《汽車(chē)電工電子》 中職配套PPT課件
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模塊二 傳感器與執(zhí)行器
一、教學(xué)目標(biāo)
1．了解汽車(chē)傳感器和執(zhí)行器的種類(lèi)及作用；
2．了解汽車(chē)上典型傳感器和執(zhí)行器的作用、結(jié)構(gòu)和工作原理。
二、課時(shí)分配
本項(xiàng)目共2個(gè)課題，安排2課時(shí)。
三、教學(xué)重點(diǎn)
通過(guò)本模塊的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生掌握傳感器的作用及組成；了解傳感器的類(lèi)別及特性；了解汽車(chē)常用傳感器的結(jié)構(gòu)和原理；了解汽車(chē)上主要執(zhí)行器的類(lèi)別、作用、結(jié)構(gòu)和原理。
四、教學(xué)難點(diǎn)
1．掌握?qǐng)?zhí)行器的作用和類(lèi)別；
2．掌握汽車(chē)上常用傳感器的種類(lèi)、作用。
五、教學(xué)內(nèi)容
課題一 傳感器
一、傳感器的作用及組成
傳感器組成
傳感器是用來(lái)檢測(cè)汽車(chē)運(yùn)行中的各種工況信息，如車(chē)速、溫度、壓力、位移等，并轉(zhuǎn)化成電信號(hào)輸送給ECU。
二、汽車(chē)傳感器類(lèi)型
根據(jù)傳感器的作用，可分為測(cè)量溫度、壓力、流量、位置、氣體濃度、速度等類(lèi)型的傳感器。
汽車(chē)上使用的傳感器種類(lèi)如下表所示。
汽車(chē)傳感器的種類(lèi)
三、汽車(chē)傳感器特性
① 有良好的環(huán)境適應(yīng)性。因?yàn)槠?chē)的工作環(huán)境復(fù)雜，它要在各種不同路面、烈日、暴風(fēng)雨或冰雪、蒸汽、鹽霧、腐蝕和油泥污染的惡劣環(huán)境等情況下工作，因此要求傳感器要耐振、耐溫、耐沖擊、耐腐蝕、抗干擾等。
② 易于實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，以降低成本。
③ 具有良好的可靠性和穩(wěn)定性。
④ 傳感器要體積小、質(zhì)量輕，便于安裝。
⑤ 符合國(guó)家或行業(yè)的有關(guān)法規(guī)要求。
四、汽車(chē)常用傳感器
1．溫度傳感器
汽車(chē)中檢測(cè)的溫度量有：發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度、進(jìn)氣溫度、排氣溫度、車(chē)內(nèi)外空氣溫度、蒸發(fā)器溫度、散熱器溫度等?！?
冷卻液傳感器構(gòu)造、特性和控制電路
銳志2.5L發(fā)動(dòng)機(jī)水溫傳感器位置
冷卻液溫度與傳感器阻值的關(guān)系
2．壓力傳感器
壓力傳感器主要用于檢測(cè)汽車(chē)中的氣體壓力、油壓、制冷劑壓力并把檢測(cè)結(jié)果轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸入給ECU，以控制執(zhí)行元件的工作等。
安裝在進(jìn)氣歧管上的進(jìn)氣壓力傳感器
膜盒式進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器的結(jié)構(gòu)與原理圖
1—膜盒；2—感應(yīng)線圈；3—至進(jìn)氣歧管；4—鐵心；5—回位彈簧。
3．空氣流量傳感器
（1）葉片式空氣流量傳感器
空氣流量傳感器也稱(chēng)翼片式空氣流量傳感器，其結(jié)構(gòu)如上圖所示。它由葉片、電位計(jì)、線束插頭三部分組成。
葉片式空氣流量傳感器
葉片式空氣流量傳感器的結(jié)構(gòu)
1—進(jìn)氣溫度傳感器；2—電動(dòng)汽油泵觸點(diǎn)；3—卷簧（回位彈簧）；4—電位計(jì)；5—導(dǎo)線連接器；6—CO調(diào)節(jié)螺釘；7—旋轉(zhuǎn)翼片（測(cè)量片）；8—電動(dòng)汽油泵靜觸點(diǎn)。
葉片的結(jié)構(gòu)
1—空氣進(jìn)口；2—進(jìn)氣溫度傳感器；3—閥門(mén)；4—阻尼室；5—緩沖片；6—旋轉(zhuǎn)翼片（測(cè)量片）；7—主氣路；8—支氣路（旁通氣道）。
與測(cè)量片同軸的電位計(jì)
1—空氣進(jìn)口；2—電動(dòng)汽油泵觸點(diǎn)；3—平衡塊；4—回位簧（卷簧）；5—電位計(jì)；6—空氣出口。
葉片式空氣流量傳感器電路原理
1—電動(dòng)汽油泵開(kāi)關(guān)；2—可變電阻；3—固定電阻；4—進(jìn)氣溫度傳感器。
（2）熱線式和熱膜式空氣流量傳感器
熱線式空氣流量傳感器由感知空氣流量的白金熱線（鉑金屬線）、溫度補(bǔ)償電阻（冷線）、控制線路板、取樣管、防護(hù)網(wǎng)及殼體等組成，如下圖所示。
熱線式空氣流量傳感器結(jié)構(gòu)
1—防護(hù)網(wǎng)；2—取樣管；3—白金熱線；4—溫度補(bǔ)償電阻 ；5—控制線路板；6—連接器。
熱線式空氣流量傳感器工作原理
A—混合集成電路；RH—熱線電阻；RK—溫度補(bǔ)償電阻；RA—精密電阻；RB—電橋電阻。
工作原理：熱線RH溫度由混合集成電路A保持其溫度與吸入空氣溫度相差一定值，當(dāng)空氣質(zhì)量流量增大時(shí)，混合集成電路A使熱線RH通過(guò)的電流加大，反之，減小。
日產(chǎn)VG30E熱線式空氣流量傳感器的電路
桑塔納時(shí)代超人熱膜式空氣流量計(jì)
1—電路盒；2、6—空氣；3—熱膜；4—溫度補(bǔ)償電阻；5—濾網(wǎng)。
（3）卡門(mén)渦旋式空氣流量計(jì)
在卡門(mén)渦旋空氣流量計(jì)［圖（a）］的進(jìn)氣管道正中間設(shè)有一個(gè)渦流發(fā)生器。當(dāng)空氣流經(jīng)該渦流發(fā)生器時(shí)，在其后部的氣流中會(huì)不斷產(chǎn)生一列不對(duì)稱(chēng)卻十分規(guī)則的被稱(chēng)為卡門(mén)渦流的空氣渦流。
卡門(mén)渦旋式空氣流量計(jì)結(jié)構(gòu)和原理圖
1—整流柵；2—渦流發(fā)生器；3—超聲波發(fā)生器；4—卡門(mén)旋渦；5—至進(jìn)氣管；6—超聲波接收器；7—反光鏡；8—發(fā)光二極管；9—簧片；10—壓力傳遞孔；11—光敏三極管。
4．節(jié)氣門(mén)位置傳感器
（1）開(kāi)關(guān)型節(jié)氣門(mén)位置傳感器
開(kāi)關(guān)型節(jié)氣門(mén)位置傳感器有兩副觸點(diǎn)：怠速觸點(diǎn)（IDL）和全負(fù)荷觸點(diǎn)（PSW），兩開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)的開(kāi)啟和閉合由一個(gè)和節(jié)氣門(mén)同軸的凸輪控制。
開(kāi)關(guān)型節(jié)氣門(mén)位置傳感器的結(jié)構(gòu)
1—連接器；2—?jiǎng)佑|點(diǎn)；3—全負(fù)荷觸點(diǎn)；4—怠速觸點(diǎn)；5—控制臂；6—節(jié)氣門(mén)軸；7—凸輪；8—槽。
開(kāi)關(guān)型節(jié)氣門(mén)位置傳感器與ECU的連接（豐田1GEU）
（2）線性節(jié)氣門(mén)位置傳感器
線性節(jié)氣門(mén)位置傳感器是一種線性電位計(jì)，電位計(jì)的滑動(dòng)觸點(diǎn)由節(jié)氣門(mén)軸帶動(dòng)。
（3）綜合型節(jié)氣門(mén)位置傳感器
綜合型節(jié)氣門(mén)位置傳感器是在線性可變電阻型節(jié)氣門(mén)位置傳感器的基礎(chǔ)上設(shè)一怠速觸點(diǎn)而成。
線性節(jié)氣門(mén)位置傳感器結(jié)構(gòu)
皇冠3.0線性節(jié)氣門(mén)位置傳感器與ECU的連接線路
5．曲軸/凸輪軸位置傳感器
曲軸位置傳感器又稱(chēng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與曲軸位置傳感器，或稱(chēng)曲軸位置/判缸/轉(zhuǎn)速傳感器。
豐田銳志2.5L曲軸位置傳感器
曲軸/凸輪軸位置傳感器的安裝位置
（1）磁脈沖式曲軸位置傳感器
磁脈沖式曲軸位置傳感器是利用電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生脈沖信號(hào)，如圖（a）所示。
磁脈沖式曲軸位置傳感器原理
1—永久磁鐵；2—轉(zhuǎn)子；3—感應(yīng)線圈；4—鐵芯
桑塔納時(shí)代超人磁脈沖式曲軸位置傳感器原理及信號(hào)波形圖
（2）霍爾式曲軸位置傳感器的檢測(cè)
霍爾式曲軸位置傳感器是利用霍爾效應(yīng)的原理，產(chǎn)生與曲軸轉(zhuǎn)角相對(duì)應(yīng)的電壓脈沖信號(hào)的，經(jīng)放大整形后即為曲軸位置傳感器的輸出信號(hào)。
霍爾式信號(hào)發(fā)生器的原理
1—信號(hào)輪的觸發(fā)葉片；2—霍爾元件；3—永久磁鐵；4—底板；5—導(dǎo)磁板。
霍爾式曲軸位置傳感器（GM公司）
1—外信號(hào)輪；2—內(nèi)信號(hào)輪
霍爾式曲軸位置傳感器輸出信號(hào)（GM公司）
6．氧傳感器
氧傳感器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管上，如圖（a）所示為安裝在排氣管上的氧傳感器、圖（b）氧傳感器實(shí)物。
氧傳感器實(shí)物與安裝位置
① 氧化鋯式氧傳感器
氧化鋯式氧傳感器結(jié)構(gòu)圖
1—保護(hù)套管；2—廢氣；3—鋯管；4—電極；5—彈簧； 6—絕緣體；7—信號(hào)輸出導(dǎo)線；8—空氣。
氧化鋯傳感器工作原理與控制電路
1—正極；2—加熱器；3—ZrO2元件；4—負(fù)極；5—多孔涂層；6—不銹鋼保護(hù)套。
② 氧化鈦式氧傳感器
二氧化鈦式氧傳感器
1—保護(hù)套；2—連接線；3—二氧化鈦元件
二氧化鈦氧傳感器控制電路
1—氧化鈦式氧傳感；2—1V電壓端子；3—ECU；4—輸出電壓端子
課題二 執(zhí)行器
一、執(zhí)行器的作用與種類(lèi)
汽車(chē)執(zhí)行器（亦稱(chēng)汽車(chē)執(zhí)行元件）是電子控制系統(tǒng)的終端，主要是執(zhí)行ECU的指令，對(duì)被控對(duì)象實(shí)施控制。按對(duì)被控對(duì)象實(shí)施調(diào)控的方式不同，汽車(chē)電控系統(tǒng)的執(zhí)行元件可分兩類(lèi)：一類(lèi)是直接控制式，如噴油器、炭罐電磁閥等；另一類(lèi)是間接控制式，如燃油泵、啟動(dòng)機(jī)等；按結(jié)構(gòu)原理不同，可分為：電磁式、電液式、電氣式等；按運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可分為：開(kāi)關(guān)式（電磁閥）和連續(xù)動(dòng)作式（如直流電機(jī)）。
二、汽車(chē)主要執(zhí)行器結(jié)構(gòu)與原理
1．繼電器
滑閥式燃油泵主繼電器主要由電磁線圈和觸點(diǎn)等組成。作用是通過(guò)對(duì)線圈的電流控制，達(dá)到控制經(jīng)過(guò)觸點(diǎn)的工作電流的目的。
主繼電器的結(jié)構(gòu)
1—線圈；2—滑閥（可動(dòng)鐵心）；3—調(diào)整塊；4—觸點(diǎn)
主繼電器電路
2．電磁閥
電磁閥常用來(lái)控制液（氣）體的通路；或是控制油路中的油壓和流量；或者進(jìn)行線性模擬控制。按ECU輸出的控制信號(hào)是否連續(xù)可分為開(kāi)關(guān)型和連續(xù)型兩種，開(kāi)關(guān)式電磁閥由電磁線圈、銜鐵、回位彈簧、閥芯和閥球等組成。
開(kāi)關(guān)式電磁閥
1—電磁線圈；2—銜鐵和閥芯；3—閥球；4—泄油孔；5—主油道；6—控制油道
3．噴油器
多點(diǎn)式汽油噴射系統(tǒng)（MPI）的噴油器安裝在各缸進(jìn)氣歧管上，單點(diǎn)式汽油噴射系統(tǒng)（SPI）噴油器安裝在節(jié)氣門(mén)體上，現(xiàn)代汽車(chē)廣泛使用多點(diǎn)順序噴射。
噴油器實(shí)物
噴油器的結(jié)構(gòu)
1—針閥；2—回位彈簧；3—電磁線圈；4—電插頭
電動(dòng)汽油泵實(shí)物
4．電動(dòng)汽油泵
常見(jiàn)的電動(dòng)汽油泵有兩種類(lèi)型：滾柱式和平板葉片式。
滾柱式電動(dòng)汽油泵
1—緩沖器；2—單向閥；3—油泵；4—進(jìn)油器；5—限壓閥；6—電動(dòng)機(jī)；7—出油口；8—膜片；9—轉(zhuǎn)子；10—泵體；11—滾柱。
ECU控制的電動(dòng)汽油泵控制電路原理圖
1—蓄電池；2—啟動(dòng)機(jī)；3—點(diǎn)火開(kāi)關(guān)；4—發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器；5—主繼電器；6—電動(dòng)汽油泵繼電器；7—ECU；8—檢查插座；9—電動(dòng)汽油泵。
怠速控制閥
5．怠速控制閥
（1）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)式怠速控制閥
步進(jìn)電機(jī)式怠速控制閥由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、螺旋機(jī)構(gòu)（螺桿和螺母）、閥芯、閥座等組成。螺旋機(jī)構(gòu)中的螺母和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子制成一體。
步進(jìn)電動(dòng)機(jī)式怠速控制閥
1—節(jié)氣門(mén)；2—怠速控制閥；3—ECU；4—線束連接器；5—?dú)んw；6—閥芯；7—螺桿；8—定子線圈；9—螺母；10—轉(zhuǎn)子。
皇冠3.0轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速控制閥電路
（2）線性脈沖式電磁閥怠速控制閥
線性脈沖式怠速控制閥是用一個(gè)脈沖電磁閥來(lái)控制通過(guò)旁通空氣道的空氣量，脈沖電磁閥與普通電磁閥的結(jié)構(gòu)基本相同。
線性脈沖式電磁怠速控制閥
1—閥；2—閥軸；3—電磁線圈；4—回位彈簧；5—?dú)んw；6—閥座；7—波紋管。
六、課后作業(yè)
完成所有課題的學(xué)后測(cè)評(píng)。
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