傳感器在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)上的應(yīng)用

在以汽油機(jī)為動(dòng)力的現(xiàn)代汽車上，發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)以其低排放、低油耗、高功率等優(yōu)點(diǎn)而獲得迅速發(fā)展，且日益普及?！　?

　　發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)（Engine Man-agement System）簡(jiǎn)稱EMS，采用各種傳感器，將發(fā)動(dòng)機(jī)吸入空氣量、冷卻水溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與加減速等狀況轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，送入控制器?？刂破鲗⑦@些信息與儲(chǔ)存信息比較、精確計(jì)算后輸出控制信號(hào)。EMS不僅可以精確控制燃油供給量，以取代傳統(tǒng)的化油器，而且可以控制點(diǎn)火提前角和怠速空氣流量等，極大地提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。

　　通過(guò)噴油和點(diǎn)火的精確控制，可以降低污染物排放50%；如果采用氧傳感器和三元催化轉(zhuǎn)化器，在λ=1的一個(gè)狹小范圍內(nèi)可以降低排放達(dá)90%以上。在怠速調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，由于采用了怠速調(diào)節(jié)器，怠速轉(zhuǎn)速降低約100轉(zhuǎn)/分到150轉(zhuǎn)/分，使油耗下降3%～4%。如果采用爆震控制，在滿負(fù)荷范圍內(nèi)可提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率3%～5%，并可適應(yīng)不同品質(zhì)的燃油。

　　隨著世界范圍內(nèi)排放法規(guī)的日益嚴(yán)格，采用EMS系統(tǒng)已成為不可阻擋的潮流，在推進(jìn)中國(guó)汽車工業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)程中，具有廣闊的應(yīng)用前景。

　　一、控制系統(tǒng)ME7　　

　　原理：通過(guò)安裝在加速踏板上的踏板傳感器，將踏板信息傳遞到電子控制器中的節(jié)氣門控制模塊，節(jié)氣門控制模塊通過(guò)一定的處理程序計(jì)算出節(jié)氣門的開度并驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)完成節(jié)氣門進(jìn)氣通道面積的調(diào)整，從而控制進(jìn)氣量，滿足發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況下的進(jìn)氣需求。

　　特點(diǎn)：取消了機(jī)械傳動(dòng)裝置，更易于模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化；系統(tǒng)具有自學(xué)習(xí)功能，可實(shí)現(xiàn)巡航控制；怠速進(jìn)氣可通過(guò)控制模塊驅(qū)動(dòng)節(jié)氣門體完成，而不需旁通通道和怠速調(diào)節(jié)器；由于進(jìn)氣精確可控，故可實(shí)現(xiàn)低排放控制；駕駛性能更優(yōu)。

　　二、爆震傳感器 KS　　

　　功能：檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體振動(dòng)情況，以供電子控制器識(shí)別發(fā)動(dòng)機(jī)爆震工況。

　　原理：爆震傳感器是一種振動(dòng)加速度傳感器。它裝在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體上，可裝一只或多只。傳感器的敏感元件為一壓電晶體，發(fā)動(dòng)機(jī)爆震時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)通過(guò)傳感器內(nèi)的質(zhì)塊傳遞到晶體上。壓電晶體由于受質(zhì)塊振動(dòng)產(chǎn)生的壓力，在兩個(gè)極面上產(chǎn)生電壓，把振動(dòng)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)輸出。

　　特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)牢固、緊湊；測(cè)量敏感度高。

　　三、怠速調(diào)節(jié)器 EWD3

　　功能：提供怠速旁通空氣通道，并通過(guò)改變通道截面積影響旁通氣量，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工況時(shí)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制。

　　原理：怠速調(diào)節(jié)器內(nèi)一塊可在軸上自由轉(zhuǎn)動(dòng)的永久磁鐵上剛性連接著一塊旋轉(zhuǎn)滑塊，永久磁鐵可以在電纜線圈驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，使滑塊隨之旋轉(zhuǎn)?；瑝K的角位置決定了執(zhí)行器旁通氣流通道的開度，因而可以調(diào)節(jié)旁通氣量的大小。電子控制器通過(guò)改變輸送給執(zhí)行器脈沖信號(hào)的占空比決定滑塊的角位置，從而決定了旁通空氣流量。

　　特點(diǎn)：能耗低，結(jié)構(gòu)緊湊，對(duì)塵垢不敏感，具有安全回家功能?！　?

　　四、電動(dòng)燃油泵 EKP13.3，EKP13.5　　

　　功能：將燃油從油箱送往發(fā)動(dòng)機(jī)，并提供足夠的燃油壓力和富余燃油。　　

　　原理：燃油泵為直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的葉片泵，置于油箱內(nèi)，為燃油浸沒，利用燃油散熱和潤(rùn)滑。蓄電池通過(guò)油泵繼電器向燃油泵供電，而繼電器只有在起動(dòng)時(shí)和發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)才使燃油泵電路接通。因此，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)因事故而停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，燃油泵自動(dòng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　特點(diǎn)：重量輕，體積小，便于安裝；工作電流小，效率高；蓄電池低電壓時(shí)可保持良好工作能力。
五、氧傳感器 LSH23，25C

　　功能：測(cè)定發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中氧氣含量，確定汽油與空氣是否完全燃燒。電子控制器根據(jù)這一信息實(shí)現(xiàn)以過(guò)量空氣系數(shù)λ=1為目標(biāo)的閉環(huán)控制，以確保三元催化轉(zhuǎn)化器對(duì)排氣中HC、CO和NOX三種污染物都有最大的轉(zhuǎn)化效率。

　　原理：氧傳感器傳感元件是一種陶瓷管，外側(cè)通排氣，內(nèi)側(cè)通大氣。陶瓷管是一種固態(tài)電解質(zhì)，加熱后依靠陶瓷管外壁的催化劑使排氣中的各種成份發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，氧離子可通過(guò)陶瓷管擴(kuò)散，造成管壁內(nèi)、外側(cè)之間的電勢(shì)差，即信號(hào)電壓，該電壓與排氣中含氧量成正比。

　　特點(diǎn)：抗鉛；較少依賴于排氣溫度；起動(dòng)后迅速進(jìn)入閉環(huán)控制?！　?

　　六、節(jié)氣門位置傳感器 DKG1

　　功能：提供發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷信息、工況信息。

　　原理：此傳感器實(shí)際上是具線性輸出特性的轉(zhuǎn)角電位計(jì)。電位計(jì)轉(zhuǎn)臂與節(jié)氣門同軸安裝，當(dāng)節(jié)氣門轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)電位計(jì)轉(zhuǎn)臂滑到一定的電阻位置，電位計(jì)輸出與節(jié)氣門位置成比例的電壓信號(hào)。

　　七、壓力傳感器 DS-S，DS-S/TF

　　功能：測(cè)量進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力，提供發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷信息。

　　原理：傳感元件由一片硅芯片組成。在硅芯片中蝕刻出壓力膜片，定值和整流電路也集成在硅片上。空氣壓力的改變使膜片變形受力，壓組效應(yīng)使電阻改變，通過(guò)芯片處理后，形成與壓力成線性關(guān)系的電壓信號(hào)。該傳感器直接安裝在進(jìn)氣歧管上，DS-S/TF型還把壓力和空氣溫度傳感器組合在一起。

　　特點(diǎn)：重量輕；結(jié)構(gòu)緊湊；采用先進(jìn)的電子傳感技術(shù)；占用進(jìn)氣管極小空間。

　　八、噴油器 EV6

　　功能：將燃油噴在氣缸進(jìn)氣口前。

　　原理：殼體內(nèi)的回位彈簧將閥針壓緊在閥座上并封住噴油口。噴油時(shí)，電子控制器給出控制信號(hào)，電磁線圈通電，產(chǎn)生磁場(chǎng)克服回位彈簧的壓力、閥針重力、摩擦力等將閥針升起，燃油在油壓作用下噴出。只要噴油器進(jìn)、出口的壓力差恒定不變，噴油流量就恒定不變，由通電時(shí)間可以決定噴油量。

　　特點(diǎn)：重量輕；良好的熱啟動(dòng)性能；使用壽命長(zhǎng)；防腐蝕能力強(qiáng)。

　　九、燃油分配管總成 KSZ　　

功能：分配燃油，儲(chǔ)存燃油，提供燃油，調(diào)節(jié)油壓以保持噴油器進(jìn)、出口的壓力差恒定不變。

　　原理：由噴油器、壓力調(diào)節(jié)器、燃油分配管組成；提供足夠空間，抑制油壓脈動(dòng)。當(dāng)燃油分配管總成實(shí)際供油量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出實(shí)際耗油量時(shí)，多余的燃油經(jīng)壓力調(diào)節(jié)器流回燃油箱，與此同時(shí)冷卻燃油分配管和噴油器。

特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，安裝簡(jiǎn)便。噴油器和壓力調(diào)節(jié)器采用快裝彈簧夾固定，裝拆調(diào)換方便，安全可靠。整個(gè)系統(tǒng)可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)制造。

　　十、空氣質(zhì)量流量計(jì) HFM5

　　功能：測(cè)量空氣質(zhì)量流量，提供發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷信息。

　　原理：傳感器內(nèi)有加熱的傳感元件，此傳感元件同時(shí)構(gòu)成電橋的一個(gè)臂。流過(guò)傳感器的空氣從傳感元件表面帶走熱量，同時(shí)改變傳感元件電阻，電橋電路與混膜電路配合，對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，以提供控制器反映空氣質(zhì)量流量的電壓信號(hào)。傳感元件的獨(dú)特設(shè)計(jì)使空氣流量的測(cè)量不受進(jìn)氣回流的影響。

　　特點(diǎn)：重量輕，成本低，響應(yīng)迅速，測(cè)量精度高，測(cè)量結(jié)果不受空氣密度的影響。

　　十一、溫度傳感器 TF-W，TF-F

　　功能：測(cè)定發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液或進(jìn)氣溫度。

　　原理：傳感器內(nèi)的NTC熱敏電阻，其電阻值隨著溫度上升而減小。冷卻液或進(jìn)氣溫度的變化引起電阻值的變化，然后通過(guò)一個(gè)分壓電路轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)送往電子控制器。

　　十二、碳罐控制閥 TEV2

　　功能：控制蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)中再生氣流的流量。

　　原理：蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)中的碳罐吸收來(lái)自油箱的油蒸氣，直至油蒸氣飽和。電子控制器控制碳罐控制閥打開，新鮮空氣與碳罐中飽和油蒸氣形成再生氣流，重新引入發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管。閥內(nèi)設(shè)有電磁線圈，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況，電子控制器改變輸送給電磁線圈脈沖信號(hào)的占空比，從而改變閥的開度。此外，閥的開度還受閥兩端壓力差的影響。

　　特點(diǎn)：工作范圍廣；精確流量控制；閥門密封性優(yōu)良。

　　十三、相位傳感器 PG-1

　　功能：區(qū)分1缸的壓縮上止點(diǎn)和排氣上止點(diǎn)。

　　原理：相位傳感器由一個(gè)霍爾傳感器和一個(gè)半圓形的鐵磁體組成，鐵磁體裝在凸輪軸端部。凸輪軸的半轉(zhuǎn)有信號(hào)，另半轉(zhuǎn)沒有信號(hào)。相應(yīng)地，一個(gè)工作循環(huán)中，曲軸的一轉(zhuǎn)有信號(hào)，另一轉(zhuǎn)沒有信號(hào)，這就區(qū)分了兩個(gè)不同的上止點(diǎn)。

　　特點(diǎn)：信號(hào)質(zhì)量高，輸出電壓不受轉(zhuǎn)速影響。直接輸出階躍方波信號(hào)，閉合角小，控制精確。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕。

　　十四、壓力調(diào)節(jié)器 DR2

　　功能：保持燃油分配管總成系統(tǒng)的壓力與進(jìn)氣管內(nèi)的壓力差為恒值。

　　原理：壓力調(diào)節(jié)器為膜片式溢流閥。當(dāng)系統(tǒng)壓力升高時(shí)，進(jìn)油口內(nèi)的油壓超過(guò)彈簧的預(yù)緊彈力和彈簧室內(nèi)空氣壓力的合力，膜片發(fā)生位移，將裝在膜片上的閥球組件頂開，使燃油室中一部分燃油流回燃油箱，系統(tǒng)油壓回復(fù)。

　　特點(diǎn)：應(yīng)用范圍廣；安裝簡(jiǎn)便；重量輕；結(jié)構(gòu)緊湊；使用壽命長(zhǎng)；防腐蝕能力強(qiáng)