노크 센서의 기능은 무엇인가요?
우리가 일반적으로 접하는 센서에는 다음과 같은 다양한 유형이 있습니다.
온도 센서(냉각수 온도 센서 THW, 흡입 공기 온도 센서 THA); > 유량 센서(공기 유량 센서, 연료 유량 센서)
흡기 압력 센서 MAP
스로틀 위치 센서 TPS
엔진 속도 센서
차량 속도 센서 SPD
크랭크축 위치 센서(점화 타이밍 센서)
산소 센서
노크 센서(KNK)
2 . 공기 흐름 센서
요구 사항을 충족하는 혼합기를 형성하고 최적의 공연비를 달성하려면 엔진 흡입 공기 흐름을 정확하게 제어해야 합니다. 아래에서는 일반적으로 사용되는 몇 가지 공기 흐름 센서를 소개합니다.
1. 카르만 와류 공기 유량계
와류 공기 유량 센서는 초음파 또는 광전 신호를 사용하여 와류 주파수를 감지하여 공기 흐름을 측정하는 센서입니다.
우리 모두 알고 있듯이 야생의 가공선이 바람에 날리면 '윙윙'하는 소리가 나며, 풍속이 높을수록 소리의 주파수도 높아집니다. 이는 가스가 와이어를 통해 흐르면서 소용돌이(즉, 소용돌이)를 형성하기 때문입니다. 이 현상은 액체, 기체 등의 유체에서 발생할 수 있습니다.
마찬가지로 흡입구에 기둥과 같은 와류 발생기를 배치하면 공기가 유입될 때 그림과 같이 회전 기둥 2개가 흡입구 뒤쪽에 계속해서 생성됩니다. 소용돌이 발생기(Vortex Generator) 반대 방향으로 교대로 나타나는 소용돌이. 이 소용돌이를 카르만 소용돌이라고 한다.
카르만 와류 공기 유량계는 와류 형성 원리를 이용하여 가스 유량을 측정하고 유량 측정을 통해 공기 유량을 직접적으로 반영합니다.
특정 Karman 와류 공기 유량계의 경우 다음과 같은 관계가 있습니다. qv=kf, qv는 체적 유량, f는 단일 행 와류의 주파수, k는 비례 상수입니다. 파이프 직경, 기둥 직경 등과 관련된 이 관계에서 볼 수 있듯이 체적 유량은 Karman 와전류 센서의 출력 주파수에 비례합니다. 이 원리를 이용하면 카르만 와류의 주파수 f를 검출하는 것만으로 공기유량을 구할 수 있습니다.
와류 주파수의 다양한 감지 방법에 따라 자동차 와전류 기류 센서는 초음파 감지 유형과 광학 감지 유형으로 구분됩니다. 예를 들어, 중국 본토에서 수입한 Toyota Lexus LS400 세단과 대만에서 수입한 Crown 3.0 세단은 광전 감지 와전류 기류 장치를 사용합니다. 일본의 Mitsubishi Jeep, 중국 Changfeng Cheetah Jeep 및 한국의 현대 세단은 초음파 감지 와전류 기류 장치를 사용합니다. 감지기.
(1) 광학 카르만 소용돌이 공기 유량계
현대 물리학의 빛 입자 이론은 빛이 물체에 빛을 비출 때 에너지를 갖는 입자의 흐름이라고 믿습니다. 광자 에너지의 흡수로 인해 발생하는 효과를 광전 효과라고 합니다. 포토트랜지스터는 빛을 받으면 내부 광전 효과의 광기전력 현상을 발생시켜 전류를 생성하는 것이 특징입니다.
작동 원리 : 카르만 와류가 발생하는 과정에서 와류 발생기 양쪽의 기압이 변화하여 가이드 구멍을 통해 금속박에 작용하여 진동을 일으키고, LED는 진동을 밝힐 것입니다. 빛이 금속 호일에 있을 때 감광성 트랜지스터에 의해 수신된 금속 호일의 반사광은 소용돌이에 의해 변조된 빛이며, 그런 다음 감광성 트랜지스터는 변조된 주파수 신호를 나타냅니다. 공기 흐름 신호.
(2) 초음파 카르만 와류 공기 유량계
초음파는 20HZ 이상의 주파수를 갖는 기계적 파동을 말하며 사람의 귀로는 들을 수 없습니다. 그 특징은 좋은 방향성과 강한 침투력입니다. 예를 들어, 박쥐, 고래 및 자연의 다른 동물은 방향을 잡기 위해 초음파를 사용합니다. 이러한 물리적 특성을 이용하여 일부 비전기량을 음향 매개변수로 변환하고 압전소자를 통해 전기량으로 변환할 수 있습니다.
초음파 Karman 와류 공기 유량계의 작동 원리는 광학 요소가 음향 요소로 대체된다는 점을 제외하면 광학 Karman 와류 공기 유량계의 작동 원리와 거의 동일합니다.
이런 현상은 일상생활에서 흔히 접할 수 있는데, 바람이 부는 방향으로 부를 때는 상대방이 듣기 쉽지만, 바람이 부는 방향으로 부를 때는 상대방이 잘 알아듣는다. , 상대방이 듣기가 쉽지 않습니다. 전자의 경우 공기의 흐름방향이 음파의 진행방향과 동일하여 음파가 가속되는 반면, 후자는 음파가 차단되고 감속된 결과이기 때문이다. 이 현상은 초음파 유량 센서에도 존재합니다.
작동 원리는 초음파 송신 프로브와 초음파 수신 프로브가 와류 발생기의 하류 파이프라인 양쪽에 서로 반대편에 설치되어 초음파 송신 프로브가 특정 주파수의 초음파를 지속적으로 방출한다는 것입니다. (보통 40KHZ) 초음파가 흡입 공기 흐름을 통해 초음파 수신기에 도달하면 공기 흐름 이동 속도 및 압력 변화의 영향으로 위상(시간 간격)과 위상 차이(시간 간격의 차이)가 발생합니다. 수신된 초음파 신호가 변경됩니다. 통합 제어 회로는 위상 변화 또는 위상차를 기반으로 와전류의 주파수를 측정합니다. 와전류 주파수 신호가 ECU에 입력되면 ECU는 흡입 공기량을 계산할 수 있습니다.
2. 열선 풍량계
구성: 책에 나온 구조도를 살펴보자. 기본 구성은 공기 흐름을 감지하는 백금 열선과 이를 보정하는 센서로 구성된다. 흡기 온도에 따른 온도 보상 저항(콜드 와이어), 열선 전류 제어를 위한 제어 회로, 하우징 등 하우징 내 백금 열선의 다양한 설치 위치에 따라 주 공기 채널에 설치된 주류 측정 방법과 공기 우회 채널에 설치된 측면 채널 측정 방법으로 나눌 수 있습니다.
열선 공기 유량계는 뜨거운 금속 와이어 위로 흐르는 공기의 냉각 효과를 활용하여 작동합니다. 백금선 열선을 입구 공기 흐름에 배치하여 백금선에 일정한 전류를 흘려 가열하면 백금선 주위에 흐르는 공기가 증가하면 선선의 온도가 감소합니다. 백금선의 온도를 일정하게 유지하려면 풍량에 따라 열선의 전류를 조정해야 하며, 필요한 전류도 커집니다. 아래 그림은 주류 측정 방법인 열선 공기 유량계의 작동 원리 다이어그램입니다. 그 중 RH는 직경 0.03~0.05의 얇은 백금선(열선)이고, RK는 온도 보상용으로 사용되는 냉선 저항이다. RA 및 RA는 정밀 라인 브리지 저항기입니다. 4개의 저항이 함께 휘트스톤 브리지를 형성합니다. 실제 작업에서는 공기 흐름을 나타내는 가열 전류가 브리지의 RA를 통해 전압 출력으로 변환됩니다. 공기가 일정한 흐름으로 흐르면 공급 전압이 열선을 특정 온도로 유지하고 브리지는 균형을 유지합니다. 공기 흐름이 있으면 RH의 열이 공기에 흡수되어 차가워지기 때문에 저항 값이 변하고 브리지가 균형을 잃습니다. 이 시점에서 증폭기는 원래 온도와 저항 값이 복원될 때까지 백금 와이어를 통해 전류를 증가시켜 브리지의 균형을 재조정합니다. 전력 증가로 인해 RA의 전압이 증가하므로 RA에서 공기 흐름을 나타내는 새로운 전압 출력이 얻어집니다.
흡기 온도가 변하면 브리지의 균형이 깨집니다. 이를 위해 열선에 가까운 공기 흐름에 보상 저항선(냉선)이 제공됩니다. 냉선 보상 저항기의 온도는 기준값으로 사용됩니다. 작동 시 앰프는 열선 온도를 유입되는 공기 온도보다 100도 높게 만듭니다. 열선 공기 유량계를 오랫동안 사용하면 열선에 불순물이 쌓이게 됩니다. 이러한 이유로 이 문제를 해결하기 위해 열선 유량계에 번아웃 측정이 사용됩니다. 엔진이 정지할 때마다 ECU는 자동으로 공기유량계 하우징의 전자회로를 연결하고 열선이 자동으로 가열되어 1초 이내에 온도가 1,000도 상승합니다. 연소온도는 매우 정확해야 하므로 엔진을 끈 후 4초가 지나야 회로가 연결된다.
이러한 유형의 공기 유량계에는 움직이는 부분이 없기 때문에 안정적으로 작동하고 응답 특성이 좋습니다. 단점은 공기 흐름 속도가 고르지 않게 분포될 때 오류가 크다는 것입니다.
3. 열필름 공기유량계
열필름 공기유량계는 정확한 흡입 공기 흐름을 제공할 수 있지만 가격이 너무 높아 주로 고급 자동차에 사용됩니다. 높은 정밀도, 간단한 구조 및 저렴한 비용의 요구 사항을 충족하기 위해 독일 Bosch 회사는 후막 기술을 사용하여 열간 필름 공기 유량계를 개발했습니다. 열간 필름 공기 유량계의 작동 원리는 열선 공기 유량계의 작동 원리와 유사하며 둘 다 휘트스톤 브리지를 사용합니다.
차이점은 열간 필름 공기 유량계는 백금을 열선으로 사용하지 않고 후막 기술을 사용하여 열선 저항, 보상 저항 및 와이어 브리지 저항을 세라믹 조각에 집중시킨다는 것입니다. 이러한 종류의 공기 유량계는 다양한 전자 제어 가솔린 분사 시스템에 널리 사용되었습니다.
3. 압력 센서
기능: 압력 신호를 전압 신호로 변환합니다.
적용 범위: 자동차에는 두 가지 주요 응용 분야가 있습니다. 하나는 흡입 진공, 대기압, 실린더 내 공기압, 타이어 압력 등을 포함한 공기압 감지용이고, 다른 하나는 기어박스 오일 압력, 브레이크 밸브 오일 압력 및 서스펜션을 포함한 오일 압력 감지용입니다. 오일압력 등
1. 정전식 압력 센서
먼저 커패시터에 대해 알아보겠습니다. 커패시터의 용량은 커패시터의 두 판 사이의 유전체와 상대적 유효 면적에 정비례하고 두 판 사이의 거리에 반비례합니다. 즉, C=εA/d입니다. 여기서 ε는 유전체입니다. 유전체 상수, A는 두 금속 전극판 사이의 상대 유효 면적, d는 두 금속 전극판 사이의 거리입니다. 이 관계에서 두 매개변수가 변경되지 않은 상태로 유지되고 다른 매개변수가 변수로 사용될 때 커패시턴스는 매개변수 변경에 따라 변경된다는 것을 알 수 있습니다. 용량성 압력 센서는 캐비티에 배치된 두 개의 움직이는 부품(탄성 금속 다이어프램), 두 개의 고정자 부품(탄성 다이어프램의 상부 및 하부 오목 유리에 있는 금속 코팅), 출력 단자 및 하우징으로 구성됩니다. 움직이는 부분과 두 개의 고정자 부분 사이에 두 개의 직렬 연결된 커패시터가 형성됩니다. 입구 압력이 탄성 다이어프램에 작용하면 탄성 다이어프램이 변위되고 한 고정자로부터의 거리는 필연적으로 줄어들고 다른 고정자로부터의 거리는 증가합니다(이것은 종이로 설명할 수 있습니다). 두 금속 전극판 사이의 거리가 정전용량에 영향을 미치는 중요한 요소 중 하나라는 것을 공식을 통해 알 수 있습니다. 거리가 멀어질수록 정전용량은 감소하고, 멀어질수록 정전용량은 증가합니다. 측정된 양이 두 감지 요소의 매개변수에 동일하고 반대되는 변화를 일으키는 이러한 구조를 차동 구조라고 합니다. 탄성 다이어프램을 환측 압력과 대기압 사이에 배치한 경우(탄성 다이어프램의 상부 구멍은 대기에 개방되어 있음), 탄성 다이어프램을 환측 압력 사이에 배치하면 게이지 압력을 측정합니다. 측 및 진공(탄성 다이어프램의 상부 공동이 비어 있음 챔버가 진공에 열려 있음), 절대 압력이 측정됩니다.
정전용량 센서에 사용되는 측정 회로에는 다양한 종류가 있습니다. 그림에 표시된 것처럼 용량성 차동 센서 측정 회로의 작동 원리를 설명하기 위해 브리지 회로를 예로 들어 보겠습니다. AC 매개변수이므로 브리지는 변압기를 통해 AC로 여자됩니다. 변압기의 두 코일과 두 개의 커패시터는 브리지를 형성하며, 입구 압력이 없을 때 브리지는 균형 상태가 되며 압력이 있을 때 커패시터 중 하나는 C0입니다. 값은 C0 + △C이고 다른 커패시터 값은 C0 + △C입니다. 커패시턴스 값은 C0-ΔC이며, (ΔC는 외부 압력에 의한 커패시턴스 값의 변화), 그러면 브리지가 벗어납니다. 균형을 이루며, 커패시턴스 값이 높은 곳에서 전압이 높아져 두 커패시터 사이에 전압 차이가 발생하고 이에 따라 브리지는 흡기 압력을 나타내는 전압 출력 U를 생성합니다.
2. 차동 변압기 입구 압력 센서
차압 센서는 개방형 자기 상호 인덕턴스 인덕턴스 센서입니다. 두 개의 2차 코일이 차동 구조로 연결되어 있기 때문에 차동 전송이라고도 합니다.
차동 변압기의 1차 코일이 교류 전원에 의해 여자되면 2차 코일이 유도 기전력을 생성합니다. 2차 코일이 차동 연결되어 있으므로 총 출력은 두 코일의 유도 기전력의 차이입니다. 철심이 움직이지 않으면 총 출력은 0입니다. 철심이 움직일 때 출력 기전력은 코어 변위에 따라 선형적으로 변합니다.
차동 변압기 입구 압력 센서의 감지 및 변환 과정은 다음과 같습니다. 먼저 압력 변화를 변압기 코어의 변위로 변환한 다음 코어 변위를 차동 전송을 통해 출력되는 전기 신호로 변환합니다. . 이 압력 센서는 주로 진공 멤브레인 박스(벨로우즈), 차동 전송 등으로 구성됩니다. 공기압이 변하면 벨로우즈가 변형되어 차동 변압기의 코어가 이동하게 되며, 코어의 변위로 인해 차동 변압기의 출력단에 전압이 발생하고 이 전압이 처리되어 변압기로 보내집니다. ECU의 입력 끝. 전압 레벨에 따라 분사 시기를 결정하고 인젝터를 작동시키면 기본 연료 분사량을 결정할 수 있다.
3. 반도체 스트레인 게이지 흡기압 센서
반도체 스트레인 게이지 흡기압 센서는 스트레인 효과를 활용하여 작동합니다.
소위 변형 효과는 도체나 반도체가 외력의 작용으로 변형될 때 저항 값이 변하는 현상을 말합니다.
저항 스트레인 게이지는 일종의 칩 저항 센서로, 축 방향으로 특정 하중이 가해져 응력이 발생하면 반도체 재료의 저항률이 변하는 소위 압저항 효과 원리를 사용하여 작동합니다. .
저항 스트레인 게이지로 구성된 흡기 압력 센서는 주로 반도체 스트레인 게이지, 진공 챔버, 하이브리드 집적 회로 기판 등으로 구성됩니다. 반도체 스트레인 게이지는 반도체 기술을 사용하여 다이어프램에 제작되고 연결되어 브리지 저항을 형성하는 4개의 등가 저항입니다. 반도체 저항 브리지 스트레인 게이지는 입구 압력의 작용에 따라 스트레인 게이지가 변형되고 저항 값이 변경되며 브리지가 균형을 잃어 입구 압력의 변화를 저항 브리지 출력으로 변환합니다. 전압 변화.
4. 밸브 위치 센서
스로틀 위치 센서는 스로틀 바디에 설치되어 스로틀 개방을 전압 신호 출력으로 변환하여 컴퓨터가 연료량을 제어할 수 있도록 합니다. 주입.
스로틀 위치 센서에는 스위칭 출력과 선형 출력의 두 가지 유형이 있습니다.
(1) 스위치형 스로틀 위치 센서
이런 종류의 스로틀 위치 센서는 본질적으로 스로틀 스위치라고도 불리는 전환 스위치입니다. 이 스로틀 위치 센서에는 이동 접점, 유휴 접점 및 최대 부하 접점이 포함됩니다. 공회전 속도 접점과 전부하 접점을 이용하여 엔진의 공회전 속도와 중부하 상태를 감지할 수 있습니다. 일반적으로 가동접점을 TL접점, 유휴접점을 IDL접점, 전부하접점을 PSW접점이라고 합니다. 스로틀과 연결된 커넥팅 로드의 작용으로 캠이 회전하고 가동 접점이 캠의 홈을 따라 움직일 수 있다는 것을 구조도에서 볼 수 있습니다. 이러한 종류의 스로틀 위치 센서는 구조가 비교적 간단하지만 출력이 불연속적입니다.
스로틀 밸브가 완전히 닫히면 TL 단자에서 IDL 단자로 전압이 추가 된 다음 전자 컨트롤러로 돌아갑니다. 이런 식으로 신호가 전달되면 전자 컨트롤러는 이제 스로틀이 완전히 닫혔다는 것을 이해합니다. 가속 페달을 밟고 스로틀 밸브가 일정 수준 이상 열리면 TL 단자에서 PSW 단자를 거쳐 전자 컨트롤러로 전압이 전달된다. 전자 컨트롤러가 이해하고 이제 스로틀이 특정 각도로 열립니다.
아래에서는 아이들 신호와 부하 신호가 연료 분사량에 미치는 영향에 대해 설명하겠습니다. IDL 신호가 출력되고 엔진 속도가 규정 속도를 초과하면 연료 공급을 중단하여 촉매 과열을 방지하고 연료를 절약합니다. IDL 신호가 출력에서 출력 없음으로 전환되면 전자 컨트롤러는 스로틀 밸브가 완전히 닫힌 상태에서 열린 상태로 변경된 것으로 판단합니다. 물론 차량이 시동 또는 재가속되는 것으로 판단하므로 엔진의 예열 상태를 결정합니다. 가속 농축을 수행하고 연료 분사량을 늘려 가속에 필요한 더 풍부한 혼합기를 공급합니다.
전자제어기에 PSW 신호가 입력되면 출력 농축 기능이 발휘되어 연료 분사량을 증가시킨다. 고부하 주행 시 PSW 신호 출력이 없으면 출력 강화 효과가 없으며 엔진 출력이 약간 낮아집니다.
(2) 선형 스로틀 위치 센서
선형 스로틀 위치 센서는 스로틀에 설치되어 스로틀 개방을 지속적으로 감지할 수 있습니다. 주로 스로틀에 연결된 전위차계, 유휴 접점 등으로 구성됩니다. 전위차계의 이동 접점(즉, 스로틀 개방 출력 접점)은 스로틀 개방과 함께 저항막 위에서 미끄러지며, 이에 따라 스로틀 개방에 비례하는 접점(TTA 단자)에 선형 전압 출력을 얻습니다. 그림과 같습니다. 스로틀 밸브가 완전히 닫히면 스로틀 밸브에 연결된 또 다른 가동 접점이 IDL 접점에 연결되고 센서는 유휴 신호를 출력합니다. 스로틀 위치에 의해 출력되는 선형 전압 신호는 A/D 변환 후 컴퓨터로 전송됩니다.
5. 산소 센서
3원 촉매 진화 장치를 사용하는 가솔린 분사 엔진에서는 일반적으로 배기 가스 내의 산소를 감지하기 위해 산소 센서가 배기관에 배치됩니다. 이에 의해 실린더로 유입되는 혼합가스의 농도를 간접적으로 판단하여 실제 공연비의 폐루프 제어를 수행합니다. 배기 가스의 산소 함량이 너무 높으면 혼합물이 너무 묽다는 것을 의미하며 산소 센서는 ECU에 전기 신호를 출력하여 배기 가스의 산소 함량이 높을 때 연료 분사량을 늘리도록 인젝터에 지시합니다. 너무 낮다는 것은 혼합기가 너무 진하면 산소 센서가 이 정보를 즉시 ECU로 전송하여 인젝터에 분사되는 연료량을 줄이도록 지시한다는 의미입니다. 현재 자동차에 사용되는 산소센서는 주로 이산화티탄 산소센서와 이산화지르코늄 산소센서가 있다.
작동 원리: 산소 센서는 엔진의 배기관에 설치되며 배기 가스의 산소 함량을 측정하는 데 사용됩니다. 대기와 배기가스의 산소농도 차이를 이용해 기전력을 발생시키는 배터리입니다. 그림과 같이 세라믹 전해질의 안쪽과 바깥쪽을 백금으로 코팅하여 전극을 형성합니다. 배기관에 삽입되면 외부 표면은 배기 가스와 접촉하고 내부 표면은 대기로 배출됩니다. 약 300도 이상의 온도에서 세라믹 전해질은 산소 이온의 전도체가 될 수 있습니다. 혼합물이 묽은 경우, 즉 과잉 공기 계수 α>1인 경우 배기 가스에는 많은 양의 산소가 포함되어야 합니다. 세라믹 전해질의 내부 표면과 외부 표면 사이의 산소 농도 차이는 작으며 아주 작습니다. 혼합물이 풍부할 때, 즉 과잉 공기 계수 α<1일 때 배기 가스의 산소 함량이 적고 CO, 탄화수소, 이러한 구성 요소는 촉매 작용에 따라 산소와 반응하여 배기 가스를 소비할 수 있습니다. 세라믹 전해질의 잔류 산소는 세라믹 전해질 외부 표면의 산소 농도를 0으로 만드는 경향이 있으며, 이로 인해 내부 산소 농도 차이가 발생합니다. 전해질 외부가 갑자기 증가하고 센서 출력 전압도 갑자기 증가하며 그 값은 1V 경향이 있습니다.
6. 온도 센서
기능: 냉각수 온도, 흡입 공기 온도 및 배기 온도를 측정하는 데 사용됩니다.
유형: 서미스터, 반도체, 열전대 등 다양한 유형의 온도 센서가 있습니다.
소위 서미스터는 이 저항이 온도에 민감하다는 것을 의미합니다. 이 저항에 작용하는 온도가 변하면 저항 값도 온도 변화에 따라 변합니다. 그 중 온도에 따라 증가하는 것을 정온도 서미스터라고 하고, 반대로 온도가 증가함에 따라 저항이 감소하는 것을 부온도계수 서미스터라고 합니다.
서미스터 온도 센서의 측정 회로는 비교적 간단합니다. 센서와 정밀 저항기가 직렬로 연결되어 안정적인 전원 공급 장치에 연결되면 직렬 저항기의 분할 전압 출력을 사용할 수 있습니다. 온도 변화를 반영합니다.