汽车传感器原理

节气门阀体

Throttle Body 节气门位置传感器

Throttle Position Sensor 概要 设置在节气门阀体检测节

气门开度的传感器微机根据节气门位置传感器的信号进行喷油量的

修正有开关式 Switch Type 和可变电阻式 Linear Type

节气门位置传感器 Throttle

Position Sensor 2 可变电阻式节气门位置传感器

Linear Type Throttle Position Sensor 节气门位置传感器

Throttle Position Sensor 3 可变电阻 开关式节气

门位置传感器 Linear Switch Type Throttle

Position Sensor 缓冲器

Dash Port 防止节气门快速地 关闭确保燃烧

时 必要的最少空气和 燃料供给 进气温度传感器

Air Temperature Sensor 空气里的氧密度温度上升密度变

小温度下降密度变大若燃料喷射量一定空气温度高时混合气将变成

过浓状态空气温度低时混合气将变成过稀状态为了决结这些问题由

热敏式电阻来组成的温度开关来修正油量 水温传感器

Water Termo Sensor 检测出发动机冷却水温度由热敏电

阻阻值变化范围大来组成 遮旨在冷却水通道用阻值的变化来检测出

温度的变化微机根据这信号进行喷射量的控制 发动机温度上升-电

阻变小-电压上升 发动机温度下降-电阻变大-电压下降 曲轴

位置传感器 Crank

Angle Sensor

曲轴位置传感器 Crank

Angle Sensor

曲轴位置传感器

Crank Angle Sensor

曲轴位置传感器

Crank Angle Sensor

一定的电流通过霍尔原件不纯在磁场时霍尔原件两侧无电位差但纯

在磁场时且与电流方向垂直这时霍尔元两侧产生电位差这种现象叫

霍尔效应 曲轴位置传感器

Crank Angle Sensor

曲轴位置传感器

Crank Angle Sensor

曲轴位值传感器

Crank Angle Sensor

氧传感器

Oxygen Sensor 为了降低有害气体的排放设置三元催化

器三元催化器净化效率在理论空燃比附近时最高因此把空燃比控制

在理论空燃比范围内所以在排气通道设氧传感器来检测空燃比的状

态传感器有氧化钛式和氧化锆式两种 氧传感器

Oxygen Sensor 1 氧化锆式氧传感器 最常用氧

化锆管的 Zr O2 内表面与大气相通外表面与废气相通从外侧导入

浓度低的排气若陶瓷体内大气外废气侧氧含量不一致即存在者浓差

时在固体电解质内部氧离子从大气一侧向排气一侧扩散结果锆元件

成了一个微电池在锆管两铂极间产生电压当混合气稀时排气中所含

氧多两侧氧浓度差小只产生小的电压而混合气浓时排气中氧含量少

产生的电压高 一曲轴位置传感器CKP凸轮轴位置传感器CMP

曲轴位置传感器也称为NE信号传感器发动机ECU利用NE信号检测发

动机转速

凸轮轴位置传感器也称为G信号传感器 G信号将标准曲轴转角通

知发动机ECU标准曲轴转角用于根据每个气缸的TDC上止点确定喷射

正时和点火正时

分类 根据其检测并输入发动机微机控制装置的信号类型分曲

轴位置传感器凸轮轴位置传感器包括活塞上止点检出型及曲轴转角

检出型两种 而根据信号形成的原理分类曲轴位置传感器凸轮

轴位置传感器又可分为磁脉冲式光电式和霍尔效应式三大类

就其安装部位有在曲轴前端凸轮轴前端飞轮上和分电器内的 1

电磁式曲轴位置传感器的外型 A磁脉冲式曲轴位置传感器 HONDA

曲轴位置传感器 HONDA曲轴位置传感器的信号轮 HONDA曲轴位置传

感器 HONDA汽车曲轴位置传感器的安装位置 1 Ne信号发生器结构与

波形 Ne信号是检测曲轴转角位置及发动机转速的信号 2 G信

号发生器结构与波形 G信号是用于辨别气缸及检测活塞上止点位置

压缩上止点前10 ° GNe信号与曲轴转角的关系 G1G2信号与NE信

号组合应用 产生曲轴1O转角信号的原理 2号磁头产生120°信号

上止点前70 ° B光电式曲轴位置传感器 结构示意图 2光电式曲

轴位置传感器的工作原理 3传感器与发动机控制模块之间的连接电

路 C 霍尔效应式曲轴位置传感器 霍尔效应的原理 霍耳效应的

工作原理 UH RHIB d RH－霍尔系数 d－基片厚度I－控制电流B

－磁场强度 当结构一定且电流强度I为定值时霍尔电压UH与磁

场强度B成正比霍尔式曲轴位置传感器就是利用触发叶片或叶轮改

变通过霍尔元件的磁场强度使霍尔元件产生脉冲的霍尔电压信号经

放大整形后即为曲轴位置传感器的输出信号 3．触发叶片的霍尔式曲

轴位置传感器应用 安装在发动机曲轴前端 霍尔发生器的工作原

理 霍尔式曲轴位置传感器输出信号 4．美国chrysler公司采用触发

轮齿霍尔式曲轴位置传感器的应用安装在发动机飞轮壳上 触发轮

齿霍尔式曲轴位置传感器工作原理 触发轮齿霍尔式曲轴位置传感器

信号波形的特点 5传感器与发动机控制模块的连接电路 二温度传感

器 类型 温度传感器根据工作原理不同分为热电偶金属测温电

阻和热敏电阻三种类型其各自特点如表所示 传感器的连接电路 传

感器的电压特性 HONDA汽车发动机冷却液温度传感器 发动机冷却液

温度传感器 进气温度传感器 进气温度传感器 HONDA汽车进气温度

传感器 TOYOTA进气温度传感器 三氧传感器 氧传感器的安装位置

氧传感器的安装位置 JETTA氧传感器的外型 SANTANA氧传感器 时

代超人氧传感器 宝来六线式氧传感器 同步信号传感器基本结构

它主要由脉冲环和霍尔信号发生器组成同步信号脉冲环占分电器转

角180°它随分电器轴转动当脉冲环进入信号发生器时同步信号传感

器输出高电位5V当脉冲环离开信号发生器时同步信号传感器输出低

电位OV在分电器转一周中高低电位各占180°各相当于曲轴转角

360° 当脉冲环的前沿进入信号发生器时即产生5V电压信号时对

四缸发动机来说表示下一个到达上止点的是第14缸活塞其中第1缸

为压缩行程第4缸为排气行程对六缸发动机来说表示下一个到达上

止点的是第34缸其中第3缸为排气行程第4缸为压缩行程 当脉冲环

的后沿离开信号发生器时即信号电压降为OV时表示下一个到达上止

点的仍是上述两个气缸的活塞但气缸工作行程与前相反 利用同步信

号对上述两缸的定位建立了参考点即可按照发动机的工作顺序四缸

机为1-3-4-2六缸机为1-5-3-6-2-4对各缸进行喷油和点火 同步信

号传感器的工作电路如图所示 6传感器的信号输出特点

随着发动机转速的上升传感器输出信号的频率将越来越大但信号的

振幅基本不变 霍尔式凸轮轴位置传感器动画 1．因电阻与温度间

的非线性程度较严重有时需要做线性处理 2．有时需要互换用电阻

3．振动严重的场合可能会造成破损 1．可测量很小部位的温度 2．可

缩短滞后时间 3．灵敏度高 4．不能忽略导线电阻造成的误差 5．最

适于测量微小的温度差 6．测量机构简单且价格低廉 7．因信噪比较

高所以对系统性计量工程来说经济性好 热敏电阻 1．难以缩短滞后

时间 2．在振动严重的场所下可能出现破损 3．受导线电阻的影响需

要修正 1．适于测定较大范围的平均温度 2．不需要标准触点等 3．与

热电偶相比常温左右的精度较高 金属测温电阻 1．需要标准触点

2．标准触点与补偿导线有误差 3．在常温下不注意修正难以得到较

高的精度 1．可测定很小部位的温度 2．可缩短滞后时间 3．耐振动

与冲击 4．适于测定温度差 5．测定范围宽 热电偶 缺点 优点 测量

用部件 车辆电子控制系统中使用了多种温度传感器但均采用热

敏电阻式温度传感器车辆电子控制系统主要的温度传感器及其作用

如表所示 用于监测EGR阀的工作是否正常以提醒司乘人员 EGR监

测温度传感器 在催化剂变换器异常发热时能够快速地发出报警信号

以便保护催化剂变换器并防止高温引发故障 排气温度传感器催化剂

温度传感器 检测车辆空调蒸发器处的制冷剂温度用于空凋温度自动

控制 蒸发器温度传感器 检测车厢外的温度用于车辆空调温度自动

控制 车外温度传感器 检测车厢内的温度用于车辆空调温度自动控

制 车厢温度传感器 液压油温度传感器安装在自动变速器油底壳内

的阀板上用于检测自动变速器液压油的温度以作为电脑进行换挡控

制油压控制和锁止离合器控制的依据 自动变速器油温度传感器 检

测燃油箱中燃油的温度用于喷油量修正控制 燃油温度传感器 检测

进气温度向ECU输入进气温度信号作为燃油喷射和点火正时的修正

信号 进气温度传感器 检测发动机冷却液温度向ECU输入温度信号

作为燃油喷射和点火正时的修正信号同时也是其它控制系统的控制

信号 发动机冷却液温度传感器 主要作用 传感器名称 热敏电

阻式温度传感器测量原理 半导体的电阻随温度变化而改变其

对温度的灵敏度比金属材料高变化也比较复杂可归为三种情况电阻

随温度的上升而增大电阻随温度的上升而减小在某一临界温度下电

阻跃变热敏电阻就是利用半导体的这种温度特性制成正温度系数热

敏电阻PTC负温度系数热敏电阻NTC和电阻突变的热敏电阻CTR 热

敏电阻的温度特性 传感器结构 热敏电阻式温度传感器的核心元

件为热敏电阻其结构如图所示从热敏电阻的温度特性中可知使热敏

电阻式传感器具有较高灵敏度和线性度的温度变化范围都是有限的

车辆电子控制系统中各温度传感器的工作温度是不同的比如发动机

冷却液温度传感器的工作温度为-20130℃而排气温度传感器的工作

温度则为6001000℃选择不同的氧化物控制掺入氧化物的比例和烧结

温度等就可得到适用于不同温度的热敏电阻 冷却液传感器动画 几

种车型的冷却液温度传感器外形 作用 氧传感器是排气氧传感器

的简称其功用是通过监测排气中氧离子的含量来获得混合气的空燃

比信号并将该信号转变为电信号输入ECUECU根据氧传感器信号对喷

油时间进行修正实现空燃比反馈控制闭环控制从而将过量空气系数

λ控制在098-102之间空燃比AF约为147使发动机得到最佳浓度的

混合气从而达到降低有害气体的排放量和节约燃油之目的 类型

发动机燃油喷射系统采用的氧传感器分为氧化锆ZrO2式和氧化钛

TiO2式两种类型氧化锆式又分为加热型与非加热型氧传感器两种氧

化钛式一般都为加热型传感器氧传感器安装在排气管上 安装位置

几种车型的氧传感器外形 3 磁电式曲轴位置传感器的应用一 丰田

公司磁脉冲式曲轴位置传感器 ECU将30 °度转角时间均分为30等

分即产生曲轴转角的1 °度信号发动机转速的检测也由ECU依照NE

信号的两个脉冲60 °曲轴转角所经过的时间为基准计测发动机转速

由于G1G2信号发生器安装在第六缸和第一缸上止点前10度位置故

G1G2信号分别可检测到发动机第六缸和第一缸压缩行程上止点前

10 °位置作为气缸判别信号和活塞上止点信号的依据用以确定相对

每缸上止点的喷油正时和点火正时 利用G信号和NE信号组合就

可测定特定气缸的曲轴转角位置将GNE信号输入ECU可决定满足多种

运行条件的喷油量和喷油时刻并确定基本点火提前角 3 磁电式曲轴

位置传感器的应用二 信号盘和曲轴皮带轮一起装在曲轴上随曲

轴一起旋转信号盘的外缘沿圆周每隔4度加工一齿共有90个齿此外

每隔120 °布置一个凸缘共三个安装在信号盘边沿的传感器盒其内

装有3个带有永久磁铁及铁心的电磁线圈磁头其中磁头2对着信号盘

的120 °度凸缘用于产生120 °信号磁头1和磁头3对着信号盘的

齿圈两者共同产生曲轴1度信号磁头1相对于磁头3间隔3 °曲轴

转角的位置安装信号发生器内有信号放大及整形电路并通过连接器

与ECU相连线束2和线束4分别为信号放大电路的电源线和地线而线

束1和线束3可输出120 °信号和1 °信号 由于磁头1和磁头3

相隔3 °安装且两磁头所对应的脉冲信号周期占曲轴转角均为4°

故磁头1和磁头3所产生脉冲信号的相位差恰好为1°将这两个脉冲

信号经信号处理后即可产生1 °度曲轴转角信号 由于产生

120 °信号的磁头2安装在气缸压缩上止点前70 °的位置故其信号

亦可称为上止点前70 °信号即发动机在运转过程中各缸在压缩行程

上止点前70 °时均由磁头2产生一个点火基准脉冲信号 1 光电式

曲轴位置传感器的结构示意图 发光二极管 感光二极管 控制电路

分火头 光栅盘 密封盖 信号盘 曲轴转角传感器 光电式曲轴位置传

感器的工作原理 当光栅盘挡住发光二极管的光线时感光二极管

截止控制电路输出低电平当缝隙对准发光二极管与感光二极管

name=baidusnap0>时光线照射到感光二极管上控制电路输

出高电平 分电器轴转一轴由360条缝隙所控制的电路输出360

个脉冲信号每个脉冲信号对应于分电器轴1度转角2度曲轴转角此信

号作为向ECU输入的转角信号由缝隙较宽的一缸上止点位置标志和

60 °间隔缝隙所控制的电路将向ECU输入一缸上止点位置信号和

缸序判别信号 4传感器的信号特点 随着发动机转速的上升传感

器输出信号的频率将越来越大但信号的振幅基本不变 光电式曲轴传

感器的实物 1 霍尔效应式曲轴位置传感器的结构示意图 当电

流I通过放在磁场中的半导体基片称为霍尔元件且电流方向与磁场

方向垂直时在垂直于电流于磁场的霍尔元件的横向侧面上产生一个

与电流和磁场强度成正比的电压称霍尔电压霍尔电压可用下式表达

GM公司霍尔式位置传感器 传感器被安装在曲轴前端采用触发叶

片的结构形式在发动机曲轴皮带轮前端固装着内外两个带触发叶片

的触发叶轮与曲轴一起旋转外触发叶轮外缘上均匀分布着18个触发

叶片和18个窗口每个触发叶片和窗口的宽度均为10度弧长内触发叶

轮外缘上设有3个触发叶片和3个窗口三个触发叶片的宽度不同分别

为20 °30 °和10 °弧长由于内触发叶轮的安装位置关系宽度

为100 °弧长的触发叶片前沿位于压缩行程一四缸上止点前75 °

90 °弧长的触发叶片前沿在六三缸压缩行程上止点前75 °10 °

弧长的触发叶片前沿在五二缸压缩行程上止点前75 ° GM公司霍尔

式位置传感器 1°信号外信号轮120 °信号 上止点前75 ° 内信

号轮

外触发叶轮每旋转一周产生18个脉冲信号称为18X信号一个脉冲

周期对应20 °曲轴转角ECU对18X信号进行处理即可求得1 °曲轴

转角信号ECU可根据1 °曲轴转角信号精确控制点火时刻内触发叶

轮每旋转一周产生3个不同宽度的电压脉冲信号称为3X信号脉冲信

号上升沿分别相对于一四缸三六缸和二五缸压缩行程上止点前75度

可用于ECU判别当前点火的气缸和计算点火时刻的基准信号 在25L

发动机飞轮上共有8个凹槽分为两组对称分布每组4个每个间隔20

度而40L发动机飞轮上共有12个凹槽分为3组每组相隔120度也有

4个凹槽每槽相隔同样为20度 当飞轮齿槽通过传感器的信号发生

器时霍尔传感器输出高电位5V当飞轮齿顶与传感器成一直线时传感

器输出低电位03V因此每当1个飞轮齿槽通过传感器时传感器便产生

1个高低电位脉冲信号当飞轮上的每一组槽通过传感器时传感器将产

生4个脉冲信号其中四缸发动机每1转产生2组脉冲信号六缸发动机

每1转产生3组脉冲信号传感器提供的每组信号可被发动机ECU用来

确定两缸活塞的位置 如在四缸发动机上利用一组信号可知活塞1

和活塞4接近上止点利用另一组信号可知活塞2和活塞3接近上止点

故利用曲轴位置传感器ECU可知道有两个气缸的活塞在接近上止点

由于第4个槽的脉冲下降沿对应活塞上止点TDC前4°故ECU根据脉

冲情况很容易确定活塞上止点前的运行位置另外ECU还可以根据各

脉冲间通过的时间计算出发动机的转速 ECU根据其输出信号可

以知道两个气缸的活塞在接近上止点位置但并不清楚是哪个气缸还

需要有判缸信号相配合即需要有同步信号传感器向ECU提供信息故

同步信号传感器是一个提供气缸判别定位信号的传感器它与曲轴位

置传感器产生的曲轴位置和转速信号相配合可以保证发动机正常的

喷油和点火顺序 chrysler公司的同步信号传感器 chrysler公

司的同步信号传感器也为霍尔效应式它安装在分电器内其示意图如

所示 同步信号传感器的基本结构 原理 根据Nernst原理当加热的

时候传感器利用陶瓷体的多孔特性吸收空气中的氧并将其电解对应

氧传感器内外氧含量的不同就可以产生电势差通过测量这个电势差

就可以得到当前排气残余的氧含量 由于排气残余的氧含量在 1附

近有非常明显的变化这样将导致氧传感器在 1附近也产生一个跳跃

性的输出电压变化 氧传感器 315

输出电压 过量空气系数 氧传感器

414 安装 氧传感器安装在排气管上的位置不仅要能够反映出所有

气缸的排气成分而且还必须有足够高的温度 － 非加热形传感器应

当工作在350℃以上 － 加热型传感器应当工作在150℃以上 氧传

感器 414 特性 － 1时混合气浓

输出值为8001000mV 1时混合气稀输出值为100mV LSU型除外 －

长期暴露在过高的排气温度中氧传感器对空燃比变化的响应速度开

始放慢而这将导致两态控制响应延迟变化周期延长电子控制器中有

一个诊断功能模块则负责监控这种控制响应的频率当发现氧传感器

响应过于延迟时会点亮诊断灯以警告司机 信号电压 信号电压 信号

电压 时间 a-新氧传感器 b-旧氧传感器I c-旧氧传感器II T-信号

周期 氧传感器 515 产品类型

1 非加热型氧传感器 LS 氧传感器

615 特点 － 价格适中 － 结构紧凑结实 － 耐高温性能好最

高工作温度可达1000℃ 选择以铬镍铁合 金作为保护套管时

－ 耐冲击性好 － 耐腐蚀性强 － 可选择带电缆接地形式的产

品 － 能抵御污物覆盖和中毒 － 工作性能稳定可靠 － 服务寿

命 80000km 典型产品 － LS21 产品类型 1 非加热型氧传

感器 LS 氧传感器 715 产品类型

2 加热型氧传感器 LSH 氧传感器

815 特点 － 在较低的排气温度下 如怠速 仍能保 持工作

－ 从而有效地实现闭环控制 － 更加灵活的安装位置 － 更快

地进入工作状态 － 更灵敏的动态响应能力 － 更强的抗污染能

力 － 更长的使用寿命≥160000km 典型产品 － LSH24LSH25 产

品类型 2 加热型氧传感器 LSH 氧传感器

914 产品类型 3 平板型氧传感器 LSF 氧传

感器 1015 说明 相比LSH型氧传

感器LSF型的活性陶瓷体为板状大部分在陶瓷支承体内有双层保护

套管具有更强的抗化学腐蚀和更大的抗机械应力的能力 特点 －

缩短了闭环控制的启动时间 － 稳定的控制性能 － 降低了加热

频率 － 小尺寸低总量 － 绝缘地设计 典型产品 － LSF4 产

品类型 3 平板型氧传感器 LSF 氧传感器

1115 产品类型 4 宽带氧传感器 LSU 氧传感

器 1215 原理 宽带氧传感器在

Nernst腔的基础上又增加了一个电化学元－泵氧元在泵氧元开有一

狭缝排气从狭缝进入测试腔扩散腔 加在泵氧元上的电压可以保证

当测试腔内的氧多时排除腔内的氧而当腔内的氧少时供氧从而使得

提供给泵氧元的电流就反映了排气中的空气过量系数 2 泵氧元 Ip

泵氧元电流 UH加热器电压 Uret参考电压 排气 产品类型 4

宽带氧传感器 LSU 氧传感器 1315

特性 宽带氧传感器和双阈型的氧传感器有明显不同 双阈型的氧传

感器直接利用Nernst腔的电压信号作为测量值 而宽带氧传感器将

经过特殊处理和控制的泵氧元供给电流作为测量空气过量系数的参

数这样传感器产生的就不是Nernst腔产生阶跃函数性质的响应而是

连续递增的信号 产品类型 4 宽带氧传感器 LSU 氧传感器

1415 特点 － 能在λ 07空气

成分的宽范围内 精确地给出连续的特征变化曲线 － 100ms

的响应时间 － 结构紧凑结实 － 良好的抗老化腐蚀沉淀中

毒等能力 － 对路面冲击不敏感 － 双层保护套管 － 使用寿命

160000km 产品类型 4 宽带氧传感器 LSU 典型产品 － LSU4

注意 － 氧传感器应安装成跟水平面夹角大于等于10°并使其尖

端朝下以避免冷起动时冷凝水聚集在传感器壳体与传感陶瓷之间 －

不得使氧传感器侧的电缆金属扣环不适当地加热发动机停车后尤其

如此 － 不得在氧传感器的插头上使用清净液油性液体或挥发性固

体 － 请按要求的扭矩 5060Nm 拧紧 检测提示 － 氧传感器

LSU型除外 正常工作且系统处于λ闭环控制时借助转接器并利用万

用表测量其信号电压应为0109V范围内反复变化的其变化频率约为

每分钟一二十次 － 若输出信号始终在055V附近固定不变或变化

很缓慢或信号始终在05 maxbook118com05V的区间波动则系统工

作仍不正常须查找原因 氧传感器

1515 三继电器 继电器功用是接受ECU的微电指令信号

输出强电控制电流它承受和输出蓄电池 电压点火开关闭合ON后继

电器即 接通ECU燃油泵点火系冷起动喷油器 喷油器辅助空气阀等

执行元件使喷 射系统处于待命状态 如图2-19为燃油泵继

电器和旁通继电器可以使燃油泵以高 低两种转速运转起动时采用高

转速正常运转是采用低转速 车速传感器VSS 功用给ECU提供车速

信号SPD信号用于巡航控制和限速断油控制也是自动变速器的主控

制信号 安装位置组合仪表内或变速器输出轴上 类型舌簧开关式和

光电式两种 光电式VSS结构原理与光电式CPS基本相同 舌簧开关

式VSS结构如图5－49所示 开关式VSS 车速传感器 开关式VSS电

路 检修 检查电源电压应正常 转动驱动轮测量输出信号应为12V 脉

冲信号 信号开关 1起动开关STA 起动时给ECU提供起动信号 2空

调开关A／C空调工作时向ECU输入空调工作信号 3档位开关 由PN

档挂入其它档时向ECU输人挂档信号挂入P或N档时空档位置开关提

供PN档位置信号 4制动灯开关制动时向ECU提供制动信号 5动力转

向开关方向盘转动时向ECU输入转向信号 6巡航定速控制开关进入

巡航控制状态时向ECU输入巡航控制状态信号 通用汽车曲轴位置传

感器的安装位置 2磁感应式曲轴凸轮轴位置传感器传感器工作原理

1信号转子 2传感线圈 3永久磁铁 a 接近 b 对正

c 离开 图 磁感应式转速传感器工作原理 当信号转子旋转时

磁路中的气隙就会周期性的发生变化 磁力线穿过的路径为永久磁铁

N极→定子与转子间的气隙→转子凸齿→转子凸齿与定子磁头间的气

隙→磁头→导磁板→永久磁铁S极 磁路的磁阻和穿过信号线圈磁

头的磁通量随之发生周期性的变化根据电磁感应原理传感线圈中就

会感应产生交变电动势 当信号转子按顺时针方向旋转时转子凸齿

与磁头间的气隙减小磁路磁阻减小磁通量Φ增多磁通量变化率增大

感应电动势 E 为正如图中曲线 abc 所示当转子凸齿接近磁头边缘

时磁通量Φ急剧增多磁通变化率最大感应电动势最高如图中曲线b

点所示转子转过b点后虽然磁通量Φ仍在增多但磁通变化率减小因

此感应电动势E 降低 磁感应式转速传感器中传感线圈的磁通量Φ

和电动势E波形 a低低速时输出波形b高速时输出波形 当转子转

到凸齿的中心线与磁头的中心线对齐时如图b所示虽然转子凸齿与

磁头间的气隙最小磁路的磁阻最小磁通量Φ最大但是由于磁通量不

可能继续增加磁通量变化率为零因此感应电动势E为零如图中曲线c

点所示 当转子沿顺时针方向继续旋转凸齿离开磁头时如图c所示

凸齿与磁头间的气隙增大磁路磁阻增大磁通量Φ减少所以感应电动

势E为负值如图中曲线cda所示当凸齿转到将要离开磁头边缘时磁通

量Φ急剧减少磁通量变化率达到负向最大值感应电动势E也达到负

向最大值如图中曲线上d点所示 由此可见信号转子每转过一个凸

齿传感线圈中就会产生一个周期的交变电动势即电动势出现一次最

大值和最小值传感线圈也就相应地输出一个交变电压信号 特点

1 磁感应式器转速传感器的突出优点是不需要外加电源永久磁铁起

着将机械能变换为电能的作用其磁能不会损失当发动机转速变化时

转子凸齿转动的速度将发生变化铁心中的磁通变化率也将随之发生

变化转速越高磁通变化率就越大传感线圈中的感应电动势也就越高

2由于转子凸齿与磁头间的气隙直接影响磁路的磁阻和传感线圈输出

电压的高低因此在使用中转子凸齿与磁头间的气隙不能随意变动气

隙如果有变化必须按规定进行调整气隙一般设计在02－04mm范围内

信号处理电路 电路包括信号产生电路线圈电感 线圈电阻 输出交

流模拟信号 信号电压幅值及信号频率与转速成正比输出信号 通过

过零件波电路转换为数字信号 该信号再输送给微处理器 当信号盘

转角宽度增加时信号间隔增宽过零电压时间宽度增宽 信号波形示

例 检测提示 － 温度传感器正常工作时借助转接器引出信号利用

万用表测量其信号 输出应为05V范围内连续变化的电压 －

20℃时TF-W型温度传感器的名义电阻为25kΩ±5 － 分别利用冷

热水 如电热杯加热冷水 或大功率电吹风加热以改变温 度传感

器探头部分的温度用万用表测量应能观察到电阻值的变化 温度传感

器 TF-W与 TF-F 55 3曲轴位置传

感器 4凸轮轴CPS 功用 凸轮轴位置传感器CMPS给ECU提供曲轴转

角基准位置第一缸压缩上止点信号作为燃油喷射控制和点火控制的

主控制信号 曲轴位置传感器CKPS有时称为转速传感器用来检测曲

轴转角位移给ECU提供发动机转速信号和曲轴转角信号作为燃油喷

射控制和点火控制的主控制制信号 安装位置与曲轴有精确传动关

系的位置如曲轴凸轮轴飞轮或分电器处 类型电磁式霍尔式和光电

式三种 3转速传感器和曲轴位置传感器 有分电器的系统转

速信号多取自点火系分电器内的位置传感器信 号输入ECU无分电器

的从信号发生器处取脉冲信号输入ECU作为确定 基本喷油量的重要

参数还有的将磁电式传感器装载曲轴的前端用一个 齿形盘来作为连

续输出脉冲的激励手段也有的将传感器装载曲轴后端飞 轮处利用飞

轮的齿圈作为激励如将传感器装在变速器输出端即为车 速传感器如

图2-15所示即为飞轮齿圈作为激励的情况 曲轴位置传感

器是在齿盘上制一宽齿槽或装 一个销钉通常制造齿圈时缺一二个齿

代 表了第一缸上止点前的某一位置当尺宽槽转动 到与传感器相对

位置时通过线圈的磁通量发 生不同于正常齿槽的变化产生的感应电

动势向 ECU提供不同的信号便计算出一缸上止点位置 4凸轮轴位置

同步信号传感器 如图2-16所示为凸轮轴位置传感器的工作

原理图此种传感器一般装 在分电器或凸轮轴上轴转动一周出现一次

电压升高信号假设曲轴 位置传感器信号位A凸轮轴位置传感器信号

为B那么一个工作循环出现两次信号A一 此信号B只有当A B信号

同时进入电控单元 时才控制喷油器喷油 感应线圈 正时转子 磁

铁 永久磁铁 NS NS NS 磁铁 信号转子 A B C 通过COIL的 磁通量

点火信号 产生电压 秃顶 交流波形 磁感式 NE转子 霍尔传感器 窗

口 叶片 窗口 叶片 SGT信号 SGC信号 maxbook118com 霍尔式 转

子 霍尔传感器 磁铁 霍尔传感器 叶片 叶片 输出值 高 低 窗口

叶片 SGT信号 SGC信号 传感器 霍尔元件装置 SGT SGC ECU 霍尔式

A B V 0 V 霍尔效应原理 Hall Effect 传感器 信号盘 转子

SGT RPM信号 SGC 气缸判别 LED 感光二极管 信号盘 SGC 信号

NO气缸 BTD 350o 0o 180o 360o 90o 270o 信号盘 光电盘式 Optical

发光二极管 感光二极管 _ _ 5V 5V 3 4 2 1 电瓶 分电器内部装

置ASSY 5V 5V 第一缸 TDC传感器 曲轴位置 传感器 A13 A1 E C U

5V 0V 5V 0V 曲轴位置 传感器 第一缸 TDC传感器 发动机转两圈时

分电器周转一圈 透光时 光电盘式电路 Optical C A S Pha

Sensor CARD IN 2 1 5V AUTO 262V 条件800rpm 感应线圈型式信号

波形 1电磁式CPS 结构如图5－43所示利用电磁感应原理产生脉冲

信号 电磁式CPS 上部凸轮轴位置传感器一个齿的转子和两个线圈

用以产生一缸上止点信号G信号 下部曲轴位置传感器一个24齿的转

子和一个线圈组成用以产生曲轴转角信号Ne信号 1电磁式CPS 电磁

式CPS电路 检修 检查转子齿有无损伤 检查线圈的电阻 发动机工

作时测量传感器的输出信号电压 2霍尔式CPS 原理利用霍尔效应产

生脉冲信号 霍尔效应将半导体元件霍尔晶体管放在永久磁铁产生的

磁场中并给半导体元件通一与磁场方向垂直的电流时将在垂直于电

流和磁场的半导体元件表面产生一个与电流和磁场强度成正比的电

压称霍尔电压 霍尔式CPS 2霍尔式CPS 霍尔式CPS电路 检修 拆

开线束连接器将点火开关ON检查端子A与C之间应为8V 发动机

转动时检查端子B与C之间输出的信号电压应为5V和0V交替变化 3

光电式 CPS 结构利用光电原理产生脉冲信号 光电式 CPS 3光电式

CPS 光电式 CPS电路 检修 拆开线束连接器将点火开关ON测量电脑

侧1与2端子间电压应为12V 给传感器侧的1与2端子间施加12V

电压分别在端子3和4与1之间接上电流表转子转一圈时两电流表分

别摆动1次和4次与透光孔数量相等电流表指示电流应约为1mA 概

述 本传感器可用于提供发动机转速和曲轴上止点信息 转速传感器

DG6 15 原理 传感器的软铁芯被线

圈包围与安装在曲轴上的一脉冲齿圈正对安装两者间有一狭小空气

间隙软铁芯与一永磁铁相连磁场延伸至铁磁性的脉冲齿圈并受其影

响 随着曲轴带动齿圈的转动齿圈的齿尖可能与传感器正对或偏离

引起磁路的变化从而在线圈中感生交流电压其频率取决于转速而电

压幅值则与转速和空气隙大小有关 在齿圈上加工出一个大齿间距

于是不仅可以测量转速也可获取曲轴的位置信息 转速传感器 DG6

25 转速传感器 特性曲线 转速传

感器 DG6 35 特性参数 线

圈电阻 20℃ 860Ω±10 线圈电感 1kHz串联电路

370±60mH 工作温度

线圈外 -40150℃ 引脚１ 1－接屏蔽23－接信号线 转速传感

器 DG6 45 引脚２ 12－接

信号线3－接屏蔽 [注]具体车型所使用传感器的引脚形式请参照相

应的产品技术资料 注意 － 感应式转速传感器是用压入而非锤击

的方法安装 － 安装时请按照要求的扭矩 8±2Nm 紧固 － 感应

式转速传感器与脉冲齿尖之间的气隙应为0812mm 检测提示 －

转速传感器正常工作时利用示波器观察其输出为接近正弦的电压信

号 其频率与曲轴转速成正比幅值也随转速和空气间隙大小而改

变 － 20℃时转速传感器的线圈电阻为860Ω±10线圈电感 1kHz

串联电路 为370±60mH 转速传感器 DG6

55 概述 本传感器可用于向电控单元提供发动机凸

轮轴相位信息结合速度传感器信号可区分曲轴压缩上止点和排气上

止点 凸轮轴相位传感器 PG-1 14 原理 当

一电流Is流过处于强度为B的磁场中的半导体薄片时在垂直于电流

与磁场的方向上会产生电压UH 霍尔电压 当磁场消失时电压立即消

失且UH与B和Is的大小成正比这种现象称为霍尔效应 相位传感器

正是基于这种原理进行工作的它包括一个永磁铁一个霍尔元件和一

个钢板制成的转子组成并且集成了信号放大电路霍尔元件固定转子

装在凸轮轴上转子为一个180°的圆柱面形钢制叶片 凸轮轴相位传

感器 PG-1 24 当发动机凸轮轴带动触发钢

制转子旋转叶片周期性通过空气隙引起磁路变化的开关状态由此产

生相应的霍尔电压UH以及输出电平UA脉冲信号 由于本传感器只在

凸轮轴的半周有输出信号另半周无输出而两个半周合起来相当于曲

轴两整周由此就可区分曲轴压缩上止点和排气上止点 凸轮轴相位

传感器 PG-1 34 特性参数 以下温度范围内

的电源电压 -4080℃ 4530V -40150℃

4524V Uv 16V时电源电流 ≤21mA Uv 20V时输出电压

0Uv 输出电流 020mA 输出饱和电压 ≤04V

输出电压在10与90之间 的接通与断开时间 9μs 工作环境

温度 -4080℃ 短时极限温度 -40150℃ 凸轮轴相位

传感器 PG-1 44 特点 － 适用于多种场合

的非接触式测 量角度位置及转速 － 数字式信号输出实现精

确 可靠的测量 － 输出特性对灰尘及污染不敏感 检测提示

－ 凸轮轴相位传感器正常工作时 利用示波器观察其输出为接

近方 波的电压信号其频率与凸轮轴 转速成正比 5氧传感

器 氧传感器装在排气管中其工作原理是利 用废气和大

气中氧浓度差产生电动势将排气 中氧含量的状态转化为电信号只要

实际空燃比偏离了理论空燃比就 有信号反馈给ECUECU处理后发出

新的喷油指令也就是说ECU据此 反馈信号调控空燃比 氧

传感器的关键部件是锆管其表面通废气形成废气电极内表 面通大气

形成大气电极如图2-17所示 如图2-18所示氧传感器的输出特性

混合气浓空燃比小时排气中氧含量少 氧离子就从大气电极一侧向废

气电极一侧扩散 两级间产生升压电动势输入电脑喷油量即减少 反

之则增多氧传 感器电压变化一般在0109V之间 排气 大气 大

气 产生电压 排气 电压 1V 047V 浓 147 空燃比 稀薄 产生电压V

大气 白金 Pt Pt 氧化锆元件 排气 大气 概述 本传感器可用于提

供燃烧后后的排气中氧是否过剩的信息 电子控制器据此进行喷油

量闭环控制使得排气中三种主要的有毒成分HCCO和NOX都能被三元

催化器最大程度地转化和净化 氧传感器

115 结构 氧传感器的电极外部处于排气气流中内部则和周围空气

相通 氧传感器的内核为一气密性的二氧化锆陶瓷体内核表面则是

一层很薄的可透气的铂铂层一方面起到催化作用另一方面也作为物

理电极在铂层的外面则是非常坚硬的多孔陶瓷层该陶瓷层除了可以

透气之外还可以保护铂层免受排气气流的破坏 氧传感器

215 1-二氧化锆陶瓷体2-铂层3-内连接头

4-外连接头5-排气管6-多孔陶瓷7-排气8-空气 传感器

传感器的主要功能是正确提供发动机运行状态信息在汽车发动机中

主要有以下几种将温度压力流量振动成分等状态参数转换为电信号

1节气门位置传感器TPS 功用检测节气门的开度及开度变化此信号

输入ECU用于控制燃油喷射及其它辅助控制如EGR开闭环控制等 安

装位置节气门体上由节气门轴驱动 类型电位计式触点式和综合式三

种 回位弹簧 油门拉线 油门踏板 节气们杆 空气 进气总管 轴 节

气门 AAS 旁通道 节气门 缓冲器 AAS 节气门位置 传感器 1 2

3 V开度输出值 Vc 电源 E Earth 开启 关闭 闭 开 电阻体 节气

门检测用 碳刷 节气门全闭检测 用碳刷 Vc 电源 V

开度输出值 IDL idle触点 E Earth 5 05 0 100 开度输出值 输

出电压 节气门开度 怠速开关 触点信号ON OFF 全闭 全开 缓冲

器 调整螺栓 节气门位置传感器 1电位计式节气门位置传感器 如

图5-36所示 电位计式节气门位置传感器 节气门位置传感器 2触

点式节气门位置传感器 触点式节气门位置传感器 节气门位置传感

器 3综合式节气门位置传感器 由电位计和触点组成 综合式节气门

位置传感器 2全程式节气门位置传感器如图2-13所示由滑线电阻控

制输出不同电压的连续信号以获得对应的喷油持续时间 节气门位置

传感器与ECU配合还具有以下两个特殊功能 1节气门突然全关急减

速时若转速仍然超过某一转速时1800rminECU自动切断油泵和喷油

器的电源停止喷油而转速低于1200rmin时自动接通燃油泵和喷油器

电源以保证正常怠速 2没有预热行车时ECU控制转速不超过

1600rmin以防止汽缸过磨损这是化油器式发动机难以完成的功能 节

气门位置传感器 检修 电位计式检查输出信号电压节气门全关时应

约为05V随节气门开度增大输出信号电压增加节气门全开时应约为

5V 触点式拆开传感器线束连接器就车检查各端子之间的通断情况滑

动触点端子与怠速触点端子在节气门全关时应导通其它位置时应不

导通滑动触点端子与全开触点子端子之间节气门全开时应导通节气

门中小开度时应不导通 综合式综合上述两种传感器检查方法 如果

不符合上述要求应更换节气门位置传感器 概述 在采用电子节气

门控制进气的系统中集成在加速踏板模块中的位置传感器可用于感

受加速踏板的运动行程向电子控制器提供反映驾驶员驾驶意图的信

息 加速踏板位置传感器 13 加速踏板

模块 原理 加速踏板模块中有两个电位器作为传感器其电阻值随

加速踏板位置的改变而变化能对ECU的位移命令作出精确的响应因

此可以监控加速踏板的运动情况 由于两个电位器是同相安装的当

加速踏板位置发生变化时其电阻同时线性增加或减小当加入5V电压

后转化为与电阻值变化相应的电压输出 利用这两个电位器连同电

子节气门上监控节气门位置的两个电位器构成了整个ETC监控功能

的一部分能提供系统控制所期望的冗余度 加速踏板位置传感器

23 加速踏板位置传感器

33 特性 两路信号电压随踏板位移同向线性变化但二者的初始值及

变化斜率不同 引脚１ 加速踏板模块共有6个引脚分别是 1－传

感器2接ECU的5V电源3－传感器1信号地线5－传感器2信号输出

2－传感器1接ECU的5V电源4－传感器1信号输出6－传感器2信

号输出 概述 节气门总成是电子节气门控制 ETC 系统的一个关键

部件它一方面执行来自电子控制器的指令调节节气门开度以控制进

气量同时可以输出反映节气门位置的信号供系统监控节气门的实际

开度 电子节气门总成 13 原理 节

气门总成由节气门节气门执行器 直流电机 和节气门角度传感器等

构成 来自电子控制器的指令使直流电机动作通过传动机构影响节气

门的开度 有两个电位器作为位置传感器其电阻值随节气门位置的改

变而变化当加入5V电压后转化为与电阻值相应变化的电压输出 利

用这两个电位器连同加速踏板上监控踏板运动行程的两个电位器构

成了整个ETC监控功能的一部分能提供系统控制所期望的冗余度 电

子节气门总成 23 特性 由于两个

电位器是反相安装的当节气门位置发生变化时两路信号电压均线性

变化其中一个增加同时另一个减小 引脚１ 电子节气门总成共有

6个引脚分别是 1－电机正极2－接ECU的5V电源 3－接地 4－电机

负极5－传感器2信号输出6－传感器1信号输出 电子节气门总成

33 2冷却液和进气温度传感器

这种传感器是利用半导体的电阻随温度的变化而改变的特性其灵敏

度很高由NTC型负温度系数和PTC型正温度系数型两种但多采用热敏

电阻式负温度系数传感器NTC起点如图2-14所示 NTC型

的温度传感器的温度-电阻 特性是其电阻随温度升高而降低随 温度

降低而升高 进气温度传感器IATS 功用给ECU提供进气温度信号

作为燃油喷射和点火正时控制的修正信号 安装位置D系统在空气滤

清器内或进气总管内L系统在空气流量计内 结构如图5－39所示

IATS结构 进气温度传感器 特性随温度升高阻值减小 检修 拆开线

束连接器测量两个端子之间应无断路 将拆下的传感器放入水中进行

冷却或加热检查其特性应符合标准 IATS电路 冷却水温传感器

ECTS 功用给ECU提供发动机冷却水温度信号作为燃油喷射和点火

正时控制的修正信号水温传感器信号也是其它控制系统如EGR等的

控制信号 安装位置一般在气缸体水道上或冷却水出口处 结构如图5

－41所示 ECTS结构 冷却水温传感器 ECTS电路 检修同进气温度传

感器 进气温度 空气流量 计外壳 导线 热敏电阻 空气 水温传

感器 热敏电阻 主继电器 B THW E2 E1 电脑 水温传感器信号 水温

传感器 概述 本传感器可用于提供发动机冷却液 TF-W型 或进气

歧管 TF-F型 温度信息 前者代表了发动机的负荷情况而后者可帮

助电子控制器确定进气空气的质量 温度传感器 TF-W与 TF-F

15 原理 温度传感器的核心部件是一个封装

在铜制导热保护套中的负温度系数 NTC 电阻 如果由于外部热量使

其温度升高它的电阻值会明显下降导致输入电压恒定时电流迅速上

升这一特性可用来进行温度测量 温度传感器 TF-W与 TF-F

25 特性参数TF-W 测量范围

-30130℃ 通过传感器的最大测量电流5mA 20℃时名义

电阻 25kΩ±5 23℃静水ΔT 1k时最大能量损失

15mW 名义工作电压

5V 抗振性 600ms2 水中响应

时间 约15s 特性曲线 － 如右图 温度传感器

TF-W与 TF-F 35 引脚 本传感器

有2个引脚可互换使用 特点 － 对温度变化敏感测量准确

－ 测量温度范围广 温度传感器 TF-W与 TF-F

45 注意 － 安装时须保证测量元件的前部直

接暴露在冷却液或进气空气中 － 安装时请按照要求的扭矩 15±

2 Nm 紧固