第一章 汽车传感器概述【新型汽车传感器、执行器原理与故障检测】
汽车传感器与检测技术课件 6速度传感器
如图6-28a所示，如果没有加速度作用在这个系统上，那么测 出来的两个电容器的电荷量C1和C2是相等的。如图6-28b所 示，若作用有横向加速度，那么可移动质量就会因惯性而作 用到中间板上，即它顶着固定板并逆着加速度方向移动。于 是两板之间距离就改变了，相应的分电容器的电荷量也增加 了。
霍尔式轮速传感器，可用检测其输出电压信号的方法来判断 其工作好坏。关闭点火开关，将车支起，使每个轮胎离地 10cm左右，然后拔下轮速传感器的导线连接器插头，并用导 线将线吏插头与轮速传感器插头的电源端子相连，用万用表 （打开交流电压挡）的两表笔分别搭在轮速传感器的信号输 出端子间，测量传感器的输出电压。接通点火开关，用手转 动车轮，万用表应显示7~12V范围内波动的交流电压，若电 压不在此范围内，应检查传感器与齿圈之间的间隙，标准值 应在0.2~0.5mm范围内，否则应进行调整。
ABS ECU通过识别传感器发来交流信号的频率来确定车轮的转速， 如果ECU发现车轮的减速度急剧增加，滑移率达到20％时，它立刻 给执行器发出指令，减小或停止车轮的制动力，以免车轮抱死。
3．轮速传感器的缺点 电磁感应式轮速传感器的缺点主要有以下几个方面： 1）电磁感应式轮速传感器向ABS ECU输送的电压信号的强弱
（1）线路导通性检测 关闭点火开关，断开轮速传感器连接 器和制动防滑控制ECU连接器，用万用表测量左前速度传感 器S4的2号端子与防滑ECU的18号端子、左前速度传感器S4的 1号端子与防滑ECU的4号端子之间的电阻值，其阻值应小于 1Ω。
汽车专用传感器的工作原理及其应用
汽车专用传感器的工作原理及其应用汽车专用传感器在当今汽车工业中扮演着至关重要的角色，它们通过感知汽车的各种状态和环境信息，为汽车的运行和驾驶安全提供了重要的数据支持。
本文将深入探讨汽车专用传感器的工作原理及其在汽车行业中的广泛应用，并结合个人观点进行分析。
1. 传感器的基本原理传感器是一种能够感知并测量物理量的设备，它通常由传感元件、信号处理电路和输出装置组成。
在汽车中，传感器通过感知汽车各个关键部位的状态和环境信息，将这些信息转换成电信号并传输给汽车的控制单元，从而实现对车辆的监测和控制。
2. 汽车专用传感器的种类及工作原理在汽车行业中，常见的专用传感器包括温度传感器、压力传感器、速度传感器、加速度传感器、角位移传感器等。
这些传感器通过不同的工作原理来感知和测量汽车的各种状态和环境信息，比如温度、压力、速度、加速度和角位移等。
3. 温度传感器的工作原理及应用温度传感器可以感知汽车发动机、变速箱、冷却系统等部件的温度信息，它们通常采用热敏电阻、热电偶或红外线传感器等原理来实现温度的测量。
温度传感器的应用范围非常广泛，不仅可以用于发动机的冷却控制和燃油喷射系统的控制，还可以用于汽车空调和座椅加热系统的控制。
4. 压力传感器的工作原理及应用压力传感器可以感知汽车发动机的油压、空气压力和刹车系统的压力信息，它们通常采用电容、电阻、电子压力膜片或压电效应等原理来实现压力的测量。
压力传感器的应用非常重要，它不仅可以用于发动机的燃油喷射系统和排气凸轮轴调节系统的控制，还可以用于制动系统的防抱死系统和车身稳定控制系统的控制。
5. 速度传感器的工作原理及应用速度传感器可以感知汽车车轮的转速和车速信息，它们通常采用霍尔元件、电感元件或声波传感器等原理来实现速度的测量。
速度传感器的应用也非常广泛，它可以用于发动机的点火系统、变速箱的换挡控制系统和车轮的防抱死系统等。
6. 加速度传感器的工作原理及应用加速度传感器可以感知汽车的加速度、速度和位置信息，它们通常采用压电效应、电容效应或表面微机电系统等原理来实现加速度的测量。
汽车传感器的工作原理
汽车传感器的工作原理汽车传感器是通过感知客观事物并将其转化成电信号的装置。
它们通常使用特定材料或技术来感测和测量车辆周围的物理量，从而提供汽车驾驶员和控制系统所需的信息。
1. 加速度传感器（Accelerometers）：测量车辆的加速度，包括纵向加速度、横向加速度和垂直加速度。
这些传感器通常基于微机电系统（MEMS）技术，通过材料的压电效应或表面微力传感器来测量加速度。
当车辆加速或减速时，传感器会发出相应的电信号。
2. 转向传感器（Steering Angle Sensors）：测量车辆的转向角度。
它们通常使用旋转变压器或霍尔效应传感器来检测转向轴的位置。
当车辆的方向盘转动时，传感器会测量出相应的角度，并将其转化为电信号。
3. 车速传感器（Vehicle Speed Sensors）：测量车辆的速度。
这些传感器通常采用磁电感应或霍尔效应技术，通过感知车轮或传动系统的旋转速度来测量车辆的实时速度。
传感器产生的电信号频率与车速成正比。
4. 制动传感器（Brake Sensors）：测量车辆刹车系统的状态。
这些传感器可以检测刹车踏板的位置以及制动液压系统的压力。
根据踏板位置变化和液压压力的变化，传感器会输出相应的电信号。
5. 气压传感器（Pressure Sensors）：测量轮胎的气压。
这些传感器通常基于压电效应或微机电系统技术，通过监测轮胎内和外部的气压差异来测量轮胎的气压。
传感器会把气压变化转化为电信号，并发送给车辆的仪表盘或控制系统。
总结而言，汽车传感器工作的基本原理是通过某种特定的物理量感测技术将车辆周围的信息转化为电信号。
这些传感器的工作可帮助驾驶员了解车辆的状态并提供相关的信息，同时也为车辆控制系统提供实时数据，以确保安全与性能。
第1章汽车传感器概述
1. 传动系统与操纵控制系统； 2. 安全控制系统； 3. 辅助控制系统； 4. 总线控制与车辆局域网系统。
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1.发动机控制
传感器
空气流量计 发动机转速传感器 节气门位置传感器 冷却水温传感器 进气温度传感器 曲轴位置传感器 车速传感器 爆震传感器 氧传传感器 启动信号 空调开关
信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。 敏感元件：传感器中能直接感受或响应被测量的部分。 转换元件：传感器中能将敏感元件感受的或响应的被测量
转换为电量的部分。
被 测 量：汽车传感器的被测量通常为：力学量、热力学 量和部分化学量、电学量。
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汽车传感器的被测量
力学量
热力学量
其它
检测量 单 位 检测量 单 位 检测量 单 位
轮速信号 节气门信号 制动踏板信号
ECU
轮缸压力 调节器
节气门开度 调节器
车轮 发动机
加速踏板信号
指示信号
驾驶员
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(4) 电控动力转向(ECPS)
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(5) 电控悬架
传感器：车身加速度、位移；车速；转角等传感器
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(6) 巡航控制 (CC) CCS可使汽车工作在发动机有利转速范围内，减轻驾驶
1）环境的适应性； 2）工作的稳定性和可靠性；关键是可靠性； 3）检测的精度和重复性； 4）小型化、便于安装、易于检测识别； 5）具有批量生产和通用性、符合有关标准。
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3. 汽车传感器的选用原则
指标 量程 灵敏度 分辨率 误差 重复性 过载 可靠度 线性度
响应时间
传感器指标定义 被检测量上限和下限的代数差。 输出变化值与被测量的变化值之比。 检测出被测量的最小变化值。 检测值与被测量的真实值之差。 重复测量时，测量结果的一致性。 允许检测被测量的最大值。 规定条件下，传感器正常工作的可能性。 输入/输出曲线与其拟合直线之间的偏差度。 接受阶跃输入信号，传感器输出值达到稳定 值的最小规定百分数(如95％)时所需的时间。
汽车传感器基础知识
1.1 人的感觉与机械的感觉
如果有人问，把人的感觉器官与传感器相比，哪一个好些? 这可是一个非常难的题目。人的感觉是我们生活的基础，生 活是以感觉为前提的。因此，在我们的生活中，如果从感觉 器官的尺度来评价传感器的话，那么一定是我们的感觉器官 好些。以嗅觉为例，与狗的鼻子相比，人鼻子的敏感性要差 多了，但对某种物质来说，人鼻子的敏感性超过了现代的化 学分析技术。
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1.4 模拟输出信号和数字输出信号
所谓“数字信号”就是表示量的符号，最简单的例子是用两 个符号来表示量。我们平常是用。0~9这10个数字的组合 表示量的。但这决不是说，表明“量”的数字非得是十进位 不可。我们用“0,1”这样两个符号表示数时，就称为二进制 数。与连续的模拟量不同，数字式传感器的输出是离散的数 值及符号。数字变换中最简单的输出信号是“0,1"，与此相 对应的有通、断(ON/OFF )型传感器，或者是开关触点的 通、断(ON/OFF)状态。 数字技术在飞跃地发展，已经出现了精度和分解能力都非常 高的数字输出传感器。这种传感器的优点是:信号传输过程中 的衰减小，即使有干扰混入，误差也很小。
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1.5 汽车用传感器的种类和项目
(1)有关发动机控制的检测项目。 (2)有关转向控制系统的检测项目。 (3)有关空调控制的检测项目。 (4)有关仪表、报警、诊断等的控制项目。 (5)变速系统控制项目。 (6)制动系统控制项目。 (7)悬架系统控制项目。 (8)导向系统控制项目。 (9)有关安全控制项目。
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1.5 汽车用传感器的种类和项目
各控制系统所用传感器按其检测项目分类，可分为:①温 度传感器;②压力传感器;③空气流量传感器;④位置、角度 传感器;⑤气体浓度传感器;⑥转速传感器;⑦加速度、振动 传感器;⑧光量传感器;⑨液位传感器;⑩距离传感器;⑩电 流传感器;⑩角速度传感器;⑩载荷传感器等。 要想使传感器在汽车上大量地装用，传感器的测定范围、 精度、分辨能力、响应性等基本因素应符合要求之外，还 要考虑到参数的一致性、耐久性及经济性。要根据使用目 的来选定适当水平的传感器。发动机上几种典型计量项目 与特性要求见表1-2.
汽车检查传感器实训报告
一、实训目的通过本次实训，使学员掌握汽车传感器的结构、原理、性能、检测方法及故障诊断等方面的知识，提高学员在实际工作中对汽车传感器的检查、维护和故障排除能力。
二、实训内容1. 汽车传感器概述（1）汽车传感器的定义：汽车传感器是一种将各种物理量（如温度、压力、速度、位置等）转换为电信号的装置。
（2）汽车传感器的分类：根据传感器的工作原理，可分为电热式、磁电式、光电式、超声波式等。
（3）汽车传感器的作用：汽车传感器是实现汽车自动控制的基础，其主要作用是检测汽车运行状态，为电子控制系统提供准确、可靠的信号。
2. 常见汽车传感器的检测方法（1）水温传感器检测：将水温传感器放入冷、热水容器中，用万用表测量其电阻值，电阻值应在规定范围内变化。
（2）氧传感器检测：拆下氧传感器，用万用表测量其电阻值，电阻值应在规定范围内。
同时，检查氧传感器的工作电压，电压应在规定范围内。
（3）机油压力传感器检测：将汽车发动机处于工作温度，在怠速和2000r/min时，用油压表测量机油压力，检查机油压力传感器是否处于正常状态。
（4）ABS传感器检测：测量ABS传感器的输出电压和波形，检查其是否符合规定。
3. 汽车传感器故障诊断（1）水温传感器故障诊断：水温传感器故障会导致发动机冷却系统工作异常，造成发动机过热。
故障现象包括水温指示异常、发动机功率下降等。
（2）氧传感器故障诊断：氧传感器故障会导致发动机排放超标，油耗增加。
故障现象包括排放超标、油耗增加、发动机动力下降等。
（3）机油压力传感器故障诊断：机油压力传感器故障会导致发动机润滑不良，造成发动机磨损加剧。
故障现象包括发动机异响、油耗增加、发动机性能下降等。
（4）ABS传感器故障诊断：ABS传感器故障会导致制动系统工作异常，造成制动效果下降。
故障现象包括制动距离增加、制动跑偏、制动时车辆震动等。
三、实训过程1. 实训准备：了解汽车传感器的结构、原理、性能和检测方法，准备好实训所需的工具和设备。
第一章 汽车传感器概述
电子汽油喷射系统
电子点火ESA控制 电子点火ESA控制 • 点火提前角控制 • 通电时间与恒流控制（Dwell Control） 通电时与恒流控制（Dwell Control） • 爆震控制（Knock Control） 爆震控制（Knock Control）
底盘控制
电控自动变速器（ECT） 电控自动变速器（ECT） 电控防抱死系统（ABS） 电控防抱死系统（ABS） 电控动力转向（Electronic 电控动力转向（Electronic Control Power Steering） Steering） 电控悬架 巡航系统（CC） 巡航系统（CC）
接头端子连接线路（P10 接头端子连接线路（P10 表1－6）
汽车传感器的分类与识别
使用原则
量程 灵敏度 分辨率 误差 重复性 线性度 过载量 可靠度与相应时间
汽车传感器的分类与识别
汽车传感器的结构、安装位置与用途（P9 汽车传感器的结构、安装位置与用途（P9 表1－5） 汽车传感器的类型
主动型：无需外加能源 被动型：需要外加输入电源
汽车传感器输出的信号
模拟信号 数字信号
汽车传感器的使用目的
电子汽油喷射系统 底盘控制 安全行驶系统控制 信息传输 驾驶舒适性 安全防盗
电子汽油喷射系统
电控燃油喷射（EFI） 电控燃油喷射（EFI） • 喷油量控制 • 喷油正时控制 • 怠速控制 • 进气增压控制 • 发电机输出电压的控制 • 排放控制
电子汽油喷射系统
电子油门控制 冷起动喷油器控制 燃油泵控制与汽油泵泵油量控制 断油控制 停车起动控制 自我诊断与报警 安全保险与备用功能
汽车传感技术
李俊亚
第一章 汽车传感器概述
汽车传感器的定义：能感受规定被测量， 并按一定规律转换成输出信号的器件或装 置，通常由敏感元件和转换元件组成。 输出信号：模拟信号和数字信号。 模拟信号：给定的范围内无穷可变的电压 信号。 数字信号：指ECU可以直接识别、接收、处 数字信号：指ECU可以直接识别、接收、处 理和发送的信号，通常有通－断，有－无 或电平的高－低等两种状态中的一种。
传感器在汽车上的原理及应用
传感器在汽车上的原理及应用汽车传感器的基本原理•汽车传感器是汽车电子控制系统的重要组成部分，用于感知汽车各种参数和环境信息。
•汽车传感器通常由传感器元件和信号处理电路组成。
传感器元件的作用•传感器元件是将感知的物理量转化为电信号的核心部件。
•常见的汽车传感器元件包括温度传感器、压力传感器、加速度传感器、液位传感器等。
信号处理电路的作用•信号处理电路将传感器元件产生的微弱电信号进行放大、滤波和转换等处理，使其能够被汽车电子控制单元（ECU）正确解读和处理。
汽车传感器的应用场景汽车传感器广泛应用于汽车的各个子系统和功能模块中，以下列举了几个常见的应用场景。
发动机控制系统•发动机温度传感器：监测发动机温度，用于控制冷却系统和燃油喷射量。
•油位传感器：监测油箱中的油位，用于提醒驾驶员加油。
•汽缸压力传感器：监测每个汽缸内的爆炸压力，用于判断发动机工作状态。
制动系统•刹车压力传感器：监测制动液压系统的压力，用于判断刹车踏板力度。
•刹车片磨损传感器：监测刹车片的磨损程度，提醒驾驶员更换刹车片。
悬挂系统•车身倾斜传感器：监测车身倾斜角度，用于自动调节悬挂系统的硬度和高度。
•悬挂行程传感器：监测悬挂系统的行程，用于判断悬挂系统的工作状态。
安全系统•碰撞传感器：监测车辆碰撞情况，用于触发安全气囊和安全带预紧系统。
•车辆倒车传感器：监测车辆周围障碍物，用于辅助驾驶员倒车。
环境感知系统•雨滴传感器：监测雨刮器需要工作的降雨程度。
•光敏传感器：监测环境亮度，用于自动控制车灯。
总结汽车传感器在现代汽车中起着至关重要的作用，通过感知和监测车辆各种参数和环境信息，保证了车辆的安全性、可靠性和舒适性。
随着汽车电子技术的不断发展，传感器的种类和应用场景也在不断增加和创新。
对于汽车制造商和驾驶员来说，了解和熟悉汽车传感器的原理和应用是必要的，以便能够更好地理解和操作车辆。
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• 1）直流信号DC 在任何周期里，方向不随时间变化的电压、电 流信号属于直流信号。直流信号可以分为恒压直流和非恒压直 流信号两种。在汽车中产生恒压直流信号的电源装置有蓄电池 电压和控制电脑PCM输出的传感器参考电压。如图1-1所示是非 恒压直流信号波形。
第一章 汽车传感器概述
❖ 2）频率调制信号 保持波的幅度恒定而改变频率称为频率调 制。在汽车中产生可变频率信号的传感器主要是光电式和霍 尔式传感器。
• 2）敏感元件指直接感受被测量（一般为非电量），并输 出与被测量成确定关系的其他量（一般为电量）的元件。 如应变式压力传感器的弹性膜片就是敏感元件，它的作 用是将压力转换成膜片的变形。
• 3）转换元件指传感器中能将敏感元件感受(或响应)的被 测量转换成适合于传输和(或)测量的电信号部分。当输 出为规定的标准信号时，则一般称为变送器，又称转换 器，一 般情况下不直接接受被测量，而是将敏感元件输 出的量转换为电量输出的元件。如应变式压力传感器的
•
第一章 汽车传感器概述
• 传感器检测方法及注意事项
• 1.解码检测法 • 读取与清除故障码是解码器的主要功能，因此很容易判
断出故障的大致方向和部位，为传感器的检测和排查提 供了方向。但有以下几点需要注意。 • 1）并不是所有的故障都会出现故障码。例如，三菱V73 的6线式步进电机由于是ECU以脉冲方式进行控制，因此 没有监控装置，所以出现故障后，没有故障码。又如， 当水温传感器的电阻发生漂移而不准确时，如果电阻总 值没有超出规定范围，虽然有故障，但不会显示故障码。
• 5）按输出信号分类
• 按传感器的输出信号分类，有模拟式和数字式传感器两种。
• 模拟电压信号是指随时间延续而连续变化的电信号。在汽车 电脑控制系统中，大多数的传感器以产生模拟电压信号为主。
• 数字电压信号是指随时间延续而不连续变化的电信号。该信 号只有两种状态，即高电平和低电平，同时也包括一些开关
项目一 汽车电路图的识读
• 3）通过解码器查出的故障码，只是说明某一系统或相关 系统有故障，不要看到故障码就断定是该传感器或执行 器有故障，就要更换，其他与之相关系统同样会造成同 样故障而出现相同的故障码。
• 例如在检查ABS系统时，如果出现“轮速传感器信号不良” 故障码时，不要立即更换轮速传感器，首先要检查电路 各连接插头与插座针脚接触是否良好，传感器触发轮是 否有脏污、锈蚀、断路或短路等现象，有些安装在车轮 上的传感器其磁芯经常会吸附一些制动鼓磨掉的铁屑而 导致工作不良，此时只需拆下传感器并清除磁芯上的污 垢即可解决问题。同时还要观察感应齿圈是否有变形、 缺齿等现象，这些都是导致出现“轮速传感器信号不良” 故障码的原因，而轮速传感器本身并不一定损坏。
信号。数宇电压信号不需要经过A/D转换即可以处理，能够
被ECU直接处理。
• 6）按使用功能分类
第一章 汽车传感器概述
• 汽车用各种传感器按其使用功能又可分为两类，一类是使驾驶 员了解汽车各部分状态的传感器；另一类是用于控制汽车运行
状态的传感器。
• 三、传感器的信号
• 汽车上传感器的电子信号可以分为直流、交流、频率调制、脉 宽调制和串行数据信号。
• 2.组成
• 传感器一般是由敏感元件、转换元件和其他辅助元件组成。有时也将 信号调节与转换电路及辅助电源作为传感器的组成部分。
第一章 汽车传感器概述
• 1）信号调节与转换电路一般是指能把传感元件输出的电 信号转换为便于显示、记录、处理和控制的有用电信号 的电路，信号调节与转换的电路选择要视传感元件的类 型而定，常用电路有信号放大器电桥、振荡器、阻抗变 换器等
第一章 汽车传感器概述
• 在汽车发动机控制电脑和其他电子智能设各中用来通信 的串行数字信号是最复杂的信号，在实际中，要用专门 的解码器读取。发动机冷却液温度传感器故障时PCM输出 的串行数据（多路）信号波形如图1-3所示。
第一章 汽车传感器概述
• 5）脉宽调制信号 脉冲宽度调制PWM的简称脉宽调制。脉 宽调制信号就是经过脉冲宽度调制的信号。脉冲宽度就 是在一个周期内元件持续的工作时间，如图1-4所示。
第一章 汽车传感器概述
• 二、传感器的分类 • 1）按能量关系分类 • 传感器按能量关系分类可分为主动型和被动型两类。汽
车上使用的传感器大多数属被动型传感器，这种被动型 传感器需要外加输人电源才能产生电信号，所以这类传 感器实际上是一个能量控制器。 • 2）按信号转换关系分类 • 按信号转换关系分类，可分为由一种非电量转换成另一 种非电量的和由工种非电量转化为电量的两种。由一种 非电量转换成另一种非电量的传感器，如弹性敏感元件 和气动传感器;由非电量转换成电量的传感器，如热电偶 温度传感器、压电式加速度传感器等。
• 3）按输入量分类
第一章 汽车传感器概述
• 按输入量分类即按被测量分类，可分为位移、速度、加速度、 角位移、角速度、力、力矩、压力、真空度、温度、电流、
气体成分、浓度传感器等。
• 4）按工作原理分类
Байду номын сангаас
• 按传感器的工作原理分类，有电阻式、电容式、应变式、电 感式、光电式、光敏式、压电式、热电式传感器等。
新型 汽车 传感 器、 执行 器原 理与 故障
检测 第一章 汽车传感器概述
• 一、传感器的定义组成
第一章 汽车传感器概述
• 1.传感器定义
• 传感器是一种信号转化装置，它可以将非电信号转换为电信号，其主 要作用是向汽车电脑提供运行的各种工况信息。汽车传感器过去单纯 用于发动机上，现在已扩展到底盘、车身和灯光、电气等各个系统
❖ 3）交流信号AC 交流信号AC大小和方向随时间变化的信号属 于交流信号。在汽车中产生交流信号的传感器主要是磁电式 传感器和爆震传感器等，如图1-2所示磁电式传感器产生的交 流信号波形。 。
第一章 汽车传感器概述
• 4）串行数据多路信号 串行数据信号是按时序逐位将组成数 据和字符的码元予以传输的信号。串行数据传输，所需通信 线少，串行传送的速度低，但传送的距离可以很长，因此串 行适用于长距离而速度要求不高的场合。若汽车中具备有自 诊断能力和其他串行数据送给能力的控制模块，则串行数据 是由发动机控制电脑PCM、车身控制电脑BCM、防盗和防滑制 动系统ABS或其控制模块产生，以及配各自我诊断的各种电 脑之间传递的信号。