发动机常见传感器及执行器参数及原理

发动机（Engine）是一种能够把其它形式的能转化为机械能的机器，包括如内燃机（汽油发动机等）、外燃机（斯特林发动机、蒸汽机等）、电动机等。如内燃机通常是把化学能转化为机械能。发动机既适用于动力发生装置，也可指包括动力装置的整个机器（如：汽油发动机、航空发动机）。发动机最早诞生在英国，所以，发动机的概念也源于英语，它的本义是指那种“产生动力的机械装置”。

机体是构成发动机的骨架，是发动机各机构和各系统的安装基础，其内、外安装着发动机的所有主要零件和附件，承受各种载荷。因此，机体必须要有足够的强度和刚度。机体组主要由气缸体、汽缸套、气缸盖和气缸垫等零件组成。

传感器(英文名称:transducer/sensor)是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。传感器的特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，让物体慢慢变得活了起来。通常根据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。下面将从传感器的原理、参数、针脚定义来看一下柴油车常用的传感器。

执行器是自动控制系统中必不可少的一个重要组成部分。它的作用是接受控制器送来的控制信号，改变被控介质的大小，从而将被控变量维持在所要求的数值上或一定的范围内。汽车上常见的执行器有喷油器、点火器、怠速控制阀、巡航控制电磁阀、节气门控制电动机、EGR阀、进气控制阀、二次空气喷射阀、活性炭罐排泄电磁阀、油泵继电器、风扇继电器、空调压缩机继电器、自诊断显示与报警装置、仪表显示器等。

下面介绍一下常见的发动机常见的执行器和传感器原理及其参数。

04压差传感器

以福田-国五为例：

（1）压差传感器原理：

功能：用于监控DPF出口与入口两端的压力差值，通过特定工况下的有压力差值来判断DPF背压。

工作原理：传感器有两个压力探测端口，通过内部压力芯片分别探测两端电压，再通过内部芯片计算出两端压力的差值后输出压力差值信息，差值信息以电压信号输出，为模拟信号输出传感器，高压、低压端口分别连接DPF的上游和DPF的下游，因DPF不断进行颗粒捕集，使得压差不断变大。

（2）压差传感器参数：

压差传感器的压力探测范围为：-14.3-100KPa

供电电压：5±0.25v

响应时间：≤10ms

使用温度范围：-40~140℃

安装使用注意事项：

①管路连接不可错误，DPF上、下游管路分别连接传感器高压端、低压端；

②连接管路需畅通，无积水、积油等现象；

③应保证传感器与后处理的气密性。

（3）压差传感器针脚定义:

05废气旁通阀

以玉柴为例：

（1）废气旁通阀原理及作用：

废气旁通控制阀相当于高频开关电磁阀。通过控制废气旁通控制阀的出口压力（ACT端），来控制增压器废气旁通阀的开度，进而控制发动机的增压压力（如上图）。采用该技术能有效提升发动机低速扭矩，满足公交车频繁起步的工作要求！

（2）废气旁通阀参数：

工作电压：DC 24v±10％

耗能：最大8w在24v

工作温度：-35℃~95℃

进气过滤器要求：最大颗粒直径20um

安装要求：

①安装在散热条件较好的低温区，保证零部件可靠性。

②安装方向，与竖直向上方向成士5°夹角以内的任何角度（如下图）。

06轨压传感器

以锡柴为例：

（1）轨压传感器参数：

（2）轨压传感器针脚定义:

07加热水阀

以锡柴为例：

（1）加热水阀参数：

电磁阀形式：二位二通常闭先导式电磁阀

电磁阀压差范围：0.2bar-3bar

电磁阀介质温度范围：-40℃-120℃

电磁阀环境温度范围：-40℃-80℃

KV值：12L/min

接电电压为24VDC，线圈功率为9W

电磁阀渗透量：＜2cc/min@0.2bar（空气）

电磁阀线圈电阻：3.5Ω

（2）加热水阀针脚定义:

08计量单元

以锡柴为例：

计量单元针脚定义:

ECU根据当前工况下的设定轨压值计算出油泵供油速率，输出电流信号给流量计量单元，控制燃油以设定供油速率进行供油。

09节温器

以潍柴-博世-WP10NG为例：

10机油压力温度传感器

以潍柴为例：

（3）机油压力温度传感器针脚定义：

11曲轴传感器

以锡柴为例：

（1）曲轴传感器参数:

①物理参数：

转速范围：1Hz-8000Hz

工作气隙：0.3mm-2mm

相位精度：φ≤1°（@-40℃~130℃；0.3mm-2mm）

物理相位：目标轮凸齿中心对应信号下降沿

工作温度：-40℃~130℃

防护等级：IP54

②电学参数：

供电电压：5V±0.25V

工作电流：≤15mA

下降沿时间：tf≤3us

上升沿时间：tr≤25us

③接口电路

OC门输出，1KΩ上拉至5V

（2）曲轴传感器针脚：

曲轴传感器用于计算发动机转速和曲轴位置。是电控发动机的判缸和喷油的基础传感器。

12凸轮轴传感器

以锡柴为例：

（1）凸轮轴传感器参数:

①物理参数：

传感器类型：磁电VR型

转速范围：50rpm~8000rpm

工作气隙：0.3mm~1.8mm，一般1mm

工作温度：-40℃-150℃

②电学参数：

直流电阻：R=860Ω±10％@20℃

线圈电感：L=370mH±60mH@1KHz

③接口电路

VR专用处理电路，max9926

（2）凸轮轴传感器阵脚:

凸轮轴传感器用于检测凸轮轴的位置。它与曲轴传感器结合用于判缸和确定喷油时刻。

13油气分离器

空气滤清器的主要作用是将压缩空气中的液态水和液态油滴分离出来，为计量模块的计量泵提供洁净的空气。其2种结构如上图所示，分体式由集成的滤芯、压缩空气进出口和排污螺塞组成。整体式：集成的滤芯、压缩空气进出口组成。

（2）分离器参数:

14限压阀

限压阀是实现跛行功能的重要部件。其实它是一个机械阀，当ECU检测到某个系统参数不正常，出于保护整个系统的目的，通过限制轨压，ECU会使整个系统运行在扭矩输出比较低的工况。这样既保护了系统，又能提醒驾驶者就近维修。

参数:

工作压力：1600bar

打开压力：1850bar

打开限制：累计打开次数＜50次；累计打开时间：＜5小时

15远程油门

以康明斯为例：

（1）相关要求：

保持出口燃气0~40℃左右；

当燃气出口温度＞60℃时会导致燃气流量的减少。

（2）参数:

性能：

燃气温度超过40℃，30秒钟内关闭

燃气温度低于10℃，30秒钟内开启

工作压力：

燃气：10bar

冷却水：3.5bar

16燃气温度压力传感器

以康明斯为例：

燃气温度压力传感器集成了压力和温度。提供进入发动机喷射阀中燃气温度和压力的信息，用于燃气喷射量的控制。

燃气温度压力传感器参数:

适用压力：50~1000KPa

适用温度：-40℃~130℃

电压：4.75V~5.25V

最大倾斜安装角度：从垂直方向起45°

最大拧紧力矩：11.5N.m