淺談傳感器在汽車發動機上的應用

李 源

（昆明冶金高等專科學校， 云南 昆明 650033）

人們對現代汽車安全、舒適、環保、經濟性、動力性及自動化程度等性能要求的逐步提高，使得汽車必須能夠實現對各部位進行精密的自動控制，而實現精密控制的第一信號源就是各種各樣的傳感器，汽車電子化越發達，智能化程度越高，對傳感器的依賴性也就越大，普通汽車上大約安裝幾十只傳感器，而高級豪華轎車上的傳感器數量可達200多只。在當前汽車電子控制系統中，傳感器的應用越來越多，在完善電子控制系統功能方面發揮著重要作用，相關研究人員需要充分把握對傳感器的應用，了解到汽車在運行過程中可能出現的問題，從而更全面地滿足汽車使用需求，提髙汽車發動機的動力、排放性能；改善底盤的制動、操縱性能、轉向性能和汽車行駛的安全、舒適性能。

1 傳感器的作用

傳感器是能感受規定的被測量并按照一定的規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成。它是一種檢測裝置，是實現自動檢測和自動控制的首要環節。

汽車傳感器是安裝于汽車上，作為汽車電子控制系統的信息源，用來感測行車過程中外在變化的傳感器。汽車傳感器是電子控制系統的輸入裝置，它把汽車運行中各種工況的信息，如溫度、壓力、位置、轉速、加速度、流量、濕度、電磁、光電、氣體、振動等各種信息進行實時、準確測量，并轉化成電信號輸送給ECU （中央控制單元），使汽車處于最佳工作狀態。

2 發動機控制系統中常用傳感器

2.1 發動機控制系統中的傳感器

在整個汽車電子控制系統中，發動機控制系統屬于關鍵部分與核心內容，這一控制系統中傳感器的應用在整個汽車傳感器的應用中也就成為核心的內容，該系統中所應用的傳感器主要有空氣流量傳感器、進氣壓力傳感器、節氣門位置傳感器、水溫傳感器、凸輪軸位置傳感器、曲軸位置傳感器、爆震傳感器、氧傳感器，在這些傳感器的實際應用過程中，主要作用是對發動機工況信息進行收集，并且將收集的信息提供給電子控制單元，在此基礎上實現精確控制，使發動機動力性能實現有效提升，有利于降低發動機運行過程中所產生油耗，還能夠在一定程度上減少排放的廢氣，對于發動機中存在的故障可有效進行檢驗。

2.2 常見幾種車用傳感器的分布和應用

由于發動機工作在高溫 （發動機表面溫度可達150℃，排氣歧管可達650℃）、振動 （加速度30g）、沖擊 （加速度50g）、潮濕 （100% RH，-40～120℃） 以及鹽霧、腐蝕和油泥等污染的惡劣環境中，使得發動機控制系統傳感器出現故障的可能性增強，因此在實際應用過程中要求時時檢測及保障測量精度和可靠性。

2.2.1 空氣流量傳感器

空氣流量傳感器，主要用于監測發動機的燃燒條件、起動、點火等，并為計算供油量提供依據。它將吸入發動機的空氣量轉換成電信號送給ECU，通過空燃比初步確定基本噴油量。空氣流量傳感器實物見圖1，其布置位置見圖2。

圖1 空氣流量傳感器實物

2.2.2 進氣壓力傳感器

壓力傳感器主要以力學信號為媒介，把流量等參數與電信號聯系起來，可測量發動機的進氣壓力。進氣壓力傳感器可以根據發動機的負荷狀態測出進氣歧管內的絕對壓力，并轉換成電信號和轉速信號一起送入微機，作為決定噴油器基本噴油量的依據。進氣壓力傳感器實物見圖3，布置位置見圖4。

圖2 空氣流量傳感器布置位置

圖3 進氣壓力傳感器實物

圖4 進氣壓力傳感器布置位置

2.2.3 節氣門位置傳感器

節氣門位置傳感器安裝在節氣門上，用來檢測節氣門的開度。可把發動機的不同工況檢測輸入電子控制器（ECU），從而控制不同的噴油量。安裝在節氣門體上，可同時把節氣門開度、怠速、大負荷等信息轉變成電信號送給ECU。節氣門位置傳感器實物見圖5，布置位置見圖6。

圖5 節氣門位置傳感器實物

圖6 節氣門位置傳感器布置位置

2.2.4 水溫傳感器

水溫傳感器安裝在氣缸體上，提供發動機冷卻水溫度信息。把冷卻水溫度轉換為電信號，輸入ECU后有：①修正噴油量：當低溫時增加噴油量；②修正點火提前角：低溫時增大點火提前角，高溫時，為防止爆燃，推遲點火提前角；③影響怠速控制閥：低溫時ECU根據水溫傳感信號控制怠速控制閥動作，提高轉速。水溫傳感器實物見圖7，布置位置見圖8。

圖7 水溫傳感器實物

圖8 水溫傳感器布置位置

2.2.5 凸輪軸位置傳感器

凸輪軸位置傳感器的功用是采集配氣凸輪軸的位置信號，并輸入ECU，以便ECU識別氣缸1壓縮上止點，從而進行順序噴油控制、點火時刻控制和爆燃控制。凸輪軸位置傳感器實物見圖9，布置位置見圖10。

圖9 凸輪軸位置傳感器實物

圖10 凸輪軸位置傳感器布置位置

2.2.6 曲軸位置傳感器

曲軸位置傳感器也稱曲軸轉角傳感器 （圖11），是微機控制的點火系統中最重要的傳感器，其作用是檢測上止點信號、曲軸轉角信號和發動機轉速信號，并將其輸入微機，從而使微機能按氣缸的點火順序發出最佳點火時刻指令。曲軸位置傳感器可向ECU提供發動機曲軸轉角位置、活塞行程位置信號及發動機轉速信號。曲軸位置傳感器布置位置見圖12。

圖11 曲軸位置傳感器實物

2.2.7 爆燃傳感器

它被布置在發動機機體上，可檢測氣缸壓力、振動和燃燒噪聲，判斷發動機的爆燃程度，再通過調整點火來排除隱患。爆燃傳感器用于檢測發動機是否爆燃，當發動機出現爆燃時，傳感器便產生相應的電信號，輸送給發動機ECU，ECU發出指令推遲點火提前角，以消除發動機爆燃。爆燃傳感器實物見圖13，布置位置見圖14。

圖13 爆燃傳感器實物

圖14 爆燃傳感器布置位置

2.2.8 氧傳感器

用來檢測發動機廢氣中的氧含量，進而向ECU輸送空燃比信號，ECU根據該信號進行噴油量的混合氣空燃比反饋修正控制，將混合氣濃度控制在理論空燃比附近，以使置于排氣管處的三元催化轉化器對排氣中HC、CO、NO的催化達到最佳效果。安裝在排氣管上，用于向ECU反饋實際空燃比信號，以此將實際空燃比收斂于理論值附近的狹窄范圍內，形成閉環控制。氧傳感器實物見圖15，布置位置見圖16。

圖15 氧傳感器實物

圖16 氧傳感器布置位置

3 結束語

在當前汽車實際的機件構成中，電子控制系統屬于極其重要的構成，汽車傳感器作為汽車電子控制的信號源，把汽車運行中的各種工況信息轉化成電信號輸送給中央控制單元，使汽車處于最佳工作狀態，在保證汽車穩定良好運行方面發揮著重要的作用。本文主要介紹了汽車發動機上的8大傳感器的類型、作用及布置，可為汽車相關方面工作人員對汽車發動機傳感器的應用提供借鑒與幫助，在此基礎上使傳感器在汽車控制系統的作用更好發揮，從而使汽車控制系統具有更完善的功能。