傳感器在汽車發動機上的應用
時間:2008-06-12 10:57:00來源:dujing
導語:?在以汽油機為動力的現代汽車上,發動機管理系統以其低排放、低油耗、高功率等優點而獲得迅速發展,且日益普
在以汽油機為動力的現代汽車上,發動機管理系統以其低排放、低油耗、高功率等優點而獲得迅速發展,且日益普及。
發動機管理系統(Engine Man-agement System)簡稱EMS,采用各種傳感器,將發動機吸入空氣量、冷卻水溫度、發動機轉速與加減速等狀況轉換成電信號,送入控制器。控制器將這些信息與儲存信息比較、精確計算后輸出控制信號。EMS不僅可以精確控制燃油供給量,以取代傳統的化油器,而且可以控制點火提前角和怠速空氣流量等,極大地提高了發動機的性能。
通過噴油和點火的精確控制,可以降低污染物排放50%;如果采用氧傳感器和三元催化轉化器,在λ=1的一個狹小范圍內可以降低排放達90%以上。在怠速調節范圍內,由于采用了怠速調節器,怠速轉速降低約100轉/分到150轉/分,使油耗下降3%~4%。如果采用爆震控制,在滿負荷范圍內可提高發動機功率3%~5%,并可適應不同品質的燃油。
隨著世界范圍內排放法規的日益嚴格,采用EMS系統已成為不可阻擋的潮流,在推進中國汽車工業現代化的進程中,具有廣闊的應用前景。
一、控制系統 ME7
原理:通過安裝在加速踏板上的踏板傳感器,將踏板信息傳遞到電子控制器中的節氣門控制模塊,節氣門控制模塊通過一定的處理程序計算出節氣門的開度并驅動直流電機完成節氣門進氣通道面積的調整,從而控制進氣量,滿足發動機不同工況下的進氣需求。
特點:
-取消了機械傳動裝置,更易于模塊化和標準化。
-系統具有自學習功能,可實現巡航控制。
-怠速進氣可通過控制模塊驅動節氣門體完成,而不需旁通通道和怠速調節器。
-由于進氣精確可控,故可實現低排放控制。
-駕駛性能更優。
二、爆震傳感器 KS
功能:檢測發動機缸體振動情況,以供電子控制器識別發動機爆震工況。
原理:爆震傳感器是一種振動加速度傳感器。它裝在發動機氣缸體上,可裝一只或多只。傳感器的敏感元件為一壓電晶體,發動機爆震時,發動機振動通過傳感器內的質塊傳遞到晶體上。壓電晶體由于受質塊振動產生的壓力,在兩個極面上產生電壓,把振動轉化為電壓信號輸出。
特點:結構牢固、緊湊;測量敏感度高。
三、怠速調節器 EWD3
功能:提供怠速旁通空氣通道,并通過改變通道截面積影響旁通氣量,實現發動機怠速工況時轉速閉環控制。
原理:怠速調節器內一塊可在軸上自由轉動的永久磁鐵上剛性連接著一塊旋轉滑塊,永久磁鐵可以在電纜線圈驅動下旋轉,使滑塊隨之旋轉。滑塊的角位置決定了執行器旁通氣流通道的開度,因而可以調節旁通氣量的大小。電子控制器通過改變輸送給執行器脈沖信號的占空比決定滑塊的角位置,從而決定了旁通空氣流量。
特點:能耗低,結構緊湊,對塵垢不敏感,具有安全回家功能。
四、電動燃油泵 EKP13.3,EKP13.5
功能:將燃油從油箱送往發動機,并提供足夠的燃油壓力和富余燃油。
原理:燃油泵為直流電機驅動的葉片泵,置于油箱內,為燃油浸沒,利用燃油散熱和潤滑。蓄電池通過油泵繼電器向燃油泵供電,而繼電器只有在起動時和發動機運轉時才使燃油泵電路接通。因此,當發動機因事故而停止運轉時,燃油泵自動停止運轉。
特點:重量輕,體積小,便于安裝;工作電流小,效率高;蓄電池低電壓時可保持良好工作能力。
五、氧傳感器 LSH23,25C
功能:測定發動機排氣中氧氣含量,確定汽油與空氣是否完全燃燒。電子控制器根據這一信息實現以過量空氣系數λ=1為目標的閉環控制,以確保三元催化轉化器對排氣中HC、CO和NOX三種污染物都有最大的轉化效率。
原理:氧傳感器傳感元件是一種陶瓷管,外側通排氣,內側通大氣。陶瓷管是一種固態電解質,加熱后依靠陶瓷管外壁的催化劑使排氣中的各種成份發生化學反應,氧離子可通過陶瓷管擴散,造成管壁內、外側之間的電勢差,即信號電壓,該電壓與排氣中含氧量成正比。
特點:抗鉛;較少依賴于排氣溫度;起動后迅速進入閉環控制。
六、節氣門位置傳感器 DKG1
功能:提供發動機負荷信息、工況信息。
原理:此傳感器實際上是具線性輸出特性的轉角電位計。電位計轉臂與節氣門同軸安裝,當節氣門轉動時,帶動電位計轉臂滑到一定的電阻位置,電位計輸出與節氣門位置成比例的電壓信號。
七、壓力傳感器 DS-S,DS-S/TF
功能:測量進氣歧管絕對壓力,提供發動機負荷信息。
原理:傳感元件由一片硅芯片組成。在硅芯片中蝕刻出壓力膜片,定值和整流電路也集成在硅片上。空氣壓力的改變使膜片變形受力,壓組效應使電阻改變,通過芯片處理后,形成與壓力成線性關系的電壓信號。該傳感器直接安裝在進氣歧管上,DS-S/TF型還把壓力和空氣溫度傳感器組合在一起。
特點:重量輕;結構緊湊;采用先進的電子傳感技術;占用進氣管極小空間。
八、噴油器 EV6
功能:將燃油噴在氣缸進氣口前。
原理:殼體內的回位彈簧將閥針壓緊在閥座上并封住噴油口。噴油時,電子控制器給出控制信號,電磁線圈通電,產生磁場克服回位彈簧的壓力、閥針重力、摩擦力等將閥針升起,燃油在油壓作用下噴出。只要噴油器進、出口的壓力差恒定不變,噴油流量就恒定不變,由通電時間可以決定噴油量。
特點:重量輕;良好的熱啟動性能;使用壽命長;防腐蝕能力強。
九、燃油分配管總成 KSZ
功能:分配燃油,儲存燃油,提供燃油,調節油壓以保持噴油器進、出口的壓力差恒定不變。
原理:由噴油器、壓力調節器、燃油分配管組成;提供足夠空間,抑制油壓脈動。當燃油分配管總成實際供油量遠遠超出實際耗油量時,多余的燃油經壓力調節器流回燃油箱,與此同時冷卻燃油分配管和噴油器。
特點:結構緊湊,安裝簡便。噴油器和壓力調節器采用快裝彈簧夾固定,裝拆調換方便,安全可靠。整個系統可根據發動機的特點設計制造。
十、空氣質量流量計 HFM5
功能:測量空氣質量流量,提供發動機負荷信息。
原理:傳感器內有加熱的傳感元件,此傳感元件同時構成電橋的一個臂。流過傳感器的空氣從傳感元件表面帶走熱量,同時改變傳感元件電阻,電橋電路與混膜電路配合,對信號進行處理,以提供控制器反映空氣質量流量的電壓信號。傳感元件的獨特設計使空氣流量的測量不受進氣回流的影響。
特點:重量輕,成本低,響應迅速,測量精度高,測量結果不受空氣密度的影響。
十一、溫度傳感器 TF-W,TF-F
功能:測定發動機冷卻液或進氣溫度。
原理:傳感器內的NTC熱敏電阻,其電阻值隨著溫度上升而減小。冷卻液或進氣溫度的變化引起電阻值的變化,然后通過一個分壓電路轉換為電壓信號送往電子控制器。
十二、碳罐控制閥 TEV2
功能:控制蒸發排放控制系統中再生氣流的流量。
原理:蒸發排放控制系統中的碳罐吸收來自油箱的油蒸氣,直至油蒸氣飽和。電子控制器控制碳罐控制閥打開,新鮮空氣與碳罐中飽和油蒸氣形成再生氣流,重新引入發動機進氣管。閥內設有電磁線圈,根據發動機不同工況,電子控制器改變輸送給電磁線圈脈沖信號的占空比,從而改變閥的開度。此外,閥的開度還受閥兩端壓力差的影響。
特點:工作范圍廣;精確流量控制;閥門密封性優良。
十三、相位傳感器 PG-1
功能:區分1缸的壓縮上止點和排氣上止點。
原理:相位傳感器由一個霍爾傳感器和一個半圓形的鐵磁體組成,鐵磁體裝在凸輪軸端部。凸輪軸的半轉有信號,另半轉沒有信號。相應地,一個工作循環中,曲軸的一轉有信號,另一轉沒有信號,這就區分了兩個不同的上止點。
特點:信號質量高,輸出電壓不受轉速影響。直接輸出階躍方波信號,閉合角小,控制精確。結構簡單,體積小,重量輕。
十四、壓力調節器 DR2
功能:保持燃油分配管總成系統的壓力與進氣管內的壓力差為恒值。
原理:壓力調節器為膜片式溢流閥。當系統壓力升高時,進油口內的油壓超過彈簧的預緊彈力和彈簧室內空氣壓力的合力,膜片發生位移,將裝在膜片上的閥球組件頂開,使燃油室中一部分燃油流回燃油箱,系統油壓回復。
特點:應用范圍廣;安裝簡便;重量輕;結構緊湊;使用壽命長;防腐蝕能力強。
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