汽车电子之传感器分析:几种常见的汽车传感器

　　为了确保汽车正常行驶，人们把汽车运行中各种工况信息，如车速、各种介质的温度、发动机运转工况等，转化成电信号输给汽车控制器(如计算机等)，以便发动机处于最佳工作状态，这些信号统称为汽车传感器。现代汽车技术发展特征之一就是越来越多的部件采用电子控制。

　　汽车传感器的作用非常大，一旦某个传感器失灵，对应的装置就会不正常工作甚至不工作。在过去，汽车传感器单纯用于发动机上，现在巳扩展到底盘、车身和灯光电气系统上了，具体包括测量温度、压力、流量、位置、气体浓度、速度、光亮度、干湿度、距离等的汽车传感器。

　　车速传感器

　　图1所示为传统的车速表，它是机械式的。典型的机械式里程表连接一根软轴，软轴内有一根钢丝缆，软轴另一端连接到变速器某一个齿轮上，齿轮旋转带动钢丝缆旋转，钢丝缆带动里程表罩圈内一块磁铁旋转，罩圈与指针联接并通过游丝将指针置于零位，磁铁旋转速度的快慢引起磁力线大小的变化，平衡被打破，指针因此被带动。

　　转速表单位是1/min×1000，即显示发动机每分钟转多少千转。转速表能够直观地显示发动机在各个工况下的转速，驾驶员可以随时知道发动机的运转情况，配合变速器档位和油门位置，使之保持最佳的工作状态，对减少油耗、延长发动机寿命有好处。

　　除了机械式转速表，现在更多的是电子式转速表，有指针式和液晶数字显示式，表内有数字集成电路，它将点火线圈输送过来的电压脉冲经过计算后驱动指针移动或数字显示(图2)。

　　另外还有一种转速表是从发电机获取脉冲信号传送到转速表电路后显示转速值，不过因受发电机皮带打滑等因素影响，数值不太精确。

　　温度传感器

　　温度传感器主要用于检测发动机温度、吸入气体温度、冷却水温度、燃油温度以及催化温度等。温度用传感器有线绕电阻式、热敏电阻式和热偶电阻式三种主要类型。三种类型传感器各有特点，其应用场合也略有区别。线绕电阻式温度传感器的精度高，但响应特性差;热敏电阻式温度传感器灵敏度高，响应特性较好，但线性差，适应温度较低;热偶电阻式温度传感器的精度高，测量温度范围宽，但需要配合放大器和冷端处理一起使用。

　　以图3所示的水温传感器为例，它的内部是一个半导体热敏电阻，温度愈低，电阻愈大;反之电阻愈小，安装在发动机缸体或缸盖的水套上，与冷却水直接接触，从而测得发动机冷却水的温度。电控单元根据这一变化测得发动机冷却水的温度，温度愈低，电阻愈大;反之电阻愈小。电控单元根据这一变化测得发动机冷却水的温度，作为燃油喷射和点火正时的修正信号。简单的说就是用户可以通过发动机水温的温度了解汽车现在的运行的状态，停止或者运动，或者运动的时间有多长等。

　　除了以上电阻式温度传感器之外，汽车电子上应用广泛的还有双金属片式温度传感器。双金属片式温度传感器是利用双金属片的温度特性制成的一种温度传感器，如冷起动定时开关，它由壳体、双金属片、加热线圈、触点等构成。

　　冷起动定时开关是个“温度一时间”开关，用螺纹连接方式安装在发动机出水口处，以检测发动机水温。此开关内部有一常闭触点，其活动臂由双金属片制成。双金属片由两片热膨胀系数不同的金属片粘合而成，随着温度的变化，两个金属片产生热膨胀差，温度较低时，双金属片保持原来的状态;温度升高到一定程度时，双金属片向低膨胀系数的金属片一侧弯曲。在双金属片周围绕有两个加热线圈，加热后可使双金属片弯曲，从而使触点断开。发动机暖机到一定温度后，原来闭合的触点应为断开状态。

　　在发动机处于冷机状态下，定时开关触点闭合。当冷起动时，点火开关处于起动位置，起动电源端有电流流过。电流由蓄电池经点火开关、冷起动喷油嘴、定时开关的双金属片、触点、接地形成回路，使冷起动喷油嘴喷油。与此同时，也有电流流经定时开关的加热线圈，两个加热线圈使双金属片受热，当其弯曲而断开触点时，冷起动喷油器停止喷油。

　　起动后，起动开关断开，点火开关由起动位置转至断开位置，没有电流流经冷起动喷油器，使其停止喷油。与此同时，两个加热线圈均断电，但此时发动机已处于暖机状态，其水温升高到足以使双金属片弯曲，触点被断开，也就是说发动机正常运转时，冷起动喷油器定时开关的触点保持断开状态，冷起动喷油器不喷油。

　　汽车制造商都根据自身的设计规定了冷起动喷油器定时开关的工作温度，如日产系列的为18℃以下，丰田系列的为35℃以下。水温越低，冷起动喷油器的工作时间就越长。冷起动喷油器喷油时间取决于喷油阀门打开的时间长短。