汽车传感器类型及知识介绍

    汽车传感器类型比较多，像我们一般碰到的汽车传感器一般有：温度传感器(冷却水温度传感器THW，进气温度传感器THA);流量传感器(空气流量传感器，燃油流量传感器);进气压力传感器MAP;节气门位置传感器TPS;发动机转速传感器;车速传感器SPD;曲轴位置传感器(点火正时传感器);氧传感器;爆震传感器(KNK);空气流量传感器;

    下面我们来简单介绍一下几种常用的汽车传感器：

    空气流量传感器

    空气流量传感器是将吸入的空气转换成电信号送至电控单元)，作为决定喷油的基本信号之一。根据测量原理不同，可以分为旋转翼片式空气流量传感器卡门涡游式空气流量传感器、热线式空气流量传感器 VG30E发动机和国产天津三峰客车装用的沃尔沃B230F发动机)和热膜式空气流量传感器四种型式。前两者为体积流量型，后两者为质量流量型。目前主要采用热线式空气流量传感器和热膜式空气流量传感器两种。为了形成符合要求的混合气，使空燃比达到 佳值，我们就必须对发动机进气空气流量进行精确控制。下面我们来介绍一下几种常用的空气流量传感器。

    氧传感器

    当排气中氧的含量过高时，说明混合气过稀，氧传感器即输出一个电信号给ECU，让其指令喷油器增加喷油量;当排气中氧的含量过低时，说明混合气过浓，氧传感器立刻将此信息传递给ECU，让其指令喷油器减少喷油量。目前在汽车上使用的氧传感器主要有二氧化钛氧传感器和二氧化锆氧传感器两种类型的传感器。

    工作原理：氧传感器装在发动机的排气管里，用来测量排气中氧的含量。它是按照大气与排气中氧浓度之差而产生电动势的一种电池。如图，在陶瓷电解质的内、外两面分别涂有白金以形成电极。当它插入排气管中时，其外表面接触废气，内表面则通大气。在约300度以上的温度时，陶瓷电解质可变为氧离子的传导体。当混合气较稀，也就是过量空气系数α〉1时，排气中含氧必然多，陶瓷电解质的内外表面的氧浓度差小，只产生小的电压;而当混合气较浓，也就是过量空气系数α〈1时，排气中氧含量较少，同时伴有大量的未完全燃烧物如CO、碳氢化合物等，这些成分都可能在催化剂的作用下与氧发生反应，消耗排气中残余的氧，使陶瓷电解质外表面的氧浓度趋向于零，这样就使得电解质内外的氧浓度差突然增大，传感器输出电压也突然增大了，其数值趋向于1V。

    节气门位置传感器

    (1)开关式节气门位置传感器

    这种节气门位置传感器实质上是一种转换开关，又称为节气门开关。这种节气门位置传感器包括动触点、怠速触点、满负荷触点。利用怠速触点和满负荷触点可以检测发动机的怠速状态及重负荷状态。一般将动触点称为TL触点，怠速触点称为IDL触点，满负荷触点称为PSW触点。从结构图可以看出，在与节气门联动的连杆的作用下，凸轮可以旋转，动触点可以沿凸轮的槽运动。这种节气门位置传感器结构比较简单，但其输出是非连续的。

    在节气门全关闭时，电压从TL端子加到IDL端子上，再回到电子控制器上。通过这样的途径传递信号时，电子控制器明白节气门现在是全关闭状态。当踏下加速踏板，节气门处于某一开度以上时，电压从TL端子经过PSW端子再传递给电子控制器。电子控制器明白了，现在节气门打开了一定的角度。

    (2)线性节气门位置传感器

    线性节气门位置传感器装在节气门上，它可以连续检测节气门的开度。它主要由与节气门联动的电位器、怠速触点等组成。电位计的动触点(即节气门开度输出触点)随节气门开度在电阻膜上滑动，从而在该触点上(TTA端子)得到与节气门开度成正比例的线性电压输出。如图。当节气门全闭时，另外一个与节气门联动的动触点与IDL触点接通，传感器输出怠速信号。节气门位置输出的线性电压信号经过A/D转换后输送给计算机。

    压力传感器

    (1)电容式压力传感器

    电容压力传感器由置于空腔内的两个动片(弹性金属膜片)、两个定片(弹性膜片上下凹玻璃上的金属涂层)、输出端子和壳体等组成。其动片与两个定片之间形成了两个串联的电容。当进气压力作用于弹性膜片时，弹性膜片产生位移，势必与一个定片距离减小，而与另一个定片距离加大(可以通过一张纸来示范)。我们可以从公式中看出，两金属电极板间距离是影响电容量的重要因素之一，距离增大，则电容量减少，距离减少，则电容量增大。这种由一个被测量量引起两个传感元件参数等量、相反变化的结构，称为差动结构。如果弹性膜片置于被侧压力与大气压之间(弹性膜片上部空腔通大气)，测得的是表压力;如果弹性膜片置于被侧压力与真空之间(弹性膜片上部空腔通真空)，测得的是绝对压力。

    (2)差动变压器进气压力传感器

    差动压力传感器是一种开磁互感式电感传感器。由于具有两个接成差动结构的二次线圈，所以又称为差动变速器。

    当差动变压器的一次线圈由交变电源激励时，其二次线圈就会产生感应电动势。由于二次线圈作差动连接，所以总的输出是两线圈感应电动势之差。当铁心不动时，其总输出量为零;当铁心移动时，输出电动势与铁心位移呈线性变化。

    差动变压器进气压力传感器的检测与转换过程是：先将压力的变化转换成变压器铁心的位移，然后通过差动变速器再将铁心位移转换为电信号输出。这种压力传感器主要有真空膜盒(波纹管)、差动变速器等组成。当气压变化时，波纹管变形，带动差速变压器的铁心移动，由于铁心的位移，差动变压器的输出端即有电压产生，将此电压经过处理后送至ECU输入端。如果按照电压的高低来确定喷射时间并使喷油器工作的话，就可以确定基本喷油量。

    (3)半导体应变式进气压力传感器

    半导体压力进气传感器是利用应变效应工作的。

    所谓应变效应，就是指当导体、半导体在外力作用下产生应变时，其电阻值发生变化的现象。

    电阻应变片是一种片状电阻传感器，它是利用半导体材料当在其轴向施加一定载荷产生应力时，它的电阻率会发生变化的所谓压阻效应原理工作的。

    由电阻应变片构成的进气压力传感器主要由半导体应变片、真空室、混合集成电路板等组成。半导体应变片是在一个膜片上用半导体工艺制做的四个等值电阻，并且连接成电桥电阻。半导体电阻电桥应变片放置在一个真空室内，在进气压力的作用下，应变片产生变形，电阻值发生变化，电桥失去平衡，从而将进气压力的变化转换成电阻电桥输出电压的变化。

    总结

    汽车传感器类型繁多，更具不同的功能要求汽车传感器也有所不同。本文主要介绍了应用于汽车不同部位的汽车传感器的类型：空气流量传感器、氧传感器、节气门位置传感器、压力传感器等及其相关知识。

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