【文章內容簡介】 流的 頻率。 當進氣流中沒有渦流時，接收器接收到的超聲波的相位、相位差和發(fā)射器發(fā)射的超聲波完全相同。 當進氣流中有渦流時，有的超聲波由于受到渦流的加速作用而提前到達接收器，有的超聲波由于受到渦流的減速作用而遲后到達接收器。 每通過一個渦流，便出現(xiàn)一個超聲波提前到達的、遲后到達的變化過程，集成電路根據(jù)這一變化輸出一個脈沖波。 特點：傳感器輸出的信號是與渦流頻率同步的脈沖數(shù)字信號，其響應速度是空氣流量傳感器中最快的，幾乎能同步反映空氣流速的變化，因此特別適用于數(shù)字式計算機處理。這種傳感器還具有測量精確度高、進氣阻力小 、無磨損等優(yōu)點，但其價格高，因此只有少數(shù)高檔轎車使用。 另外，卡爾曼渦流式傳感器測量的是體積，因此應根據(jù)進氣溫度和大氣壓力對其進行修正，所以使用卡爾曼渦流式傳感器的汽車上，均裝配進氣溫度傳感器和大氣壓力傳感器。 （四） 熱線式和熱膜式空氣流量傳感器 1．熱線式和熱膜式空氣流量傳感器的結構 1）熱線式空氣流量傳感器的結構特點 熱線式空氣流量傳感器主要由熱線鉑絲電阻 RH、溫度補償電阻 RK（又叫冷線）、控制電路板（包括 RA、 RB 兩個固定電阻）、防護網(wǎng)以及空氣流量傳感器外殼等組成。傳感器工作時控制電路將熱線鉑絲加熱到 高于進氣溫度 100~120℃，這也是將鉑絲稱為熱線的原因。 2）熱膜式空氣流量傳感器的結構特點 發(fā)熱元件采用平面形鉑金屬薄膜電阻器。采用蒸發(fā)工藝沉積。 2．熱線式和熱膜式空氣流量傳感器的測量原理 熱線式空氣流量傳感器是利用空氣流過熱線時的冷卻效應制成的。 鉑絲熱線的電阻值與其本身的溫度成正比。在環(huán)境溫度一定時，給惠斯通橋形電路供電，電橋會達到平衡。當有空氣流過取樣管中的鉑絲熱線時，進氣會帶走熱線的熱量，使其溫度降低，熱線的電阻值隨即也降低，橋形電路的平衡被破壞。為重新達到平衡，使熱線電阻恢復到原來數(shù)值，就必 須增大電流，使熱線溫度提高。當空氣流量大時，帶走的熱量就越多，熱線電阻的變化就越大，為重新達到平衡所需增加的電流值也就越大。電流的變化又使固定電阻 RA 兩端的電壓 U0 發(fā)生變化，此變化的電壓就是熱線式空氣流量傳感器的傳感信號。 3．溫度補償原理 溫度補償電阻 RK（也叫冷線），也安裝在取樣管內，其電阻值也隨進氣溫度的變化而變化，從而抵消了環(huán)境溫度對橋形電路平衡的影響。發(fā)動機工作時，傳感器中的控制電路調節(jié)作用在鉑絲熱線和溫度補償電阻上的加熱電流（ 50~120mA），使鉑絲熱線和溫度補償電阻上的溫度之差始終保持在 100~120℃，也只有在此溫度差時惠斯通橋形電路才能達到平衡。 （五）空氣流量傳感器性能比較 見表 22 二、進氣歧管絕對壓力傳感器 （一）功用與類型 作用：把進氣管內節(jié)氣門后方的進氣壓力轉換成電信號。發(fā)動機工作時，節(jié)氣門后進氣歧管內的絕對壓力，反映了發(fā)動機的負荷狀況，間接反映了發(fā)動機的進氣量。該信號與轉速信號輸送到 ECU后用于確定基本噴油量。 分類：壓阻效應式、電容式和電感式。 （二）壓阻效應式進氣歧管絕對壓力傳感器 1. 壓阻效應 單晶硅材料在受到應力作用后其電阻率發(fā)生明顯變化的現(xiàn)象稱為壓阻效應。 優(yōu)點： 靈敏度高、尺寸小、成本低、動態(tài)響應和抗振性好 2. 壓阻效應式進氣歧管絕對壓力傳感器的結構 安裝位置：直接安裝在進氣管上，固定在機艙內前圍板上，固定在機艙一側支架上 組成：硅膜片、混合 IC（集成電路）、真空室、殼體和線束插接器 內部結構：硅膜片、真空室、硅杯、底座、真空管接頭和引線電極等。 硅膜片為壓力轉換元件，由單晶硅制成。硅膜片為邊長 3mm 的正方形，其中部采用光刻腐蝕的方法制成一個直徑為 2mm、厚度約為 50μ m 的薄膜片。在薄膜片上，采用集成電路加工技術和臺面擴散層（擴散硼）加工出 4 個阻值相等的應變電阻片 ，這 4 個應變電阻片利用低阻擴散層（ P型擴散層）連接成惠斯通橋形電路。 惠斯通橋形電路的輸出信號，再由混合集成電路中的溫度補償電路、信號放大電路和 A/D（模擬 /數(shù)字轉換）電路處理后，輸送給 ECU。 硅杯、殼體和底座構成的腔室為真空室，殼體的頂部設有排氣孔，利用排氣孔將該腔室抽真空后，再用錫焊密封排氣孔，從而形成真空室。真空室為基準壓力室，基準壓力為 0。 3. 壓阻效應式進氣歧管絕對壓力傳感器的工作原理 當接通點火開關時，惠斯通橋形電路便加上電源電壓 UCC。發(fā)動機不工作時，惠斯通橋形電路中 4 個應變電阻片的電阻相 等，電橋平衡，電橋的輸出電壓 U0 為零。當發(fā)動機工作時，硅膜片在進氣歧管內壓力的作用下產(chǎn)生機械應變，進而產(chǎn)生應力，應變電阻片的阻值在硅膜片應力的作用下就會發(fā)生變化，惠斯通電橋失去平衡，在電橋的輸出端即得到輸出電壓 U0。 通過特殊加工，使 4 個電阻應變片處于特殊的位置，即在受到膜片拉應力的作用下，應變電阻R R4 增加（即產(chǎn)生正向增量Δ R），應變電阻 R R3 減?。串a(chǎn)生負向增量－Δ R）。如圖 219 所示，當惠斯通橋形電路的電源電壓為 UCC 時，電橋的輸出電壓 U0 為： U0=（ R+Δ R） UCC/[（ R+Δ R） +（ R－Δ R） ]－（ R－Δ R） UCC/[（ R+Δ R） +（ R－Δ R） ] = UCC（Δ R/R） 三、曲軸與凸輪軸位置傳感器 曲軸與凸輪軸位置傳感器是電控汽油噴射系統(tǒng)中必不可少的傳感器。當 ECU 控制噴油器噴油時，首先必須知道哪缸的活塞即將到達排氣上止點；當 ECU 控制火花塞跳火時，首先必須知道哪缸的活塞即將到達壓縮上止點，然后再根據(jù)曲軸轉角信號控制噴油和點火。 （一）曲軸與凸輪軸位置傳感器的功用與分類 曲軸位置傳感器 CPS（ Crankshaft Position Sensor）又稱為發(fā)動機轉速與曲軸轉角傳感器，其功用是采集曲軸轉動角度和發(fā)動機轉速信號，并將信號輸入控制單元，進行點火控制和噴油控制。曲軸轉動角度信號用于確定點火時刻和噴油時刻，發(fā)動機轉速信號用于確定噴油量和點火提前角。 凸輪軸位置傳感器 CPS(Camshaft Position Sensor) 又稱為汽缸判別傳感器 CIS(Cylinder Identification Sensor)和相位傳感器，為了區(qū)別于曲軸位置傳感器 CPS，凸輪軸位置傳感器一般都用CIS 表示。凸輪軸位置傳感器的功用是采集配氣凸輪軸的位置信號，并將信號輸入 ECU，以便 ECU識別 1 缸壓縮上 止點，從而進行順序噴油控制、點火控制和爆震控制。 根據(jù)工作原理分類：電磁感應式、霍爾式和光電式 （二）光電式曲軸與凸輪軸位置傳感器 圖 237 所示，日產(chǎn)轎車光電式曲軸與凸輪軸位置傳感器，該傳感器安裝在分電器內部，主要由發(fā)光二極管、光敏晶體管、信號盤（又稱轉盤）以及整形電路組成。 發(fā)動機工作時，信號盤隨著分電器軸同步旋轉，信號盤上的縫隙便連續(xù)切斷從發(fā)光二極管照向光敏晶體管的光束。當發(fā)光二極管發(fā)出的光線穿過信號盤上的縫隙照射到光敏晶體管上時，光敏晶體管導通；當發(fā)光二極管發(fā)出的光線被信 號盤遮擋住時，光敏晶體管截止。 發(fā)動機每轉過兩圈，信號盤轉過一周，在與細縫隙相對應的光敏晶體管上感應出 360 個脈沖電壓信號，這就是曲軸位置傳感器輸出信號。 信號盤轉過一周的同時，也在與粗縫隙相對應的光敏晶體管上感應出 6 個脈沖電壓信號，這就是凸輪軸位置傳感器輸出信號。設計安裝保證每個脈沖信號產(chǎn)生在對應汽缸活塞的壓縮行程，而且脈沖信號的下降沿還表示該活塞的瞬時位置是上止點前 70176。 6 條粗縫中較寬的一條粗縫，其輸出高電平寬度比其他 5 個脈沖寬，它除了向 ECU 提供活塞行程和位置信息外，還表示這些信息屬于基準汽缸 (1 缸 )。 （三）磁感應式曲軸與凸輪軸位置傳感器 1．基本結構與工作原理 圖 240 所示。主要結構：轉子（即觸發(fā)齒輪）、永久磁鐵、鐵心、感應線圈 發(fā)動機運轉時，帶動轉子轉動，磁路中的氣隙便不斷發(fā)生變化，穿過感應線圈的磁通量也不斷變化，從而在感應線圈中感應出電信號。 2．桑塔納與捷達轎車用磁感應式曲軸位置傳感器 如圖 243 所示 。 曲軸位置傳感器安裝在曲軸箱內靠近 飛輪 一側的缸體上，主要由信號發(fā)生器和信號轉子組成。信號轉子為齒盤式，在其圓周上均勻間隔地制作有 58 個凸齒、 57 個小齒缺和一個大齒缺。大齒缺輸出基準信號，對應 發(fā)動機汽缸 1 或汽缸 4 壓縮上止點前一定角度。大齒缺所占的弧度相當于兩個凸齒和三個小齒缺所占的弧度。 3．豐田轎車 TCCS 系統(tǒng)磁感應式曲軸與凸輪位置傳感器 圖 245 所示。豐田公司 2JZGE 六缸發(fā)動機電磁感應式曲軸與凸輪軸位置傳感器。傳感器裝在分電器內部。傳感器分上、下兩部分。 上部分 由固定在分電器軸上的 正時轉子 和固定在分電器殼體內的 G G2 耦合 線圈 組成， G G2 耦合 線圈 相隔 180176。安裝， 產(chǎn)生 G 信號 ； 下部分 由固定在分電器軸上的 正時轉子 和固定在分電器殼體內的 Ne 耦合 線圈 組成， 產(chǎn)生 Ne 信號 。 Ne 信號由等間隔 24 個輪齒的轉子（ 正時轉子） 和 Ne 耦合 線圈產(chǎn)生 分電器軸轉過一圈（曲軸轉兩圈）， G 轉子的凸緣便交替經(jīng)過耦合線圈 G1 和 G2，在兩個耦合線圈各產(chǎn)生一個電脈沖信號。 G1 耦合線圈產(chǎn)生正向脈沖信號（下降沿）時表示第六缸處于壓縮行程上止點前 10176。， G2 耦合線圈產(chǎn)生正向脈沖信號（下降沿）時表示第一缸處于壓縮行程上止點前10176。 （四）霍爾式曲軸與凸輪軸位置傳感器 1．霍爾式傳感器的工作原理 霍爾效應原理：把一個通有電流的霍爾半導體基片（即霍爾元件）放置在與電流方向垂直的磁場中時，在垂直于電流和磁場的 方向上就會產(chǎn)生一個微量電壓，我們把該電壓稱為霍爾電壓?；魻栯妷?UH 與通過的電流 I 和外加磁場的強度 B 成正比。 BIU dRH H ?? 霍爾式傳感器有兩個突出優(yōu)點：一是輸出電壓信號近似于方波信號；二是輸出電壓高低與被測物體的轉速無關。 圖 249 所示為工作原理。 2．桑塔納與捷達轎車霍爾式凸輪軸位置傳感器 霍爾式凸輪軸位置傳感器安裝在配氣凸輪軸的前端、配氣凸輪軸同步帶輪腹板的背面。 如圖 251 所示。凸輪軸位置傳感器由帶有半周（ 180176。）葉片的信號輪 2 和霍爾效應式信號發(fā)生器 3 組成。 曲軸 轉兩圈，配氣凸輪軸轉一圈，信號發(fā)生器輸出各占 360176。曲軸轉角的高、低電平信號。當高電平上升沿出現(xiàn)時，表示正在向上止點運動的是第 4 缸活塞，且 1 缸正在進行的是壓縮行程，4 缸為排氣行程。 由于相對安裝位置的關系，判缸信號在時間上先于曲軸位置傳感器的上止點信號。因此， ECU根據(jù)凸輪軸位置傳感器產(chǎn)生的判缸信號、 曲軸位置傳感器 產(chǎn)生上止點信號及曲軸轉角時間基準和已經(jīng)確定的各缸工作順序，就可對噴油正時及噴油持續(xù)時間、點火正時及閉合角等進行控制。 3．切諾基吉普車霍爾式凸輪軸位置傳感器 切諾基吉普車發(fā)動機控制系統(tǒng)的汽缸 識 別信號由霍爾式凸輪軸位置傳感器提供，該傳感器又稱為同步信號傳感器，安裝在分電器內，主要由脈沖環(huán) （ 信號轉子 ） 、霍爾信號發(fā)生器組成。 脈沖環(huán)上制有凸起的葉片，占 180176。 分電器軸轉角 （ 相當于 360176。 曲軸轉角 ） 。沒有葉片的部分也占 180176。 分電器軸轉角。 （五）差動霍爾式曲軸與凸輪軸位置傳感器 1．差動霍爾式傳感器的結構特點 差動霍爾式傳感器又稱雙霍爾式傳感器，其基本工作原理與霍爾式傳感器相同，傳感器的輸出電壓由兩個霍爾信號疊加而成。差動霍爾式傳感器主要由帶凸齒的信號轉子和霍爾信號發(fā)生器組成，如圖 254 所示。 因為 輸出信號為疊加信號，所以在同樣的條件下增大了傳感器的輸出信號。這樣，轉子凸齒與信號發(fā)生器之間的氣隙可以增大（一般增大到 1mm 177。 ，普通霍爾式傳感器僅為~），從而便可將信號轉子設制成像電磁感應式傳感器轉子一樣的齒盤式結構。其突出優(yōu)點是信號轉子便于安裝。 2． 切諾基吉普車 差動霍爾式曲軸位置傳感器 切諾基吉普車 （ 四缸 ） 、 （ 六缸 ） 電子控制燃油噴射式發(fā)動機采用了差動霍爾電路的霍爾式曲軸位置傳感器。 四缸電子控制發(fā)動機的飛輪上制有 8 個齒缺，如圖 237a 所示。 8 個齒缺 分成兩組，每 4個齒缺為一組，兩組之間相隔角度為 180176。 ，同一組中相鄰兩個齒缺之間間隔角度為 20176。 。 六缸電子控制發(fā)動機的飛輪上制有 12 個齒缺，如圖 237b 所示。 12 個齒缺分成三組，每 4 個齒缺為一組，相鄰兩組之間相隔角度為 120176。 ，同一組中相鄰兩個齒缺之間間隔角度也為 20176。 四缸發(fā)動機每轉一圈產(chǎn)生兩組共 8 個脈沖信號；六缸發(fā)動機每轉一圈產(chǎn)生三組共 12 個脈沖信號。 在每組信號輸入 ECU 時，可以知道有兩個汽缸的活塞即將到達上止點位置。在四缸發(fā)動機控制系統(tǒng)中，利用一組信號， ECU 可知汽缸 4 活塞接近上止點 ；利用另一組信號可知汽缸 3 活塞接近上止點。 四、節(jié)氣門位置傳感器 （一）節(jié)氣門位置傳感器的功用與分類 節(jié)氣門位置傳感器 TPS（ Throttle Position Sensor）的作用是把汽油機運轉過程中節(jié)氣門開度轉換成電壓信號。該信號輸入 ECU 后用于判別發(fā)動機工況（怠速工況、加速工況、減速工況、小負荷工況、大負荷工況等），并根據(jù)發(fā)動機不同工況對混合氣濃度的需求來控制噴油時間。另外，在自動變速器汽車上，節(jié)氣門位置傳感器信