汽車速度傳感器

速度與減速度傳感器的結(jié)構(gòu)、原理與檢測(cè)汽車傳感器2021/5/91第一節(jié)概述第二節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器第三節(jié)車速傳感器第四節(jié)輪速傳感器第五節(jié)減速度傳感器2021/5/92第一節(jié)概述

車速傳感器：其功用是檢測(cè)汽車行駛速度，并把檢測(cè)結(jié)果輸入給汽車儀表系統(tǒng)，用于顯示車速；或用于自動(dòng)變速器系統(tǒng)、巡航定速系統(tǒng)等。車速通常通過直接或間接檢測(cè)汽車輪胎的轉(zhuǎn)速獲得的。

發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器：其功用是檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，并把檢測(cè)結(jié)果輸入到汽車儀表系統(tǒng)顯示發(fā)動(dòng)機(jī)工況；或輸入發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)和底盤某些控制系統(tǒng)的ECU，用于燃油噴射量、點(diǎn)火提前角、動(dòng)力傳動(dòng)等控制。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的檢測(cè)通常利用曲軸位置傳感器的檢測(cè)信號(hào)實(shí)現(xiàn)的。應(yīng)用在汽車上的速度/減速度傳感器有：

車輪轉(zhuǎn)速傳感器：其功用是檢測(cè)車輪轉(zhuǎn)速，并把檢測(cè)結(jié)果輸入ABS/ASR系統(tǒng)ECU，用于汽車的制動(dòng)或驅(qū)動(dòng)控制。

減速傳感器：其功用是檢測(cè)汽車的減速度，并把檢測(cè)結(jié)果輸入ABS系統(tǒng)的ECU，用于汽車的制動(dòng)或驅(qū)動(dòng)控制。2021/5/93傳感器結(jié)構(gòu)安裝位置工作原理發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器舌簧開關(guān)式分電器內(nèi)部舌簧開關(guān)電磁感應(yīng)式柴油機(jī)噴油泵、汽油機(jī)分電器電磁感應(yīng)車速傳感器舌簧開關(guān)式

車速表轉(zhuǎn)子附近舌簧開關(guān)電磁感應(yīng)式變速器輸出軸附近的殼體上電磁感應(yīng)光電式速度表內(nèi)光電效應(yīng)可變磁阻式變速器殼體內(nèi)改變磁阻輪速傳感器電磁感應(yīng)式驅(qū)動(dòng)輪上、從動(dòng)輪上、后橋主減速器殼上或變速器輸出軸上電磁感應(yīng)霍爾式霍爾效應(yīng)減速傳感器光電式車身、車架上慣性作用水銀式差動(dòng)變壓器式速度/減速度傳感器的結(jié)構(gòu)、原理一覽表2021/5/94

由于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的檢測(cè)通常利用曲軸位置傳感器的檢測(cè)信號(hào)實(shí)現(xiàn)的。若已知曲軸旋轉(zhuǎn)360o曲軸位置傳感器發(fā)出的脈沖數(shù)，即可檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。各種類型的曲軸位置傳感器的結(jié)構(gòu)、原理和檢測(cè)在第四章已介紹。下面簡(jiǎn)單介紹美國(guó)GM公司霍爾式曲軸位置傳感器，其它傳感器不再重復(fù)。第二節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器

美國(guó)GM公司霍爾式曲軸位置傳感器安裝在曲軸前端，采用觸發(fā)葉片式。曲軸皮帶輪前端裝內(nèi)外兩個(gè)帶觸發(fā)葉片的信號(hào)輪，與曲軸一起旋轉(zhuǎn)。外信號(hào)輪均勻分布著18個(gè)觸發(fā)葉片和18個(gè)窗口，葉片和窗口的寬度為10o弧長(zhǎng)，外信號(hào)輪每旋轉(zhuǎn)1周產(chǎn)生18個(gè)脈沖信號(hào)，稱為18信號(hào)。

內(nèi)信號(hào)輪設(shè)有3個(gè)觸發(fā)葉片和3個(gè)窗口，脈沖周期均為120o曲軸轉(zhuǎn)角的時(shí)間，脈沖上升沿分別產(chǎn)生于第1、4缸、第3、6缸和第2、5缸上止點(diǎn)前75o作為判別氣缸基準(zhǔn)信號(hào)，此信號(hào)相當(dāng)于前述光電式曲軸位置傳感器產(chǎn)生的120o信號(hào)。2021/5/95磁場(chǎng)被旁路磁場(chǎng)未旁路發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器曲軸旋轉(zhuǎn)360o18脈沖美國(guó)GM公司的霍爾式曲軸位置傳感器2021/5/96第三節(jié)車速傳感器

檢測(cè)汽車行駛速度，并把檢測(cè)結(jié)果輸入給汽車儀表系統(tǒng)用于顯示車速；或?qū)z測(cè)的車速信號(hào)輸入到需要車速信號(hào)的汽車控制系統(tǒng)的ECU。

在汽車儀表系統(tǒng)中要顯示車速；在汽車燃油噴射、自動(dòng)變速器、ABS/ASR、巡航定速控制等系統(tǒng)中都要涉及到汽車的車速狀況。車速通常通過直接或間接檢測(cè)汽車輪胎的轉(zhuǎn)速計(jì)算獲得的。1.功用2.車速傳感器的類型

車速傳感器的類型有：舌簧開關(guān)式、電磁感應(yīng)式、光電式、可變磁阻式、霍爾式等2021/5/97（一）舌簧開關(guān)式車速傳感器的結(jié)構(gòu)、原理1.傳感器的結(jié)構(gòu)

如圖為舌簧開關(guān)式車速傳感器的結(jié)構(gòu)。舌簧開關(guān)式傳感器安置在車速表轉(zhuǎn)子附近，當(dāng)車速表驅(qū)動(dòng)軟軸回轉(zhuǎn)時(shí)，永久磁鐵也回轉(zhuǎn)，磁鐵的N、S極將靠近或遠(yuǎn)離舌簧開關(guān)的觸點(diǎn)。

舌簧開關(guān)式車速傳感器舌簧開關(guān)轉(zhuǎn)子磁鐵游絲指針輸出接驅(qū)動(dòng)軟軸一、舌簧開關(guān)式車速傳感器的結(jié)構(gòu)、原理與檢測(cè)2021/5/98

如圖當(dāng)N、S磁極從接近舌簧開關(guān)到逐漸離開時(shí)，上下兩個(gè)觸點(diǎn)變?yōu)椴煌瑯O性的磁極，觸點(diǎn)互相吸引，開關(guān)變成閉合狀態(tài)。

如圖當(dāng)N極或S極接近觸點(diǎn)時(shí)，上下兩個(gè)觸點(diǎn)變?yōu)橥粯O性的磁極，觸點(diǎn)互相排斥，所以舌簧開關(guān)斷開。2.傳感器的工作原理

轉(zhuǎn)子磁鐵一般是4極的，車速表驅(qū)動(dòng)軸每回轉(zhuǎn)一圈，就會(huì)輸出4個(gè)脈沖。2021/5/99舌簧開關(guān)式車速傳感器應(yīng)用于電子式車速/里程表

信號(hào)處理電路車速表里程表用指針式萬用表電壓檔檢測(cè)舌簧開關(guān)式車速傳感器，把表筆接在傳感器連接器插頭兩端子上，起動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)12s，觀察電壓表指針是否有脈沖電壓產(chǎn)生，若無脈沖電壓產(chǎn)生，表示傳感器有故障，應(yīng)當(dāng)更換。（二）舌簧開關(guān)式車速傳感器的檢測(cè)2021/5/910一、電磁感應(yīng)式車速傳感器的結(jié)構(gòu)、原理與檢測(cè)（一）電磁感應(yīng)式車速傳感器的結(jié)構(gòu)、原理1.傳感器的結(jié)構(gòu)

如圖車速傳感器由永久磁鐵和電磁感應(yīng)線圈組成，它被固定安裝在變速器輸出軸附近的殼體上，輸出軸上的駐車鎖定齒輪為感應(yīng)轉(zhuǎn)子。

駐車鎖定齒輪車速傳感器永久磁鐵感應(yīng)線圈電控組件2021/5/911當(dāng)變速器輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，駐車鎖定齒輪的凸齒，不斷地靠近或離開車速傳感器，使線圈內(nèi)的磁通量發(fā)生變化，從而產(chǎn)生交流電，車速越高，輸出軸轉(zhuǎn)速也越高，感應(yīng)電壓脈沖頻率也越高，電控組件根據(jù)感應(yīng)電壓脈沖的頻率計(jì)算汽車行駛的速度。

2.傳感器的工作原理感應(yīng)電壓時(shí)間-U+U2021/5/912

電磁感應(yīng)式車速傳感器安裝在自動(dòng)變速器輸出軸附近的殼體上，用于檢測(cè)自動(dòng)變速器輸出軸的轉(zhuǎn)速。電控單元ECU根據(jù)車速傳感器的信號(hào)計(jì)算車速，作為換擋控制的依據(jù)。該傳感器的安裝情況如圖所示。2.傳感器的安裝位置駐車鎖定齒輪車速傳感器輸出軸2021/5/9132021/5/914（二）電磁感應(yīng)式車速傳感器的檢測(cè)感應(yīng)電壓時(shí)間-U+U1.開路檢測(cè)：檢測(cè)傳感器的電阻。2.模擬檢測(cè)：檢測(cè)傳感器的輸出波形。3.開路檢測(cè)：檢測(cè)感應(yīng)脈沖。磁性物體2021/5/915

別克轎車車速傳感器是電磁感應(yīng)式，該傳感器安裝在自動(dòng)變速器輸入軸端。該傳感器的安裝情況如圖所示。輸入車速傳感器驅(qū)動(dòng)鏈輪車速傳感器磁性轉(zhuǎn)輪磁性傳感頭連接插座（三）變速器輸入軸車速傳感器車速傳感器輸入軸2021/5/916三、光電式車速傳感器的結(jié)構(gòu)、原理與檢測(cè)車速表軟軸光耦合器件遮光板車速表軟軸

光電式車速傳感器是利用光敏元器件將軸類零件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)周期性（遮光和透光交替）地將電壓信號(hào)傳遞給ECU，常用的主要部件有光敏二極管、光敏晶體管及光電池

2021/5/917車速表軟軸光耦合器件遮光板車速表軟軸車速表軟軸每轉(zhuǎn)一圈，傳感器產(chǎn)生20個(gè)脈沖。2021/5/918圖

光電轉(zhuǎn)速傳感器原理1－光源2、4、6－透鏡3－半透明膜片5－被測(cè)軸7－光電管2021/5/919圖

直射型光電式轉(zhuǎn)速計(jì)的工作原理1－被測(cè)軸2－圓盤3－光源4－光電管2021/5/920一般安裝在分電器內(nèi)或曲軸前端，由信號(hào)發(fā)生器和帶光孔的信號(hào)盤組成，如圖所示。信號(hào)盤與分電器軸或曲軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，信號(hào)盤外圈有360條光刻縫隙，傳感器裝在分電器內(nèi)時(shí)產(chǎn)生曲軸轉(zhuǎn)角1。的信號(hào)。稍靠?jī)?nèi)有間隔60。均布的6個(gè)光孔，產(chǎn)生曲軸轉(zhuǎn)角120。的信號(hào)，其中一個(gè)光孔稍寬，用以產(chǎn)生相對(duì)于1缸上止點(diǎn)的信號(hào)。2021/5/9212021/5/922信號(hào)發(fā)生器安裝在分電器殼體上。由兩只發(fā)光二極管、兩只光敏二極管和電路組成。兩只發(fā)光二極管正對(duì)著兩只光敏二極管，信號(hào)盤上有光孔，起透光和遮光交替變化的作用，使信號(hào)發(fā)生器輸出脈沖信號(hào)。當(dāng)發(fā)光二極管的光束照到光敏二極管時(shí)，光敏二極管產(chǎn)生電壓；當(dāng)發(fā)光二極管光束被擋住時(shí)，光敏二極管電壓為0。這些電壓信號(hào)經(jīng)電路部分整形放大后輸送給ECU，ECU根據(jù)這些信號(hào)計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和曲軸位置。2021/5/923記憶電路計(jì)數(shù)器定時(shí)電路整形電路判斷電路1/5分頻電路車速傳感器km/h車速傳感器專用IC顯示電路其他控制系統(tǒng)報(bào)警蜂鳴器100km/h報(bào)警燈車速表軟軸車速表電路框圖光電車速傳感器原理2021/5/924光電式車速傳感器光電式車速傳感器的結(jié)構(gòu)如圖3-75所示，它用于數(shù)字式速度表上，由發(fā)光二極管（LED）、光敏三極管以及裝在速度表驅(qū)動(dòng)軸上的遮光板構(gòu)成。2021/5/925圖8-28光電式車速傳感器的工作原理1－光電耦合元件2－發(fā)光二極管3－遮光板4－電壓（5V）5－光敏晶體管6－傳感器輸出信號(hào)7－搭鐵2021/5/926四、可變磁阻式車速傳感器的結(jié)構(gòu)、原理與檢測(cè)車速傳感器多極磁環(huán)混合集成電路

磁阻效應(yīng)（Magneto-resistanceEffects）是指某些金屬或半導(dǎo)體的電阻值隨外加磁場(chǎng)變化而變化的現(xiàn)象。磁阻效應(yīng)在金屬里可以忽略，在某些半導(dǎo)體中較大。1.傳感器的結(jié)構(gòu)

主要有兩個(gè)器件：磁環(huán)和內(nèi)裝有磁阻元件的混合集成電路。2021/5/9271.傳感器的原理

如圖所示，當(dāng)多極磁環(huán)繞其軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，使靠近磁環(huán)的混合集成電路內(nèi)的磁阻元件處的磁場(chǎng)變化，從而使磁阻元件的電阻發(fā)生變化?；旌霞呻娐吩诖抛柙碾娮枳兓瘯r(shí)，輸出與多極磁環(huán)繞旋轉(zhuǎn)速度相對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)。

該傳感器的優(yōu)點(diǎn)是多極磁環(huán)可安裝在變速器的輸出軸上，這樣可以取消儀表的軟軸?；旌霞呻娐?021/5/928五、霍爾式車速傳感器的結(jié)構(gòu)原理

霍爾式車速傳感器的結(jié)構(gòu)、原理與曲軸或凸輪軸光電式位置傳感器基本相同，檢測(cè)方法類似。觸發(fā)葉輪帶導(dǎo)板的永久磁鐵霍爾集成塊霍爾傳感器2021/5/929混合集成電路霍爾集成塊的電路框圖2021/5/930第四節(jié)輪速傳感器

是檢測(cè)車輪轉(zhuǎn)速，并把檢測(cè)結(jié)果輸入ABS/ASR等用于制動(dòng)或驅(qū)動(dòng)控制的系統(tǒng)的ECU。1.輪速傳感器的功用

有關(guān)汽車制動(dòng)或驅(qū)動(dòng)的各類電子控制系統(tǒng)如：防抱死制動(dòng)(ABS)、驅(qū)動(dòng)防滑(ASR)或電子制動(dòng)力分配(EBD)、轉(zhuǎn)向制動(dòng)控制(CBC)、電子穩(wěn)定程序(ESP)等系統(tǒng)控制均需要獲取車輪的轉(zhuǎn)速狀況。車速通常檢測(cè)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)，換算為汽車驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速間接獲得的。輪速傳感器一般是直接檢測(cè)車輪的轉(zhuǎn)速且所有車輪的轉(zhuǎn)速均檢測(cè)。2.輪速傳感器的類型

本節(jié)介紹的輪速傳感器有電磁式、霍爾式兩類。其結(jié)構(gòu)與原理與汽車其他位置的這類轉(zhuǎn)速檢測(cè)傳感器類似。2021/5/9311.傳感器的結(jié)構(gòu)一、電磁式輪速傳感器的結(jié)構(gòu)、原理與檢測(cè)傳感頭：安裝在不隨車輪旋轉(zhuǎn)的部件上，如轉(zhuǎn)向節(jié)、懸架支承、半軸套管或制動(dòng)底板上。齒圈：安裝在隨車輪旋轉(zhuǎn)的部件上，如輪轂、制動(dòng)盤或半軸上。傳感頭2021/5/9322.傳感器的特點(diǎn)高速時(shí)低速時(shí)時(shí)間電壓

電磁式輪速傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、對(duì)粉塵污染不敏感，傳感頭不需外接電源。

輸出信號(hào)的幅值和頻率受轉(zhuǎn)速影響大，抗電磁波干擾能力差，易產(chǎn)生誤信號(hào)。適于15160km/h優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：2021/5/9332.傳感器的安裝部位安裝在前輪上轉(zhuǎn)向節(jié)輪轂齒圈傳感器2021/5/934懸架支承半軸齒圈傳感器安裝在后輪上2021/5/935

輸出信號(hào)電壓幅值不受轉(zhuǎn)速的影響，頻率響應(yīng)高，抗電磁波干擾能力強(qiáng)。二、霍爾式輪速傳感器的結(jié)構(gòu)、原理與檢測(cè)2.傳感器的特點(diǎn)1.傳感器的結(jié)構(gòu)、原理霍爾元件磁體齒圈霍爾元件磁體齒圈霍爾元件磁場(chǎng)較弱霍爾元件磁場(chǎng)較強(qiáng)3.傳感器的安裝

類似于電磁感應(yīng)輪速傳感器。2021/5/936第五節(jié)減速度傳感器

減速度傳感器又稱G傳感器，通常用于四輪驅(qū)動(dòng)汽車的ABS/ASR等與汽車驅(qū)動(dòng)與制動(dòng)控制有關(guān)的系統(tǒng)上。汽車高附著系數(shù)路面上制動(dòng)時(shí)其減速度大，在低附著系數(shù)路面上制動(dòng)時(shí)其減速度小，當(dāng)汽車行駛在雪地、結(jié)冰路等低附著系數(shù)路面上時(shí)，采取相應(yīng)措施，以提高制動(dòng)性能。汽車在在低附著系數(shù)行駛時(shí)，其驅(qū)動(dòng)輪通常會(huì)出現(xiàn)滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象。兩輪驅(qū)動(dòng)的汽車上，ABS系統(tǒng)的ECU可根據(jù)輪速傳感器傳來的信號(hào)判斷驅(qū)動(dòng)車輪的滑轉(zhuǎn)狀況。

ABS系統(tǒng)在不同的附著系數(shù)路面將采用不同的防抱死制動(dòng)方式。

用于獲取汽車減速度信號(hào)；該信號(hào)送入ECU后，對(duì)路面的附著系數(shù)高低進(jìn)行判斷。1.減速度傳感器的功用2021/5/937

光電式減速度傳感器由兩個(gè)發(fā)光二極管、兩個(gè)光敏三極管一個(gè)透光板和信號(hào)轉(zhuǎn)換電路組成。發(fā)光二極管透光板光敏晶體管信號(hào)轉(zhuǎn)換電路光敏晶體管透光板光電式減速度傳感器的結(jié)構(gòu)一、光電式減速度傳感器的結(jié)構(gòu)、原理1.感器的結(jié)構(gòu)減速度傳感器有光電式、水銀式、差動(dòng)式變壓式等。2.減速度傳感器類型2021/5/938

汽車勻速行駛時(shí)，傳感器的透光板靜止不動(dòng)；汽車制動(dòng)時(shí)，即減速行駛時(shí)，透光板由于慣性則隨著減速度的變化而沿汽車的縱軸方向進(jìn)行擺動(dòng)。透光板減速度傳感器勻速行駛時(shí)減速行駛時(shí)2.傳感器的工作原理2021/5/939

透光板的作用是穿過或隔斷發(fā)光二極管到光電三極管之間的光線，以此控制光電三極管的開與關(guān)。兩對(duì)發(fā)光二極管和光電三極管的組合可以將汽車的減速度分為4個(gè)等級(jí)。透光板透光板透光縫1號(hào)2號(hào)光敏晶體管光敏晶體管發(fā)光二極管開關(guān)光電式減速度傳感器的工作原理2021/5/940減速度速率低減速率1低減速率2中等減速率高減速率光敏晶體管1通斷斷通光敏晶體管2通通斷斷透光板位置減速度率的等級(jí)與光敏三極管同斷的關(guān)系2021/5/941

水銀式減速度傳感器的結(jié)構(gòu)如圖所示，它主要由水銀和玻璃管組成，這種傳感器應(yīng)用在日產(chǎn)4×4全輪驅(qū)動(dòng)汽車上。二、水銀式減速度傳感器的結(jié)構(gòu)、原理汽車行駛方向玻璃管玻璃管水銀a)