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汽车电控系统传感器的作用和故障检测方法

作者：付明鸿

来源：《环球市场信息导报》2013年第10期

随着汽车工业的发展，汽车科技含量的不断提高，越来越多的电控新技术被广泛应用在汽车上，这些新技术的应用，对提升汽车的动力性、燃料经济性、排放性、安全性、驾驶舒适性、操作灵活性等方面产生了重大的作用，不过，伴随着新技术的应用，对汽车故障的维修技术要求也越来越高，有许多故障甚至就是其中一个小小的电子元器件出现老化、破损、线路脱断而产生的，在维修过程中只需要将这些出现问题的元器件检测并更换后就可以清除故障，无需对总成进行解体，传感器就是电控系统中最容易发生故障的元器件之一，作为汽车维修专业的一名专业教师，根据多年的教学、实践经验，我将传感器的原理、功能、检测方法进行了较为系统的总结，以供同行参考，不足之处希望老师傅指正。

随着社会经济的进步，汽车工业的飞速的发展，汽车科技含量也在飞速提升，特别是电控技术在汽车上的应用更是将汽车各种性能指标都提升了一个很高的台阶，各种电控系统在汽车电脑（ECU）的统一控制下，在动力性、经济型、安全性、稳定性、操作灵活性、乘坐舒适性等方面都得到了全面提升。

汽车上最早使用的电控系统是电子点火系统，它取代了传统的白金触电点火系统，使原来点火时间准确性较差、触电容易烧损、点火电压偏低、火花偏弱的缺点得以改善。随后，电控燃油喷射系统、可变进气控制系统、增压电控系统、电控自动变速系统、ABS制动防爆系统、安全气囊电控系统、停车辅助系统、驱动防滑系统、电子转向助力系统等电控新技术不断提升汽车的技术含量。

这些电控系统的使用，大大提升了汽车的各种使用性能，但也给我们维修人员增加了维修技术难度。因此，掌握汽车电控系统的组成和工作原理就显得异常重要。虽然这些电控系统比较复杂，但是它们基本上都由传感系统（传感器）、执行系统（执行器）和控制系统（ECU）三部分组成。

在这三大系统中，传感器是电控系统中最重要的元器件之一，也是最容易产生故障的元器件。所以掌握这些传感器的功用、工作原理以及检检测方法，准确及时地更换，可以更加快捷地发现和清除相应的故障，可以大大节省我们的维修成本和维修时间。 一、电控系统的工作过程

汽车电控系统基本上都由传感系统（传感器）、执行系统（执行器）和控制系统（ECU）三部分组成。传感器的作用是将汽车工作过程中重要部位的工作参数收集并转换成电流、电压或波形电讯号，然后输送给中央处理器（ECU），中央处理器将这些数据进行综合分析、处理、并对照预先存储在ECU中的设定参数然后发送电讯号给执行器，再由执行器完成相应的

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工作，从而实现汽车各电控系统的智能控制。在这些过程中，传感器就是是把光、电、时间、温度、压力、振动及气体等的物理、化学变量转换成电信号的变换器。传感器作为汽车电控系统的关键部件，它直接影响汽车的技术性能的发挥。目前，普通汽车上大约装有10-20只传感器，高档豪华轿车则更多，这些传感器主要分布在发动机控制系统、底盘控制系统和车身控制系统中。

二、传感器分类及功能介绍 发动机电控系统传感器。

发动机电控系统主要有电控点火系统、电控燃油喷射系统、电控可变气门系统、电控增压系统、电控废气再循环系统等。它们涉及到许多传感器，有温度传感器、压力传感器、转速传感器、位置传感器、流量传感器、爆震传感器等。这类传感器是整个发动机的核心，利用它们提供的信号可控制和调整发动机的点火时刻、喷油时刻、燃油浓度或喷油量，以及气门开度和开闭时刻，使气缸内的混合气燃烧更充分、更准时，排气更彻底，从而提高发动机动力性、提高燃油经济性、改善废气排放质量、减轻发动机爆震。有的传感器为单一系统服务，有的传感器将为多个系统服务，并且传感器工作几乎都是在发动机振动、高温、汽油蒸气、油污和泥水等恶劣环境中，因此从材料上和结构上要求它们对恶劣环境有较强的适应能力，同时要有较高测量精度与可靠性，否则由传感器检测带来的误差最终将导致发动机控制系统失灵或产生其他故障。

温度传感器：主要用于测定发动机温度、吸入气体温度、冷却水温度、燃油温度、机油温度、催化温度等。实际应用的温度传感器主要有线绕电阻式、热敏电阻式和热电偶式。线绕电阻式温度传感器精度较高，但响应特性差；热敏电阻式传感器灵敏度高，响应特性较好，但线性差，适用温度较低；热电偶式精度高，测温范围宽，但需考虑放大器和冷端处理问题。 流量传感器：主要有空气流量传感器和燃油流量传感器。用于测定进入发动机的空气进气量和燃油流量以控制混合气的空燃比，空气流量传感器用于检测进入发动机的空气量从而控制喷油器的喷油量，实际应用的有卡门旋涡式、叶片式、热线式。卡门式无可动部件、反应灵敏、精度较高；热线式易受吸入气体脉动影响，且易断丝；空气流量传感器主要安装在进气管中。燃料流量传感器用于测定燃油消耗量。主要有水车式、球循环式。

压力传感器：主要检测进气歧管绝对压力、真空度、大气压力、发动机油压、制动器油压、轮胎压力等。车用压力传感器目前已有若干种，应用较多的有电容式、压敏电阻式、膜盒传动的可变电感式（LVDT）、表面弹性波式（SAW）。电容式传感器具有输入能量高，动态响应好、环境适应性好等特点；该文原载于中国社会科学院文献信息中心主办的《环球市场信息导报》杂志http：//www.ems86.com总第522期2013年第39期-----转载须注名来源压敏电阻式受温度影响大，需另设温度补偿电路，但适用于大量生产；LVDT式有较大输出，易于数字输出，但抗振性较差；SAW式具有体积小、质量轻、功耗低、可靠性强、灵敏度高、分辨率高、数字量输出等特点，是一种较为理想的传感器。

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转速、角度和车速传感器：主要有发动机转速传感器、车轮转速传感器、曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器、节气门位置传感器等，用于检测曲轴、凸轮轴转角、发动机转速、车速等。主要有发电机式、磁阻式、霍尔效应式、光学式、振动式等。

氧传感器：氧传感器安装在排气管内，通过测量排气管中的废气残留含氧量，进而判断发动机的实际空燃比与理论值的偏差，控制系统根据反馈信号，调节可燃混合气的浓度，使空燃比接近于理论值，从而提高经济性，降低排气污染。这是发动机电控系统中闭环控制系统的典型应用，实际应用的是氧化锆和氧化钛传感器。

爆震传感器：它能把发动机工作时发动机机体上的爆震信号传给控制系统，进而通过调整点火正时或喷油时刻来抑制爆震的发生。主要有磁致伸缩式和非共振型压电式。 （二）、底盘电控系统传感器

底盘电控系统传感器是指分布在自动变速器控制系统、悬架控制系统、动力转向系统、ABS制动防抱系统中的传感器，在不同系统中作用不同，但工作原理与发动机中传感器是相同的，主要有以下几种形式传感器：

自动变速控制系统传感器：用于电控自动变速器，它是发动机转速传感器、节气门开度传感器、车速传感器、加速度传感器、水温传感器、变速器油温传感器检测所获得的信息，经ECU综合处理后发送指令给换挡电磁阀，进而由变速器油泵产生的高压油推动离合器工作从而实现自动变速器的换挡，这些传感器最终共同控制变速器的换档点和液力变矩器的锁止，实现汽车最大动力和最大燃油经济性的相互兼顾。

悬架系统控制传感器：主要有车速传感器、节气门开度传感器、加速度传感器、车身高度传感器、转向盘转角传感器等。这些传感器根据检测到的信息自动调整车高，抑制车辆姿势的变化等，实现对车辆舒适性、操纵稳定性和行车稳定性的控制。

动力转向系统传感器：它是根据车速传感器、发动机转速传感器、转矩传感器等使动力转向电控系统实现转向操纵轻便，提高响应特性，减少发动机损耗，增大输出功率，节省燃油等。

ABS制动防抱传感器：它是根据车轮角速度传感器，检测车轮转速，在各车轮的滑移率为20%时，控制制动油压、改善制动性能，确保车辆的操纵性和稳定性。 （三）车身控制用传感器

采用这类传感器的主要目的是提高汽车安全性、可靠性、舒适性等，主要有应用于自动空调系统中的多种温度传感器、风量传感器、日照传感器等；安全气囊系统中加速度传感器；亮度自控中光传感器；死角报警系统中超声波传感器；图像传感器等。