傳感器類別
一、傳感器定義：
廣義上講，傳感器是一種能把物理量或化學量轉變為可監測的電信號的電子元件。
二、傳感器信號與類別：
1、傳感器信號：
汽車的電子控制系統傳感器、執行器、電子控制單元（ECU）之間以電子信號相互通訊，電子信號的主要類型有：直流信號、交流信號、頻率調製信號、脈寬調製信號和串行數據信號等。
以上電子信號又可以分為模擬信號和數字信號。
◆模擬信號：是一種信號數值隨著時間可以連續性變化的電信號，正弦波信號就是一種典型模擬信號，模擬信號是一些連續信號，用簡單的0和1不能夠表達清晰。
◆數字信號：是一種信號數值不隨時間連續變化的電信號，是一些離散的信號，數字信號通常使用1和0表示。數字信號的狀態有兩種：高電平、低電平，或者有信號、無信號。如霍爾式凸輪軸傳感器和故障診斷系統的故障碼等，是典型的數字信號。
2、傳感器分類：
按照傳感器的用途可分為以下幾類。
部分傳感器解析
一、溫度傳感器：
1、 溫度傳感器工作原理：
◆傳感器內部安裝隨溫度變化的半導體測量電阻；
◆溫度傳感器的兩端與電腦板內部受壓電路連接，電阻為5V分壓電路的一部分；
◆當溫度傳感器的電阻隨溫度發生變化時，受壓電路的電壓也發生變化；
◆變化的電壓被輸入到ECU內的模數轉換電路；
◆電壓與溫度之間的關係特性曲線作為數據被存儲在發動機電腦板的ECU中；
◆常常使用負阻係數的溫度電阻（NTC） ,較少使用正阻係數的溫度電阻(PTC)；
2、 冷卻水溫傳感器：
◆作用：把發動機冷卻液溫度信號轉化為電壓信號後，輸送給ECU，ECU內部處理器進行相關比較，運算後控制執行器的動作；測量冷卻水溫度，用於冷起動，目標怠速計算，同時修正噴油提前角，最大功率保護等。
◆參數：
① 特性：熱敏電阻式傳感器
② 工作電壓：5 ± 0.15 V
③ 工作環境：-40°C ～ + 140°C
④ 靜態電阻：2.5 kΩ±6% @ 20℃；
0.186 kΩ±2% @ 100℃
◆相關控制策略：
① 噴油量修正
② 噴油正時修正
③ 起動控制（冷、熱）
④ 目標怠速控制
⑤ 過熱保護
◆水溫信號故障下的熱保護功能（水溫信號出現故障時，ECU處理措施。）
① 點亮故障燈，產生故障碼；
② 發動機採用缺省水溫為100℃；
③ 外特性油量會減小40%（不同機型略有區別）；
④ 在限制範圍內，油門仍然起作用；
二、壓力傳感器：
1、壓力傳感器工作原理：
測量元件安裝於壓力傳感器的中心部位，它與硅膜製成一體，四個變形的電阻分佈在硅膜的膜片上。
當有微小壓力作用於硅膜膜片上時，它們的電阻值發生變化，測量元件的四周被一蓋子環繞，蓋子與測量元件一起真空封閉。微機械壓力傳感器也可以與溫度傳感器製成一體，獨立的測量溫度和壓力。根據壓力測量的範圍不同，傳感器的膜片厚度可以製成10…1000μm。
壓力傳感器以惠斯登電橋（ Wheatstone Bridge）原理工作,當膜片在壓力的作用下發生變形時，四個電阻中的兩個電阻值升高而其他兩個電阻值降低，這將導致電橋的輸出端產生電壓，我們以該電壓值代表壓力。信號處理電子電路被集成在傳感器內部，該電路用於對電橋電壓進行放大，同時補償溫度的影響，產生線性的壓力特性曲線。其輸出電壓在0…5V範圍，通過端子與發動機的ECU連接，發動機ECU以此輸出電壓計算壓力。
2、增壓壓力傳感器：
◆作用：把進氣壓力信號轉化為電壓信號，然後送給ECU，由其進行相關比較，運算後控制執行器的動作，要通過計算空氣量，控制“空燃比”。
◆參數：
① 工作溫度範圍：- 40～130°C
② 工作壓力範圍：50～400 kPa
③ 輸出電壓：0.25～4.80V
◆進氣壓力檢測工作原理：
◆相關控制策略：
① 進氣流量計算
② 冒煙限制
③ 增壓器保護
④ 進氣溫度過熱保護
⑤ 高原補償
3、軌壓傳感器：
◆作用：根據共軌管內的燃油壓力轉換成電信號傳遞給ECU，ECU根據軌壓信號控制燃油計量單元的動作，通過對供油量的增減來調節油壓穩定在目標值。EDC17電控系統軌壓最大可達到1800bar。
◆軌壓傳感器原理簡介：
當共軌內的壓力導致硅膜片形狀變化時（近似於在150Mpa時1mm）連接於膜片的電阻層阻值也將改變，改變的電阻值將引起通過5V電橋（惠斯登電橋）輸出端的電壓變化，電壓變化範圍為0~70mv(依賴於應用壓力)，並且被放大電路增幅至0.5~4.5V輸出，ECU根據此電壓計算出當前的共軌壓力。
◆參數：
① 工作壓力：0～180ＭPa
② 安全壓力：220MPa
③ 衝擊壓力：250MPa
④ 工作溫度：-40～140℃
⑤ 工作介質：柴油
⑥ 電源電壓：5±0.25 VDC
⑦ 輸出電壓：0.5～4.5 VDC
◆故障說明：
軌壓傳感器實時監測共軌管燃油壓力，電腦板ECU通過傳感器電壓信號計算燃油壓力，任何發動機運行工況，如果軌壓傳感器反饋給電腦板的燃油壓力與設定的軌壓不相符，故障碼被激活。
◆診斷幫助：
◆在接通點火開關且發動機關閉的條件下，共軌管內壓力等於零，信號電壓將為低電平。將可疑車輛軌壓傳感器靜態數值（發動機未啟動狀態）與正常車輛相比較。
◆檢查軌壓傳感器控制線束是否磨損，插頭是否鬆動；
◆相關控制策略：
① 共軌壓力閉環控制
② 跛腳回家控制
◆軌壓傳感器失效策略（軌壓信號出現故障時，ECU處理措施。）
① 點亮故障燈、產生故障碼；
② 控制器將加大油泵供油量，燃油壓力超高，洩壓閥被衝開；
③ 診斷儀顯示軌壓維持在720bar，不隨轉速變化而波動；
④ 限制發動機轉速在1700rpm下，在限制範圍內，油門起作用；
三、磁電式轉速傳感器：
1、傳感器工作原理：
1、永磁鐵 2、傳感器殼體 3、發動機外殼 4、軟鐵芯 5、線圈 6、傳感線圈
◆電磁感應：
傳感器安裝正對著鐵磁體的觸發輪，它們之間被較小的空氣間隙隔開。在傳感器內部有一個軟鐵芯，該鐵心被線圈包圍，並與一個永久磁鐵相連。
永久磁鐵發出的磁場通過軟鐵芯傳到觸發輪，磁場的強度受到觸發輪與傳感器間的磁隙的影響（磁阻發生變化）：
◆當觸發輪輪齒向傳感器接近時，磁隙減小，磁阻減小，磁場強度變強；
◆當觸發輪輪齒遠離傳感器時，磁隙增大，磁阻增大，磁場強度變弱；
◆因此，當觸發輪旋轉時，將會產生一個交變的磁場，從而使得電磁線圈產生一個正弦感應電壓，交變電壓的振幅隨著觸發輪轉速的提高而增加（mV…>100V）,要求至少30rpm時就能產生合適的信號電壓。
2、曲軸傳感器：
作用：發動機轉速和曲軸位置的測量。曲軸位置傳感器信號是發動機管理系統中最重要的參數之一，用於噴油時刻和噴油量計算、轉速計算。
參數：
①靜態電阻值：860Ω ± 10% @ 20℃（博世）
②輸出電壓：≥1650 mV（交流檔測量）
◆曲軸傳感器連接方式：
① 傳感器線束必須採用雙絞形式；
② 曲軸傳感器共有兩個針腳，分別是信號正和信號負；
③ 傳感器與線束連接時有防插錯卡槽，禁止線束接頭對傳感器反插；
④ 凸齒信號和凹齒信號的傳感器工作原理相同，但是傳感器針腳正負信號不同，應急時可以相互替換，但是注意調換線束正負極；
◆常見失效模式：
① 傳感器上吸附了鐵屑影響了磁通量，導致信號不準；
② 信號線屏蔽線破損，與整車電器產生電磁干擾，影響傳遞信號的準確性，線路插頭氧化、鏽蝕，傳感器針腳鏽蝕、氧化；
③ 傳感器安裝位置不當，間隙超差，導致信號不準確;
④ 飛輪齒圈節距不等，在某一個轉速點時測得的轉速不準確，導致發動機抖動（極少）；
⑤ 線路斷路、飛輪安裝錯誤或其他原因導致飛輪將轉速傳感器打壞。
四、霍爾效應相位傳感器：
1、傳感器工作原理：
霍爾線型傳感器使用霍爾效應原理，一個鐵磁體的觸發輪隨凸輪軸一起轉動，霍爾效應的集成電路安裝於觸發輪和永久磁鐵間，永久磁鐵產生垂直於霍爾元件的磁場。
如果其中一個觸發輪齒通過載流線型傳感器元件（半導體晶片），它改變了垂直於霍爾元件的磁場強度，這將使得在長軸方向電壓下驅動的電子向垂直於電流的方向偏離，從而在該方向產生mV級電壓信號，其幅值與傳感器相對於觸發輪的轉速有關。與傳感器霍爾集成電路製成一體的計算電路對信號進行處理並以方波信號輸出。
2、霍爾式凸輪軸位置傳感器（又叫相位傳感器）
◆作用：凸輪軸傳感器用於判斷氣缸衝程是壓縮還是排氣衝程。曲軸位置轉速傳感器也可判缸，信號盤上2個缺齒可以明確的通知ECU這是1缸的2個上止點，但單獨靠它還不能準確判斷，曲軸傳感器只能確定氣缸在上止點，但不知道是壓縮上止點還是排氣上止點，凸輪軸位置傳感器與轉速傳感器配合，可區分1缸的壓縮上止點和排氣上止點，從而實現正確判缸，另外在曲軸傳感器失效時用於跛腳回家。
◆霍爾式凸輪軸傳感器連接方式：
凸輪軸傳感器共有3個針腳，分別是5V電壓，信號和地。
◆相關控制策略：
① 判別氣缸(點火或噴油時序控制)；
② 瞬態轉速計算；
③ 噴油時刻計算；
④ 噴油脈寬(噴油量)計算；
◆曲軸/凸輪軸傳感器失效控制策略 （曲軸/凸輪軸信號出現故障時，ECU處理措施。）
① 點亮故障燈、產生故障碼；
② 發動機依靠單傳感器繼續工作；
③ 起動時間稍長；
④ 油門感覺正常；
對發動機動力性沒有明顯影響，但發動機油耗或排放可能會變差；
五、位置傳感器：
1、電位計型位置傳感器工作原理：
電位計型位置傳感器以分壓電路原理工作，電腦板ECU供給傳感器電路5V電壓。轉軸與傳感器內部的滑動變阻器的電刷連接，傳感器的位置改變時，電刷與接地端的電壓發生改變，電腦板內部的受壓電路將該電壓轉變成傳感器的位置信號。
2、霍爾效應型位置傳感器原理：
由轉動的磁環和許多固定的軟磁感應元件組成，轉動的磁場直接通過位於兩個半圓感應元件間的霍爾元件，流經霍爾元件的磁場的強度為一個轉角函數。
1-磁軛 2-定子（1,2軟鐵）3-轉子 4-空氣氣隙 5-霍爾感應元件 φ-轉角
◆霍爾效應轉角傳感器ARS1：
1-蓋板 2-轉子（永久磁鐵） 3-帶有霍爾感應傳感器的計算電路 4-殼體 5-回位彈簧 6-連接元件
1-轉子（永久磁鐵） 2-極靴 3-感應元件 4-空氣氣隙 5-霍爾效應傳感器 6-踏板軸（軟磁）
◆霍爾轉角傳感器ARS2：
1-霍爾感應傳感器 2-踏板軸 3-永久磁鐵
3、油門踏板位置傳感器：
◆作用：駕駛員的加速信號由油門踏板位置傳感器檢測記錄並傳給ECU。在油門踏板位置傳感器中電位計上（或霍爾計算電路）形成的電壓是油門踏板設定值的函數。通過程序特性曲線就可以計算出該電壓的踏板位置。
注：詳細介紹請您閱讀往期內容（電控發動機系統--電子油門踏板傳感器）
六、熱膜式空氣流量計：
1、空氣流量計原理工作原理：
熱膜式空氣流量計是一個帶有邏輯輸出的空氣質量傳感器。傳感器元件上的薄膜片被中間安裝的加熱電阻加熱，膜片上的溫度分配被與加熱電阻平行安裝的溫度電阻測量。通過HFM的氣流改變了膜片上的溫度分佈，從而使得兩個溫度電阻的電阻值發生差異，電阻值的差異取決於氣流的方向和流量，HFM內部電路將該變化轉換成佔空比信號並傳送給ECU。同時HFM上還集成了大氣溫度傳感器，ECU通過對這兩種信號的監控和處理得到準確的進氣量，進而精確控制噴油量。
◆傳感器HFM內部電路：
2、HFM空氣流量計：
◆作用：熱膜式空氣流量計用於測量進入氣缸的空氣量，一般安裝在空濾後的進氣管路上。同時還集成了大氣溫度傳感器，ECU通過對這兩種信號的監控和處理得到準確的進氣量，進而精確控制噴油量。
◆安裝要求：
① 安裝時必須保證空氣進入的流向和傳感器上所標示的箭頭方向一致；
② 空氣管路和傳感器的連接必須保證密封不漏氣；
③ 柵格內感應元件禁止被油、水、髒物汙染；
④ 禁止用水或汽油、酒精等清洗傳感器；
◆HFM空氣流量計連接方式：
空氣流量計共有4個針腳，分別是供電線，接地線，空氣流量信號和空氣溫度信號。
七、油中有水傳感器：
◆作用：燃油中若含有雜質，將導致油泵零部件、出油閥、噴油嘴的損壞。因此必須裝用燃油濾清器，燃油濾清器必須符合噴射系統的特定要求，否則燃油供給系統正常運轉和相關元件的使用壽命將無法得到保證。柴油中含有可溶於乳狀或者自由水，若這種水進入噴射系統，將會引起燃油系統元件的穴蝕。油中有水傳感器用於檢測燃油濾清器內的含水量；當含水量達到一定程度時ECU將控制發動機運轉。
◆原理：
① 安裝在燃油濾清器的底部；根據油、水密度不同的物理特性使水沉於濾清器底部。當水的量超過濾清器設計的規定限度，即水位達到兩探測針腳時，由於水的導電性使兩探測針腳導通，從而傳感器內部輸出信號點亮儀表盤上的報警燈，使系統做出相應的反應；
② 傳感器剛上電時會有自檢過程，自檢會使報警燈閃亮一次；
③ 如傳感器中水已滿，則上電後報警燈會常亮。
◆連接方式
八、車速傳感器：
◆作用：車速傳感器信號向ECU提供車速信號，ECU用來計算車速，用於整車驅動控制。
◆原理：車速傳感器信號向ECU提供車速信號，減速斷油功能、控制巡航和限制最高車速功能都依靠該信號為判斷依據。在發動機標定時，車速信息是很重要參數；失去車速信息後車輛的換檔過渡平穩控制，減速斷油控制都無數值參考，會出現加速無力、油耗上升、無故障熄火、換檔過渡工況舒適性差等現象。
◆相關控制策略：
① 車速計算及輸出（可由組合儀表硬線連接ECU或CAN總線向整車輸出）
② 最高車速限制
③ 巡航控制
九、CAN總線式傳感器：
國五階段CAN總線傳感器有氮氧傳感器，國六發動機CAN線傳感器應用的更多，例如：PM顆粒物傳感器、尿素液位溫度濃度傳感器、排溫傳感器模塊等。
◆傳感器診斷：
CAN總線式傳感器故障，除了檢查傳感器供電，務必檢查CAN線的阻值和電壓。
更多的國六發動機傳感器，敬請期待後期詳細介紹。
本文為原創文章，僅為提供更多信息以參考使用或者學習交流。不保證其內容、產品、服務或其他材料的真實性和合法性，更不提供明示或暗示的擔保，僅作分享之用。如文中截取自網絡的圖文、音頻視頻文件等資料素材侵犯到您的版權，請及時與我們聯繫。
閱讀更多 電噴之家 的文章
