爆震传感器的作用是什么?

传感器有很多种,比如我们常见的:

温度传感器(冷却水温度传感器THW、THA、空气温度传感器);

流量传感器(空气流量传感器、燃油流量传感器);

进气压力传感器图

节气门位置传感器TPS

发动机转速传感器

速度传感器SPD

曲轴位置传感器(点火正时传感器)

λ传感器

爆震传感器(KNK)

二、空气流量传感器

为了形成符合要求的混合气,使空燃比达到最佳值,必须精确控制发动机的进气流量。下面介绍几种常用的空气流量传感器。

1,卡门涡街空气流量计

涡街空气流量传感器是一种利用超声波或光电信号,通过检测涡街频率来测量空气流量的传感器。

众所周知,田间架空的电线被风吹动时,会发出“嗡嗡、嗡嗡”的声音,而且风速越高,声音频率越高,这是气体流过电线后形成的涡流(即漩涡)造成的。这种现象可以发生在液体、气体和其他流体中。

同样,如果我们在进气口放置一个涡流发生器,比如一个圆柱,当空气流动时,涡流发生器的后面会产生如图所示的两排旋转方向相反的涡流,它们交替出现。这个漩涡叫做卡门漩涡。

卡门涡街空气流量计是利用涡流形成的原理来测量气体的流量,通过流量的测量直接反映空气的流量。

对于具体的卡门涡街空气流量计,有以下关系式:qv=kf,qv其中qv为体积流量,F为单排涡街的频率,K为比例常数,与管径、柱径等有关。根据这种关系,体积流量与卡门涡流传感器的输出频率成正比。利用这一原理,只需检测卡门涡街的频率f,就可以求出空气的流量。

根据涡流频率检测方法的不同,汽车用涡流空气流量传感器分为超声波检测和光学检测。如中国大陆进口的丰田雷克萨斯LS400车,台湾省进口的皇冠3.0车,采用光电检测涡街空气流量计;日本三菱Jeep、中国长风猎豹Jeep、韩国现代汽车都采用了涡流式空气流量传感器进行超声波检测。

(1)光学卡门涡流空气流量计

现代物理学中的光的粒子理论认为,光是带有能量的粒子流。当物体受到光照射时,吸收光子能量产生的效应称为光电效应。光敏晶体管是半导体的一种。

导体器件的特点是受光照射时,都会产生内部光电效应的光伏现象,从而产生电流。

工作原理:在产生卡门涡流的过程中,涡流发生器两侧的空气压力会发生变化,通过导孔作用于金属箔,从而使其产生振动。当LED的光照射在振动的金属箔上时,光敏晶体管接收到的金属箔上的反射光就是涡流调制的光,然后光敏晶体管输出调制的频率信号,这个信号代表空气流量信号。

(2)超声波卡门涡街空气流量计

超声波是指频率高于20HZ,人耳听不到的机械波。其特点是方向性好,穿透力强,遇到杂质或物体界面会产生明显的反射。比如自然界的蝙蝠、鲸鱼等动物都是靠超声波来定位的。利用这个物理性质,我们可以将一些非电量转化为声学参数,通过压电元件转化为电量。

超声波卡门涡街空气流量计的工作原理与光学卡门涡街空气流量计基本相同,只是用声学元件代替了光学元件。

在我们的日常生活中,经常会遇到这样一种现象,就是顺着风向叫人的时候,对方很容易就能听到;逆风喊的时候,对方不容易听到。这是因为前者的气流方向与声波方向相同,声波加速,而后者是声波被阻挡而减速的结果。超声波流量传感器也存在这种现象。

其工作原理是在涡流发生器的下游管道两侧相对安装一个超声波发射探头和一个超声波接收探头,超声波发射探头不断向超声波接收探头发射一定频率(一般为40KHZ)的超声波。当超声波通过进气气流到达超声波接收器时,由于气流的移动速度和压力的影响,接收到的超声波信号的相位(时间间隔)和相位差(时间间隔差)会发生变化,集成控制电路根据相位或相位差的变化来测量涡流的频率。涡流频率信号输入ECU后,ECU可以计算进气量。

2.热线空气流量计

构图:我们来看看书上的结构图。其基本组成包括感应空气流量的铂金热线、根据进气温度进行校正的温度补偿电阻(冷线)、控制热线电流的控制电路、外壳。根据壳体内铂丝安装部位的不同,可分为安装在主风道内的主流量法和安装在侧风道内的侧道量法。

热线式空气流量计是利用空气流过热金属丝时的冷却效应来工作的。在进气流中放置一根铂丝热线。当恒定电流通过铂丝对其加热时,如果铂丝周围流动的空气增加,那么铂丝的温度就会降低。如果我们想保持铂丝的温度恒定,我们应该根据空气流量来调节热线的电流。空气流量越大,需要的电流就越大。下图是主流测量方式的热线式空气流量计的工作原理图。其中RH是直径为0.03-0.05的细铂丝(热丝),RK是作为温度补偿的冷丝电阻。RA和RA是精密电桥电阻。四个电阻* * *一起构成惠斯通电桥。在实际工作中,代表气流的加热电流通过电桥中的RA转换成电压输出。当空气以恒定流速流动时,电源电压使热丝保持一定温度,此时电桥平衡。当有空气流动时,RH的电阻值发生变化,电桥失去平衡,因为RH的热量被空气吸收而变冷。此时,放大器增加通过铂丝的电流,直到恢复原来的温度和电阻值,从而使电桥重新平衡。由于电量的增加,RA的电压增加,于是在RA上得到一个新的代表气流的电压输出。

进气温度的任何变化都会使电桥失去平衡。因此,在热丝附近的气流中,有一根补偿电阻丝(冷丝)。冷线补偿电阻器的温度作为参考值。在操作中,放大器将使热线温度比入口温度高100度。热线式空气流量计长期使用会在热线上积累杂质,因此热线式流量计采用烧断措施来解决这一问题。每当发动机熄火时,ECU自动接通空气流量计壳体内的电子电路,热线自动发热,使其温度在1000度内升高1000度。因为燃尽温度必须非常准确,所以在4S之后,发动机关闭后,电路才打开。

这种空气流量计没有运动部件,工作可靠,响应特性好。缺点是风速分布不均匀时误差较大。

3.热膜空气流量计

热线式空气流量计虽然能提供准确的进气流量,但成本太高,主要用于豪华轿车。为了满足高精度、结构简单和低成本的要求,德国Bosch公司采用厚膜技术开发了热膜式空气流量计。热膜式空气流量计的工作原理与热线式空气流量计类似,都是利用惠斯通电桥工作。不同的是热膜式空气流量计不使用铂作为热线,而是通过厚膜工艺将热线电阻、补偿电阻和线桥电阻集中在一个陶瓷片上。这种空气流量计已广泛应用于各种电控汽油喷射系统中。

第三,压力传感器

功能:将压力信号转换成电压信号。

适用范围:在汽车上主要有两个应用。一是用于检测气压,包括进气真空、大气压力、缸内气压和胎压;二是用于检测油压,包括变速箱油压、制动阀油压、悬架油压。

1,电容式压力传感器

首先,我们来了解一下电容。电容器的电容与电介质及其在电容器两极板间的相对有效面积成正比,而与两极板间的距离成反比,即C=ε A/d,其中ε为电介质的介电常数,A为两金属电极板间的相对有效面积,D为两金属电极板间的距离。从这个关系可以看出,当两个参数不变,另一个参数为变量时,电容会随着参数的变化而变化。电容式压力传感器由两个动片(弹性金属膜片)、两个定片(弹性膜片上下凹面玻璃上的金属涂层)、一个输出端子和一个外壳组成。在转子和两个定子之间形成两个串联电容器。当进气的力作用在弹性膜片上时,弹性膜片会发生位移,必然会减少与一个定子的距离,增加与另一个定子的距离(可以用一张纸来演示)。从公式中我们可以看出,两块金属电极板之间的距离是影响电容的重要因素之一。随着距离的增大,电容减小,而随着距离的减小,电容增大。这种结构称为微分结构,是由一个被测量和两个传感元件的参数变化相等而相反引起的。如果弹性膜片置于侧压和大气压之间(弹性膜片的上腔与大气相通),则测得表压;如果将弹性膜片置于压力和真空之间(弹性膜片的上腔充满真空),则测量绝对压力。

电容式传感器使用多种测量电路。下面我们以电桥电路为例来说明一下电容式差动传感器测量电路的工作原理。如图所示,由于电容是一个交流参数,所以电桥是通过变压器由交流电激励的。变压器的两个线圈和两个电容器形成一个电桥。当没有进气压力时,电桥处于平衡状态,两个电容相等,C0。有压力时,一个电容是C0+△C,另一个电容是C0-△C (△C是外界压力引起的电容变化),那么电桥就失去了平衡,电容高的地方电压也高,导致两个电容之间出现。

2.差动变压器入口压力传感器

差压传感器是一种具有开放磁场和互感的电感式传感器。因为它有两个次级线圈连接成差动结构,所以也叫差动传动。

当差动变压器的初级线圈被交流电源激励时,其次级线圈会产生感应电动势。因为次级线圈是差动连接的,所以总输出是两个线圈的感应电动势之差。当地核不动时,它的总产出为零;铁芯运动时,输出电动势随铁芯位移线性变化。

差动变压器入口压力传感器的检测和转换过程是:首先将压力的变化转换成变压器铁心的位移,再将铁心的位移通过差动传输转换成电信号。这种压力传感器主要由真空膜片盒(波纹管)和差动传输组成。当气压变化时,波纹管变形,带动差动变压器的铁芯移动。由于磁芯的位移,在差动变压器的输出端产生一个电压,经过处理后送到ECU的输入端。如果根据电压水平确定喷射时间,并且喷射器工作,则可以确定基本燃料喷射量。

3.半导体应变式进气压力传感器

半导体压力进气传感器的工作原理是应变效应。

所谓应变效应,是指导体和半导体受到外力应变时,电阻值发生变化的现象。

电阻应变片是一种片式电阻传感器,其工作原理是当在其轴向施加一定载荷产生应力时,半导体材料的电阻率会发生变化的所谓压阻效应原理。

电阻应变片组成的进气压力传感器主要由半导体应变片、真空室和混合集成电路板组成。半导体应变仪是由半导体技术在膜片上制作的四个等效电阻,并连接成电桥电阻。半导体电阻电桥的应变片放在真空室中。在进气压力的作用下,应变片变形,电阻值发生变化,电桥失去平衡,从而将进气压力的变化转化为电阻电桥输出电压的变化。

第四,阀位传感器

节气门位置传感器安装在节气门体上,将节气门开度转换成电压信号输出,以便计算机控制喷油量。

节气门位置传感器有两种类型:开关输出和线性输出。

(1),开关节气门位置传感器

这个节气门位置传感器本质上是一个转换开关,也称为节气门开关。这种节气门位置传感器包括移动触点、空转触点和满载触点。怠速触点和满载触点可用于检测发动机的怠速状态和重载状态。一般动触头称为TL触头,空载触头称为IDL触头,满载触头称为PSW触头。从结构图中可以看出,在与节气门联动的连杆的作用下,凸轮可以转动,动触头可以沿着凸轮的凹槽运动。节气门位置传感器具有简单的结构,但是其输出是不连续的。

当节流阀完全关闭时,电压从TL端子增加到IDL端子,然后返回到电子控制器。当信号通过这种方式传输时,电子控制器知道节气门现在完全关闭。当踩下油门踏板且节气门开度高于某一开度时,电压从TL端子传输至PSW端子,然后传输至电子控制器。电子控制器知道节气门现在打开到一定角度。

接下来我来解释一下怠速信号和负荷信号对喷油量的影响。当IDL信号输出,发动机转速超过规定转速时,供油中断,防止催化剂过热,节省燃油。当IDL信号从输出切换到无输出时,电子控制器判断节气门从全闭状态切换到开启状态,当然也判断车辆处于起步或再加速状态,所以会根据发动机的暖机状态进行加速加浓,增加喷油量,供应加速所需的浓混合气。

当PSW信号被输入到电子控制器时,输出加浓功能被发挥以增加燃料喷射量。重载行驶时,如果没有PSW信号输出,就不会有输出富集的效果,发动机的输出功率会略低。

(2)线性节气门位置传感器

线性节气门位置传感器安装在节气门上,可以连续检测节气门的开度。它主要由与节气门和怠速触点相连的电位器组成。电位计的移动触点(即节气门开度输出触点)随着节气门开度在电阻膜上滑动,从而在该触点(TTA端子)获得与节气门开度成比例的线性电压输出。如图所示。当节气门全关时,与节气门联动的另一个动触点与IDL触点相连,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转换后传输到计算机。

动词 (verb的缩写)氧气传感器

在使用三元催化进化装置的汽油喷射式发动机中,一般在排气管中设置氧传感器,检测废气中的氧含量,从而间接判断进入气缸的混合气浓度,从而闭环控制实际空燃比。当废气中的氧含量过高时,说明混合气过稀,氧传感器向ECU输出电信号,指令喷油器增加喷油量。当废气中的氧含量过低时,说明混合气过浓,氧传感器立即将这一信息传递给ECU,指令喷油器减少喷射量。目前汽车上使用的氧传感器主要有两种:二氧化钛氧传感器和二氧化锆氧传感器。

工作原理:氧传感器安装在发动机的排气管内,测量废气中的氧含量。它是根据大气和废气中氧气浓度的不同产生电动势的电池。如图所示,陶瓷电解质的内表面和外表面分别涂有铂以形成电极。当它被插入排气管时,其外表面接触废气,其内表面暴露于大气中。在大约300度以上的温度下,陶瓷电解质会变成氧离子的导体。当混合气较稀时,即过量空气系数α > 1时,废气中会含有大量的氧气,陶瓷电解质内外表面的氧浓度差较小,只产生很小的电压。但当混合气较浓,即过量空气系数α < 1时,废气中的氧含量较少,并伴有大量的不完全燃烧产物,如CO和碳氢化合物。这些成分可能在催化剂的作用下与氧气发生反应,消耗废气中残留的氧气,使陶瓷电解质外表面的氧气浓度趋于零,使得电解质内外的氧气浓度差突然增大,传感器的输出电压突然增大,其值趋于60。

第六,温度传感器

功能:用于测量冷却水温度、进气温度和排气温度。

类型:温度传感器有很多种,如热敏电阻、半导体、热电偶等。

所谓热敏电阻,就是这个电阻对温度很敏感。当作用在这个电阻上的温度变化时,它的阻值会随着温度的变化而变化。其中,随温度升高的称为正温度型热敏电阻,随温度升高而降低的称为负温度系数型热敏电阻。

热敏电阻温度传感器的测量电路比较简单。只要将传感器和一个精密电阻串联到一个稳定的电源上,温度的变化就可以通过串联电阻的分压输出反映出来。