汽车电气与电子系统3

1、章节传感器和信号装置、2、4、概述、空气流量计(类型)、进气歧管压力传感器(类型)、空气温度传感器、水温传感器、下页、背面、章节传感器和信号装置、7、9、节气门位置传感器、曲轴位置传感器章节传感器和信号装置。开始信号()，上一页，返回，13，空档起动开关信号()，空调信号()，总结。概述，计算机在当今汽车中被广泛使用，通过安装在汽车不同部件上的各种传感器，测量汽车的各种工作参数，这些参数被输入到微型计算机中进行精确控制，从而使汽车获得良好的动力。在汽车中使用传感器就像人体的五种感官接收信息并将其输入大脑，大脑通过思考做出相应的动作。传感器的功能是监测汽车的实际运行状况，将测得的非电量转换成电量

2、并输入计算机。经过计算和判断，计算机通过执行器进行精确控制，使汽车处于最佳状态。下表显示了汽车各种系统中使用的传感器。下一页，返回，概述，总结上表中传感器的类型和信号数量：空气流量计(类型)或空气压力传感器(类型)、空气温度传感器、怠速控制阀、节气门位置传感器、曲轴位置传感器、水温传感器、氧传感器、爆震传感器、发动机转速传感器、车轮转速传感器、点火开关信号、空调信号、起动信号等。下面将简要介绍。前一页，后一页，空气流量计(型)，适用于I型电控燃油喷射系统，是一种直接测量进入发动机气缸的空气量的传感器。它将吸入的非电量空气转换成电信号，并将其作为确定燃油喷射量的基本信号之一输入。汽车发动机的输出

3、功率是通过增加或减少混合气的空气量来控制的，这取决于节气门的开度。根据空气量控制燃油喷射量。台架试验后，发动机处于怠速，节气门关闭。此时，进气量和节气门全开时的进气量之间的差值在满负荷条件下可达倍以上，进气流速可达以上。空气流量计应能够在这些变化范围内准确测量进气量，而不会阻碍气流并在测量过程中降低进气阻力。下一页，返回，空气流量计(型)，该型具有测量精度高、运行可靠的特点，属于流量型(型)，用于高端汽车，如丰田系列的雷克萨斯发动机、凯美瑞、霸王、马自达等。目前，常见的空气流量计结构有叶片、测量芯、热线、热膜和卡门涡街。这种类型具有监测空气流量变化、测量精度高、进气阻力小、无磨损等优点。它用于

4、各种高档汽车，但缺点是制造成本高。上一页，返回，电子控制燃油喷射系统中常用的进气歧管压力传感器(型号)使用进气歧管压力传感器测量节气门后进气歧管的真空度，节气门间接测量进气量，作为计算燃油喷射量的主要参数。发动机运转时，随着节气门开度的增加，进气量增加，进气歧管真空度降低，因此进气歧管真空度在一定程度上反映了进气量或发动机负荷。利用进气管真空度信号结合发动机转速信号和节气门开度信号，可以高精度地控制喷油量。常用的入口压力传感器有两种，即膜片式传感器和应变式传感器。返回，空气温度传感器，空气温度传感器检测进入进气管的空气温度，并将其输入作为校正喷射量和点火提前角的基础，以获得最佳空燃比。由于不同

5、温度下空气的密度值不同，空气量也不同，所以通常安装在空气滤清器后面的进气管上或空气流量计上。传感器内部有一个负温度电阻系数的热敏电阻，外部用环氧树脂密封，如图所示。该传感器利用半导体电阻随温度变化的特性，具有高灵敏度。热敏电阻由掺杂有适当金属氧化物的半导体材料制成，并根据其形状在上述高温下烧结。它的工作温度范围是。当温度降低时，电阻值增加，而当温度升高时，电阻值减小。空气温度传感器利用这一特性，通过集成电路电阻值的变化对输入信号进行滤波、整形和放大，作为修正喷油量和点火时间的依据。返回，水温传感器，其功能是检测发动机的冷却水温度，然后输入，并根据该信号校正燃油喷射量和点火时间。水温传感器的内部

6、结构和工作原理与空气温度传感器相同，也采用负温度电阻系数的半导体热敏电阻，如图所示。水温低，阻力大；相反，水温高，阻力低。水温传感器的两根导线相连，一根是地线，另一根与电源线相连。传感器的电压随热敏电阻的电阻而变化，根据电压的变化测量发动机冷却水的温度。节气门位置传感器用于监控节气门的开度，输入信号，并根据信号判断发动机的运行状况。节气门位置传感器安装在节气门体上，节气门由驾驶员控制以改变发动机的进气量，从而控制发动机的运行和输出功率。不同的节气门开度将导致不同的发动机工况。节气门位置传感器根据其结构类型可分为两种类型：开关型和线性型。曲轴位置传感器是电控燃油喷射发动机中最重要的传感器。没有它

7、或如果它失败，发动机将不会开始运行。其功能是检测发动机曲轴转角和活塞上止点，是控制点火时确定曲轴位置的信号源。检测信号用于控制点火时间和喷射正时，也是测量发动机转速的信号源。它安装在曲轴、凸轮轴、飞轮或分配器的前端。根据传感器信号产生的原理，可分为磁脉冲式、霍尔式和光电式。氧传感器是系统闭环控制系统中的重要传感器，在反馈信号中起着重要作用，安装在排气管上检测废气中的氧含量并确定空燃比。如果废气中的氧含量高，这意味着氧分子比燃料分子多，并且空燃比稀；如果氧分子越来越少，燃料分子越来越多，这意味着空燃比很浓，燃料分子比氧分子多。氧传感器输入信号，并根据信号调节喷油器，使空燃比处于最佳值，既保证了动

8、力性能，又降低了油耗，达到了理想的排放性能。下一页，返回。氧传感器。废气中氧分子的浓度取决于混合气的空燃比。标准空燃比为。当混合气比标准浓且空燃比小于时。在燃烧过程中，氧分子被完全耗尽，可燃混合物没有氧分子，导致不完全燃烧，并且燃料分子太丰富而不能形成混合物。发现混合物比标准空燃比稀，并且当它大于标准空燃比时。氧分子在燃烧过程中没有完全燃尽，而且废气中的氧分子更多，燃料分子更少，所以形成的混合物太稀薄，而且混合物越稀薄，废气中氧分子的浓度就越大。氧传感器的输出信号间接反映了空燃比然而，只有当混合物的空燃比在接近标准空燃比的窄范围内时，三元催化反应器才能有效地发挥净化作用。因此，氧传感器闭环控制

9、的目的是保证三元催化转化器的排气净化效果，解决动力、油耗和排气污染之间的矛盾。氧气传感器的工作原理如图所示。氧传感器根据不同的结构分为两种类型，一种是氧化锆传感器，另一种是二氧化钛传感器，其中氧化锆传感器应用最广泛，氧化锆()作为敏感元件。上一页，下一页，上一页。氧传感器，氧化锆元件的内部和外部覆盖有薄金属铂，传感器的内部对大气开放，外部暴露在废气中，所以氧化锆只能在上面工作。如果氧化锆的内表面气体中的氧浓度与外表面气体中的氧浓度相差很大，则在氧化锆元件的内部和外部将产生电压。混合气稀薄时，废气中的氧含量高，两侧氧浓度差小，只产生很小的电压，接近于零；当混合气较浓时，废气中几乎没有氧含量，排出

10、的废气与锆管表面的金属铂接触，从而在废气和其他不完全燃烧产物等中残留少量的氧。所有这些都参与化学反应，使得锆管表面上的氧浓度为零，导致内外氧浓度差突然增大，并且两个电极之间的电压突然增大。根据氧化传感器电压变化的输入信号控制燃料喷射量，混合气体的空燃比保持在标准空燃比的窄范围内。上一页，返回，爆震传感器()，如图所示。爆震传感器的作用是精确控制点火正时，使点火时间处于爆震的关键时刻，使发动机获得准确的点火时间和足够的点火能量，使气缸内的可燃混合气能够完全燃烧，获得最大功率、最佳燃油经济性和最低排放。它安装在靠近燃烧室的气缸体或气缸盖上。它可以将发动机爆震时产生的振动和压力波转换成电信号输入，并

11、根据该信号调节点火提前角，以保证任何工况下的点火提前角都接近爆震发生时的最佳角度和时间。爆震传感器的结构内部是一个压电晶体陶瓷板，一个惯性匹配螺钉紧紧地压在压电晶体陶瓷板上，使其具有一定的预压力。下一页，返回爆震传感器()。当压电晶体陶瓷板被敲击时，振动源通过缸体传递到传感器，作用在压电晶体陶瓷板上的压力通过惯性配重改变，产生大约电动势，该电动势被转换成电压信号输入，经过滤波、整形和放大，然后被转换成指示敲击和不敲击的信号。发动机爆震频率通常接近。根据记忆中的最佳点火提前角值进行基本调整，然后逐步提前点火，直到爆震传感器检测到一定程度的爆震。当爆震达到一定值时，在接收到爆震信号后，点火提前角根

12、据预定的控制程序稍微延迟。随着爆震的消失，点火提前角逐渐增大，使得点火提前角始终控制在爆震和不爆震的最佳阈值。从而使气缸内的可燃混合气完全燃烧，产生足够的推力推动曲轴，曲轴带动飞轮转动，产生大扭矩和最大功率。上一页，下一页，返回，爆震传感器()，同时，由于混合气体的完全燃烧，油耗也减少，排气污染也减少到最低点，从而实现环保和排放。电控燃油喷射系统是在发动机、底盘和车身的不同部位安装各种传感器，监测发动机和汽车的实际运行状况，输入信号上一页，下一页，上一页。爆震传感器()内部有永磁体、磁芯(芯)和感应线圈，磁芯由高镍合金制成，外部有永磁体，被感应线圈包围。传感器安装在发动机气缸体上，一些发动机在

13、发动机气缸体的两侧有两个爆震传感器，用于检测爆震强度并将发动机振动频率转换成电压信号进行输入。当发动机具有设定的爆震强度时，爆震传感器输出最大电压信号，以指示由爆震引起的发动机异常振动的频率。共振发生在左和右频率，达到指定的强度。铁磁材料的磁芯被振动抵消，感应线圈中的磁力线改变，通过线圈的磁通量也改变，线圈产生感应电动势，感应电动势是爆震传感器的输出电压信号。该信号的大小与发动机振动频率有关。当传感器的振动频率在设定的爆震强度下与发动机的振动频率共振时，传感器输出最大电压信号。在前一页，返回点火开关信号。当开关钥匙插入点火开关并向右转动时，低压电路路径、仪表灯、转向信号、大灯和小灯照明电路连接

14、。虽然发动机还没有启动，发电机还没有发电，但这些电气设备依靠电池提供电能。由点火开关控制的电源线通向电脑的主继电器，主继电器是电脑的工作电源。当点火开关打开时，电脑主继电器的触点闭合，电源进入电脑，使电脑工作。当点火开关关闭时，电脑的主继电器触点断开，电脑的工作电源切断，电脑停止工作。计算机的另一个电源直接来自蓄电池，蓄电池是计算机内存部分的电源。在点火开关关闭和发动机关闭后，电路仍然保持蓄电池的电压，这样当计算机不能自行关闭电源时测得的故障代码和其他相关数据会长期存储在计算机的存储器中，为维护提供依据。返回，起动信号()，用于判断发动机是否处于起动状态。例如，在启动时，在接收到信号后，根据启

15、动条件控制燃料喷射器，并且燃料喷射量和空气混合物形成高密度的混合物，这有利于启动。该信号与起动机的电源相连，并由点火开关的起动装置控制。返回，空档起动开关信号()。装有自动变速器的汽车通常装有空档起动开关信号()。根据该信号，计算机可以识别自动变速器操纵杆的机构是处于“驻车”或“空档”状态，还是处于“驻车”、“空档”或“行驶”状态，并在怠速时识别其控制电路。如图所示，当点火开关就位时，端子连接到蓄电池的正极。如果自动变速器处于驱动档位，如、或，空档开关关闭，端子处于高电位。如果自动变速器处于“”或“”档，空档开关闭合，由于起动机负载导致电压下降，端子为低电压信号。有了这种信号装置，计算机可以准

16、确地识别和控制，避免误操作，起到保护作用。返回，用于控制空调系统的空调信号()实际上是一个开关。按下信号开关、电路路径、空调压缩机离合器的电流。当离合器咔嗒一声接合时，空气压缩机开始工作。计算机收到该信号后进行校正，并根据空调负荷增加的工况控制喷油器和点火时间，使发动机能满足该工况的功率要求。空调信号与空调压缩机电磁离合器的电源相连。空调压缩机工作时，向计算机发出高电平信号，计算机根据信号控制发动机的点火提前角、怠速和断油速度。在本章中，电子控制的常用传感器和信号装置它们是空气温度传感器、水温传感器、氧传感器和爆震传感器。这些传感器可以完成开环控制和闭环控制，使控制更加完善和准确。根据不同的型号和性能，这些传感器可以分为几种类型：下一页，背面，例如，根据发动机的类型，空气流量传感器可分为两种类型。类型为直接测量，属于质量型，可分为叶片式空气流量传感器、卡门涡街空气流量传感器、热线式空气流量传感器等。型是一种间接压力测量型，分为隔膜式进气管压力传感器和应变式进气管压力传感器。节气门位置