發(fā)動機(jī)包含了哪些傳感器

文|傳感器技術(shù)（WW_CGQJS）

汽車發(fā)動機(jī)在運行中，各系統(tǒng)會處于不同的工作狀態(tài)，比如水溫、油溫、進(jìn)氣壓力、節(jié)氣門位置、等等，這些信息汽車的電腦是無法直接讀取的，必須轉(zhuǎn)化為電腦能夠識別的電信號。汽車傳感器就是執(zhí)行這樣任務(wù)的，它把汽車運行中的光、電、溫度、壓力、時間等信息轉(zhuǎn)化成電信號，然后輸入車載電腦系統(tǒng)，然后由電腦中內(nèi)部預(yù)先存儲的程序進(jìn)行計算分析，從而判斷汽車的運行狀態(tài)。

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發(fā)動機(jī)傳感器控制系統(tǒng)是整個汽車傳感器的核心，它有包含的種類很多、溫度傳感器、壓力傳感器、位置和轉(zhuǎn)速傳感器、流量傳感器、氧傳感器和爆震傳感器等。這些傳感器向發(fā)動機(jī)的電子控制單元（ECU）提供發(fā)動機(jī)工作狀況的信息，供ECU對發(fā)動機(jī)工作狀況進(jìn)行精確計算控制，以提高發(fā)動機(jī)的動力性、降低油耗、減少廢氣排放和進(jìn)行故障檢測。

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由于發(fā)動機(jī)是在高溫下工作(發(fā)動機(jī)表面溫度可達(dá)150℃、排氣歧管可達(dá)650℃)、振動(加速度30g)、沖擊(加速度50g)、潮濕(100％RH，-40℃-120℃)以及蒸汽、鹽霧、腐蝕和油泥污染等惡劣環(huán)境中，因此發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)的傳感器必須能耐高溫并在惡劣環(huán)境下的技術(shù)指數(shù)要比一般工業(yè)用傳感器要高出1-2個數(shù)量級，其中最關(guān)鍵的是測量精度和可靠性。否則，由傳感器帶來的測量誤差將最終會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)難以正常工作或產(chǎn)生故障因素等。

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溫度傳感器

溫度傳感器主要用于檢測發(fā)動機(jī)溫度、吸入氣體溫度、冷卻水溫度、燃油溫度以及催化器內(nèi)的溫度等。

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溫度傳感器有線繞電阻式、熱敏電阻式和熱偶電阻式三種主要類型。三種類型傳感器各有特點，其應(yīng)用場合也略有區(qū)別。

線繞電阻式溫度傳感器的精度高，但響應(yīng)特性差；熱敏電阻式溫度傳感器靈敏度高，響應(yīng)特性較好，但線性差，適應(yīng)溫度較低；熱偶電阻式溫度傳感器的精度高，測量溫度范圍寬，但需要配合放大器和冷端處理一起使用。

已實用化的產(chǎn)品有熱敏電阻式溫度傳感器(通用型-50℃~130℃，精度1.5％，響應(yīng)時間10ms；高溫型600℃~1000℃，精度5％，響應(yīng)時間10ms)、鐵氧體式溫度傳感器(ON/OFF型，-40℃~120℃，精度2.0％)、金屬或半導(dǎo)體膜空氣式溫度傳感器(-40℃~150℃，精度2.0％、5％，響應(yīng)時間20ms)等。

發(fā)動機(jī)冷卻液溫度傳感器用來檢測發(fā)動機(jī)冷卻液的溫度，并將溫度信號轉(zhuǎn)變成電信號輸送給發(fā)動機(jī)控制模塊（ECU），作為汽油噴射、點火正時、怠速和尾氣排放控制的主要修正信號。

進(jìn)氣溫度傳感器（IAT）

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進(jìn)氣溫度傳感器用來檢測進(jìn)氣溫度，并將進(jìn)氣溫度信號轉(zhuǎn)變成電信號輸送給發(fā)動機(jī)控制模塊（ECU），作為汽油噴射、點火正時的修正信號。

排氣溫度傳感器用來檢測再循環(huán)廢氣的溫度，用以反映廢氣再循環(huán)的流量。

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如果發(fā)動機(jī)溫度傳感器發(fā)生故障，會出現(xiàn)汽車在很低的溫度下冷啟動困難，在暖車階段行駛特性不良，燃油消耗增加，廢氣排放增加等故障。

壓力傳感器

壓力傳感器主要用于檢測氣缸負(fù)壓、大氣壓、渦輪發(fā)動機(jī)的升壓比、氣缸內(nèi)壓、油壓等。

吸氣負(fù)壓式傳感器主要用于吸氣壓、負(fù)壓、油壓檢測。汽車用壓力傳感器應(yīng)用較多的有電容式、壓阻式、差動變壓器式（LVDT）、表面彈性波式（SAW）。

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容式壓力傳感器主要用于檢測負(fù)壓、液壓、氣壓，測量范圍20~100kPa，具有輸入能量高，動態(tài)響應(yīng)特性好、環(huán)境適應(yīng)性好等特點；

壓阻式壓力傳感器受溫度影響較大，需要另設(shè)溫度補償電路，但適應(yīng)于大量生產(chǎn)；LVDT式壓力傳感器有較大的輸出，易于數(shù)字輸出，但抗干擾性差；

SAW式壓力傳感器具有體積小、質(zhì)量輕、功耗低、可靠性高、靈敏度高、分辨率高、數(shù)字輸出等特點，用于汽車吸氣閥壓力檢測，能在高溫下穩(wěn)定地工作，它是一種較為理想的傳感器。

進(jìn)氣歧管壓力傳感器（MAP）的作用是檢測進(jìn)氣歧管的真空度，并將壓力信號轉(zhuǎn)變成電子信號輸送給發(fā)動機(jī)控制電腦，是控制噴油脈沖寬度和點火正時的主要參考信號分為半導(dǎo)體壓敏電阻式和電容式進(jìn)氣歧管壓力傳感器兩種。

進(jìn)氣歧管壓力傳感器發(fā)生故障，發(fā)動機(jī)會啟動困難，性能失常，加速性變差，怠速不穩(wěn)，油耗大、加速不穩(wěn)，加速時回火、放炮，油耗大，爆燃等故障現(xiàn)象。

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機(jī)油壓力傳感器用來檢測發(fā)動機(jī)機(jī)油壓力，在壓力不夠的情況下發(fā)出報警信號。機(jī)油壓力不夠的時候儀表盤上的機(jī)油燈會亮。一般有兩個，在主油道上一個，在缸蓋上一個。

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流量傳感器

流量傳感器主要用于發(fā)動機(jī)空氣流量和燃料流量的測量?？諝饬髁總鞲衅鞯淖饔檬菍挝粫r間內(nèi)吸入發(fā)動機(jī)氣缸的空氣量轉(zhuǎn)換成電信號送至發(fā)動機(jī)控制模塊（ECU），是決定噴油量和點火正時的基本信號之一，用于發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)確定燃燒條件、控制空燃比、啟動、點火等。

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空氣流量傳感器有旋轉(zhuǎn)翼片式（葉片式）、卡門渦旋式、熱線式、熱膜式等四種類型。

旋轉(zhuǎn)翼片式（葉片式）空氣流量計結(jié)構(gòu)簡單，測量精度較低，測得的空氣流量需要進(jìn)行溫度補償；

卡門渦旋式空氣流量計無可動部件，反映靈敏，精度較高，也需要進(jìn)行溫度補償；

熱線式空氣流量計測量精度高，無需溫度補償，但易受氣體脈動的影響，易斷絲；

熱膜式空氣流量計和熱線式空氣流量計測量原理一樣，但體積少，適合大批量生產(chǎn)，成本低。

空氣流量傳感器的主要技術(shù)指標(biāo)為：工作范圍0.11~103立方米/min，工作溫度-40℃~120℃，精度≤1％。

如果空氣流量傳感器發(fā)生故障，會出現(xiàn)發(fā)動機(jī)啟動困難，性能失常，怠速不穩(wěn)，加速時回火、放炮，油耗大，爆燃等現(xiàn)象。

燃料流量傳感器用于檢測燃料流量，主要有水輪式和循環(huán)球式，其動態(tài)范圍0~60kg/h，工作溫度-40℃~120℃，精度1％，響應(yīng)時間＜10ms。

位置和轉(zhuǎn)速傳感器

位置和轉(zhuǎn)速傳感器主要用于檢測曲軸轉(zhuǎn)角、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門的開度、車速等。目前汽車上使用的位置和轉(zhuǎn)速傳感器主要有交流發(fā)電機(jī)式、磁阻式、霍爾效應(yīng)式、簧片開關(guān)式、光學(xué)式、半導(dǎo)體磁性晶體管式等，其測量范圍0~360，精度0．5以下，測彎曲角達(dá)0．1。

曲軸位置傳感器是發(fā)動機(jī)集中控制系統(tǒng)中最主要的傳感器之一，是確認(rèn)曲軸轉(zhuǎn)角位置和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速不可或缺的信號源，發(fā)動機(jī)控制模塊（ECU）用此信號控制燃油噴射量、噴油正時、點火時刻(點火提前角)、點火線圈充電閉合角、怠速轉(zhuǎn)速和電動汽油泵的運行。

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根據(jù)信號形成的原理分類，曲軸位置傳感器（CKP）又可分為電磁式、光電式和霍爾效應(yīng)式三大類。

當(dāng)曲軸位置傳感器發(fā)生故障后，會出現(xiàn)發(fā)動機(jī)不能啟動，加速不良，怠速不穩(wěn)，間歇性熄火等故障現(xiàn)象。

凸輪軸位置傳感器用來檢測凸輪軸的轉(zhuǎn)角位置，發(fā)動機(jī)控制模塊（ECU）用此信號確定發(fā)動機(jī)的缸序，用以控制噴油順序、點火順序當(dāng)凸輪軸位置傳感器發(fā)生故障后，發(fā)動機(jī)的輸出功率會降低。

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節(jié)氣門開度傳感器用來檢測節(jié)氣門的開度和開關(guān)的速率，并把該信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘査徒o發(fā)動機(jī)的控制電腦，作為控制噴油脈沖寬度、點火正時、怠速轉(zhuǎn)速、尾氣排放的主要修正信號，同時也是空氣流量傳感器或進(jìn)氣歧管壓力傳感器的輔助信號。

節(jié)氣門位置傳感器是一個可變電阻，大多數(shù)節(jié)氣門位置傳感器包含與節(jié)氣門軸相聯(lián)的滑動觸點臂，該觸點臂繞在可動觸點的軸所設(shè)置的電阻材料上滑動。

模擬式節(jié)氣門位置傳感器是一個三線傳感器。其中一線從電腦電源引來的5V電壓對傳感器電阻材料供電，另一線連接電阻材料的另一端為傳感器提供（負(fù)極）接地。第三根線連至傳感器的可動觸點上，提供信號輸出至（ECU）電腦，電阻材料上每點的電壓，由可動觸點來探測，并與節(jié)氣門角度成正比。

開關(guān)式節(jié)氣門位置傳感器是由兩個開關(guān)觸點構(gòu)成一個旋轉(zhuǎn)開關(guān)，一個常閉觸點構(gòu)成怠速開關(guān)，節(jié)氣門處在怠速位置時，它位于閉合狀態(tài)，將發(fā)動機(jī)控制電腦的怠速輸入信號端子接地搭鐵，發(fā)動機(jī)控制電腦接到這個信號后，即可使發(fā)動機(jī)進(jìn)入怠速閉環(huán)控制，或者控制發(fā)動機(jī)在（倒拖）狀態(tài)時停止噴射燃油，另一個常開觸點節(jié)氣門開度達(dá)到全負(fù)荷狀態(tài)時，將發(fā)動機(jī)控制電腦的全負(fù)荷輸入信號端接地搭鐵。發(fā)動機(jī)控制電腦接到這個信號后，即可使發(fā)動機(jī)進(jìn)入全負(fù)荷加濃控制狀態(tài)。

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節(jié)氣門是一個很重要的傳感器，因為電腦用它的信號來計算發(fā)動機(jī)負(fù)荷、點火時間、排氣再循環(huán)控制、怠速控制。一個壞的節(jié)氣門體位置傳感器會引起加速滯后和怠速不穩(wěn)等問題，以及駕駛性能問題及排放試驗失敗等。

如果節(jié)氣門傳感器發(fā)生故障；發(fā)動機(jī)啟動困難，怠速不穩(wěn)，發(fā)動機(jī)性能不良，易熄火，減速時負(fù)載變化時會有顛簸。

氧傳感器

傳感器的結(jié)構(gòu)和原理發(fā)動機(jī)的空燃比一旦偏離理論空燃比，三元催化劑對CO、HC和NOx的凈化能力將急劇下降。所以為了使裝有三元催化轉(zhuǎn)換裝置的發(fā)動機(jī)達(dá)到最佳的排氣凈化性能，必須把混合氣的空燃比控制在理論空燃比附近很窄的范圍內(nèi)。

氧傳感器用于檢測進(jìn)入三元催化轉(zhuǎn)換裝置的排氣氣體狀態(tài)，是使用三元催化轉(zhuǎn)換裝置發(fā)動機(jī)上必不可少的傳感器。目前已在汽車上使用的氧傳感器有氧化鋯式和氧化鈦式兩種。

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氧化鋯式氧傳感器的基本元件是專用陶瓷體，即氧化鋯固體電解質(zhì)，陶瓷體制成管狀(鋯管)，固定在帶有安裝螺紋的固定套中。鋯管表面裝有透氣鉑電極，配有護(hù)管及電線接頭，其內(nèi)表面與大氣相通，外表面與廢氣相通，外表面還加裝了一個防護(hù)套管，套管上開有通氣槽。鋯管的陶瓷體是多孔的，允許氧滲入該固體電解質(zhì)內(nèi)，溫度較高時(高于300℃)，氧氣發(fā)生電離，如果在陶瓷體內(nèi)(大氣)外(廢氣)測的氧氣濃度不同時，就會在2個鉑電極表面產(chǎn)生電壓降，含氧量高的一側(cè)為高電位。當(dāng)混合氣稀時，排氣中含氧多，兩側(cè)濃度差小，只產(chǎn)生小的電壓；反之，混合氣濃時，產(chǎn)生高電壓。根據(jù)所測電壓值就可測量氧傳感器外表面氧氣含量，而發(fā)動機(jī)廢氣排放中的氧含量主要取決于混合氣的空燃比，因此，ECU根據(jù)氧傳感器輸入的電信號分析汽油的燃燒狀況，以便及時修正噴油量，使空燃比處于理想狀況，即λ=1，所以這種傳感器又稱為λ傳感器。

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氧傳感器一般有單線、雙線、三線、四線4種引線形式。單線為氧化鋯式氧傳感器；雙線為氧化鈦式氧傳感器；三線和四線為氧化鋯式氧傳感器。

三線和四線的區(qū)別：三線氧傳感器的加熱器負(fù)極和信號輸出負(fù)極共用一根線，四線氧傳感器的加熱器負(fù)極和信號負(fù)極分別各用一根線。

爆震傳感器

爆震傳感器是指燃燒室內(nèi)的終然混合氣所產(chǎn)生自燃的不正?，F(xiàn)象,由于爆震會產(chǎn)生高強(qiáng)度的壓力波沖擊燃燒室,所以不僅能聽到尖銳的金屬聲。還會對發(fā)動機(jī)的部件產(chǎn)生較大的影響。點火時間過早是產(chǎn)生爆震的的主要原因。為了使發(fā)動機(jī)以最大功率運行。最好能把點火時間提前到發(fā)動機(jī)剛好不至于發(fā)生爆震的極限范圍,所以必須在點火系統(tǒng)中增設(shè)爆震傳感器。

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爆震傳感器用來檢測發(fā)動機(jī)的燃燒過程中是否發(fā)生爆震，并把爆震信號輸送給發(fā)動機(jī)控制電腦作為修正點火提前角的重要參考信號

常見的爆震傳感器有兩種，一種是磁致伸縮式爆震傳感器，另一種是壓電式爆震傳感器。

常見的爆震傳感器主要是壓電式,它安裝在發(fā)動機(jī)的缸體上,這種傳感器利用結(jié)晶體或者陶瓷多晶體的壓電效應(yīng)。也可利用摻雜硅的壓電電阻效應(yīng)等。傳感器的外殼內(nèi)裝有壓電元件/配重塊及導(dǎo)線等。其原理是：當(dāng)發(fā)動機(jī)的氣缸體出現(xiàn)振動傳遞到傳感器外殼時，外殼與配重塊之間產(chǎn)生相對運動。使夾在中間的壓電元件及配重塊產(chǎn)生擠壓發(fā)生變化，使其輸出的電壓信號發(fā)生變化，而控制組件僅能檢測出7KHZ振動而形成的電壓。根據(jù)此電壓的大小來判斷爆震強(qiáng)度。進(jìn)而相應(yīng)地把點火時間推遲，以避免爆震。

磁致伸縮式爆震傳感器的外形與結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部有永久磁鐵、靠永久磁鐵激磁的強(qiáng)磁性鐵心以及鐵心周圍的線圈。其工作原理是：當(dāng)發(fā)動機(jī)的氣缸體出現(xiàn)振動時，該傳感器在7kHz左右處與發(fā)動機(jī)產(chǎn)生共振，強(qiáng)磁性材料鐵心的導(dǎo)磁率發(fā)生變化，致使永久磁鐵穿過鐵心的磁通密度也變化，從而在鐵心周圍的繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，并將這一電信號輸入ECU。

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爆震傳感器有非共振型和共振型壓兩種，一般安裝在2缸和3缸之間，或者1，2缸中間一個，3，4缸中間一個。一般的爆震傳感器的連接線上都用屏蔽線包裹的。

當(dāng)爆震傳感器發(fā)生故障時，發(fā)動機(jī)會爆燃，點火正時失準(zhǔn)，高油耗，功率降低，發(fā)動機(jī)工作粗暴

當(dāng)然，發(fā)動機(jī)上的傳感器還有很多，它就像我們的眼睛、耳朵、鼻子、皮膚，把看到的、聽到的、聞到的、感覺到的信息，統(tǒng)統(tǒng)轉(zhuǎn)化成電信號，傳遞給汽車的計算機(jī)系統(tǒng)，讓發(fā)動機(jī)做出正確的判斷，輔助駕駛員更好的駕駛車輛。隨著技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，發(fā)動機(jī)上的傳感器必將越來越多，也越來越智能化。