汽车电控系统

课题项目四十八汽车电控系统2课时教学内容传感器、执行器的作用、类型

教学目的掌握汽油机电控系统主要传感器、执行器的作用和类型。

重点难点作用、类型

教学方法讲授多媒体

讲授新课

传感器

一、传感器概述

传感器的概念：指能感受规定的物理量，并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。

汽车传感器的工作条件极为恶劣，因此，传感器能否精确可靠地工作至关重要。在该领域中，理论研究及材料应用发展迅速，半导体和金属膜技术研究及材料应用技术发展迅速，半导体和金属膜技术、陶瓷烧结技术等得到迅猛发展。智能化、集成化和数字化将是传感器的未来发展趋势。

传感器通常由敏感元件、转换元件及测量电路组成。敏感元件是指能直接感受被测量的部分。转换元件是指能将非电量转换成电量的部分。有些敏感元件可以直接输入电量。测量电路是指将转换元件输入的电量经过处理，以便进行显示、记录和控制的部分。测量电路中较多的使用电桥电路。比如后面要讲到的热线式空气流量计。

二、空气流量传感器

为了形成符合要求的混合气，使空燃比达到最佳值，我们就必须对发动机进气空气流量进行精确控制。下面我们来介绍一下几种常用的空气流量传感器。

1、风门式空气流量计

这种空气流量计安装在空气滤清器和节气门之间。

作用：检测吸入空气量的多少，并把检测结果转换成电信号。

组成：风门式空气流量计由两大部分组成，一是担任检测任务的风门部分，二是担任转换任务的电位计。

2、卡门旋涡式空气流量计

涡流式空气流量传

超声波或光电信号，通过检测旋涡频率来测量空气流量的一种传感器。众所周知，当野外架空的风吹时，就会发出“嗡、嗡”的声音，且风速越高声音频率越高，这是气体流过电线后形成旋涡（即涡流）所致。液体、气体等流体均会产生这种现象。同样，如果我们在进气道气流过时，在涡流发生器后部将会不断产生如图所示的两列旋转方向相反，并交替出现的旋涡。这个旋涡就称为卡门旋涡。卡门旋涡式空气流量计就是利用这种这种旋涡形成的，并通过流速的测量直接反映空气流量。

3、热线式（热膜式）空气流量

主要用于高级轿车，为了满足精度高，结构简单，造价又便宜的要求，德国博世公司厚膜工艺，开发出了热膜式空气流量计。热膜式空气流量计的工作原理与热线式空气流量计类似，都是用惠斯登电桥工作的。所不同的是热膜式空气流量计不用铂金作为热线，而是将热线电阻、补偿电阻和线桥电阻用厚膜工艺集中在一块陶瓷片上。这种空气流量计已大量使用于各种电控汽油喷射系统中。二、节气门位置传感器

要由与节气门联动的电位器、怠速触点等组成。电位计的动触点（即节气门开度输出触点）随节气门开度在电阻膜上滑动，从而在该触点上（TTA 端子）得到与节气门开度成正比例的线性电压输出。如图。当节气门全闭时，另外一个与节气门联动的动触点与IDL触点接通，传感器输出怠速信号。

三、氧传感器

氧传感器，用以检测排气中氧的含量，从而间接地判断进入气缸内混合气的浓度，以便对实际空燃比进行闭环控制。当排气中氧的含量过高时，说明混合气过稀，氧传感器即输出一个电信号给ECU，让其指令喷油器增加喷油量；当排气中氧的含量过低时，说明混合气过浓，氧传感器立刻将此信息传递给ECU，让其指令喷油器减少喷油量。目前在汽车上使用的氧传感器主要有二氧化钛氧传感器和二氧化锆氧传感器两种类型的传感器。

四、温度传感器

作用：用来测量冷却水温度、进气温度和排气温度。

种类：温度传感器的种类很多，如热敏电阻式、半导体式和热电偶式等。

五、爆震传感器

爆震传感器是发动机集中控制系统中的重要部件，它的功用是用来检测发动机有无爆震现象发生，并把信号输送给发动机微机控制装置。

检测发动机爆震可以有三个路径，一是检测气缸压力，二是检测发动机振动，三是检测燃烧噪声。根据气缸压力的检测法，精度最好，但是存在着传感器的耐久性差和难以安装的问题。根据燃烧噪声的检测法，由于是非接触式的，其耐久性很好，但是精度和灵敏度偏低，。现在常用检测发动机振动的方法来判断有无爆震。

采用振动检测方法的爆震传感器有磁滞伸缩式和压电式两种。

六、曲轴位置传感器

曲轴位置传感器（又称点火信号发生器），是发动机集中控制系统中最主要的传感器，它用于点火正时控制，也就是控制点火时刻，确定点火的提前角。另外，它还是检测发动机转速的信号源。

曲轴位置传感器可分为磁脉冲式、光电式、霍尔式等等，其中磁脉冲式和霍尔式应用的比较多。

七、转速传感器

转速传感器主要用于发动机转速及车速的检测。发动机转速检测与曲轴位置检测原理相同，但为了提高转速检测精度，需要增加每一转的输出脉冲。

转速传感器一般有两种形式，一种是舌簧开关型，一种是光电耦合型。

执行器

发动机微机控制系统的各种控制功能的实现，都是借助于各自的执行器来完成的；因此，根据发动机微机控制系统具备的控制功能强弱不同，各种车型上控制发动机的执行器亦有多有少。一般来讲，主要的执行器有：电动燃油泵、电磁喷油器和点火装置等。下面将重点介绍发动机微机控制系统中这些主要执行器的结构及工作原理。

一、电动汽油泵

在现代轿车中采用了各种不同的汽油喷射系统，它们的供油方式也不尽相同，但是所有的系统都必须有一个基本部件——电动燃油泵。电动燃油泵的主要任务是提供燃油系统足够的具有规定压力的汽油。

按结构的不同，电动汽油泵可以分为滚柱式、涡轮式、齿轮式和叶片式等。

按安装位置的不同，电动汽油泵又可分为外装式和内装式。

二、喷油器

汽油喷射系统采用的是由发动机ECU 直接控制的电磁控制式喷油器。电磁喷油器的功用是根据ECU的控制信号，向进气歧管、进气总管内喷射定量的雾化汽油。

工作原理：电磁喷油器通过绝缘垫圈安装在进气歧管或是进气道附近的缸盖上，发动机工作时，微机根据传感器输入的信号，经运算判断后输出控制信号，控制大功率三极管导通与截止。当三极管导通时，即接通喷油器电磁线圈电路，产生电磁吸力，当电磁力超过弹簧力的时侯，磁芯被吸动，针阀随之离开阀座，即阀门打开，喷油器开始向进气歧管或者是总管喷射汽油。当大功率三极管截止