传感器的分类及应用

(chongqing jiaotong university, class of 2010 automobile service engineering class    400074)

Abstract: with the rapid development of automobile industry, automotive sensors on the economy, power performance and comfort are more and more obvious, if it were not for the sensor, not only will increase the consumption of fuel, but also will cause the passenger incomfort and acceleration of vehicle wear and a series of different levels of problems. Therefore, understanding of auto sensors on the classification and its commonly used sensors, for selection and detection sensor is particularly important.

Keywords: automotive sensors, classification of sensor and sensor function

车用传感器的分类及作用

摘要：随着汽车工业的快速发展，汽车上的传感器在经济性，动力性和舒适性等方面的作用越来越明显，如果没有这些传感器，不仅会增加燃油的的消耗，而且还会造成乘客的舒适性降低和加速车辆的磨损加剧等一系列不同程度的问题。因此，了解汽车上的传感器分类以及其常用传感器的作用，对于选择和检测传感器显得尤为重要。  

关键词：车用传感器，传感器分类，传感器作用

前言：

社会的工业化的快速发展，汽车产业也迅速成长起来，汽车逐渐成为了人们必不可少的交通工具，不仅是因为它在行驶时能够遮风挡雨，防寒保暖，而且也是彰显车主身份和能力的外在表现。在汽车迅速普及的影响下，人们要求的舒适性和安全性越来越高，所以传感器就应运而生了，因为它能够把车子出现的不良状况及时的反馈给驾驶员，从而可以采取对应的措施解决，保证了车子的良好运作以及给予乘客舒适性和安全性。本文就对车用传感器进行总结，分类，并分析它的应用对于汽车的影响。

正文

   车用传感器是汽车计算机系统的输入装置，它把汽车运行中的各种工况信息，如车速，各种介质的温度，发动机运转工况等，通过转换成电讯号输入给计算机，以便发动机处于最佳工作状态。车用传感器很多，判断传感器出现的故障时，不应只考虑传感器本身，而应考虑出现故障的整个电路。因此，在查找故障时，除了检查传感器之外，还要检查线束，插接件以及传感器与电控单元之间的有关电路

那么，常见的车用传感器有哪些呢？下面我们先来了解一下有关车用传感器的分类知识：

1、根据输入物理量分类：可分为位置传感器、压力传感器、速度传感器、温度传感器及气敏传感器等；

2、按工作原理分类：可以分为电阻式传感器，电容式传感器，电感式传感器、电压式传感器、霍尔效应式传感器、光电式传感器等；

3、根据输出信号的性质分类：可分为模拟式传感器和数字式传感器即模拟式传感器输出模拟信号，数字式传感器输出数字信号。

4、根据能量转换原理分类：可分为有源传感器和无源传感器。有源传感器将非电量转换为电能量，如电动势、电荷式传感器等；无源传感器不起能量的转换作用，只是将被测非电量转换为电参数的量，如电阻式、电感式及电容式传感器等。

二、常用的汽车传感器及作用

 1、空气流量传感器：也称作空气流量计，是电喷发动机的重要传感器之一。是用来检测发动机气缸进气量大小的，并将检测结果转变为电信号输入电子控制单元ECU，作为决定喷油的基本信号之一，以供ECU计算喷油量和点火时间。

质量流量型空气流量计，测量吸入发动机的空气质量，主要有翼片式空气流量传感器、量芯式空气流量传感器、卡尔曼涡流式空气流量传感器、热丝式空气流量传感器、和热膜式空气流量传感器等。其中翼片式、量芯式和卡尔曼涡流空气流量计测得的是吸入空气的体积，所以还需要根据进气温度等信息，再由电控单元计算出空气质量。而热丝式和热膜式空气流量计直接测量吸入空气的质量，精度比较高。

为使发动机在各种工况下获得最佳浓度的混合气，必须保持空气流量计良好的技术状况。如果空气流量计或其连接线路出现故障，将使ECU无法正确的控制发动机的喷油量和点火时间，将造成混合气过浓或过稀导致发动机不能正常运转。

2、压力传感器：目前压力传感器在汽车上应用较广，它的作用是检测对象的压力变化情况并把检测结果转换成电信号输入给电控单元，然后用以控制执行元件的工作。

    根据传感器产生的信号原理可分为电压型和频率型，电压型有压电式进气压力传感器、电磁式进气压力传感器;频率型有电容膜盒式和表面弹性波式。根据传感器的作用可分为：进气歧管绝对压力传感器、大气压力传感器、制动主缸压力传感器、蓄压器压力传感器、空气滤清器真空开关和机油压力开关。

（1）进气压力传感器：作用是将进气管道中的气体压力转换成电信号，并送给电子控制装置，再由电子控制装置控制装置控制电动喷油器喷油时间的长短。主要有电磁式进气压力传感器和电阻型压电效应式进气压力传感器。

(2)大气压力传感器：一般安装在发动机集中控制电脑ECM/PCM内，电脑通过大气压力传感器感知车辆周围海拔的变化，并把这种变化转化为输入的信号，输入到电脑ECM/PCM内，从而调整点火正时和燃油供给量，使发动机性能得到稳定的发挥。

(3)蓄压器压力传感器：用于检测（牵引力控制系统）蓄压器油液压力，并将压力信号转换为电信号输入ECU，从而控制液压油泵的工作。

(4)空气滤清器真空开关：作用是主要用在化油器式发动机发动机上，通过测量压力差，来检测空气滤清器是否堵塞，从而判断空气滤清器的工作状况。

(5)机油压力开关：用于检测发动机有无机油压力。

3、位置传感器：在汽车上的位置传感器有曲轴位置传感器、节气门位置传感器、光电式车高传感器，光电式转角传感器等。

（1）  曲轴位置传感器：是发动机电子控制系统中最重要的传感器之一，它提供点火时刻（点火提前角）、确认曲轴位置的信号给ECU，用于检测活塞上止点、曲轴转角及发动机转速，使得可以及时控制点火时刻和喷油正时。曲轴位置传感器的结构形式有磁脉冲式、光电式和霍尔式曲轴位置传感器。

（2）节气门位置传感器：也可称作节气门开度传感器开关，安装在节气门体上，它可将节气门开度及开闭速度的变化转换成电信号输入给电子控制单元ECU，用以检测节气门体开度使ECU判别发动机工况和负荷以便在节气门不同开度状态时控制喷油量，在自动变速器尚未自动变速器提供节气门开度信号以及当空气流量计故障时可以用来作空气流量计的替代信号。节气门位置传感器有线性输出和开关量输出两种型式。

（3）光电式车高传感器：安装在左右前轮轮胎挡泥板上，它的作用是检测车身高度即汽车悬架装置的位移量，并将它转换成电信号输入控制装置。常用的车身高度传感器有片簧开关式、霍尔集成电路式和光电式车高传感器。

（4）光电式转角传感器：安装在转向轴管上，用于检测转向盘的中间位置、转动方向、转动角度和转动速度。

4、温度传感器：用于检测发动机进气温度、冷却液温度、EGR监测温度以及排气温度等。主要类型有绕组电阻式、热敏电阻式、扩散电阻式、半导体二极管式、金属芯式和热电偶式等。

（1） 冷却液温度传感器：安装在发动机冷却液出水管上，其作用是检测发动机冷却液的温度，并将温度信号变换为电信号传给ECU。然后ECU再根据发动机的温度信号修正喷油时间和点火时间，从而使发动机工况处于最佳状态运行。

（2） 进气温度传感器：安装在进气管路中，其作用是检测进气温度，并将温度信号变换为电信号传送给ECU。进气温度信号是各种控制功能的修正信号，如果进气温度传感器信号中断，就会导致热起动困难、废气排放量增大。

（3）EGR监测温度传感器：用以检测EGR阀下游的再循环气体的温度变化情况，由此来监测EGR阀的工作状况。

（4）排气温度传感器：用来检测转化器内排放气体的温度。

5、转速传感器：在电子控制系统中用于准确检测发动机曲轴的转速，并将检测结果转变为电信号输入ECU，以得到发动机转速的信号。

发动机转速传感器按其结构形式可分为：电磁式发动机转速传感器、霍尔效应式发动机转速传感器、光电式发动机转速传感器。

6、转速传感器：是发动机集中控制系统中非常重要的传感器，作用是能够检测出任意轴的旋转速度，常用于测量发动机的转速、车轮的转速，从而推算出车速。

    常用的转速传感器有：发动机转速传感器，车速传感器和轮速传感器，他们将所获得的转速信号转换为电信号，输入电控单元ECU，以便使发动机控制自动起动系统、ABS/TRAC制动防滑控制系统、悬架系统、导向系统等装置能正常工作。

7、其他传感器

（1）爆震传感器：是发动机电子控制系统中必不可少的重要部件，它的功用是检测发动机有无爆燃现象，并将信号送入发动机ECU，从而能够及时控制发动机的正常运行。常见的爆燃传感器有两种，磁致伸缩式爆燃传感器和压电式爆燃传感器。

（2）氧传感器：安装在发动机的排气管上，作用是通过检测排放气体中氧的含量来获得混合气的空燃比浓稀信号，并将检测结果转变为电压信号输入ECU，ECU根据氧传感器输入的信号，不断地对喷油脉宽进行修正，使混合气浓度保持在理想范围内，实现空燃比的反馈控制即闭环控制。

利用氧传感器对发动机混合气的空燃比进行闭环控制后，能使过量空气系数控制在0.98-1.02之间，使发动机各种工况下获得最佳浓度的混合气，使有害气体的排放量降到最低，减少汽车排气污染。目前采用的氧传感器有两种，氧化钛式和氧化锆式传感器。

（3）制动主缸油压传感器：作用是控制制动系统中制动液压助力装置中的油液压力，检测制动蓄压器压力，向外输出液压制动泵通与断及制动油压异常的信号。

结论

     现代汽车电子控制中，传感器广泛应用在发动机、底盘和车身各个系统中。汽车传感器在这些系统中担任着信息的采集和传输作用，它采集的信息由电脑进行处理后，形成向执行器发出的指令，完成电子控制。由此可以看出传感器在整个电子控制系统中的重要作用，所以了解传感器的分类以及其作用是相当有必要的。

致谢：

感谢杨林老师的辛苦指导和各位朋友的鼎力相助。

参考文献

[1]贺展开，等.汽车传感器的检测[M].北京：机械工业出版社，2011

[2]吴文林，等.汽车传感器识别与检修精华.北京：机械工业出版社，2005

[3]唐岚.汽车测试技术.北京：机械工业出版社，2006