第二章电控发动机传感器结构原理与检测

第二章电控发动机传感器的结构原理及检测

教案(章节备课）

第

一

节

概述

教

案

内

容

一、传感器的作用

电控发动机的控制模式如

图:

图电控发动机控制模式图

传感器的进行数据采集并输入到电控单元,电控单元进行数据处理后,发出控制指令控制执行器工作；同时，电控单元也能对传感器和执行器进行功能诊断。

传感器的作用是进行信号变换，把被测的非电量信号转换成电信号输入到电控单元（ECU）。

电控单元按照设定的程序对这些信号进行分析计算，用于在发动机整个工作范围内控制最优燃油喷射量、喷射时间及点火控制、怠速控制、废气排放控制等以减少废气排放并提高发动机功率和燃油经济性。

二、传感器的类型

用于汽油发动机电子控制系统的传感器主要有以下几种类型：

1、热敏电阻：如温度传感器。

2、电位计：如位置传感器.

3、电桥电路:如热线(或热膜）式空气流量传感器（也称空气流量计）。

教案内容4、卡门（KARMAN）涡流：如涡流式空气流量传感器。

5、压敏电阻:如压力传感器.

6、压电晶体:如爆震传感器。

7、石英振荡晶体：如福特汽车早期车型采用的进气歧管绝对压力传感器.

8、热化学效应：如氧传感器.

9、磁感应：如转速传感器。

10、霍尔效应:如转速传感器。

11、光电效应：如光电式曲轴位置传感器。

12、开关：如各种开关信号。

三、传感器接脚的类型

1、电源

传感器的电源有12V，也有5V，还有8V或9V。

图热线式空气流量计电路图（1号脚为12V加热电源）

图冷却液温度传感器电路图（2号脚为5V参考电源）

教案内容

图霍尔式车速传感器电路图

（电源可能为12V、5V、8V、9V）

2、搭铁

图带进气温度传感器的空气流量计电路图

(直接搭铁4号脚，控制模块搭铁3号脚)

传感器（接地）有两种，一种是直接到车身的搭铁，另一种是通过控制模块的搭铁(传感器的搭铁线)。

3、信号

传感器的信号有两种,一种是单信号，即一个传感器只有一条信号线;另一种是双信号,即一个传感器有两条信号，两条信号可能相同也可能不同。

教案内容

图带进气温度传感器的空气流量计电路图

(温度信号5号脚，流量计信号1号脚）

图冷却液温度传感器电路图

（2号脚为5V参考电源/信号)

4、屏蔽

为了避免信号的干扰，传感器信号线通常会有屏蔽线，屏蔽线可能占用传感器接头的接脚，也可能不占用。

教案内容

图爆震传感器线路图（2号脚屏蔽线)

四、传感器信号的种类

1、直流信号（DC）

直流信号的波形如图所示（以节气门位置传感器为例）.

汽车上产生直流信号的传感器或元件有：

1)蓄电池电压提供的（+12V)、控制单元所产生的参考电压(+5V、+8V、+9V）。

2）产生模拟信号的传感器：如冷却液温度、节气门位置、EGR阀门位置、氧传感器、热线式流量计（通用汽车大部分车型除外）、进气歧管绝对压力传感器（福特汽车早期的车型除外）等。

教案内容图直流信号波形图

2、交流信号(AC）

交流信号的波形如图所示(以曲轴位置传感器为例）。产生交流形式的传感器或元件，如磁感应式曲轴/凸轮位置传感器/车速传感器等.

图交流信号波形图

3、固定脉冲信号（频率调制/变频特性）

固定脉冲信号的波形如图所示(以曲轴位置传感器为例）.产生固定脉冲信号的传感器，如霍尔效应凸轮/曲轴传感器/车速传感器、光学感应式凸轮/曲轴传感器/车速传感器等。

教案内容图曲轴位置传感器波形图

4、调变脉冲式信号（脉宽调制）

调变脉冲信号的波形如图所示（以通用汽车点火系统控制为例）.控制模块控制执行元件的驱动信号，如喷油器的控制信号、发动机控制模块发送到点火模块的信号（如丰田IGT、通用EST信号等）.

图通用汽车点火控制信号波形图

5、序列式信号（串行数据)

序列式信号的波形如图所示（以CAN系统传输信号为例)汽车上会产生此种信号的元件，如控制模块诊断系统的各种闪光码、OBD—Ⅱ诊断协议、CAN系统传输信号等。

图CAN系统传输信号波形图

教

案

内

容

第

二

节

传感器结构原理及检测

教案内容一、空气流量传感器(MAF）

1、空气流量传感器的功用

空气流量传感器简称空气流量计,测量进入发动机气缸的所有空气流量，并转换成电信号送给发动机电控单元ECU，空气流量计信号是ECU决定喷油量和点火正时的基本信号之一。

图空气流量计安装位置图（在空气滤清器和节气门之间)

教案内容2、空气流量传感器的类型、结构及工作原理

空气流量计按检测空气流量的参数不同，可以分为体积流量型和质量流量型；

按结构不同，可以分为翼板式（又称叶片式）、卡门涡流式（又分为超声波式和光学式）和热线式（或热膜式)。

翼板式和卡门涡流式属于体积流量型传感器，必须同时检测进气温度才能计算出空气质量流量; 热线式（或热膜式）属于质量流量型传感器，可直接测出空气质量流量。

（1）翼板式空气流量计

原理：在发动机起动后，吸入的空气把测量板从全闭位置推开，使之绕其轴偏转.当气流推力及计量板回位弹簧力平衡时。计量板便停留在某一位置上。进气量愈大,计量板开启的角度也愈来大.这时，测量板转轴上的电位计滑臂也绕轴转动，使电位计的输出电压随之改变。这一信号输入控制单元，控制单元再根据进气温度传感器的信号进行修正，即可测出实际的进气流量.

特点：存在机械磨损等缺点

图翼板式空气流量计组成结构

传感器的结构原理及检测

卡门涡流式空气流量计是利用卡门涡流测量空气流量的,通过测量单位时间内流过的漩涡数量,计算出空气的流速和流量.

漩涡数量的测量方法有两种：一种是采用超声波测量法：即在涡源体的下游两侧设置一对超声波发生器和接收器，当超声波通过气流中的漩涡时,其频率相位会受到干扰而发生变化。控制单元根据这一变化便可计算出单位时间内流过的漩涡数量，从而测得空气流速和流量。