Category Archives: 汽車知識(shí)基礎(chǔ)

1.4.4 水溫傳感器

By | |
（1）工作原理

容器內(nèi)的水位傳感器，將感受到的水位信號(hào)傳送到控制器，控制器內(nèi)的計(jì)算機(jī)將實(shí)測(cè)的水位信號(hào)與設(shè)定信號(hào)進(jìn)行比較，得出偏差，然后根據(jù)偏差的性質(zhì)，向給水電動(dòng)閥發(fā)出”開(kāi)””關(guān)”的指令，保證容器達(dá)到設(shè)定水位。進(jìn)水程序完成后，溫控部份的計(jì)算機(jī)向供給熱媒的電動(dòng)閥發(fā)出”開(kāi)”的指令，于是系統(tǒng)開(kāi)始對(duì)容器內(nèi)的水進(jìn)行加熱。到設(shè)定溫度時(shí)?？刂破鞑虐l(fā)出關(guān)閥的命令、切斷熱源，系統(tǒng)進(jìn)入保溫狀態(tài)。程序編制過(guò)程中，確保系統(tǒng)在沒(méi)有達(dá)到安全水位的情況下，控制熱源的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥不開(kāi)閥，從而避免了熱量的損失與事故的發(fā)生。

圖1.11 水位傳感器結(jié)構(gòu)示意圖

（2）作用

水溫傳感器的作用是把冷卻水溫度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，輸入ECU后有：

1、修正噴油量：當(dāng)?shù)蜏貢r(shí)增加噴油量。

2、修正點(diǎn)火提前角：低溫時(shí)增大點(diǎn)火提前角，高溫時(shí)，為防止爆燃，推遲。

3、影響怠速控制閥：低溫時(shí)ECU根據(jù)水溫傳感信號(hào)控制怠速控制閥動(dòng)作，提高速轉(zhuǎn)。

4、影響EGR閥。

1.4.3 爆震傳感器

By | |
（1）工作原理

壓電式爆震傳感器應(yīng)用較多，它一般安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體上部，利用壓電效應(yīng)把爆震時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘?hào)電壓。當(dāng)產(chǎn)生爆震時(shí)的振動(dòng)頻率（約6000Hz左右）與壓電效應(yīng)傳感器自身的固有頻率一致時(shí)，即產(chǎn)生共振現(xiàn)象。這時(shí)傳感器會(huì)輸出一個(gè)很高的爆震信號(hào)電壓送至ECU，ECU及時(shí)修正點(diǎn)火時(shí)間，避免爆震的產(chǎn)生。

圖1.9 壓電式爆震傳感器

（2）傳感器作用

安裝在缸體上專門檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的爆燃狀況，提供給ECU根據(jù)信號(hào)調(diào)整點(diǎn)火提前角。爆震傳感器安放在發(fā)動(dòng)機(jī)體或汽缸的不同位置。當(dāng)振動(dòng)或敲缸發(fā)生時(shí)，它產(chǎn)生一個(gè)小電壓峰值，敲缸或振動(dòng)越大。爆震傳感器產(chǎn)主峰值就越大。一定高的頻率表明是爆震或敲缸，爆震傳感器通常設(shè)計(jì)成測(cè)量5至15千赫范圍的頻率。當(dāng)控制單元接收到這些頻率時(shí)，電腦重修正點(diǎn)火正時(shí)，以阻止繼續(xù)爆震，爆震傳感器通常十分耐用。所以傳感器只會(huì)因本身失效而損壞。

發(fā)動(dòng)機(jī)爆震時(shí)產(chǎn)生壓力波,其頻率為1-10KHZ.壓力波傳給缸體,使其金屬質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生振動(dòng)加速度.加速度計(jì)爆震傳感器就是通過(guò)測(cè)量缸體表面的震動(dòng)加速度來(lái)檢測(cè)爆震壓力的強(qiáng)弱.點(diǎn)火時(shí)間過(guò)早是產(chǎn)生爆震的一個(gè)主要原因.由于要求發(fā)動(dòng)機(jī)能發(fā)出最大功率,為了不損失發(fā)動(dòng)機(jī)功率而有不產(chǎn)生爆震,安裝爆震傳感器,使電子控制裝置自動(dòng)調(diào)節(jié)點(diǎn)火時(shí)間。

圖1.10 壓電式爆震傳感器工作原理圖

1.4.2 凸輪軸位置傳感器

By | |

凸輪軸位置傳感器是一種傳感裝置，也叫同步信號(hào)傳感器，它是一個(gè)氣缸判別定位裝置，向ECU輸入凸輪軸位置信號(hào)，是點(diǎn)火控制的主控信號(hào)。凸輪軸位置傳感器(Camshaft Position Sensor，CPS)，其功用是采集凸輪軸動(dòng)角度信號(hào)，并輸入電子控制單元(ECU)，以便確定點(diǎn)火時(shí)刻和噴油時(shí)刻。 現(xiàn)在汽車正在使用的凸輪軸位置傳感器類型有：普通傳感器、光電式傳感器、磁感應(yīng)式傳感器。

（1）普通傳感器
  • 傳感器類型：他屬于一種發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與曲軸轉(zhuǎn)角傳感器的類型，又被人們廣泛的稱之為氣缸識(shí)別傳感器。
  • 工作原理：通過(guò)采集曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)角度和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行工作，主要來(lái)確定發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火和噴油的準(zhǔn)時(shí)性。在工作共為了區(qū)別其工作性能，我們一般使用CIS的標(biāo)志進(jìn)行識(shí)別。按照相應(yīng)的工作順序進(jìn)行噴油控制、點(diǎn)火時(shí)刻控制、爆燃控制的工作。
（2）光電式傳感器介紹
  • 基本結(jié)構(gòu)：主要是由信號(hào)盤(即信號(hào)轉(zhuǎn)子)、信號(hào)發(fā)生器、配電器、傳感器殼體和線束插頭等裝置構(gòu)成。通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)子、信號(hào)傳感器進(jìn)行接收、傳達(dá)、執(zhí)行給予的任務(wù)。
  • 工作原理：首先是通過(guò)型號(hào)盤的信號(hào)轉(zhuǎn)向到LED的晶體管上，再集中相應(yīng)的電極輸出電壓。電壓量一般是0.1V——0.3V，這時(shí)LED晶體管將發(fā)出4.8V——5.2V的電壓。最后在通過(guò)信號(hào)盤的旋轉(zhuǎn)傳輸相應(yīng)的信號(hào)，就會(huì)形成G信號(hào)傳感器產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，Ne信號(hào)傳感器產(chǎn)生60個(gè)信號(hào)。
（3）磁感應(yīng)式傳感器介紹
  • 工作原理：當(dāng)給予的磁力穿越過(guò)永久磁鐵，然后再與其磁鐵的S級(jí)相接應(yīng)，通過(guò)循環(huán)的周期變化就會(huì)有交變電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生。當(dāng)信號(hào)是順時(shí)針進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶來(lái)的使氣隙減小、磁路磁阻減小、磁通量φ增多、磁通變化率增大、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E為正。當(dāng)旋轉(zhuǎn)到中間對(duì)齊的位置時(shí)磁通量不變、磁通變化率為零、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E為零；當(dāng)繼續(xù)進(jìn)行順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶來(lái)的卻是氣隙增大、磁路磁阻增大、磁通量φ減少、電動(dòng)勢(shì)E為負(fù)值。
  • 注意事項(xiàng)：需要在運(yùn)行過(guò)程中注意的有Ne信號(hào)發(fā)生器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)角信號(hào)的產(chǎn)生原理與控制過(guò)程、G信號(hào)發(fā)生器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、氣缸識(shí)別與上止點(diǎn)信號(hào)的產(chǎn)生原理與控制過(guò)程。

1.4.1 曲軸位置傳感器

By | |

曲軸位置傳感器通常安裝在曲軸前端（皮帶輪處）曲軸后端靠近大飛輪處或曲軸中間，早期車型也有安裝在分電器內(nèi)，是控制系統(tǒng)中最重要的傳感器之一。

其作用有：檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，因此又稱為轉(zhuǎn)速傳感器；檢測(cè)活塞上止點(diǎn)位置，故也稱為上止點(diǎn)傳感器，包括檢測(cè)用于控制點(diǎn)火的各缸上止點(diǎn)信號(hào)、用于控制順序噴油的第一缸上止點(diǎn)信號(hào)。曲軸位置傳感器主要有三種類型：磁電感應(yīng)式、霍爾效應(yīng)式和光電式。三種類型傳感器工作原理如下：

（1）磁電感應(yīng)式曲軸位置傳感器

磁電感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器和曲軸位置傳感器分上、下兩層安裝在分電器內(nèi)。傳感器由永磁感應(yīng)檢測(cè)線圈和轉(zhuǎn)子（正時(shí)轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子）組成，轉(zhuǎn)子隨分電器軸一起旋轉(zhuǎn)。正時(shí)轉(zhuǎn)子有一、二或四個(gè)齒等多種形式，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子為 24個(gè)齒。永磁感應(yīng)檢測(cè)線圈固定在分電器體上。若已知轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)和曲軸位置傳感器信號(hào)，以及各缸的工作順序，就可知道各缸的曲軸位置。磁電感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器和曲軸位置傳感器的轉(zhuǎn)子信號(hào)盤也可安裝在曲軸或凸輪軸上。

圖1.5 磁電感應(yīng)式曲軸位置傳感器原理圖

（2）霍爾效應(yīng)式曲軸位置傳感器

霍爾效應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器和曲軸位置傳感器是一種利用霍爾效應(yīng)的信號(hào)發(fā)生器?；魻栃盘?hào)發(fā)生器安裝在分電器內(nèi)，與分火頭同軸，由封裝的霍爾芯片和永久磁鐵作成整體固定在分電器盤上。

圖1.6 霍爾效應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器

觸發(fā)葉輪上的缺口數(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸數(shù)相同。當(dāng)觸發(fā)葉輪上的葉片進(jìn)入永久磁鐵與霍爾元件之間，霍爾觸發(fā)器的磁場(chǎng)被葉片旁路，這時(shí)不產(chǎn)生霍爾電壓，傳感器無(wú)輸出信號(hào)；當(dāng)觸發(fā)葉輪上的缺口部分進(jìn)入永久磁鐵和霍爾元件之間時(shí)，磁力線進(jìn)入霍爾元件，霍爾電壓升高，傳感器輸出電壓信號(hào)。

圖1.7 霍爾效應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器工作原理圖

（3）光電式曲軸位置傳感器

光電式曲軸位置傳感器一般裝在分電器內(nèi)，由信號(hào)發(fā)生器和帶光孔的信號(hào)盤組成。其信號(hào)盤與分電器軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，信號(hào)盤外圈有 360條光刻縫隙，產(chǎn)生曲軸轉(zhuǎn)角 1 °的信號(hào)；稍靠?jī)?nèi)有間隔 60 °均布的 6 個(gè)光孔，產(chǎn)生曲軸轉(zhuǎn)角 120 °的信號(hào)，其中 1 個(gè)光孔較寬，用以產(chǎn)生相對(duì)于 1 缸上止點(diǎn)的信號(hào)。信號(hào)發(fā)生器安裝在分電器殼體上，由二只發(fā)光二極管、二只光敏二極管和電路組成。發(fā)光二極管正對(duì)著光敏二極管。信號(hào)盤位于發(fā)光二極管和光敏二極管之間，由于信號(hào)盤上有光孔，則產(chǎn)生透光和遮光交替變化現(xiàn)象。當(dāng)發(fā)光二極管的光束照到光敏二極管時(shí)，光敏二極管產(chǎn)生電壓；當(dāng)發(fā)光二極管光束被檔住時(shí)，光敏二極管電壓為0 。這些電壓信號(hào)經(jīng)電路部分整形放大后，即向電子控制單元輸送曲軸轉(zhuǎn)角為 1 °和 120°時(shí)的信號(hào)，電子控制單元根據(jù)這些信號(hào)計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和曲軸位置。

圖1.8 光電式曲軸位置傳感器

1.4 發(fā)動(dòng)機(jī)各種傳感器工作原理及作用

By | |

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上的傳感器主要有：曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、爆震傳感器、水溫傳感器、機(jī)油油位油溫傳感器、機(jī)油壓力傳感器、進(jìn)氣壓力和溫度傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、進(jìn)氣流量傳感器、燃油壓力傳感器、氧傳感器。

1.2.2 四沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)

By | |

四沖程柴油機(jī)工作原理汽油機(jī)一樣，每個(gè)工作循環(huán)也是由進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程組成。由于柴油與汽油相比，自燃溫度低、黏度大不易蒸發(fā)，因而柴油機(jī)采用壓縮終點(diǎn)壓燃著火（壓燃式點(diǎn)火），而汽油機(jī)是火花塞點(diǎn)燃。

⑴ 進(jìn)氣沖程（intake stroke)

汽車發(fā)動(dòng)機(jī) 進(jìn)入汽缸的工質(zhì)是純空氣。由于柴油機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)阻力較小，進(jìn)氣終點(diǎn)壓力pa= (0.85～0.95）p0，比汽油機(jī)高。進(jìn)氣終點(diǎn)溫度Ta=300～340K，比汽油機(jī)低。

⑵ 壓縮沖程（compression stroke)

由于壓縮的工質(zhì)是純空氣，因此柴油機(jī)的壓縮比比汽油機(jī)高（一般為ε=16～22）。壓縮終點(diǎn)的壓力為3 000～5 000kPa，壓縮終點(diǎn)的溫度為750～1 000K，大大超過(guò)柴油的自燃溫度（約520K）。

⑶ 做功沖程（power stroke)

當(dāng)壓縮沖程接近終了時(shí)，在高壓油泵作用下，將柴油以100MPa左右的高壓通過(guò)噴油器噴入汽缸燃燒室中，在很短的時(shí)間內(nèi)與空氣混合后立即自行發(fā)火燃燒。汽缸內(nèi)氣體的壓力急速上升，最高達(dá)5 000～9 000kPa，最高溫度達(dá)1 800～2 000K。由于柴油機(jī)是靠壓縮自行著火燃燒，故稱柴油機(jī)為壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)。

⑷ 排氣沖程（exhaust stroke)

柴油機(jī)的排氣與汽油機(jī)基本相同，只是排氣溫度比汽油機(jī)低。一般Tr=700～900K。對(duì)于單缸發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，其轉(zhuǎn)速不均勻，發(fā)動(dòng)機(jī)工作不平穩(wěn)，振動(dòng)大。這是因?yàn)樗膫€(gè)沖程中只有一個(gè)沖程是做功的，其他三個(gè)沖程是消耗動(dòng)力為做功做準(zhǔn)備的沖程。為了解決這個(gè)問(wèn)題，飛輪必須具有足夠大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，這樣又會(huì)導(dǎo)致整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量和尺寸增加。采用多缸發(fā)動(dòng)機(jī)可以彌補(bǔ)上述不足。現(xiàn)代汽車多采用四缸、六缸和八缸發(fā)動(dòng)機(jī)。

1.2.1 四沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)

By | |

四沖程汽油機(jī)是將空氣與汽油以一定的比例混合成良好的混合氣，在吸氣沖程被吸入汽缸，混合氣經(jīng)壓縮點(diǎn)火燃燒而產(chǎn)生熱能，高溫高壓的氣體作用于活塞頂部，推動(dòng)活塞作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，通過(guò)連桿、曲軸飛輪機(jī)構(gòu)對(duì)外輸出機(jī)械能。四沖程汽油機(jī)在進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程內(nèi)完成一個(gè)工作循環(huán)。?

⑴進(jìn)氣沖程（intake stroke)

活塞在曲軸的帶動(dòng)下由上止點(diǎn)移至下止點(diǎn)。此時(shí)進(jìn)氣門開(kāi)啟，排氣門關(guān)閉，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)180°。在活塞移動(dòng)過(guò)程中，汽缸容積逐漸增大，汽缸內(nèi)氣體壓力從Pr逐漸降低到Pa，氣缸內(nèi)形成一定的真空度，空氣和汽油的混合氣通過(guò)進(jìn)氣門被吸入汽缸，并在汽缸內(nèi)進(jìn)一步混合形成可燃混合氣。由于進(jìn)氣系統(tǒng)存在阻力，進(jìn)氣終點(diǎn)時(shí)，汽缸內(nèi)氣體壓力小于大氣壓力P0?，即Pa= (0.80～0.90）P0。進(jìn)入汽缸內(nèi)的可燃混合氣的溫度，由于進(jìn)氣管、汽缸壁、活塞頂、氣門和燃燒室壁等高溫零件的加熱以及與殘余廢氣的混合而升高到340～400K。

⑵ 壓縮沖程（compression stroke)

壓縮沖程時(shí)，進(jìn)、排氣門同時(shí)關(guān)閉?；钊麖南轮裹c(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)180°?；钊弦茣r(shí)，工作容積逐漸縮小，缸內(nèi)混合氣受壓縮后壓力和溫度不斷升高，到達(dá)壓縮終點(diǎn)時(shí)，其壓力pc可達(dá)800～2 000kPa，溫度達(dá)600～750K。

⑶ 做功沖程（power stroke)

當(dāng)活塞接近上止點(diǎn)時(shí)，由火花塞點(diǎn)燃可燃混合氣，混合氣燃燒釋放出大量的熱能，使汽缸內(nèi)氣體的壓力和溫度迅速提高。燃燒最高壓力pZ達(dá)3 000～6 000kPa，溫度TZ達(dá)2 200～2 800K。高溫高壓的燃?xì)馔苿?dòng)活塞從上止點(diǎn)向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)曲柄連桿機(jī)構(gòu)對(duì)外輸出機(jī)械能。隨著活塞下移，汽缸容積增加，氣體壓力和溫度逐漸下降，到達(dá) b 點(diǎn)時(shí)，其壓力降至300～500kPa，溫度降至1 200～1 500K。在做功沖程，進(jìn)氣門、排氣門均關(guān)閉，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)180°。

⑷ 排氣沖程（exhaust stroke)

排氣沖程時(shí)，排氣門開(kāi)啟，進(jìn)氣門仍然關(guān)閉，活塞從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)180°。排氣門開(kāi)啟時(shí)，燃燒后的廢氣一方面在汽缸內(nèi)外壓差作用下向缸外排出，另一方面通過(guò)活塞的排擠作用向缸外排氣。由于排氣系統(tǒng)的阻力作用，排氣終點(diǎn)r 點(diǎn)的壓力稍高于大氣壓力，即pr=（1.05～1.20）p0。排氣終點(diǎn)溫度Tr=900～1100K。活塞運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)時(shí)，燃燒室中仍留有一定容積的廢氣無(wú)法排出，這部分廢氣叫殘余廢氣。

發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)720°，氣缸完成四個(gè)沖程，工作原理圖如下：

圖1.3 發(fā)動(dòng)機(jī)四個(gè)沖程