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1、2.1 概 述,2.1 概 述,1-歧管空气压力传感器 2-电子节气门控制 3-歧管绝对压力传感器 4-电动废气再循环阀 5- SMART NVLD 2 6-炭罐净化电磁阀 7-燃料供应单元 8-弹性燃料传感器 9-汽油高压泵 10-燃油压力传感器 11-主动曲轴位置传感器 12-可变气门升程 13-爆震传感器 14-冷却剂（水）温度传感器 15-电磁阀喷油器 16-单线圈点火与诊断反馈 17-双变量凸轮相位器 18-主动凸轮轴位置传感器 19-涡轮增压器 20-二进制O2传感器,电磁直喷式汽油机组成,2.1 概 述,1-空气质量流量传感器 2-涡轮转速传感器 3-歧管空气压力传感器 4-电子
2、节气门控制 5-电动废气再循环阀 6-排气旁通阀 7-压电式喷油器 8-内燃机气缸压力传感器 9-单线圈点火与诊断反馈 10-双变量凸轮相位器 11-主动凸轮轴位置传感器 12-炭罐净化电磁阀 13-低压燃油泵（PWM控制） 14-汽油高压泵 15-燃油压力传感器 16-歧管绝对压力传感器 17-主动热电式油位传感器 18-冷却剂（水）温度传感器 19-爆震传感器 20-主动曲轴位置传感器 21-涡轮增压器 22-线性O2传感器 23-高温传感器 24- DEKA SCR-喷油器 25-NOx传感器,压电分层直喷式汽油机组成,2.1 概 述,2.1 概 述,2.2 温度传感器,2.2.1 热敏
3、电阻式温度传感器,2.2.1 热敏电阻式温度传感器,2.2.1 热敏电阻式温度传感器,2.2.1 热敏电阻式温度传感器,热敏电阻的温度特性,汽车上所使用的温度传感器大多数是负温度型的热敏电阻传感器，简称为NTC型温度传感器，其阻值与温度的关系可用下列公式表述：式中，RT为温度为 T时的阻值，单位为；T为温度，单位为K；A、B为取决于材质和结构的常数，其中A的量纲为，B的量纲为K。,2.2.1 热敏电阻式温度传感器,B常数是以零功率电阻值对时间的变化大小来表示的，它是由阻温特性上任两点温度来求出的常数，表达式为:式中，B为常数；T为任意温度值（K）；T2为与T1相异的另一温度值（K）；R1为T1
4、时的零功率电阻值（）；R2为T2时的零功率电阻值（）。,2.2.1 热敏电阻式温度传感器,从公式可以看出B常数的确定与两个温度及其对应的阻值有关，所以应首先选定具体的数据，再利用逐差法来计算 值。具体步骤如下：（1）利用相邻两点来计算B值，得到的B作为前一个温度对应的B值，即,2.2.1 热敏电阻式温度传感器,（2）把间隔取为5个点，得到B-T关系，即（3）把间隔取为10个点，得到B-T关系，即（4）B值处理方法的分析及拟合曲线方程。由步骤（1）（2）（3）数据处理得到3条B-T关系图。利用Origin中的多项式逼近法，我们可以得到其拟合直线，通过数值拟合我们可以得到B-T函数。,2.2.1
5、热敏电阻式温度传感器,从上面的分析可以看出不同的热敏电阻对应的B-T函数也不同，我们无法给出一个广泛适用的函数形式，因而工程上不可能采用这样的方法测量B常数。现在一般利用温度为298323K或323358K时对应的电阻来计算B常数，这样得到的B常数是一个定值，我们称之为B工程。,2.2.1 热敏电阻式温度传感器,2.2.1 热敏电阻式温度传感器,根据B的求值公式：有时把NTC热敏电阻的阻值变化规律写成下式：式中，RT为T（K）时热敏电阻的阻值；R0为T0(K)时热敏电阻的阻值；T0为273.15K；B为热敏电阻常数。,2.2.1 热敏电阻式温度传感器,热敏电阻在其本身温度变化1时，电阻值的相对
6、变化量，称为热敏电阻的温度系数。温度系数用T表示，NTC型热敏电阻的温度系数可按下式计算：,2.2.1 热敏电阻式温度传感器,与金属热电阻相比，热敏电阻的阻值变化量要高10多倍，而且其电阻温度系数也不是常数，而是随温度变化的。因此，一般把B（单位为K）看作是常数来求出电阻温度系数。这也说明，B值越大，热敏电阻随温度变化的程度越大。对一般常用材料来说，B值范围为200010000K，常用值是3000K左右。,2.2.1 热敏电阻式温度传感器,2.2.1 热敏电阻式温度传感器,热敏电阻大致可分为两类，一类是用MnO-NiO-CoO-Fe2O3制得的较低温度测量用热敏电阻，另一类是用ZrO2或Al2
7、O3系列材料制成的高温测量用热敏电阻。适于中温测量用的材料则很少。低温测量用热敏电阻的材料主要有MnO-NiO系列、MnO-CoO-NiO系列及MnO-CoN等，这些属于迁移金属氧化物系列的n型陶瓷半导体材料。从此系列材料的常数B与室温下的阻值来看，它在测量与温度补偿领域有广泛的用途。,2.2.1 热敏电阻式温度传感器,在发动机控制上，它主要用于水温传感器、进气温度传感器等低温测量用传感器上，即用于测量300以下的传感器上。SiC、LaCrO3、B4C系列材料虽然属于中温测量用材料，但这些材料难以烧结，所以很难形成批量且价格低廉的产品。,2.2.1 热敏电阻式温度传感器,2.2.2 高温用热敏
8、电阻,高温热敏电阻的B常数非常高，其值为1000015000K，典型的ZrO2-Y2O3系列材料中，ZrO2本身的融点高达2800，因其耐热性好，故从实际应用角度来看，这是一种最好的材料。ZrO3是典型的氧离子导电体，元件的电极上加有电压时产生下述反应，形成了O2离子的传导：在正极上进行的是右方向的化学反应，在负极上进行的是左方向的化学反应。式中， 表示晶格位置上的氧离子， 表示氧离子上的空晶格点， 表示电子。,2.2.2 高温用热敏电阻,这就意味着，在测量热敏电阻的阻值时，是利用元件向周围泵送氧气的。因此，只有设法保证热敏电阻元件周围为稳定的O2时，才能稳定地测量周围温度，如果是仅看这一点的
9、话，ZrO3还可以说着是非常好的高温热敏电阻。,2.2.2 高温用热敏电阻,与 这种离子导体相比，ZrO2是一种电子传导型热敏电阻，它是由耐热绝缘材料Al2O3、SiO2再添加具有电子传导性能的迁移金属氧化物而成的。用这种系列材料生产元件，整个陶瓷不是均匀的电阻坯料，而是迁移金属氧化物熔化在绝缘母体材料中，形成固溶体，或者在晶粒边界析出，产生很复杂的化学反应。在高温烧结热敏电阻时，随烧结时气氛的不同，迁移金属可以形成各种原子价，所得元件的特性会有很大差别。从这种意义上看，至少从原理上来说，ZrO2适于制造高温传感器。,2.2.2 高温用热敏电阻,2.2.3 热电偶式温度传感器,热电偶的工作原理
10、和分类,热电偶,这种测量温度的方法是：将导体组成闭合回路的两端（记为A、B），一端置于恒温箱中，另一端置于被测物中。当被测物温度发生变化时，UAB也将发生变化。而由于A端或B端中有一端是置于恒温箱中的，因此置于恒温箱中的一端的电势是不变的，这样UAB的变化实际上是被测物温度变化的反映。,热电偶的工作原理和分类,热电偶的分类,热电偶的分类,铂铑10铂热电偶为贵金属热电偶。偶丝直径规定为0.5mm，允许偏差-0.015mm，其正极（SP）的名义化学成分为铂铑合金，其中含铑为10%，含铂为90%，负极（SN）为纯铂，故俗称单铂铑热电偶。该热电偶长期最高使用温度为1300，短期最高使用温度为1600。
11、,（S型热电偶）铂铑10铂热电偶,S型热电偶在热电偶系列中具有准确度最高、稳定性最好、测温温区宽、使用寿命长等优点。它的物理、化学性能良好，热电势稳定性及在高温下抗氧化性能好，适用于氧化性和惰性气氛中。由于S型热电偶具有优良的综合性能，所以符合国际使用温标的S型热电偶长期以来曾作为国际温标的内插仪器，“ITS-90”虽规定其今后不再作为国际温标的内查仪器，但国际温度咨询委员会（CCT）认为S型热电偶仍可用于近似实现国际温标。,（S型热电偶）铂铑10铂热电偶,S型热电偶的不足之处是热电势、热电势率（VAB/ TAB）较小，灵敏度低，高温下机械强度下降，对污染非常敏感，贵金属材料昂贵，因而一次性投
12、资较大。,（S型热电偶）铂铑10铂热电偶,铂铑13铂热电偶为贵金属热电偶。偶丝直径规定为0.5mm，允许偏差-0.015mm，其正极（RP）的名义化学成分为铂铑合金，其中含铑为13%，含铂为87%，负极（RN）为纯铂，长期最高使用温度为1300，短期最高使用温度为1600。,（R型热电偶）铂铑13铂热电偶,R型热电偶在热电偶系列中具有准确度最高、稳定性最好、测温温区宽、使用寿命长等优点。其物理、化学性能良好，热电势稳定性及在高温下抗氧化性能好，适用于氧化性和惰性气氛中。由于R型热电偶的综合性能与S型热电偶相当，故在我国一直难于推广，除在进口设备上的测温有所应用外，国内测温很少采用。1967年至
13、1971年间，英国NPL、美国NBS和加拿大NRC三大研究机构进行了一项合作研究，其结果表明，R型热电偶的稳定性和复现性比S型热电偶均好，我国目前尚未开展这方面的研究。,（R型热电偶）铂铑13铂热电偶,R型热电偶的不足之处是热电势、热电势率较小，灵敏度低，高温下机械强度下降，对污染非常敏感，贵金属材料昂贵，因而一次性投资较大。,（R型热电偶）铂铑13铂热电偶,铂铑30铂铑6热电偶为贵金属热电偶。偶丝直径规定为0.5mm，允许偏差-0.015mm，其正极（BP）的名义化学成分为铂铑合金，其中含铑为30%，含铂为70%，负极（BN）为铂铑合金，含铑量为6%，故俗称双铂铑热电偶。该热电偶长期最高使用
14、温度为1600，短期最高使用温度为1800。,（B型热电偶）铂铑30铂铑6热电偶,B型热电偶在热电偶系列中具有准确度最高、稳定性最好、测温温区宽、使用寿命长、测温上限高等优点，适用于氧化性和惰性气氛中，也可短期用于真空中，但不适用于还原性气氛或含有金属或非金属蒸气气氛中。B型热电偶一个明显的优点是不需用补偿导线进行补偿，因为在050范围内热电势小于3V。,（B型热电偶）铂铑30铂铑6热电偶,B型热电偶不足之处是热电势、热电势率较小，灵敏度低，高温下机械强度下降，对污染非常敏感，贵金属材料昂贵，因而一次性投资较大。,（B型热电偶）铂铑30铂铑6热电偶,镍铬镍硅热电偶是目前用量最大的廉金属热电偶，
15、其用量为其他热电偶的总和。正极（KP）的名义化学成分为：NiCr=9010；负极（KN）的名义化学成分为：NiSi=973。其使用温度为-2001300。,（K型热电偶）镍铬镍硅热电偶,K型热电偶具有线性度好、热电动势较大、灵敏度高、稳定性和均匀性较好、抗氧化性能强、价格便宜等优点，能用于氧化性和惰性气氛中，广泛为用户所采用。K型热电偶不能直接在高温下用于硫、还原性或还原、氧化交替的气氛中和真空中，也不推荐用于弱氧化气氛中。,（K型热电偶）镍铬镍硅热电偶,镍铬硅镍硅镁热电偶为廉金属热电偶，是一种最新国际标准化的热电偶，是在20世纪70年代初由澳大利亚国防部实验室研制成功的。它克服了K型热电偶的
16、两个重要缺点：K型热电偶在300500间由于镍铬合金的晶格短程有序而引起的热电动势不稳定；在800左右由于镍铬合金发生择优氧化引起的热电动势不稳定。N型热电偶正极（NP）的名义化学成分为：NiCrSi=84.414.21.4；负极（NN）的名义化学成分为：NiSiMg=95.54.40.1。其使用温度为-2001300。,（N型热电偶）镍铬硅镍硅镁热电偶,N型热电偶具有线性度好、热电动势较大、灵敏度较高、稳定性和均匀性较好、抗氧化性能强、价格便宜、不受短程有序化影响等优点，其综合性能优于K型热电偶，是一种很有发展前途的热电偶。N型热电偶不能直接在高温下用于硫、还原性或还原、氧化交替的气氛中和真空中，也不推荐用于弱氧化气氛中。,
