§传感器的结构与工作原理.docVIP

第二章　电子控制系统传感器与执行器 §2.1　电控系统传感器 一、空气流量传感器 使用目的：计算喷油量（根据给定的空燃比） 要求：提供质量流量 空气流量传感器是最重要的传感器，也是最复杂的传感器之一。电喷汽油机的发展就就是以此传感器的发展为线索类的。以下按该传感器的发展历史讲解各类传感器。注意：内在联系是：质量流量、空气阻力、精度。 一）翼片式流量计（P44，F3－66） 　　此传感器属于体积流量，精度较低、空气阻力较大。是早期的传感器。 1、结构 如图2.1-1，空气流量计主要由测量板、补偿板、回位弹簧、电位计、旁通气道组成，此外还包括怠速调整螺钉、油泵开关及进气温度传感器等。 在流量计内还设有缓冲室和缓冲叶片，利用缓冲室内的空气对缓冲叶片的阻尼作用，可减小发动机进气量急剧的变化引起测量叶片脉动，提高测量精度。 2、工作原理 来自空气滤清器的空气通过空气流量计时，空气推力使测量板打开一个角度，当吸入空气推开测量板的力与弹簧变形后的回位力相平衡时，叶片停止转动。与测量板同轴转动的电位计检测出叶片转动的角度，将进气量转换成电压信号VS送给ECU。 3、缺点：体积流量；阻力大；精度低 二）卡门旋涡式空气流量计（P46） 　　此传感器属于体积流量，精度有所提高，空气阻力较小，比翼片式有较大的改进，但仍是体积流量。 1、结构：由超声波信号发生器、超声波发射探头、涡流稳定板、涡流发生器、整流器、超声波接受探头和转换电路组成。 2、原理：卡门涡旋造成空气密度变化，受其影响，信号发生器发出的超声波到达接受器的时机或变早或变晚，测出其相位差，利用放大器使之形成矩形波，矩形的脉冲频率为卡门涡旋的频率。如图2.1-2所示 3、特点　精度有所提高；仍为体积流量 三）热线式空气流量计（P46） 　　此传感器已经属于质量流量计，在精度和空气阻力方面均表现不错，但热线寿命较低。 1、结构　热线式空气流量计的结构如图2.1－3所示，其原理简图如图2.1－4所示。 　1）RH　热线 　2）温度补偿电阻　RK 　3）精密电阻　RA 　4）调整电阻　RB 　5）控制线路板　电桥平衡电路、烧净电路、除RH外的三个桥臂电阻。 2．原理 　1）利用混合集成电路控制流过热丝RH的电流，以保证热线温度比吸入空气温度差保持在100度，此工作由电桥平衡电路实现。注：吸气温度由RK测量。 　2）热丝电阻RH放置在空气通道中，其热量被周围空气带走，空气流量越大，带走的热量越多，为热线温度比空气温度高100度，混合集成电路热线RH通过的电流越大。 这样就使流过热线RH的电流是空气质量流量的单一函数。而此电流流过精密电阻RA，即可在此电阻上得到输出电压。 　3）烧净电路　保证热丝上无污染。否则空气流量测量现出误差，使输出电压减小（测出的流量小）。 3、传感器的工作特性　其工作特性如图2.1－5所示。 4、特点　质量流量；精度高；寿命较低。 四）热膜式空气流量计 结构：热膜式空气流量计的结构如图2.1-6所示。 热膜式流量计的结构和工作原理与热线式空气流量计基本相同。它不采用价格昂贵的铂丝，而是将热线、补偿电阻、精密电阻等镀在一块陶瓷片上。这样1）制造成本大为　降低，且使发热体不直接承受空气流动所产生的作用力，增加了发热体的强度，从而提高了空气流量的可靠性。 总结：注意发展过程，现以热膜式为多。 二、曲轴位置传感器 一）控制系统要求的曲轴位置传感器信号： 1、判缸信号　 此信号每缸一个，其中第一缸的信号和其它缸信号有所区别（宽一些）。其作用是用于判别那一缸喷油或点火。 此信号一般不在上止点，而在上止点前70度左右。 2、曲轴转角信号（1度信号） 要求提供精确到1度曲轴转角的信号。其作用是用于控制喷油或点火正时。由于喷油正时尤其是点火对发动机性能影响大，要求控制精度高，因此要求信号提供的精度为1度曲轴转角。 二）曲轴位置传感器的类型： 主要有磁脉冲式、光电式和霍尔式三种。其中以磁电式和光电式应用较多。在此可大概介绍磁脉冲式和光电式传感器的基本工作原理。 不论那种方式，在结构上均由信号盘和传感器组成。磁电式不怕水等干扰，适应环境可以比较恶劣，放在曲轴前端，因此可以做得较大，磁电式传感器应用最为广泛，其结构及原理如图2.1-7所示。而光电式不能受到水等干扰，适应环境不能恶劣，因此只能放在分电器中，因此信号盘一般较小。 三）信号产生分析 　　两个问题的解决：1）上止点位置信号的精度；2）1度信号的精度。 1、对判缸信号　其位置精度要求高，因要确定点火提前角等。由于目前发动机的汽缸数较少。因信号盘再小也可以比较精确地测出判缸信号。 2、对1度信号　其产生就比较困难了。因为理论上要求每1度曲轴转角一个脉冲信号，而信号盘不能太大，一个不大的信号盘上要制造360（安装在曲轴前端），或720个（安装在分