簡(jiǎn)述幾種傳感器的工作原理

一、進(jìn)氣壓力傳感器

進(jìn)氣壓力傳感器（ManifoldAbsolutePressureSensor），簡(jiǎn)稱MAP。它以真空管連接進(jìn)氣歧管，隨著引擎不同的轉(zhuǎn)速負(fù)荷，感應(yīng)進(jìn)氣歧管內(nèi)的真空變化，再?gòu)母兄鲀?nèi)部電阻的改變，轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，供ECU電腦修正噴油量和點(diǎn)火正時(shí)角度。換言之，ECU電腦輸出5V電壓給進(jìn)氣壓力感知器，再由信號(hào)端偵測(cè)電壓值,電腦，當(dāng)引擎在怠速時(shí)，其電壓信號(hào)約1－1.5V，節(jié)氣門全開時(shí)，則約有4.5V電壓信號(hào)。

原理：

進(jìn)氣壓力傳感器檢測(cè)的是節(jié)氣門后方的進(jìn)氣歧管的絕對(duì)壓力，它根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的大小檢測(cè)出歧管內(nèi)絕對(duì)壓力的變化，然后轉(zhuǎn)換成信號(hào)電壓送至發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元（ECU），ECU依據(jù)此信號(hào)電壓的大小，控制基本噴油量的大小。

二、曲軸位置傳感器

曲軸位置傳感器的作用就是確定曲軸的位置，也就是曲軸的轉(zhuǎn)角。它通常要配合凸輪軸位置傳感器一起來(lái)工作——確定基本點(diǎn)火時(shí)刻。我們都知道，發(fā)動(dòng)機(jī)是在壓縮沖程末開始點(diǎn)火的，那么發(fā)動(dòng)機(jī)電腦是怎么知道哪缸該點(diǎn)火了呢？就是通過(guò)曲軸位置傳感器和凸輪軸位置傳感器的信號(hào)來(lái)計(jì)算的，通過(guò)曲軸位置傳感器，可以知道哪缸活塞處于上止點(diǎn)，通過(guò)凸輪軸位置傳感器，可以知道哪缸活塞是在壓縮沖程中。這樣，發(fā)動(dòng)機(jī)電腦知道了該什么時(shí)候給哪缸點(diǎn)火了。

原理：

曲軸位置傳感器通常安裝在分電器內(nèi)，是控制系統(tǒng)中最重要的傳感器之一。其作用有：檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，因此又稱為轉(zhuǎn)速傳感器；檢測(cè)活塞上止點(diǎn)位置，故也稱為上止點(diǎn)傳感器，包括檢測(cè)用于控制點(diǎn)火的各缸上止點(diǎn)信號(hào)、用于控制順序噴油的第一缸上止點(diǎn)信號(hào)。

曲軸傳感器主要有三種類型：磁電感應(yīng)式、霍爾效應(yīng)式和光電式。

1、磁電感應(yīng)式：

磁電感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器和曲軸位置傳感器分上、下兩層安裝在分電器內(nèi)。傳感器由永磁感應(yīng)檢測(cè)線圈和轉(zhuǎn)子（正時(shí)轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子）組成，轉(zhuǎn)子隨分電器軸一起旋轉(zhuǎn)。正時(shí)轉(zhuǎn)子有一、二或四個(gè)齒等多種形式，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子為 24個(gè)齒。永磁感應(yīng)檢測(cè)線圈固定在分電器體上。若已知轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)和曲軸位置傳感器信號(hào)，以及各缸的工作順序，就可知道各缸的曲軸位置。磁電感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器和曲軸位置傳感器的轉(zhuǎn)子信號(hào)盤也可安裝在曲軸或凸輪軸上。

2、 霍爾效應(yīng)式：

霍爾效應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器和曲軸位置傳感器是一種利用霍爾效應(yīng)的信號(hào)發(fā)生器。霍爾信號(hào)發(fā)生器安裝在分電器內(nèi)，與分火頭同軸，由封裝的霍爾芯片和磁鐵作成整體固定在分電器盤上。觸發(fā)葉輪上的缺口數(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸數(shù)相同。當(dāng)觸發(fā)葉輪上的葉片進(jìn)入磁鐵與霍爾元件之間，霍爾觸發(fā)器的磁場(chǎng)被葉片旁路，這時(shí)不產(chǎn)生霍爾電壓，傳感器無(wú)輸出信號(hào)；當(dāng)觸發(fā)葉輪上的缺口部分進(jìn)入磁鐵和霍爾元件之間時(shí)，磁力線進(jìn)入霍爾元件，霍爾電壓升高，傳感器輸出電壓信號(hào)。

3、光電式：

光電式曲軸位置傳感器一般裝在分電器內(nèi)，由信號(hào)發(fā)生器和帶光孔的信號(hào)盤組成。其信號(hào)盤與分電器軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，信號(hào)盤外圈有 360條光刻縫隙，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 1 個(gè)光孔較寬，用以產(chǎn)生相對(duì)于 1 缸上止點(diǎn)的信號(hào)。信號(hào)發(fā)生器安裝在分電器殼體上，由二只發(fā)光二極管、二只光敏二極管和電路組成。發(fā)光二極管正對(duì)著光敏二極管。信號(hào)盤位于發(fā)光二極管和光敏二極管之間，由于信號(hào)盤上有光孔，則產(chǎn)生透光和遮光交替變化現(xiàn)象。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)光二極管光束被檔住時(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，即向電子控制單元輸送曲軸轉(zhuǎn)角為 1 °和 120°時(shí)的信號(hào)，電子控制單元根據(jù)這些信號(hào)計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和曲軸位置。

三、凸輪軸位置傳感器

也叫同步信號(hào)傳感器，它是一個(gè)氣缸判別定位裝置，向ECU輸入凸輪軸位置信號(hào)，是點(diǎn)火控制的主控信號(hào)。有曲軸位置傳感器和凸輪軸位置傳感器兩類。

原理：

凸輪軸位置傳感器的功用是采集配氣凸輪軸的位置信號(hào)，并輸入ECU，以便ECU識(shí)別氣缸1壓縮上止點(diǎn)，從而進(jìn)行順序噴油控制、點(diǎn)火時(shí)刻控制和爆燃控制。此外，凸輪軸位置信號(hào)還用于發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)識(shí)別出第一次點(diǎn)火時(shí)刻。因?yàn)橥馆嗇S位置傳感器能夠識(shí)別哪一個(gè)氣缸活塞即將到達(dá)上止點(diǎn)，所以稱為氣缸識(shí)別傳感器。

四、節(jié)氣門傳感器

節(jié)氣門位置傳感器又稱為節(jié)氣門開度傳感器或節(jié)氣門開關(guān)，是用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)的設(shè)備。

原理：

節(jié)氣門開關(guān)有兩副觸點(diǎn)，分別為怠速觸點(diǎn)(IDL)和全負(fù)荷觸點(diǎn)(PSW)。由一個(gè)和節(jié)氣門同軸的凸輪控制兩開關(guān)觸點(diǎn)的開啟和閉合。當(dāng)節(jié)氣門處于全關(guān)閉的位置時(shí)，怠速觸點(diǎn)IDL閉合，ECU根據(jù)怠速開關(guān)的閉合信號(hào)判定發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速工況，從而按怠速工況的要求控制噴油量；當(dāng)節(jié)氣門打開時(shí)，怠速觸點(diǎn)打開，ECU根據(jù)這一信號(hào)進(jìn)行從怠速到小負(fù)荷的過(guò)渡工況的噴油控制；全負(fù)荷觸點(diǎn)在節(jié)氣門由全閉位置到中小開度范圍內(nèi)一直處于開啟狀態(tài)，當(dāng)節(jié)氣門打開至一定角度(豐田1G-EU車為55°）的位置時(shí)，全負(fù)荷觸點(diǎn)開始閉合，向ECU送出發(fā)動(dòng)機(jī)處于全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)工況的信號(hào)，ECU根據(jù)此信號(hào)進(jìn)行全負(fù)荷加濃控制。

五、氧傳感器

在使用三元催化轉(zhuǎn)換器以減少排氣污染的發(fā)動(dòng)機(jī)上，氧傳感器是不可少的元件。由于混合氣的空燃比一旦偏離理論空燃比，三元催化劑對(duì)CO、HC和NOx的凈化能力將急劇下降，故在排氣管中安裝氧傳感器，用以檢測(cè)排氣中氧的濃度，并向ECU發(fā)出反饋信號(hào)，再由ECU控制噴油器噴油量的增減，從而將混合氣的空燃比控制在理論值附近。

原理：

氧傳感器是汽車上的標(biāo)準(zhǔn)配置，它是利用陶瓷敏感元件測(cè)量汽車排氣管道中的氧電勢(shì)，由化學(xué)平衡原理計(jì)算出對(duì)應(yīng)的氧濃度，達(dá)到監(jiān)測(cè)和控制燃燒空燃比，以保證產(chǎn)品質(zhì)量及尾氣排放達(dá)標(biāo)的測(cè)量元件。氧傳感器廣泛應(yīng)用于各類煤燃燒、油燃燒、氣燃燒等爐體的氣氛控制，它是目前最佳的燃燒氣氛測(cè)量方式，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)迅速、維護(hù)容易、使用方便、測(cè)量準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。運(yùn)用該傳感器進(jìn)行燃燒氣氛測(cè)量和控制既能穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質(zhì)量，又可縮短生產(chǎn)周期，節(jié)約能源。

汽車上的氧傳感器工作原理與干電池相似，傳感器中的氧化鋯元素起類似電解液的作用。其基本工作原理是：在一定條件下，利用氧化鋯內(nèi)外兩側(cè)的氧濃度差，產(chǎn)生電位差，且濃度差越大，電位差越大。大氣中氧的含量為21%，濃混合氣燃燒后的廢氣實(shí)際上不含氧，稀混合氣燃燒后生成的廢氣或因缺火產(chǎn)生的廢氣中含有較多的氧，但仍比大氣中的氧少得多。 在高溫及鉑的催化下，帶負(fù)電的氧離子吸附在氧化鋯套管的內(nèi)外表面上。由于大氣中的氧氣比廢氣中的氧氣多，套管上與大氣相通一側(cè)比廢氣一側(cè)吸附更多的負(fù)離子，兩側(cè)離子的濃度差產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。

當(dāng)汽車套管廢氣一側(cè)的氧濃度低時(shí)，在氧傳感器電極之間產(chǎn)生一個(gè)高電壓（0.6～1V），這個(gè)電壓信號(hào)被送到汽車ECU放大處理，ECU把高電壓信號(hào)看作濃混合氣，而把低電壓信號(hào)看作稀混合氣。根據(jù)氧傳感器的電壓信號(hào)，電腦按照盡可能接近14.7：1的理論最佳空燃比來(lái)稀釋或加濃混合氣。因此氧傳感器是電子控制燃油計(jì)量的關(guān)鍵傳感器。氧傳感器只有在高溫時(shí)（端部達(dá)到300°C以上）其特性才能充分體現(xiàn)，才能輸出電壓。它在約800°C時(shí)，對(duì)混合氣的變化反應(yīng)最快，而在低溫時(shí)這種特性會(huì)發(fā)生很大變化。

六、爆震傳感器    

爆震傳感器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體中間以四缸機(jī)為例安裝在2缸和3缸之間，或者1、2缸中間一個(gè)，3、4缸中間一個(gè)。其作用是用來(lái)測(cè)定發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng)度，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生爆震時(shí)用來(lái)調(diào)整點(diǎn)火提前角。

原理：

爆震傳感器是交流信號(hào)發(fā)生器，但它們與其他大多數(shù)汽車交流信號(hào)發(fā)生器大不相同，除了像磁電式曲軸和凸輪軸位置傳感器一樣探測(cè)轉(zhuǎn)軸的速度和位置，它們也探測(cè)振動(dòng)或機(jī)械壓力。與定子和磁阻器不同，它們通常是壓電裝置。它們能感知機(jī)械壓力或振動(dòng)(例如發(fā)動(dòng)機(jī)起爆震時(shí)能產(chǎn)生交流電壓)的特殊材料構(gòu)成。

點(diǎn)火過(guò)早，排氣再循環(huán)不良，低標(biāo)號(hào)燃油等原因引起的發(fā)動(dòng)機(jī)爆震會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)損壞。爆震傳感器向電腦(有的通過(guò)控制模塊PCM)提供爆震信號(hào)，使得電腦能重新調(diào)整點(diǎn)火正時(shí)以阻止進(jìn)一步爆震。它們實(shí)際上是充當(dāng)點(diǎn)火正時(shí)反饋控制循環(huán)的“氧傳感器"角色。

爆震傳感器安放在發(fā)動(dòng)機(jī)體或汽缸的不同位置。當(dāng)振動(dòng)或敲缸發(fā)生時(shí)，它產(chǎn)生一個(gè)小電壓峰值，敲缸或振動(dòng)越大。爆震傳感器產(chǎn)主峰值就越大。一定高的頻率表明是爆震或敲缸，爆震傳感器通常設(shè)計(jì)成測(cè)量5至15千赫范圍的頻率。當(dāng)控制單元接收到這些頻率時(shí)，電腦重修正點(diǎn)火正時(shí)，以阻止繼續(xù)爆震，爆震傳感器通常十分耐用。所以傳感器只會(huì)因本身失效而損壞。

發(fā)動(dòng)機(jī)爆震時(shí)產(chǎn)生壓力波,其頻率為1-10KHZ.壓力波傳給缸體,使其金屬質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生振動(dòng)加速度.加速度計(jì)爆震傳感器就是通過(guò)測(cè)量缸體表面的震動(dòng)加速度來(lái)檢測(cè)爆震壓力的強(qiáng)弱.點(diǎn)火時(shí)間過(guò)早是產(chǎn)生爆震的一個(gè)主要原因。由于要求發(fā)動(dòng)機(jī)能發(fā)出最大功率,為了不損失發(fā)動(dòng)機(jī)功率而有不產(chǎn)生爆震,安裝爆震傳感器,使電子控制裝置自動(dòng)調(diào)節(jié)點(diǎn)火時(shí)間。