diào)地工作。③存放器：用于暫時(shí)存儲(chǔ)運(yùn)算器的中間運(yùn)算數(shù)據(jù)。CPU在控制器控制脈沖的控制下，按其時(shí)鐘脈沖的節(jié)拍自動(dòng)協(xié)調(diào)地進(jìn)行數(shù)據(jù)的運(yùn)算、存放、傳送等操作。8.4電子控制器〔2〕存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器的作用是記憶數(shù)據(jù)和程序，主要由只讀存儲(chǔ)器(ROM)和隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)組成。①只讀存儲(chǔ)器(ReadOnlyMemory)ROM，用于存儲(chǔ)控制程序、控制標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)等一些固定的信息，在制造時(shí)一次寫(xiě)入后不能更改。PROM(ProgrammableROM)為可編程只讀存儲(chǔ)器，可由用戶根據(jù)需要自行編程，一次寫(xiě)入，其作用和工作特性與ROM一樣。EPROM(ErasableProgrammableROM)為可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器，EPROM可反復(fù)擦寫(xiě)使用。8.4電子控制器EEPROM(ElectricallyErasableProgrammableROM)為電可擦只讀存儲(chǔ)器，可在通電的情況下改寫(xiě)局部信息，使微機(jī)的使用更為方便靈活。如專用的診斷儀器對(duì)EEPROM中的程序和數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，從而實(shí)現(xiàn)在用汽車(chē)電子控制系統(tǒng)的升級(jí)。②隨機(jī)存儲(chǔ)器(ReadAccessMemory)簡(jiǎn)稱RAM，用于儲(chǔ)存控制器工作過(guò)程中的運(yùn)行數(shù)據(jù)，工作時(shí)隨時(shí)可存入或讀取信息，電源切斷后，信息隨即消失，自診斷系統(tǒng)的故障信息(故障碼)和電子控制系統(tǒng)自適應(yīng)學(xué)習(xí)修正參數(shù)也用RAM儲(chǔ)存，這些信息需要在點(diǎn)火開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后仍然保存，因此電子控制器通常有一條不通過(guò)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)控制的電源連接線，使得儲(chǔ)存故障和自適應(yīng)修正信息的RAM在點(diǎn)火開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)仍然保持通電。8.4電子控制器〔3〕輸入／輸出接口輸入／輸出接口(Input／Output)簡(jiǎn)稱I／O，它是CPU與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的紐帶，在CPU與外圍設(shè)備之間起著數(shù)據(jù)的緩沖、電平和時(shí)序的匹配等多種作用。傳感器經(jīng)輸入電路后通過(guò)輸入接口與CPU連接，將信息傳遞給CPU；CPU通過(guò)輸出接口經(jīng)輸出電路與執(zhí)行器連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行器的控制。8.4電子控制器

3.輸出電路微機(jī)經(jīng)輸出接口輸出的控制信號(hào)一般不能直接控制執(zhí)行器，輸出電路的作用就是根據(jù)微機(jī)的控制信號(hào)工作，使執(zhí)行器按微機(jī)的指令動(dòng)作。一些執(zhí)行器的電源是蓄電池，使其工作的驅(qū)動(dòng)電路就是將其搭鐵電路接通。因此，電子控制器中的輸出電路通常是由大功率三極管組成的驅(qū)動(dòng)電路。通常的輸出電路工作原理如圖8-51所示。8.4電子控制器8.5執(zhí)行器執(zhí)行器的作用：嚴(yán)格按照控制器輸出的控制信號(hào)來(lái)動(dòng)作，將控制參量迅速調(diào)整到設(shè)定的值，使控制對(duì)象在設(shè)定的狀態(tài)下工作。汽車(chē)電子控制系統(tǒng)執(zhí)行器的種類和結(jié)構(gòu)形式很多，