汽車速度傳感器

速度與減速度傳感器的結(jié)構(gòu)、原理與檢測汽車傳感器2021/5/91第一節(jié)概述第二節(jié)發(fā)動機轉(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：其功用是檢測汽車行駛速度，并把檢測結(jié)果輸入給汽車儀表系統(tǒng)，用于顯示車速；或用于自動變速器系統(tǒng)、巡航定速系統(tǒng)等。車速通常通過直接或間接檢測汽車輪胎的轉(zhuǎn)速獲得的。

發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器：其功用是檢測發(fā)動機轉(zhuǎn)速，并把檢測結(jié)果輸入到汽車儀表系統(tǒng)顯示發(fā)動機工況；或輸入發(fā)動機控制系統(tǒng)和底盤某些控制系統(tǒng)的ECU，用于燃油噴射量、點火提前角、動力傳動等控制。發(fā)動機轉(zhuǎn)速的檢測通常利用曲軸位置傳感器的檢測信號實現(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：其功用是檢測車輪轉(zhuǎn)速，并把檢測結(jié)果輸入ABS/ASR系統(tǒng)ECU，用于汽車的制動或驅(qū)動控制。

減速傳感器：其功用是檢測汽車的減速度，并把檢測結(jié)果輸入ABS系統(tǒng)的ECU，用于汽車的制動或驅(qū)動控制。2021/5/93傳感器結(jié)構(gòu)安裝位置工作原理發(fā)動機轉(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)式柴油機噴油泵、汽油機分電器電磁感應(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)動輪上、從動輪上、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)動機轉(zhuǎn)速的檢測通常利用曲軸位置傳感器的檢測信號實現(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)，即可檢測發(fā)動機轉(zhuǎn)速。各種類型的曲軸位置傳感器的結(jié)構(gòu)、原理和檢測在第四章已介紹。下面簡單介紹美國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)動機轉(zhuǎn)速傳感器

美國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)外兩個帶觸發(fā)葉片的信號輪，與曲軸一起旋轉(zhuǎn)。外信號輪均勻分布著18個觸發(fā)葉片和18個窗口，葉片和窗口的寬度為10o弧長，外信號輪每旋轉(zhuǎn)1周產(chǎn)生18個脈沖信號，稱為18信號。

內(nèi)信號輪設(shè)有3個觸發(fā)葉片和3個窗口，脈沖周期均為120o曲軸轉(zhuǎn)角的時間，脈沖上升沿分別產(chǎn)生于第1、4缸、第3、6缸和第2、5缸上止點前75o作為判別氣缸基準信號，此信號相當(dāng)于前述光電式曲軸位置傳感器產(chǎn)生的120o信號。2021/5/95磁場被旁路磁場未旁路發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器曲軸旋轉(zhuǎn)360o18脈沖美國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

檢測汽車行駛速度，并把檢測結(jié)果輸入給汽車儀表系統(tǒng)用于顯示車速；或?qū)z測的車速信號輸入到需要車速信號的汽車控制系統(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汽車輪胎的轉(zhuǎn)速計算獲得的。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)動軟軸回轉(zhuǎn)時，永久磁鐵也回轉(zhuǎn)，磁鐵的N、S極將靠近或遠離舌簧開關(guān)的觸點。

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)動軟軸一、舌簧開關(guān)式車速傳感器的結(jié)構(gòu)、原理與檢測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，上下兩個觸點變?yōu)椴煌瑯O性的磁極，觸點互相吸引，開關(guān)變成閉合狀態(tài)。

如圖當(dāng)N極或S極接近觸點時，上下兩個觸點變?yōu)橥粯O性的磁極，觸點互相排斥，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)動軸每回轉(zhuǎn)一圈，就會輸出4個脈沖。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

信號處理電路車速表里程表用指針式萬用表電壓檔檢測舌簧開關(guān)式車速傳感器，把表筆接在傳感器連接器插頭兩端子上，起動機轉(zhuǎn)動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（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)動時，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)電壓脈沖的頻率計算汽車行駛的速度。

2.傳感器的工作原理感應(yīng)電壓時間-U+U2021/5/912

電磁感應(yīng)式車速傳感器安裝在自動變速器輸出軸附近的殼體上，用于檢測自動變速器輸出軸的轉(zhuǎn)速。電控單元ECU根據(jù)車速傳感器的信號計算車速，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感應(yīng)電壓時間-U+U1.開路檢測：檢測傳感器的電阻。2.模擬檢測：檢測傳感器的輸出波形。3.開路檢測：檢測感應(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)運動周期性（遮光和透光交替）地將電壓信號傳遞給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－被測軸7－光電管2021/5/919圖

直射型光電式轉(zhuǎn)速計的工作原理1－被測軸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，由信號發(fā)生器和帶光孔的信號盤組成，如圖所示。信號盤與分電器軸或曲軸一起轉(zhuǎn)動，信號盤外圈有360條光刻縫隙，傳感器裝在分電器內(nèi)時產(chǎn)生曲軸轉(zhuǎn)角1。的信號。稍靠內(nèi)有間隔60。均布的6個光孔，產(chǎn)生曲軸轉(zhuǎn)角120。的信號，其中一個光孔稍寬，用以產(chǎn)生相對于1缸上止點的信號。2021/5/9212021/5/922信號發(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)光二極管正對著兩只光敏二極管，信號盤上有光孔，起透光和遮光交替變化的作用，使信號發(fā)生器輸出脈沖信號。當(dāng)發(fā)光二極管的光束照到光敏二極管時，光敏二極管產(chǎn)生電壓；當(dāng)發(fā)光二極管光束被擋住時，光敏二極管電壓為0。這些電壓信號經(jīng)電路部分整形放大后輸送給ECU，ECU根據(jù)這些信號計算發(fā)動機轉(zhuǎn)速和曲軸位置。2021/5/923記憶電路計數(shù)器定時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)報警蜂鳴器100km/h報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，使靠近磁環(huán)的混合集成電路內(nèi)的磁阻元件處的磁場變化，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，輸出與多極磁環(huán)繞旋轉(zhuǎn)速度相對應(yīng)的脈沖信號。

該傳感器的優(yōu)點是多極磁環(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

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

有關(guān)汽車制動或驅(qū)動的各類電子控制系統(tǒng)如：防抱死制動(ABS)、驅(qū)動防滑(ASR)或電子制動力分配(EBD)、轉(zhuǎn)向制動控制(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。車速通常檢測汽車傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動，換算為汽車驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速間接獲得的。輪速傳感器一般是直接檢測車輪的轉(zhuǎn)速且所有車輪的轉(zhuǎn)速均檢測。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、半軸套管或制動底板上。齒圈：安裝在隨車輪旋轉(zhuǎn)的部件上，如輪轂、制動盤或半軸上。傳感頭2021/5/9322.傳感器的特點高速時低速時時間電壓

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

輸出信號的幅值和頻率受轉(zhuǎn)速影響大，抗電磁波干擾能力差，易產(chǎn)生誤信號。適于15160km/h優(yōu)點：缺點：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。二、霍爾式輪速傳感器的結(jié)構(gòu)、原理與檢測2.傳感器的特點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較弱霍爾元件磁場較強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)動汽車的ABS/ASR等與汽車驅(qū)動與制動控制有關(guān)的系統(tǒng)上。汽車高附著系數(shù)路面上制動時其減速度大，在低附著系數(shù)路面上制動時其減速度小，當(dāng)汽車行駛在雪地、結(jié)冰路等低附著系數(shù)路面上時，采取相應(yīng)措施，以提高制動性能。汽車在在低附著系數(shù)行駛時，其驅(qū)動輪通常會出現(xiàn)滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象。兩輪驅(qū)動的汽車上，ABS系統(tǒng)的ECU可根據(jù)輪速傳感器傳來的信號判斷驅(qū)動車輪的滑轉(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方式。

用于獲取汽車減速度信號；該信號送入ECU后，對路面的附著系數(shù)高低進行判斷。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發(fā)光二極管、兩個光敏三極管一個透光板和信號轉(zhuǎn)換電路組成。發(fā)光二極管透光板光敏晶體管信號轉(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、差動式變壓式等。2.減速度傳感器類型2021/5/938

汽車勻速行駛時，傳感器的透光板靜止不動；汽車制動時，即減速行駛時，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行擺動。透光板減速度傳感器勻速行駛時減速行駛時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個等級。透光板透光板透光縫1號2號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)