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发动机传感器控制系统是整个汽车传感器的核心

    在汽车发动机运行过程中,各个系统将处于不同的工作状态,如水温、油温、进气压力、节气门位置等。这些信息不能由汽车计算机直接读取,必须转换成计算机能够识别的电信号。完成这样的任务。它把光、电、温度、压力、时间等信息转换成电信号,输入车载计算机系统,通过计算机中预先存储的程序进行计算和分析,从而判断车辆的运行状态。


    发动机传感器控制系统是整个汽车传感器的核心。它由温度传感器、压力传感器、位置和速度传感器、流量传感器、氧传感器和爆轰传感器等多种传感器组成,这些传感器为发动机电子控制单元(ECU)提供发动机工况信息,使ECU能够准确计算和控制发动机工况,从而提高发动机工作效率。检查发动机功率,降低燃油消耗,减少废气排放,进行故障检测。


    由于发动机工作在高温(发动机表面温度可达到150℃,排气歧管可达到650℃),振动(加速度30g),冲击(加速度50g),湿度(100% Rh,-40 C-120 C)和蒸汽、盐雾、腐蚀和污泥污染,发动机控制系统的传感器必须能够承受高温A。在恶劣的环境中,一般工业传感器应比传感器高1-2个数量级,其中最重要的是测量精度和可靠性,否则传感器引起的测量误差最终将导致发动机控制系统难以工作。导致失效的因素。


    温度传感器主要用于检测催化转化器的发动机温度、吸入气体温度、冷却水温度、燃料温度和温度。

   

    温度传感器主要有绕线电阻、热敏电阻和热电偶电阻三种,它们各有特点,应用场合略有不同。

    

    线绕电阻温度传感器精度高,但响应特性差;热敏电阻温度传感器灵敏度高,响应特性好,但线性差,温度适应性差;热电偶电阻温度传感器精度高,测量温度范围宽,但需要be与放大器和冷端处理一起使用。

    

    实用产品包括热敏电阻温度传感器(通用型-50~130℃,精度1.5%,响应时间10ms;高温型600~1000℃,精度5%,响应时间10ms)、铁氧体温度传感器(开/关型,-40~120℃,精度2.0%)、金属或半导体薄膜空气温度传感器(精度2.0%,精度2.0%,5%)。响应时间20ms)等_ 3002

    

    发动机冷却剂温度传感器用于检测发动机冷却剂的温度,并将温度信号传递到发动机控制模块(ECU),作为汽油喷射、点火正时、怠速和废气排放控制的主要校正信号。

  

    进气温度传感器用于检测进气温度,并将进气温度信号转换成电信号,作为汽油喷射和点火正时的校正信号传输到发动机控制模块(ECU)。


    如果发动机温度传感器失效,汽车将难以在非常低的温度下冷起动,预热阶段驾驶特性差,燃料消耗增加,废气排放增加和其他故障。

    

    吸气压力传感器主要用于吸气压力、负压和油压的检测,汽车用压力传感器有电容式、压阻式、差动变压器式(LVDT)、表面弹性波(SAW)。

 

    电容式压力传感器主要用于检测负压、液压和气压。测量范围为20-100kPa。它具有输入能量高、动态响应好、环境适应性好等特点。

    

    压阻式压力传感器受温度影响较大,需要设置温度补偿电路,但适合批量生产;

    

    声表面波压力传感器具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、灵敏度高、分辨率高、输出数字化等特点。用于汽车吸气阀的压力检测,能在高温下稳定工作。它是一种理想的传感器。

    

    进气歧管压力传感器(MAP)的功能是检测进气歧管的真空度,并将压力信号传送到发动机控制计算机。它是控制喷射脉冲宽度和点火正时的主要参考信号。它分为两类:半导体压敏电阻和电容式进气歧管压力传感器。

    

    如果进气歧管压力传感器失效,发动机启动困难,加速性能变差,怠速速度不稳定,燃油消耗大,加速不稳定,回火和点火加速,燃油消耗高。会发生爆燃。

 

    油压传感器用于检测发动机油压,当油压不足时发出报警信号,当油压不足时,仪表板上的油灯会亮,一般有两盏,一盏在主油管上,一盏在气缸盖上。

   

    流量传感器主要用于测量发动机的空气流量和燃料流量,其功能是将从发动机气缸吸入的空气量转换成电信号并发送到发动机控制模块(ECU)。确定燃油喷射量和点火正时是柴油机的基本信号之一。在发动机控制系统中用于确定燃烧条件,控制空燃比,启动和点火。

 

    旋转叶片式空气流量计结构简单,测量精度低。测量的空气流量需要温度补偿。

    

    热膜式空气流量计的测量原理与热线式空气流量计相同,但体积小,适合大批量生产,成本低。

    

    该空气流量传感器的主要技术指标为:工作范围为0.11~103立方米min,工作温度为-40~120度,精度小于1%。

    

    如果空气流量传感器失效,将会出现发动机启动困难、性能紊乱、怠速不稳定、加速回火和点火、高燃耗、爆燃等现象。

    

    燃油流量传感器主要用于检测燃油流量,其动态范围为0~60kg/h,工作温度-40~120℃,精度为1%,响应时间小于10ms。

    

    位置和速度传感器主要用于检测曲轴角度、发动机转速、节气门开度、车速等。目前,汽车上使用的位置和速度传感器主要有交流发电机型、磁阻型、霍尔效应型、簧片开关型、光学型、半导体磁晶体管型等。测量范围为0~360,精度小于0.5,弯曲角度为0.1。

    

    曲轴位置传感器是发动机集中控制系统中最重要的传感器之一。它是确定曲轴转角位置和发动机转速不可缺少的信号源。发动机控制模块(ECU)利用该信号控制燃油喷射、喷射正时、点火时间(点火提前角)、点火线圈的充电闭合角、怠速和电动汽油泵的运行。

  

    根据信号形成原理,曲轴位置传感器(CKP)可分为电磁、光电和霍尔效应三类。

    

    当曲轴位置传感器失效时,发动机启动失败,加速不良,怠速不稳定,间歇性熄火。

    

    凸轮轴位置传感器用于检测凸轮轴的角度位置。发动机控制模块(ECU)使用该信号确定发动机的气缸序列,以控制喷射序列和点火序列。当凸轮轴位置传感器失效时,发动机的输出功率将降低。

 

    节气门开度传感器用于检测节气门开度和开关速度,并将信号转换为电压信号,作为主校正信号发送到发动机控制计算机,控制燃油喷射脉宽、点火正时、怠速和废气排放。它也是空气流量传感器或进气歧管压力传感器的辅助信号。

    

    节气门位置传感器是一个可变电阻。大多数节气门位置传感器包含连接到节气门轴的滑动接触臂,该滑动接触臂围绕由可移动接触轴设置的电阻材料滑动。

    

    模拟节气门位置传感器是三线制传感器,来自计算机电源的一条线路的5V电压为传感器的电阻材料供电,另一条线路连接电阻材料为传感器提供接地(负极)。nd提供信号输出到(ECU)计算机。电阻材料上的每个点的电压由可动触点检测,该可动触点与节气门角度成比例。

    

    开关节气门位置传感器是由两个开关触点和一个空闲开关组成的旋转开关,该空闲开关由一个常闭触点组成。当节气门处于怠速位置时,它处于关闭状态。发动机控制计算机的空闲输入信号端子接地在熨斗上。当发动机控制计算机接收到这个信号时,发动机可以进入怠速闭环控制或控制。当发动机停止在(向后)状态下喷射燃料时,当另一个常开触点的节气门打开达到满负荷状态时,发动机控制计算机的输入信号端子接地。当发动机控制计算机接收到这个信号时,发动机可以进入满负荷浓缩控制状态。

  

    节气门是一个很重要的传感器,因为计算机利用其信号来计算发动机负荷、点火时间、排气再循环控制、怠速控制,节气门位置传感器不好会导致加速滞后和怠速不稳定,以及驱动性能问题和排放测试失败。

    

    如果节气门传感器失效,发动机起动困难,怠速不稳定,发动机性能差,发动机容易熄火,减速时负荷变化时会产生颠簸。

    

    一旦传感器的结构和原理偏离了理论空燃比,三元催化剂对CO、HC和NOx的净化能力将显著降低,因此,为了达到装有三元催化转化器的发动机的最佳排气净化性能,混合气的空燃比必须控制在接近理论空燃比的非常窄的范围内。

    

    氧传感器用于检测进入三元催化转化器的废气状态。三元催化转化器是发动机上不可缺少的传感器,目前汽车用氧传感器主要有氧化锆和氧化钛两种。

   

    氧化锆氧传感器的基本元件是特殊的陶瓷体,即氧化锆固体电解质。陶瓷体为管状(锆管),用安装螺纹固定在固定套筒内,锆管表面装有透气铂电极、保护管和线连接器。其内表面与大气连接,外表面与废气连接,外表面安装有保护套。套筒上设有通风槽,锆管陶瓷体为多孔,使氧气渗入固体电解质。当温度高于300℃时,氧会电离。如果陶瓷体(大气)外部测量的氧浓度不同,则两个铂电极表面将发生电压降。高含氧量侧为高电位。当混合气稀薄时,排气中含氧量较多,且两侧浓度差较小时,仅产生较小的电压;相反,当混合气稠密时,产生高压。氧传感器的外表面可以测量,发动机排气中的氧含量主要取决于混合气的空燃比。因此,ECU可以根据氧传感器输入的电信号来分析汽油的燃烧状态,从而及时修正燃油喷射量,使空燃比处于理想状态,即λ=1。所以这个传感器也叫做λ传感器。

 

    氧传感器一般有单线、双线、三线和四线四种引线,单线为氧化锆氧传感器,双线为氧化钛氧传感器,三线和四线为氧化锆氧传感器。

    

    三线制氧传感器与四线制氧传感器的区别在于,三线制氧传感器的加热器负极与信号输出负极共用一条线,四线制氧传感器的加热器负极与信号负极分别使用一条线。

    

    爆轰传感器是指由燃烧室内最终的混合物引起的自燃的异常现象。由于爆震会产生高强度的压力波冲击燃烧室,不仅会听到尖锐的金属声,对发动机部件也会产生较大的冲击。提前点火是爆震的主要原因。为了使发动机以最大功率运转,最好将点火时间提前到极限范围。e是发动机不会引爆的地方,因此必须在点火系统中增加引爆传感器。

 

    爆震传感器用于检测发动机燃烧过程中是否发生爆震,并将爆震信号作为重要参考信号传输到发动机控制计算机以校正点火提前角。

    

    常用的爆轰传感器主要是安装在发动机缸体上的压电传感器。该传感器利用了晶体或陶瓷多晶的压电效应,也可以使用掺杂硅的压阻效应,传感器外壳上装有压电元件、配重块和导线,其原理是当发动机缸体的振动传递到传感器上时。壳体,壳体与配重块发生相对运动,挤压夹在中间的压电元件和配重改变输出电压信号,而控制部件只能检测7KHZ振动产生的电压。为了避免爆炸,点火时间应该相应地延迟。

    

    磁致伸缩爆轰传感器的形状和结构包括永磁体、永磁体磁化的强磁芯和磁芯周围的线圈,其工作原理是当发动机气缸体振动时,传感器与发动机在大约7kHz处发生共振,强磁材料的磁导率也随之增大。铁心发生变化,导致通过铁心的永磁体的磁通密度也发生变化,从而在铁心周围的绕组中产生感应电动势,并将电信号输入ECU。


    爆轰传感器有两种类型:非谐振式和谐振式。它们通常安装在2到3个圆柱体之间,或者1到2个圆柱体之间,或者3到4个圆柱体之间。

    

    当爆震传感器发生故障时,发动机将爆燃,点火正时错误,燃油消耗高,功率降低,发动机工作正常。

    

    当然,发动机上还有很多传感器,就像我们的眼睛、耳朵、鼻子和皮肤一样,可以将我们所看到的、听到的、闻到的和感觉的所有信息转换成电信号,并将其传输给汽车的计算机系统,以便发动机做出正确的判断,帮助驾驶员更好地驾驶汽车。随着技术的发展,越来越多的传感器将被安装在发动机上,并且变得越来越智能。

     来源:www.inste.com.cn


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