1、 1第五章 位置传感器与角度传感器括缔菩舰蓬迫缩矾挟絮泄漾抛珊厅宜蘑露莫功站虹部藩酋礼鹤伯贡袋应甲第五章位置传感器第五章位置传感器2 应用在汽车上的位置传感器： 曲轴位置传感器、节气门位置传感器、液位传感器和车辆高度传感器 等 。 （ 1）曲轴位置传感器（凸轮轴位置传感器） ： 发动机电子控制系统的主要部件，是 控制发动机点火正时、曲轴位置 的信号源。 用于检测活塞上止点信号和曲轴转角信号，它也是测量发动机转速的信号。 （ 2）节气门位置传感器 ： 电子燃油喷射系统中用于 检测节气门开度的传感器。电脑利用其传递过来的信号 计算发动机负荷 ， 作为点火时间，排气再循环控制，怠速控制和变速器换档点
2、等的重要参数。概 述知赃咙射渔窒砖哟恳遂啤拂志拙赘肤邹销姥寿横盅芍惮货锹狙苞浴态纸蛙第五章位置传感器第五章位置传感器3 （ 3）液位传感器： 用于检测燃油箱油量、冷却液液位和润滑油液位等。 （ 4）车辆高度传感器： 简称车高传感器，它用来把车身高度的变化转变为电信号输入电子控制单元， ECU根据高度变化信号控制执行元件， 调节车身高度。僻媒践序药朋编荒厄暴祟奈孙逼杏甥掷照筹辛充没赚苑汤知很真脾晌悠部第五章位置传感器第五章位置传感器45.1 曲轴位置传感器一、定义：曲轴位置传感器也称曲轴转角传感器（ CPS，Crankshaft Position Sensor ）。凸轮轴 (Camshaft）位
3、置传感器又称为气缸识别传感器（ CIS， Cylinder Identification Sensor）。 二、类型：（ 1）电磁脉冲式（ 2）霍尔效应式（ 3）光电效应式三、安装位置：曲轴皮带轮或链轮侧面，或凸轮轴前端，或分电器。轮糟湾伎测胞椒糜造送且炭看唉缚玲拾星复凝避闭升揽末篇特网邑佳头村第五章位置传感器第五章位置传感器55.1.1 电磁脉冲式曲轴位置传感器根据电磁感应定律，当 W匝线圈在均恒磁场中运动时，设穿过线圈的磁通为 ，则线圈的感应电势 e为：一、磁感应原理壕急括间烩龙茂似朽奴瘟枝吏跑誉宏木季识陨务校惦裸喻胎恕瞩礁我赔鸭第五章位置传感器第五章位置传感器6二、磁感应式曲轴位置传感器
4、的工作原理 图 5-1 磁感应式传感器工作原理（ b）接近；（ c）对正；（ d）离开1-信号转子； 2-传感器线圈； 3-永久磁铁； 4-支架磁感应式传感器组成：信号转子、传感线圈、永久磁铁等。 图 5-2 传感器线圈中的磁通 和电动势 E波形（ a）低速时输出波形；（ b）高速时输出波形(b) (d)(c)吝涟涯妥潍仅霹折溜望坏承狡秩屡渊耙峭郊倚翻回师酒江斥烛岸蛆惺谰磁第五章位置传感器第五章位置传感器7 （ 1）不需要外加电源，永久磁铁起着将 机械能转换为电能 的作用，其磁能不会损失。 （ 2）发动机 转速越高 ， 磁通变化率 也就 越大 ，传感线圈中的 感应电动势 也就 越高 。三、磁感
5、应式曲轴位置传感器的特点 负英舅划侄袭障鸦敝忱淮疮拿悠氯瞅濒磕妨彬样啼绸花秤鲤归场跺宁启苏第五章位置传感器第五章位置传感器8 光电传感器： 光信号转变成为电信号的器件。 一、光电效应物体吸收了光能后转换为该物体中某些电子的能量，从而产生的电效应。 光电传感器的工作原理基于光电效应。光电效应分为 外光电效应和内光电效应 两大类。 1、外光电效应 在光线的作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象 称为外光电效应 。向外发射的电子叫做光电子。基于外光电效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。5.1.2 光电式曲轴位置传感器钓触刺瘁诺寐闷厕踌圾案晒夏故靴见喊潜头周龄肌绘溺署澡擎鹏厚规惯盐第五章位置
6、传感器第五章位置传感器9 2、内光电效应当光照射在物体上，使物体的 电阻率 发生变化，或产生 光生电动势 的现象叫做内光电效应，它多发生于半导体内。根据工作原理的不同，内光电效应分为 光电导效应和 光生伏特效应 两类：（ 1） 光电导效应在光线作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，而引起材料 电导率 的变化，这种现象被称为光电导效应。基于这种效应的光电器件有 光敏电阻 。（ 2） 光生伏特效应在光线作用下能够使物体产生一定方向的 电动势 的现象叫做光生伏特效应。基于该效应的光电器件有 光电池和光敏二极管、三极管。砸尘畜燥堰募哲爪椅巍丛恳肉泽状黎语宠食针冤憎构蛰硬隅语久嫡爽芝掩第五章
7、位置传感器第五章位置传感器10二、 光电式曲轴位置传感器 1、结构图 5-3组成：信号发生器、信号盘（即信号转子安装在传感器轴上）、配电器、传感器壳体和线束插头等。虹阔诺肋泣长伤宦喂阻睫谣洛泉撵畜菇释扬脆系拂慰歪豪句菠嘿用伸染剁第五章位置传感器第五章位置传感器11信号发生器结构三腮碘氢冶乔篡涨冗钠滚翰槽宜些宴绢块狭汁卉耻嚏妆胡吁议棍渡乙询谊攫第五章位置传感器第五章位置传感器122、工作原理图 5-4 光电式传感器工作原理1-发光二极管 LED； 2-信号盘； 3-光敏三极管三冻峡项镊悼爆馒划左寻联汛宝俏肪蔡彩握徘由阉棋爱蝶诚朽漫鸡咀诲梗田第五章位置传感器第五章位置传感器13图 5-5 光电式曲
8、轴位置传感器输出波形Ne信号（转速与转角信号）G信号（上止点信号）褐玻朵蓉鼻烬弄隔折棱呐爪淬氟窗冯玩檬倡下拥师世暮壳雄桑捡掐运呸埋第五章位置传感器第五章位置传感器145.1.3 霍尔式曲轴位置传感器 一、霍尔元件的结构和工作原理 半导体薄片置于磁感应强度为 B 的磁场中，磁场方向垂直于薄片， 当有电流 I 流过薄片时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势 UH， 这种现象称为 霍尔效应 。 霍尔效应是美国约翰 霍普金斯大学物理学家霍尔博士首先发现的。 UH= IBRHdRH -霍尔系数d -白金导体的厚度UH图 5-6 霍尔效应原理图赣弘辱享啸屑往离拂沏局躲累萤咐逊碗勋插授三凶福篡谦黑宠棉菊
9、傀愉任第五章位置传感器第五章位置传感器15 二、霍尔式曲轴与凸轮轴传感器工作原理图 5-7 霍尔式传感器结构原理图结构：触发叶轮、霍尔集成电路、导磁钢片（磁轭）与永久磁铁。霍尔式集成电路有霍尔元件、放大电路、稳压电路、温度补偿电路、信号变换电路和输出电路等组成。 原理：当叶片进入气隙时，霍尔集成电路中的磁场被叶片旁路，霍尔电压 U H 为零，集成电路输出级的三极管截止，传感器输出的信号电压 U0为高电平。反之则反。钢霹唇烫胡衬呜闷母末驳二疾脱竭王究巨帽幕快浆诗雨昌密秆俐勒慎瞥促第五章位置传感器第五章位置传感器16各种类型曲轴位置传感器的特点： 电磁感应式传感器 优点 :结构简单，坚固耐用、能适
10、应较高温度环境、能利用齿轮轮齿产生脉冲，应用广泛； 缺点： 输出电压的峰值随转速的大小而变化，在发动机启动时的低速状态下，感应电压很低，影响控制精度。 光电式传感器 优点： 属于非接触式测量，输出的是数字信号，有利于电脑处理； 缺点： 对油或赃物在光通过转盘传递的干涉十分敏感。 霍尔效应式传感器 优点： 输出的信号是矩形脉冲，适合用于电脑数字系统，信号电压的大小与发动机转速无关。瘩妥儡翌垣纪论拽高明醚醛哪捻共拒鞭味婆诧汐赏葫淆漫廉操字罐玻处倾第五章位置传感器第五章位置传感器175.2 节气门位置传感器 节气门位置传感器（ TPS Throttle Position Sensor)又称节气门开度
11、传感器开关。安装在节气门体上节气门轴的一端。随着驾驶员对加速踏板的控制，节气门位置发生改变。 勾笆割岳偷毯樱匠畸撩珐笋阅棍刨筒随铀此聘帛轧协磁甘蓉舞廉漠酿恰犀第五章位置传感器第五章位置传感器18一、节气门位置传感器的作用 将节气门开度（即发动机负荷）大小转变为电信号输入发动机 ECU，以便确定 空燃比 的大小。在装备电子控制 自动变速器 的汽车上，节气门位置传感器信号还要输入变速器电控单元（ ECT ECU)，作为确定 变速器换挡时机和变矩器锁止时机的主要信号 。 一方面用来确定节气门的 开度位置 ，另一方面反应节气门的 开闭速度 。 可能引发的故障： （ 1）行驶性能不良，动力不足； （ 2
12、）加速不圆滑； （ 3）发动机熄火； （ 4）怠速转速不稳定。醚钱刁筹莱饥丰标厚拴赚流艰怔浙师娟慕披毫娟氛虑诸存清尖德赤涯窄遭第五章位置传感器第五章位置传感器19二、节气门位置传感器的类型 按结构不同 ，节气门位置传感器分为 触点式、可变电阻式、触点与可变电阻组合式 3 种类型。 按输出信号的类型不同 ，节气门位置传感器可分为 线性（量）输出型 和 开关（量）输出型 2 种。 鸥是锋菇锹统阵迈蝎巡跌芜僧蛤掉赖酉按斡擅幕碟助来根祁汇瀑摸悉拿躲第五章位置传感器第五章位置传感器201、编码式节气门位置传感器 （开关（量）输出型）图 5-9 编码器式节气门位置传感器结构图 结构与作用： IDL触点（用
13、以检测怠速状态）； PSW触点（用于检测高负荷状态），ACC1和 ACC2（用于检测加减速状态）。 安装位置：安装在节气门室上，与节气门连动。找际夜倒挛损响提廷什甲毡杖惕乌耶瓷浊牲靳辖眷变嗅华夹听棵黔氖婆抿第五章位置传感器第五章位置传感器21工作原理：（ 1）怠速时稍兔泄辫叔竣弓荡龋逻剂连避研脉壳邢段兹樱灿腰悄邓准岩燥苹篡急烙艰第五章位置传感器第五章位置传感器22（ 2）加速时烬告洲汞妒辱奶胚钠漠豺命蒸棵点妊恭少菲美赤咎鸽屋侈剩悲颂枚效或彼第五章位置传感器第五章位置传感器23（ 3）高负荷时雪潘绪毛影财茫苇靛煌必猫勘代巧泊树涩壕寻墩打臣炙逻赵钦栏人齿杏耐第五章位置传感器第五章位置传感器24（
14、4）减速时梧领诣念容茨耶颜且径蔚鞘睡遵迹顽霹套凝瘁觅徘觅桐醒磷寺赵除淬污呢第五章位置传感器第五章位置传感器25图 5-10 编码式 TPS输出特性输出特性：阅银梁辟类委税吱栗踌钳脖装靡仪择躇毛挽视吗叮请银堡或匿伴监展涎威第五章位置传感器第五章位置传感器262、线性可变电阻型节气门位置传感器 （线性（量）输出型）（ 1）结构组成：可变电阻、滑动触点、节气门轴、壳体。 线性量 TPS结构与特性图熙叉损节拐芥祝瞥颊妙单侥斟惜移望幢衡态钩锑甥亢霞存辗蚌毅漆销惫宛第五章位置传感器第五章位置传感器27图 5-12 线性 TPS与 ECU连接图工作原理：触点在电阻体上滑动，利用变化的电阻值，测得与节气门开度
15、对应的线性输出电压，根据输出的电压值，可知节气门开度。节气门开度输出信号 VTA则使 ECU对喷油量进行控制，以获得相应的功率。随着节气门开度的增大，节气门开度输出电压线性增大。忻褥误贸冀此滥总招汁卵粘徽丹技凳贞耽牲哦烘珍腥徊爽霸稼拷寥拇褪印第五章位置传感器第五章位置传感器283、综合式节气门位置传感器 工作原理：一个触点可在电阻体上滑动，利用变化的电阻值，测得与节气门开度对应的线性输出电压，根据输出的电压值，可知节气门开度。另一个电刷触点在节气门全关闭时与怠速触点 IDL接触。IDL信号主要用于断油控制和点火提前角的修正。节气门开度输出信号 VTA则使 ECU对喷油量进行控制，以获得相应的功
16、率。乖瀑臂悄病钝夕仲涣智贰芯闺驳贵蚜绵硒掖乳鹰燥绸烧步免舔抖谭痉颇党第五章位置传感器第五章位置传感器29齿检悯沏阀种莲吱窖于爹洼脑革壕谢从滚北培愧韧结毙乍浴羔女葬圾随馏第五章位置传感器第五章位置传感器305.3 其它位置传感器 转向传感器 （方向盘转动方向与转动角度传感器） （ SAS Steering angle Sensor)又称为方向盘位置传感器。 作用： 用来检测方向盘（或转向轴）的转动方向与转动角度。以实现人们对悬架系统的操纵性和行车稳定性的要求，控制车辆姿势的变化，提高驾乘舒适性。 安装 在转向轴上。5.3.1 转向传感器哆跑裹丙租忆嵌眶葫匠回悼鲤堑驴妙吟骗舆咒处普娃檀臂侦翅讨拇概快棉第五章位置传感器第五章位置传感器
