不同的汽車傳感器類型及其基礎(chǔ)知識(shí)介紹

前言

20世紀(jì)60年代應(yīng)用于汽車的傳感器(汽車傳感器的應(yīng)用)從最初僅有的機(jī)油壓力傳感器、油量傳感器和水溫傳感器到經(jīng)歷幫助控制汽車的動(dòng)力系統(tǒng)(汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的組成)及維持一定的空燃比以控制排放的傳感器再到到今天應(yīng)用于防抱死制動(dòng)裝置和提高了汽車安全性氣囊的傳感器，汽車傳感器的規(guī)模一直在不斷發(fā)展壯大。那么，汽車傳感器類型有哪些呢?小編通過搜集整理資料，對(duì)汽車傳感器類型及其相關(guān)知識(shí)做了簡(jiǎn)單介紹。

汽車傳感器類型比較多，像我們一般碰到的汽車傳感器一般有：溫度傳感器(冷卻水溫度傳感器THW，進(jìn)氣溫度傳感器THA);流量傳感器(空氣流量傳感器，燃油流量傳感器);進(jìn)氣壓力傳感器MAP;節(jié)氣門位置傳感器TPS;發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器;車速傳感器SPD;曲軸位置傳感器(點(diǎn)火正時(shí)傳感器);氧傳感器;爆震傳感器(KNK);空氣流量傳感器;

下面我們來簡(jiǎn)單介紹一下幾種常用的汽車傳感器：

空氣流量傳感器

空氣流量傳感器是將吸入的空氣轉(zhuǎn)換成電信號(hào)送至電控單元)，作為決定噴油的基本信號(hào)之一。根據(jù)測(cè)量原理不同，可以分為旋轉(zhuǎn)翼片式空氣流量傳感器卡門渦游式空氣流量傳感器、熱線式空氣流量傳感器 VG30E發(fā)動(dòng)機(jī)和國(guó)產(chǎn)天津三峰客車裝用的沃爾沃B230F發(fā)動(dòng)機(jī))和熱膜式空氣流量傳感器四種型式。前兩者為體積流量型，后兩者為質(zhì)量流量型。目前主要采用熱線式空氣流量傳感器和熱膜式空氣流量傳感器兩種。為了形成符合要求的混合氣，使空燃比達(dá)到最佳值，我們就必須對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣空氣流量進(jìn)行精確控制。下面我們來介紹一下幾種常用的空氣流量傳感器。

氧傳感器

當(dāng)排氣中氧的含量過高時(shí)，說明混合氣過稀，氧傳感器即輸出一個(gè)電信號(hào)給ECU，讓其指令噴油器增加噴油量;當(dāng)排氣中氧的含量過低時(shí)，說明混合氣過濃，氧傳感器立刻將此信息傳遞給ECU，讓其指令噴油器減少噴油量。目前在汽車上使用的氧傳感器主要有二氧化鈦氧傳感器和二氧化鋯氧傳感器兩種類型的傳感器。

工作原理：氧傳感器裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管里，用來測(cè)量排氣中氧的含量。它是按照大氣與排氣中氧濃度之差而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的一種電池。如圖，在陶瓷電解質(zhì)的內(nèi)、外兩面分別涂有白金以形成電極。當(dāng)它插入排氣管中時(shí)，其外表面接觸廢氣，內(nèi)表面則通大氣。在約300度以上的溫度時(shí)，陶瓷電解質(zhì)可變?yōu)檠蹼x子的傳導(dǎo)體。當(dāng)混合氣較稀，也就是過量空氣系數(shù)α〉1時(shí)，排氣中含氧必然多，陶瓷電解質(zhì)的內(nèi)外表面的氧濃度差小，只產(chǎn)生小的電壓;而當(dāng)混合氣較濃，也就是過量空氣系數(shù)α〈1時(shí)，排氣中氧含量較少，同時(shí)伴有大量的未完全燃燒物如CO、碳?xì)浠衔锏龋@些成分都可能在催化劑的作用下與氧發(fā)生反應(yīng)，消耗排氣中殘余的氧，使陶瓷電解質(zhì)外表面的氧濃度趨向于零，這樣就使得電解質(zhì)內(nèi)外的氧濃度差突然增大，傳感器輸出電壓也突然增大了，其數(shù)值趨向于1V。

節(jié)氣門位置傳感器

(1)開關(guān)式節(jié)氣門位置傳感器

這種節(jié)氣門位置傳感器實(shí)質(zhì)上是一種轉(zhuǎn)換開關(guān)，又稱為節(jié)氣門開關(guān)。這種節(jié)氣門位置傳感器包括動(dòng)觸點(diǎn)、怠速觸點(diǎn)、滿負(fù)荷觸點(diǎn)。利用怠速觸點(diǎn)和滿負(fù)荷觸點(diǎn)可以檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速狀態(tài)及重負(fù)荷狀態(tài)。一般將動(dòng)觸點(diǎn)稱為TL觸點(diǎn)，怠速觸點(diǎn)稱為IDL觸點(diǎn)，滿負(fù)荷觸點(diǎn)稱為PSW觸點(diǎn)。從結(jié)構(gòu)圖可以看出，在與節(jié)氣門聯(lián)動(dòng)的連桿的作用下，凸輪可以旋轉(zhuǎn)，動(dòng)觸點(diǎn)可以沿凸輪的槽運(yùn)動(dòng)。這種節(jié)氣門位置傳感器結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但其輸出是非連續(xù)的。

在節(jié)氣門全關(guān)閉時(shí)，電壓從TL端子加到IDL端子上，再回到電子控制器上。通過這樣的途徑傳遞信號(hào)時(shí)，電子控制器明白節(jié)氣門現(xiàn)在是全關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)踏下加速踏板，節(jié)氣門處于某一開度以上時(shí)，電壓從TL端子經(jīng)過PSW端子再傳遞給電子控制器。電子控制器明白了，現(xiàn)在節(jié)氣門打開了一定的角度。

(2)線性節(jié)氣門位置傳感器

線性節(jié)氣門位置傳感器裝在節(jié)氣門上，它可以連續(xù)檢測(cè)節(jié)氣門的開度。它主要由與節(jié)氣門聯(lián)動(dòng)的電位器、怠速觸點(diǎn)等組成。電位計(jì)的動(dòng)觸點(diǎn)(即節(jié)氣門開度輸出觸點(diǎn))隨節(jié)氣門開度在電阻膜上滑動(dòng)，從而在該觸點(diǎn)上(TTA端子)得到與節(jié)氣門開度成正比例的線性電壓輸出。如圖。當(dāng)節(jié)氣門全閉時(shí)，另外一個(gè)與節(jié)氣門聯(lián)動(dòng)的動(dòng)觸點(diǎn)與IDL觸點(diǎn)接通，傳感器輸出怠速信號(hào)。節(jié)氣門位置輸出的線性電壓信號(hào)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后輸送給計(jì)算機(jī)。

壓力傳感器

(1)電容式壓力傳感器

電容壓力傳感器由置于空腔內(nèi)的兩個(gè)動(dòng)片(彈性金屬膜片)、兩個(gè)定片(彈性膜片上下凹玻璃上的金屬涂層)、輸出端子和殼體等組成。其動(dòng)片與兩個(gè)定片之間形成了兩個(gè)串聯(lián)的電容。當(dāng)進(jìn)氣壓力作用于彈性膜片時(shí)，彈性膜片產(chǎn)生位移，勢(shì)必與一個(gè)定片距離減小，而與另一個(gè)定片距離加大(可以通過一張紙來示范)。我們可以從公式中看出，兩金屬電極板間距離是影響電容量的重要因素之一，距離增大，則電容量減少，距離減少，則電容量增大。這種由一個(gè)被測(cè)量量引起兩個(gè)傳感元件參數(shù)等量、相反變化的結(jié)構(gòu)，稱為差動(dòng)結(jié)構(gòu)。如果彈性膜片置于被側(cè)壓力與大氣壓之間(彈性膜片上部空腔通大氣)，測(cè)得的是表壓力;如果彈性膜片置于被側(cè)壓力與真空之間(彈性膜片上部空腔通真空)，測(cè)得的是絕對(duì)壓力。

(2)差動(dòng)變壓器進(jìn)氣壓力傳感器

差動(dòng)壓力傳感器是一種開磁互感式電感傳感器。由于具有兩個(gè)接成差動(dòng)結(jié)構(gòu)的二次線圈，所以又稱為差動(dòng)變速器。

當(dāng)差動(dòng)變壓器的一次線圈由交變電源激勵(lì)時(shí)，其二次線圈就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。由于二次線圈作差動(dòng)連接，所以總的輸出是兩線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之差。當(dāng)鐵心不動(dòng)時(shí)，其總輸出量為零;當(dāng)鐵心移動(dòng)時(shí)，輸出電動(dòng)勢(shì)與鐵心位移呈線性變化。

差動(dòng)變壓器進(jìn)氣壓力傳感器的檢測(cè)與轉(zhuǎn)換過程是：先將壓力的變化轉(zhuǎn)換成變壓器鐵心的位移，然后通過差動(dòng)變速器再將鐵心位移轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。這種壓力傳感器主要有真空膜盒(波紋管)、差動(dòng)變速器等組成。當(dāng)氣壓變化時(shí)，波紋管變形，帶動(dòng)差速變壓器的鐵心移動(dòng)，由于鐵心的位移，差動(dòng)變壓器的輸出端即有電壓產(chǎn)生，將此電壓經(jīng)過處理后送至ECU輸入端。如果按照電壓的高低來確定噴射時(shí)間并使噴油器工作的話，就可以確定基本噴油量。

(3)半導(dǎo)體應(yīng)變式進(jìn)氣壓力傳感器

半導(dǎo)體壓力進(jìn)氣傳感器是利用應(yīng)變效應(yīng)工作的。

所謂應(yīng)變效應(yīng)，就是指當(dāng)導(dǎo)體、半導(dǎo)體在外力作用下產(chǎn)生應(yīng)變時(shí)，其電阻值發(fā)生變化的現(xiàn)象。

電阻應(yīng)變片是一種片狀電阻傳感器，它是利用半導(dǎo)體材料當(dāng)在其軸向施加一定載荷產(chǎn)生應(yīng)力時(shí)，它的電阻率會(huì)發(fā)生變化的所謂壓阻效應(yīng)原理工作的。

由電阻應(yīng)變片構(gòu)成的進(jìn)氣壓力傳感器主要由半導(dǎo)體應(yīng)變片、真空室、混合集成電路板等組成。半導(dǎo)體應(yīng)變片是在一個(gè)膜片上用半導(dǎo)體工藝制做的四個(gè)等值電阻，并且連接成電橋電阻。半導(dǎo)體電阻電橋應(yīng)變片放置在一個(gè)真空室內(nèi)，在進(jìn)氣壓力的作用下，應(yīng)變片產(chǎn)生變形，電阻值發(fā)生變化，電橋失去平衡，從而將進(jìn)氣壓力的變化轉(zhuǎn)換成電阻電橋輸出電壓的變化。

總結(jié)

汽車傳感器類型繁多，更具不同的功能要求汽車傳感器也有所不同。本文主要介紹了應(yīng)用于汽車不同部位的汽車傳感器的類型：空氣流量傳感器、氧傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、壓力傳感器等及其相關(guān)知識(shí)。