第九章 車用傳感器(第2課)

汽車拖拉機(jī)學(xué)——電器與電子設(shè)備主講人：魯植雄教授《汽車拖拉機(jī)學(xué)——電器與電子設(shè)備》課件Email：luzx@電話：1395171578005二月2023205二月2023第1課溫度、壓力、轉(zhuǎn)速傳感器第2課爆震、流量、位移、氣體濃度傳感器第九章車用傳感器作為汽車拖拉機(jī)“感覺器官”的傳感器將各種輸入?yún)⒘哭D(zhuǎn)換為電信號，這些電信號是調(diào)節(jié)和控制發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)、安全系統(tǒng)和舒適性系統(tǒng)所必需的。本章主要介紹汽車拖拉機(jī)常應(yīng)用的壓力傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、流量傳感器、液量傳感器、位移方位傳感器、氣體濃度傳感器等的構(gòu)造與工作原理。305二月2023一、爆震傳感器二、流量傳感器三、位移方位傳感器四、氣體濃度傳感器本節(jié)課的主要內(nèi)容第2課爆震、流量、位移、

氣體濃度傳感器第九章車用傳感器405二月2023（一）作用與類型1.功用：是將發(fā)動機(jī)爆震信號轉(zhuǎn)化為電信號傳遞給ECU，ECU根據(jù)爆震信號對點(diǎn)火提前角進(jìn)行修正，使點(diǎn)火提前角保持最佳。2.安裝位置：爆震傳感器通常安裝在發(fā)動機(jī)體上或火花塞上。3.類型：按發(fā)動機(jī)缸體振動頻率的檢測方式不同，爆震傳感器分為共振型和非共振型兩種；按爆震傳感器結(jié)構(gòu)不同，分為壓電式和磁致伸縮式兩種。4.抑制爆震的方法：（1）點(diǎn)火時(shí)間。在發(fā)生爆震時(shí)，使點(diǎn)火時(shí)間延遲，這種傳感器的響應(yīng)性好，效果好，系統(tǒng)的能力與效率的對比評價(jià)高；（2）空燃比。將空燃比加濃到不發(fā)生爆震的程度，但對油耗有一定的影響；（3）發(fā)動機(jī)的負(fù)荷。降低增壓壓力，但這對運(yùn)轉(zhuǎn)特性有一定影響。目前，爆震控制系統(tǒng)幾乎采用的都是點(diǎn)火時(shí)間控制方式。一、爆震傳感器第2課爆震、流量、位移、

氣體濃度傳感器第九章車用傳感器505二月2023（二）壓電式爆震傳感器壓電式爆震傳感器是利用壓電效應(yīng)制成的。壓電式爆震傳感器主要由壓電元件、配重塊及導(dǎo)線等組成（圖9-10）。一、爆震傳感器第2課爆震、流量、位移、

氣體濃度傳感器第九章車用傳感器圖9-10壓電式爆震傳感器的構(gòu)造605二月2023當(dāng)發(fā)動機(jī)缸體發(fā)生振動時(shí)，傳感器套桶底座及慣性配重隨之產(chǎn)生振動，套桶底座和配重的振動作用在壓電元件上，由壓電效應(yīng)可知，壓電元件的信號輸出端，就會輸出與振動頻率和振動強(qiáng)度有關(guān)的交變電壓信號。實(shí)驗(yàn)證明，發(fā)動機(jī)爆震頻率一般在6～9kHz之間，其振動強(qiáng)度較大，所以信號電壓較高。發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速越高，信號電壓幅值越大。因?yàn)榘l(fā)動機(jī)爆震是在活塞運(yùn)行到壓縮上止點(diǎn)前后產(chǎn)生，此時(shí)缸體振動強(qiáng)度最大，所以爆震傳感器在活塞運(yùn)行到壓縮上止點(diǎn)前后產(chǎn)生的輸出電壓較高，爆震傳感器輸出信號與曲軸轉(zhuǎn)角的對應(yīng)關(guān)系如圖9-11所示。一、爆震傳感器第2課爆震、流量、位移、

氣體濃度傳感器第九章車用傳感器圖9-11爆震傳感器輸出信號的對應(yīng)關(guān)系705二月2023（三）磁致伸縮式爆震傳感器磁致伸縮式爆震傳感器為共振型爆震傳感器，主要由感應(yīng)線圈、伸縮桿、永久磁鐵和殼體組成，其結(jié)構(gòu)如圖9-12a所示?？梢娖渫庑谓Y(jié)構(gòu)與潤滑油壓力傳感器相似，不同的是其旋入發(fā)動機(jī)缸體部分為實(shí)心結(jié)構(gòu)。伸縮桿用高鎳合金制成，在其一端設(shè)置有永久磁鐵，另一端安放在彈性部件上。感應(yīng)線圈繞制在伸縮桿的周圍，線圈兩段引出電極與控制線路連接。一、爆震傳感器第2課爆震、流量、位移、

氣體濃度傳感器第九章車用傳感器圖9-12磁致伸縮式爆震傳感器的805二月2023當(dāng)發(fā)電機(jī)缸體產(chǎn)生振動時(shí)，傳感器的伸縮桿就會隨之產(chǎn)生振動，感應(yīng)線圈中的磁通量就會發(fā)生變化。由電磁感應(yīng)原理可知，線圈中就會感應(yīng)產(chǎn)生交變電動勢，即傳感器就有信號電壓輸出，輸出電壓高低取決于發(fā)動機(jī)的振動強(qiáng)度和振動頻率。當(dāng)發(fā)動機(jī)缸體振動頻率達(dá)到6～9kHz時(shí)，傳感器產(chǎn)生共振，振動強(qiáng)度最大，線圈中產(chǎn)生的電壓最高，如圖9-12b所示。一、爆震傳感器第2課爆震、流量、位移、

氣體濃度傳感器第九章車用傳感器信號波形905二月2023（四）壓力檢測式爆震傳感器根據(jù)燃燒壓力檢測發(fā)動機(jī)爆震是測量精度最高的測量方法，但傳感器安裝困難且耐久性較差。其實(shí)用的方法是采用一種近似的燃燒壓力檢測方法，壓力測量傳感器安裝在火花塞墊圈下面，如圖9-13所示，這種傳感器又稱為墊圈型壓力傳感器或壓力檢測式爆震傳感器。一、爆震傳感器第2課爆震、流量、位移、

氣體濃度傳感器第九章車用傳感器圖9-13墊圈型壓力傳感器的結(jié)構(gòu)1005二月2023墊圈型壓力傳感器是一種非共振型壓電效應(yīng)式傳感器，其結(jié)構(gòu)原理與壓電效應(yīng)式傳感器相同。傳感器安裝在火花塞墊圈與發(fā)動機(jī)氣缸蓋之間，燃燒壓力作用到火花塞上，經(jīng)過火花塞墊圈再傳遞給傳感器，通過檢測火花塞擰緊力矩的變化，即可間接地測量燃燒壓力。在燃燒壓力的作用下，形成將火花塞上推的一個(gè)力，傳感器上的緊固載荷發(fā)生變化，由此可以測定燃燒壓力。因此燃燒壓力的檢測與氣缸上的火花塞安裝螺紋及火花塞的螺紋部分密切相關(guān)，利用裝在燃燒室上的壓力表可測得輸出信號，也可測得爆震、燃燒壓力的峰值位置信號。各缸上都設(shè)有墊圈型壓力傳感器，所以可以可靠地測出各缸是否將發(fā)生爆震，可將各缸都控制在最佳點(diǎn)火時(shí)間，從而最大限度地發(fā)揮發(fā)動機(jī)的性能。一、爆震傳感器第2課爆震、流量、位移、

氣體濃度傳感器第九章車用傳感器圖9-13墊圈型壓力傳感器的結(jié)構(gòu)1105二月2023車輛上流量傳感器主要用檢測吸入空氣量、燃料流量、廢氣再循環(huán)量、二次空氣量、制冷劑流量等，其中檢測吸入空氣量是發(fā)動機(jī)重要傳感器之一，本節(jié)主要介紹空氣流量傳感器。（一）空氣流量傳感器的功用與類型1.功用空氣流量傳感器）又稱為空氣流量計(jì)，其功用是檢測發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量大小，并將進(jìn)氣量信息轉(zhuǎn)換成電信號輸入電控單元（ECU），以供ECU計(jì)算確定噴油時(shí)間（即噴油量）和點(diǎn)火時(shí)間，進(jìn)氣量信號是控制單元計(jì)算噴油時(shí)間和點(diǎn)火時(shí)間的主要依據(jù)?？諝饬髁總鞲衅饕话惆惭b在進(jìn)氣管上。二、流量傳感器第2課爆震、流量、位移、

氣體濃度傳感器第九章車用傳感器1205二月20232.類型空氣流量傳感器的類型空氣流量的測量原理主要有：熱膜式、熱線式、翼片式、卡門渦旋式、壓力式等。各種空氣流量傳感器的性能比較如表9-5所示。二、流量傳感器第2課爆震、流量、位移、

氣體濃度傳感器第九章車用傳感器項(xiàng)目熱膜式熱線式翼片式卡門渦旋式壓力式響應(yīng)特性良良良良良怠速穩(wěn)定性良良良良良廢氣再循環(huán)適應(yīng)性良良良良良發(fā)動機(jī)性能隨時(shí)間的變化優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)海拔高度修正不要不要要要要進(jìn)氣溫度修正不要不要要要要安裝性良良良良良成本高較高較高較高較高表9-5各種空氣流量傳感器的性能比較1305二月2023（二）熱膜式空氣流量傳感器熱膜式空氣流量傳感器是熱絲式傳感器的改進(jìn)產(chǎn)品，其發(fā)熱元件采用平面形鉑金屬膜電阻器，故稱熱膜電阻。熱膜電阻的制作方法是：首先在氧化鋁陶瓷基片上采用蒸發(fā)工藝淀積金屬薄膜，然后通過光刻工藝制作成梳狀圖形電阻，將電阻值調(diào)節(jié)到設(shè)計(jì)要求的阻值后在其表面覆蓋一層絕緣保護(hù)膜，再引出電極引線而制成。熱膜式空氣流量傳感器的結(jié)構(gòu)如圖9-14所示。二、流量傳感器第2課爆震、流量、位移、

氣體濃度傳感器第九章車用傳感器圖9-14熱膜式空氣流量傳感器的結(jié)構(gòu)1405二月2023在熱膜式流量傳感器中，采用了恒溫差控制電路來實(shí)現(xiàn)流量檢測。恒溫差控制電路如圖9-15所示，發(fā)熱元件電阻RH和溫度補(bǔ)償電阻（進(jìn)氣溫度傳感器）RT分別連接在惠斯登電橋電路的兩個(gè)臂上。當(dāng)發(fā)熱元件的溫度高于進(jìn)氣溫度時(shí)，電橋電壓才能達(dá)到平衡，并由具有電流放大作用的控制電路A控制加熱電流（50～120mA）來使發(fā)熱元件溫度TH與補(bǔ)償電阻溫度TT之差保持恒定（即ΔT=TH-TT=120℃）。二、流量傳感器第2課爆震、流量、位移、

氣體濃度傳感器第九章車用傳感器a.電路連接b.電橋電路圖9-15熱膜式流量傳感器電路原理RT.溫度補(bǔ)償電阻（進(jìn)氣溫度傳感器）RH.發(fā)熱元件（熱膜）電阻RS.信號取樣電阻R1、R2.精密電阻UCC.電源電壓US信號電壓A.控制電路1505二月2023當(dāng)空氣氣流流經(jīng)發(fā)熱元件并使其受到冷卻時(shí)，發(fā)熱元件溫度降低，阻值減小，電橋電壓失去平衡控制電路將增大供給發(fā)生熱元件的電流，使其溫度保持高于溫度補(bǔ)償電阻溫度120℃。電流增量的大小，取決于發(fā)熱元件受到冷卻的程度，即取決于流過傳感器的空氣量。當(dāng)電橋電流增大時(shí)，取樣電阻RS上的電壓就會升高，從而將空氣流量的變化轉(zhuǎn)化為電壓信號US的變化。輸出電壓與空氣流量之間近似于4次方根的關(guān)系特征曲線。信號電壓輸入ECU后，ECU可根據(jù)信號電壓的高低計(jì)算出空氣質(zhì)量流量QM的大小。當(dāng)發(fā)動機(jī)怠速或空氣為熱空氣時(shí)，因?yàn)榈∷贂r(shí)節(jié)氣門關(guān)閉或接近全閉，所以空氣流速低，空氣量少；又因空氣溫度越高，空氣密度越小，所以在體積相同的情況下，熱空氣的質(zhì)量小，因此發(fā)熱元件受到冷卻的程度小，阻值減小的幅度小，所以電橋平衡需要的電流小，故取樣電阻上的信號電壓低?？刂茊卧狤CU根據(jù)信號電壓即可計(jì)算出空氣量。當(dāng)發(fā)動機(jī)負(fù)荷增大或空氣為冷空氣時(shí)，因?yàn)楣?jié)氣門開度增大空氣流速加快使空氣流量增大；而冷空氣密度大，在體積相同的情況下冷空氣質(zhì)量大，所以發(fā)熱元件受到冷卻的程度增大，阻值減小幅度大，保持電橋平衡需要的電流增大，因此當(dāng)發(fā)動機(jī)負(fù)荷增大時(shí)，信號電壓升高。二、流量傳感器第2課爆震、流量、位移、

氣體濃度傳感器第九章車用傳感器1605二月2023(三)熱線式空氣流量傳感器熱線式空氣流量傳感器，按其鉑金熱線安裝位置的不同可分為主流測量方式、旁通測量方式兩種，如圖9-16和圖9-17所示。主流測量方式熱線式空氣流量傳感器由取樣管、鉑金熱線、溫度補(bǔ)償電阻、控制線路板、連接器和防護(hù)網(wǎng)組成。熱線是一根直徑為70μm的鉑金絲，安裝在取樣管中，取樣管則安裝在主進(jìn)氣道的中央部位，兩端有金屬防護(hù)網(wǎng)，并用卡箍固定在殼體上?？刂凭€路板上有六端子插座與發(fā)動機(jī)ECU相連，用于輸入信號。二、流量傳感器第2課爆震、流量、位移、

氣體濃度傳感器第九章車用傳感器圖9-16熱線式空氣流量傳感器（主流測量方式）1705二月2023旁通測量方式熱線式空氣流量傳感器與主流測量方式熱線式空氣流量傳感器的主要區(qū)別是，它把鉑金熱線和補(bǔ)償電阻（冷線）安裝在旁通空氣道上。熱線和溫度補(bǔ)償電阻用鉑線纏繞在陶瓷螺旋管上。二、流量傳感器第2課爆震、流量、位移、

氣體濃度傳感器第九章車用傳感器圖9-17熱線式空氣流量傳感器（旁通測量方式）1805二月2023熱線式空氣流量傳感器的工作原理如圖9-18所示。在進(jìn)氣道上放置一熱線RH當(dāng)空氣流經(jīng)熱線時(shí)，熱線的熱量被空氣帶走，使其冷卻。熱線周圍流過的空氣質(zhì)量越大，被帶走的熱量越多。熱線式空氣流量傳感器就是利用熱線與空氣之間的熱傳遞現(xiàn)象，進(jìn)行空氣質(zhì)量流量測定的。鉑金絲由控制電路提供的電流加熱到120℃左右，為解決進(jìn)氣溫度變化使熱線溫度發(fā)生變化而影響進(jìn)氣量的測量精度，所以在熱線附安置一根溫度補(bǔ)償電阻。該電阻被安置在進(jìn)氣口一側(cè)，所以又稱之為冷線，它的電阻也隨溫度變化而變化。當(dāng)傳感器工作時(shí)，控制電路向冷線提供的電流使冷線溫度始終低于熱線溫度100℃。這樣冷線溫度起到參考標(biāo)準(zhǔn)作用，使進(jìn)氣溫度的變化不會影響熱線測量進(jìn)氣量的精度。二、流量傳感器第2課爆震、流量、位移、

氣體濃度傳感器第九章車用傳感器圖9-18熱線式空氣流量傳感器工作原理A.混合集成電路

RH.熱線電阻

RK.溫度補(bǔ)償電阻

RA.精密電阻

RB.電橋電阻1905二月2023當(dāng)空氣質(zhì)量增大時(shí)，由于空氣帶走的熱量增多，為保持熱線溫度，集成電路應(yīng)使熱線RH通過的電流增大，反之，則應(yīng)減小。這樣，使通過熱線RH的電流隨空氣質(zhì)量流量的增大而增大，反之，隨空氣質(zhì)量的減小而減小。熱線電流IH在50～120mA之間變化，大小取決于空氣質(zhì)量流量。熱線加熱電流給出輸出信號，大小為通過惠斯登電橋電路中精密電阻RA上的電壓降。在惠斯登電橋的另一端有溫度補(bǔ)償電阻RK和電橋電阻RB，為了減少電能消耗，它的電阻值較高，通過的電流僅有幾毫安。補(bǔ)償電阻RK用于測量進(jìn)氣溫度。熱線式空氣流量傳感器還有自潔功能，當(dāng)發(fā)動機(jī)?；饡r(shí)，電路會把熱線自動加熱至1000℃，以清潔流量傳感器。二、流量傳感器第2課爆震、流量、位移、

氣體濃度傳感器第九章車用傳感器圖9-18熱線式空氣流量傳感器工作原理A.混合集成電路

RH.熱線電阻

RK.溫度補(bǔ)償電阻

RA.精密電阻

RB.電橋電阻2005二月2023(四)卡門渦旋式空氣流量傳感器1.測量原理在進(jìn)氣通道中設(shè)置一錐形渦流發(fā)生器，當(dāng)空氣通過時(shí)，渦流發(fā)生器的后面便會產(chǎn)生兩列并排的旋渦，此旋渦被稱之為卡門渦旋。卡門渦旋的頻率f與空氣流速v有如下關(guān)系：

式中d——渦流發(fā)生器外徑；St——斯特羅巴爾數(shù)。合理地設(shè)計(jì)進(jìn)氣通道截面積和渦流發(fā)生器的尺寸，使發(fā)動機(jī)進(jìn)氣流速范圍內(nèi)的St為一常數(shù)。這樣，只要測出卡門渦旋的頻率f，就可以知道空氣的流速v，乘以空氣通道的截面積便可獲得空氣的體積流量。根據(jù)卡門渦旋頻率的檢測方法不同分，卡門渦旋式空氣流量傳感器分為超聲波檢測式和光電檢測式兩種。二、流量傳感器第2課爆震、流量、位移、

氣體濃度傳感器第九章車用傳感器2105二月20232.光電檢測渦流式空氣流量傳感器光電檢測渦流式空氣流量傳感器主要由渦流發(fā)生器、發(fā)光二極管LED、光敏三極管、反光鏡、張緊帶、集成厚膜控制電路和進(jìn)氣溫度傳感器組成，其結(jié)構(gòu)如圖9-19所示。二、流量傳感器第2課爆震、流量、位移、

氣體濃度傳感器第九章車用傳感器圖9-19光電檢測渦流式空氣流量傳感器的結(jié)構(gòu)2205二月20233.超聲波檢測渦流式空氣流量傳感器超聲波檢測渦流式空氣流量傳感器，主要由渦流發(fā)生器、超聲波發(fā)生器、超聲波接受器、集成控制電路、進(jìn)氣溫度傳感器和大氣壓力傳感器，其結(jié)構(gòu)如圖9-21所示。超聲波式空氣流量傳感器設(shè)有兩個(gè)空氣道，渦流發(fā)生器設(shè)在主空氣道上。設(shè)置旁通空氣道的目的是為了調(diào)節(jié)主空氣道的流量。因此，對于排氣量不同的發(fā)動機(jī)，通過改變旁通空氣道截面積大小，就可使用同一規(guī)格的流量傳感器來滿足流量檢測的要求。二、流量傳感器第2課爆震、流量、位移、

氣體濃度傳感器第九章車用傳感器圖9-21超聲波檢測渦流式空氣流量傳感器2305二月2023超聲波檢測渦流式空氣流量傳感器測量空氣流量的原理電路如圖9-22所示。超聲波是頻率超過20kHz的機(jī)械波，當(dāng)發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，超聲波發(fā)生器發(fā)出的超聲波通過發(fā)射器不斷向接收器發(fā)出一定頻率（40kHz）的超聲波。超聲波發(fā)生器之所以設(shè)定40kHz的超聲波，這是因?yàn)樵跊]有旋渦的通道上，發(fā)送的超聲波與接受到的信號相位和相位差完全相同。二、流量傳感器第2課爆震、流量、位移、

氣體濃度傳感器第九章車用傳感器圖9-22超聲波檢測渦流式空氣流量傳感器原理電路2405二月2023當(dāng)進(jìn)氣通道上有旋渦時(shí)，在接收到的超聲波信號中，有的受加速作用而超前，有的受減速作用而滯后，因此其相位和相位差就會發(fā)生變化（圖9-23）。集成控制電路在信號相位超前時(shí)輸出一個(gè)正向脈沖信號，在信號相位滯后時(shí)輸出一個(gè)負(fù)向脈沖信號，從而表明旋渦的產(chǎn)生頻率。當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速低時(shí)，進(jìn)氣量小，因此產(chǎn)生渦流的頻率低；反之，當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速高時(shí)，進(jìn)氣量大，產(chǎn)生渦流的頻率就高。旋渦頻率信號輸入ECU后，ECU就可計(jì)算出進(jìn)氣量。二、流量傳感器第2課爆震、流量、位移、

氣體濃度傳感器第九章車用傳感器圖9-23超聲波通過卡爾曼渦旋后的加、減速情況2505二月2023（五）翼片式空氣流量傳感器翼片式空氣流量傳感器又稱葉片式空氣流量傳感器，是一種力矩平衡原理和電位器原理而開發(fā)研制的機(jī)械式傳感器，已經(jīng)持續(xù)生產(chǎn)使用多年。具有結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜、可靠性較高等優(yōu)點(diǎn)。翼片式空氣流量傳感器，主要由檢測部件、電位計(jì)、調(diào)整部件、接線插座、和進(jìn)氣溫度傳感器五部分組成。其結(jié)構(gòu)如圖9-24所示。二、流量傳感器第2課爆震、流量、位移、

氣體濃度傳感器第九章車用傳感器圖9-24翼片式空氣流量傳感器的結(jié)構(gòu)2605二月2023車輛上位移方位傳器主要用于檢測節(jié)氣門開度、廢氣再循環(huán)閥開度、車輛高度（懸架、位移）、行駛距離、行駛方位、GPS全球定位等。（一）節(jié)氣門位置傳感器節(jié)氣門位置傳感器的功用是將節(jié)氣門開度（即發(fā)動機(jī)負(fù)荷）大小轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栞斎隕CU。ECU根據(jù)節(jié)氣門位置信號判別發(fā)動機(jī)的工況，如怠速工況，部分負(fù)荷工況，大負(fù)荷工況等等，并根據(jù)發(fā)動機(jī)不同工況對混合氣濃度的需求來控制噴油時(shí)間。在裝備有電控自動變速器的車上，節(jié)氣門開度信號還作為確定變速器換擋時(shí)機(jī)和變矩器鎖止時(shí)機(jī)的主要信號之一。三、位移方位傳感器第2課爆震、流量、位移、

氣體濃度傳感器第九章車用傳感器2705二月2023（一）節(jié)氣門位置傳感器節(jié)氣門位置傳感器通常采用電位器式原理，又常稱為線性可變電阻型節(jié)氣門位置傳感器。由節(jié)氣門軸帶動電位計(jì)的滑動觸點(diǎn)（見圖3-86），在不同的節(jié)氣門開度下，電位計(jì)的電阻也不同，從而將節(jié)氣門開度轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏骰螂妷盒盘栞斔徒o電控單元ECU，ECU通過節(jié)氣門位置傳感器可以獲得節(jié)氣門由全閉到全開的所有開啟角度的連續(xù)變化的模擬信號，以及節(jié)氣門開度的變化速率，從而更精確地判定發(fā)動機(jī)的運(yùn)行工況，提高控制精度和效果。在裝有電控自動變速器的汽車上，該信號作為控制不同行駛條件下的擋位變換的主要依據(jù)。三、位移方位傳感器第2課爆震、流量、位移、

氣體濃度傳感器第九章車用傳感器圖3-86線性可變電阻型節(jié)氣門位置傳感器圖3-87線性式節(jié)氣門位置傳感器的特性2805二月2023（二）加速踏板位置傳感器加速踏板位置傳感器安裝在加速踏板上（見圖3-88）。加速踏板位置傳感器的工作原理如圖3-89所示，一個(gè)簡單的電位計(jì)或可變電阻將踏板的踩下情況直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘栞敵觥．?dāng)駕駛員移動加速踏板或手動油門時(shí)，與加速踏板位置傳感器線圈接觸的小型滑臂沿圓弧轉(zhuǎn)動，加速踏板位置傳感器從ECU接收恒定的5V直流基準(zhǔn)電壓當(dāng)油門關(guān)閉時(shí)（怠速），滑臂轉(zhuǎn)動到使基準(zhǔn)電壓通過全部線圈位置，加速踏板位置傳感器產(chǎn)生約為0.5V的輸出信號，向ECU回饋；當(dāng)油門處于全開位置時(shí)，滑臂轉(zhuǎn)動到基準(zhǔn)電壓只通過很少線圈的位置。向ECU回饋的信號電壓約為4.5V；油門處于怠速和油門全開之間位置時(shí)，加速踏板位置傳感器向ECU回饋的信號電壓將與滑臂在電阻上的位置成正比。ECU按照程序?qū)⒒仞侂妷盒盘栠M(jìn)行查表比較，就能判定駕駛員所要求的油門開度。三、位移方位傳感器第2課爆震、流量、位移、

氣體濃度傳感器第九章車用傳感器圖3-88加速踏板位置傳感器2905二月2023（三）車高傳感器車高傳感器的作用是把車身高度的變化，即懸架變形量的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺⑤斎隕CU。車高傳感器的構(gòu)造如圖9-29所示。在車高傳感器內(nèi)部，有一個(gè)靠連桿帶動旋轉(zhuǎn)的軸，在軸上裝有一個(gè)開有許多槽的遮光板，遮光板的兩側(cè)裝有4組光電耦合元件。隨軸轉(zhuǎn)動的遮光板上刻有一定數(shù)量的窄縫，信號發(fā)生器由發(fā)光二極管和光敏三極管組成。遮光板位于發(fā)光二極管與光敏管之間，轉(zhuǎn)動遮光板，發(fā)光二極管發(fā)出的光不斷被遮光板擋住，信號發(fā)生器的光敏管輸出端出現(xiàn)電平高低的變化。ECU接受到電平信號的變化，可檢測出遮光板的轉(zhuǎn)動角度。當(dāng)車身高度發(fā)生變化（即懸架變形量發(fā)生變化）時(shí)，軸即驅(qū)動遮光板轉(zhuǎn)動，從而使ECU檢測出車身高度的變化三、位移方位傳感器第2課爆震、流量、位移、

氣體濃度傳感器第九章車用傳感器圖9-29車高傳感器的構(gòu)造圖9-30車高傳感器的工作原理3005二月2023（四）轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器轉(zhuǎn)角傳感器裝于轉(zhuǎn)向軸管上，可向ECU提供車輛轉(zhuǎn)向速率、轉(zhuǎn)角大小及轉(zhuǎn)動方向信息，由ECU確定需調(diào)節(jié)哪些車輪的懸架以及調(diào)節(jié)量。轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器一般采用壓電式傳感器。在壓入轉(zhuǎn)向軸的圓盤中間，裝有帶窄縫的窄縫板。傳感器的信號發(fā)生器（由發(fā)光二極管和光敏三極管組成）以2個(gè)為一組，從上面套裝在遮光板之上。遮光板上等距離均勻排列著窄縫（圖9-31）。三、位移方位傳感器第2課爆震、流量、位移、

氣體濃度傳感器第九章車用傳感器圖9-31轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器的構(gòu)造3105二月2023車輛上氣體濃度傳感器主要用于檢測排氣管氧氣含量、車內(nèi)煙塵濃度、柴油機(jī)煙度等。（一）氧傳感器1.作用：通過監(jiān)測排氣中氧離子的含量來獲得混合氣的空燃比信號，并將該信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栞斎隕CU。ECU根據(jù)氧傳感器信號，對噴油時(shí)間進(jìn)行修正，實(shí)現(xiàn)空燃比反饋控制（閉環(huán)控制），從而將過量空氣系數(shù)（λ）控制在0.98～1.02之間（空燃比A/F約為14.7），使發(fā)動機(jī)得到最佳濃度的混合氣，從而達(dá)到降低有害氣體的排放量和節(jié)約燃油之目的。2.類型：氧化鋯（ZrO2）式和氧化鈦（TiO2）式兩種類型氧化鋯式又分為加熱型與非加熱型氧傳感器兩種，氧化鈦式一般都為加熱型傳感器。氧傳感器安裝在排氣管上。四、氣體濃度傳感器第2課爆震、流量、位移、

氣體濃度傳感器第九章車用傳感器3205二月20233.二氧化鋯式氧傳感器氧化鋯式氧傳感器的基本元件是氧化鋯（ZrO2）陶瓷管（固體電解質(zhì)），亦稱鋯管（圖9-33a）。鋯管固定在帶有安裝螺紋的固定套中內(nèi)外表面均覆蓋著一層多孔性的鉑膜，其內(nèi)表面與大氣接觸，外表面與廢氣接觸。氧傳感器的接線端有一個(gè)金屬護(hù)套，其上開有一個(gè)用于鋯管內(nèi)腔與大氣相通的孔，電線將鋯管內(nèi)表面的鉑極經(jīng)絕緣套從此接線端引出。四、氣體濃度傳感器第2課爆震、流量、位移、

氣體濃度傳感器第九章車用傳感器圖9-33氧化鋯式氧傳感器3305二月2023鋯管的陶瓷體是多孔的，滲入其中的氧氣，在溫度較高時(shí)發(fā)生電離。由于鋯管內(nèi)、外側(cè)氧含量不一致，存在濃差，因而氧離子從大氣側(cè)向排氣一側(cè)擴(kuò)散，從而使鋯管成為一個(gè)微電池，在兩鉑極間產(chǎn)生電壓（圖9-33b）。當(dāng)混合氣的實(shí)際空燃比小于理論空燃比，即發(fā)動機(jī)以較濃的混合氣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，排氣中氧含量少，但CO、HC、H2等較多。這些氣體在鋯管外表面的鉑催化作用下與氧發(fā)生反應(yīng)，將耗盡排氣中殘余的氧，使鋯管外表面氧氣表面變?yōu)榱悖@就使得鋯管內(nèi)、外側(cè)氧濃度差加大，兩鉑極間電壓陡增。因此鋯管傳感器產(chǎn)生的電壓將在理論空燃比時(shí)發(fā)生突變：稀混合氣時(shí)，輸出電壓幾乎為零；濃混合氣時(shí)，輸出電壓接近1V。四、氣體濃度傳感器第2課爆震、流量、位移、

氣體濃度傳感器第九章車用傳感器圖9-34氧傳感器的工作特性氧化鋯式氧傳感器的工作原理3405二月20234.二氧化鈦式氧傳感器二氧化鈦（TiO2）屬N型半導(dǎo)體材料。氧化鈦氧傳感器與氧化鋯式氧傳感器相似結(jié)構(gòu)如圖9-35所示，主要由二氧化鈦傳感元件、鋼質(zhì)殼體、加熱元件和電極引線等組成。鋼質(zhì)殼體上制有螺紋，以便于傳感器安裝。與氧化鋯（ZrO2）式傳感器不同的是，氧化鈦式氧傳感器不需要與大氣壓進(jìn)行比較，因此傳感元件的密封與防水十分方便，利用玻璃或滑石粉等密封即達(dá)到使用要求。此外，在電極