附加传感器

2.9.1 绝对压力传感器

半导体压敏电阻式进气歧管绝对压力传感器由压力转换元件(硅膜片)和把转换元件输出信号进行放大的混合集成电路组成。压力转换元件是利用半导体的压阻效应制成的硅膜片。硅膜片的一侧是真空室，另一侧导入进气歧管压力，所以进气歧管内绝对压力越高，硅膜片的变形越大，即变形量与压力成正比。附着在薄膜上的应变电阻的阻值则产生与其变形量成正比的变化。利用这种原理，可把进气歧管内压力的变化变换成电信号。

2.9.2 稀薄混合比传感器

在电控汽油喷射发动机稀薄燃烧领域空燃比反馈控制系统中，采用了稀薄混合比传感器。该传感器与二氧化锆式氧传感器一样，使用二氧化锆元件测定排气中的氧浓度，进而可测定空燃比。该传感器的特点是在超稀薄燃烧领域进行空燃比的反馈控制，与氧化催化剂相结合，达到降低燃料消耗的目的。

图2-61所示为稀薄混合比传感器的结构，它内部装有二氧化锆陶瓷元件与加热圈。

图2-61 稀薄混合比传感器结构

1—电流检测电阻;2—大气侧电极;3—加热圈;4—二氧化锆固体电解质;5—排气侧电极;6—涂层;7—护壳;8—排气

二氧化锆式氧传感器是在二氧化锆元件的两端装有锆电极，并以该电极产生的电位差作为输出电压信号，又利用在理论空燃比附近输出电压急剧变化的特性，检测出理论空燃比附近状态。而对于稀薄混合比传感器，在电极两端施加一定电压时，将产生与排气中氧浓度成正比的电流，这样就可以在稀薄燃烧领域连续检测出空燃比变化。

图2-62所示为使用稀薄混合比传感器代替氧传感器，在稀薄燃烧领域进行空燃比反馈控制的系统实例。

图2-62 使用稀薄混合比传感器在稀薄燃烧领域进行空燃比反馈控制的系统实例

1—负压转换阀;2—旋流控制阀;3—喷油器;4—空气;5—分电器;6—喷射信号;7—独立喷射;8—各传感器信号;9—氧浓度信号;10—稀薄混合比传感器;11—加热控制;12—氧化催化;13—点火线圈;14—ECU;15—排气;16—点火信号

2.9.3 转矩传感器

在发动机控制和电动机控制中，转矩的检测是一项很重要的工作。通过对发动机转矩、转速变化的及时掌握，并将这些信号输入ECU，用这些反馈回来的信号来控制点火时刻、空燃比等参数。下面介绍两种在现代汽车上直接测量转矩的传感器。

1.光电式转矩传感器

光电式转矩传感器是利用光电原理制成的，它具有很高的精度和可靠性。图2-63为其工作原理示意图。光线从光源S沿平行轴方向射出，通过横置于当中的一对挡片槽缝，到达光电转换器D。由此可见，光电转换器D所接收到的光线强度是由槽缝重叠程度所决定的。转矩越大，两槽缝挡片重叠越多，通过槽缝的光线越少，从而光电转换器输出的电压越低。当电压输出给ECU后，就可实现对转矩的自动控制。

图2-63 光电式转矩传感器工作原理

1—轴;2—挡片1(与轴相连);3—挡片2(与套筒相连);4—套筒S—光源;D—光电转换器

2.磁性转矩传感器

磁性转矩传感器利用铁磁体的磁致伸缩特性制成，当材料受负荷引起机械应力时，其磁导率会发生变化。传感器利用这一间接方式，测量其跟随变化的磁导率，即可求得转矩。磁性转矩传感器的结构如图2-64所示，当发动机曲轴受到转矩时会引起其磁导率的变化，利用这一变化可实现对其转矩的测量。

图2-64 磁性转矩传感器结构

1—转矩传递轴;2—激振线圈;3—检测线圈

磁性转矩传感器具有结构紧凑、容易制造、便于安装等优点，而且传感器的传感特性不受曲轴、传感材料的磁导率随温度变化的影响。

2.9.4 进气温度传感器

进气温度传感器是确定燃油基本喷油量的三个主要传感器之一。进气温度传感器是检测发动机吸入(进入空气流量计)的空气温度用的传感器，并将空气温度信号转变成ECU能识别的电信号传送给ECU，ECU根据进气温度的高低，给出不同程度的额外喷油指令。

进气温度传感器的内部结构与水温传感器完全相同，也是一个负温度系数的热敏电阻。D型EFI系统中，进气温度传感器安装在空气滤清器的壳体内或是进气总管内。L型EFI系统则安装在空气流量计内。应当特别指出，当进气温度传感器在叶片式及卡门旋涡式空气流量计上使用时，由于吸入空气温度的变化会引起空气密度发生变化，因此需要进行喷油量修正，这时通常是将进气温度传感器安装在空气流量计的空气测量部位。

图2-65(a)是进气温度传感器的剖面图，图2-65(b)是进气温度传感器与ECU的连接电路。

进气温度传感器把所测得的进气温度变成电信号，输送给ECU，ECU将该信号计算后去控制喷油器进行额外喷油。当进气温度低于40℃时，额外喷油量较大;当进气温度高于40℃时，则额外喷油量较小。进气温度在任何情况下都起作用，从而根据进气温度，由ECU控制喷油器进行不同程度的额外喷油。

图2-65 进气温度传感器

(a)剖面图;(b)与ECU的连接电路

1—导线;2—空气流量计壳体;3—热敏电阻;4—进气温度传感器