汽车各传感器构造与原理

电子控制系统的组成：由传感器、控制单元、执行器组成

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传感器的类型及功能

一、节气门位置传感器

1.功能及类型 功能： ·检测节气门开度转换为电压信号传递给ECU ·判定发动机运转工况的依据 类型： ·线性输出型(滑动电阻式) ·开关量输出型(触点式) （1）线性输出型 ①结构和原理 ·VCC：传感器电源端子。由ECU提供 5V电压 ·VTA：节气门开度信号端子。节气门开度越大，VTA-E2间电阻越大，开度电压信号越大 ·IDL：怠速开关端子。节气门关闭时，怠速开关闭合，IDL—E2间电压为0V；节气门打开时，怠速开关断开，IDL—E2间电压为12V ·E2：传感器通过ECU接地

②输出特性 ·输出电压随节气门开度的增大而线性增大 ·当节气门完全关闭时，怠速触点闭合，发动机处于怠速状态

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③控制电路 ·VTA信号：节气门由关闭逐渐开大，在0~5V间变化 ·IDL信号：怠速时0V，节气门打开时12V （2）开关量输出型 ①结构与原理 ·怠速工况

②输出特性 ·传感器有开和关两种信号 ·怠速触点闭合：节气门全闭，发动机处于怠速状态 ·全开触点闭合：节气门开度>50℃，发动机处于大负荷状态 3

③控制电路 ④带ACC信号输出的开关量输出型 ·怠速触点闭合，怠速状态；如高速时怠速触点闭合，减速状态 ·加减速检测触点闭合，同时该触点与ACC1和ACC2交替闭合/断开，急加速工况 ·大负荷触点闭合，大负荷工况 ·加减速检测触点断开，同时该触点与ACC1和ACC2交替闭合/断开，减速工况 二、进气温度传感器（THA）

1.功能与结构 ·检测进气温度转化为电阻信号，送给ECU作为喷油量修正信号和点火修正信号，获得最佳空燃比和点火提前角。 ·热敏电阻传感器 4

2.工作原理 ·负温度系数热敏电阻特性：进气温度升高，热敏电阻值降低 3.控制电路 ·THA信号：进气温度越高，热敏电阻越低，电路总电阻减小，电路电流增大，ECU内电阻R分压增加，热敏电阻分压降低，即THA信号电压减小 三、冷却液温度传感器（THW）

1.功能 ·检测冷却液温度转化为电阻信号，送给ECU作为喷油量、点火正时的修正信号 2.结构与原理 ·热敏电阻传感器 ·负温度系数热敏电阻特性：冷却液 温度升高，热敏电阻值降低 ·E2：传感器接地 5

3.控制电路 ·THW信号：冷却液温度越高，热敏电阻越低，电路总电阻减小，电路电流增大，ECU内电阻R分压增加，热敏电阻分压降低，即THW信号电压减小 ·E2：传感器接地 四、曲轴/凸轮轴位置和转速传感器

1.功用、类型及位置

·功用：检测活塞上止点、曲轴转角、发动机转速信号送给ECU，以确认曲轴位置，用来控制喷油正时和点火正时。 ·类型：电磁感应式（磁电式）、光电式、霍尔式

·位置：经常安装在发动机的曲轴端、凸轮轴端、飞轮上或分电器内。 1、磁电式 （1）结构与原理

（2）丰田TCCS系统，位于分电器内

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（2）发动机转速(Ne)信号 ·曲轴转角1°信号=30°转角时间/30等分 ·发动机转速：Ne信号以2个脉冲时间（曲轴60°）为基准计算和检测

（3）曲轴位置(G)信号 ·G信号：辨别气缸及检测活塞上止点位置。G1为第6缸压缩上止点前10°，G2为第1缸压缩上止点前10° ·G信号：ECU利用Ne信号计算曲轴转角的基准信号 7

（4）控制电路 ·G1-G-：第6缸上止点位置电脉冲信号 ·G2-G-：第1缸上止点位置电脉冲信号 ·Ne-G-：曲轴转速电脉冲信号 3.光电式 （1）结构与原理 ·NISSAN公司，位于分电器内

（2）1°和120°信号 ·曲轴1°信号：供ECU计算曲轴转角和发动机转速 8

·曲轴120°信号：供ECU确认活塞上止点(前70°)位置 （3）控制电路 3.霍尔式 （1）触发叶片式(GM公司) 1）结构型式 ·外信号轮：均布18个叶片和窗口，宽度10°弧长 ·内信号轮：3个叶片宽度100°、90°、110°弧长；3个窗口宽度20°、30°、10°弧长。 9

2）霍尔传感器原理 ·叶片对永久磁铁和霍尔元件隔磁，不产生霍尔电压 ·叶片离开空气隙，产生霍尔电压

3）控制电路 3.霍尔式 （1）触发叶片式(GM公司) 1）结构型式 ·外信号轮：均布18个叶片和窗口，宽度10°弧长 ·内信号轮：3个叶片宽度100°、90°、110° 弧长；3个窗口宽度20°、30°、10°弧长。

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2）霍尔传感器原理 ·叶片对永久磁铁和霍尔元件隔磁，不产生霍尔电压 ·叶片离开空气隙，产生霍尔电压 3）输出信号 ·18X信号：一个脉冲为20°/20等份= 1°信号—控制点火时刻 ·3X信号：120°信号—判断气缸和点火时刻基准信号 ·100°弧长触发叶片前沿：1、4缸上止点前75° ·90°弧长触发叶片前沿：3、6缸上止点前75° ·110°弧长触发叶片前沿：2、5缸上止点前75°

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（2）触发轮齿式(克莱斯勒公司) 1）结构型式（四缸发动机飞轮壳） ·轮槽通过时：霍尔效应输出高电位(5V) ·轮齿通过时：霍尔效应输出低电位(0.3V) ·第4个槽脉冲下降沿：活塞上止点前(TDC)4° ·1组4个脉冲信号：1、4缸接近上止点 ·另1组4个脉冲信号：2、3缸接近上止点 2）控制电路 ·CPS信号：确定活塞上止点和发动机转速 ；但并不知道有哪两个缸的活塞接近上止点， ·同步信号传感器：装在分电器内，协助传感器判缸。 （3）同步信号传感器(霍尔式) 1）结构型式（四缸发动机分电器内） ·脉冲环前沿通过时：产生5V高电压 ·脉冲环后沿离开时：产生0V信号电压 ·分电器旋转一周：高低电位各占 180°(曲轴转角360°) 12

2）控制电路 ·产生5V电压信号时：表示下一个到达上止点的是1、4缸，1缸为压缩行程，4缸为排气行程。 ·产生0V电压信号时：表示下一个到达上止点的仍是1、4缸，但气缸工作行程与前相反。 五、氧传感器

1.功用与类型

·功用：在使用三元催化转换器降低排放污染的发动机上，氧传感器是必不可少的。氧传感器测定排气中氧浓度信号，发动机ECU据此信号反馈修正喷油量，控制空燃比控制于理论值范围内，使三元催化转换器效果最佳。氧传感器的工作使发动机处于闭环控制状态 ·类型：氧化锆式(应用最多)和氧化钛式 （2）氧化锆式 ①结构型式

·锆管：氧化锆固体电解质制作的多孔陶瓷体试管 ·锆管内侧：大气 ·锆管外侧：排气

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·锆管元件：微电池 （2）工作原理 ·混合气稀：排气中含氧多，两侧氧浓度差小，产生电压信号较低 ·混合气浓：排气中含氧少，两侧氧浓度差大，产生电压信号较高 （3）输出电压信号特点 ·氧传感器电压在λ=1(理论空燃比14.7)时突变：λ>1时输出电压几乎为0λ<1时输出电压接近1V ·反馈控制只能使混合气在理论空燃比附近一个狭小的范围内波动：故氧传感器输出电压在0.1~0.9V之间不断变化，如果变化过缓或不变则表明存在故障 14

（4）带加热器的氧传感器原理 ·氧传感器输出信号与工作温度有关： 早期通过排气加热，发动机起动数分钟后才能工作 ·带加热器的氧传感器，起动后20~30s内工作 （5）控制电路 ·OX端子：产生氧传感器信号电压 ·HT端子：控制加热丝电路通断 （2）氧化钛式 ①结构型式 ·又称电阻型氧传感器：氧化钛常温下为高电阻半导体，一旦缺氧，电阻随之减小 ·也有电加热器：保证传感器工作温度不变 15

（2）控制电路 ·与ECU连接的输出端子电压：0.1~0.9V ·混合气稀：输出电压高于参考电压 ·混合气浓：输出电压低于参考电压 六、爆震传感器

1.功用与类型 功用：检测发动机有无爆震现象，并将信号送入发动机ECU，判定有无爆震及爆震强弱，修正点火提前角。 类型：磁致伸缩式和压电式 2.磁致伸缩式（左图） ·缸体出现振动时，传感器在7kHz左右处产生共振，铁心的导磁率发生变化，致使永久磁铁穿过铁心的磁通密度也变化，从而在绕组中产生感应电动势 3.压电式 （1）结构原理 压电效应：当缸体振动时，配重受振动影响产生加速度，压电元件受到加速度惯性力的作用而产生电压信号。

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（2）输出特性

4.控制电路

·七、电子单元（ECU） 1.电子单元组成 2.电子单元工作过程

·从传感器来的信号，首先进入输入回路，对具体信号进行处理。如是数字信号，根据CPU的安排，经I/O接口直接进入微机；如是模拟信号，还要经过A/D转换，转换成数字信号后，才能经I/O接口进入微机。

·大多数信息，暂时存储在RAM内，根据指令再从RAM送至CPU。下一步是将

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存储在ROM中的参考数据引入CPU，使输入传感器的信息与之进行比较。 ·CPU对这些数据比较运算后，作山决定并发出输出指令信号，经I/O接口，必要的信号还经D/A转换器转变成模拟信号，最后经输出回路去控制执行器动作。例如喷油器驱动信号，通过控制喷油正时和喷油脉宽，完成控制喷油功能。

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