认识车传感器 了解发动机八大传感器，看懂了你也是老师傅

了解发动机八大传感器，看懂了你也是老师傅

发动机告别化油器之后电控系统大显身手，电控系统控制精度更高，发动机工作更稳定效率也更高，排放也更洁净。而电控系统则离不开传感器，各种传感器就是眼睛、鼻子，用来感知发动机各种数据，电脑根据数据控制发动机工作。

因此，传感器出故障后，电脑就成了瞎子、聋子，自然也就无法正常工作，发动机也会出现各种故障。

发动机电控系统组成

发动机运行离不开空气，空气与汽油混合后得到易燃的混合气。但是混合气与空气的比例是有要求的，过浓过稀都不行。怎么控制呢？这就离不开

空气温度传感器

除了流量计之外还有空气温度传感器 。空气温度传感器顾名思义就是测量空气温度的，空气密度与温度有关系，因此精细控制时不仅要采集空气流量还要感知空气温度，以便电脑根据温度修正喷油量。

与空气有关都还有一个进气压力传感器。 进气压力传感器位于节气门后方，用来检测进气歧管内绝对压力。发动机转速高低与负荷大小检会影响进气歧管绝对压力，电脑根据压力信号控制基本喷油量的大小。

进气压力传感器

发动机工作同样离不开冷却液，检测冷却液温度自然离不开水温传感器。 水温传感器比较容易理解:测量检测水温温度，控制散热风扇运转、电脑根据水温信号控制喷油量，修正喷油量。

实物图如下:

水温传感器

控制尾气排放标准离不开氧传感器 。氧传感器安装在排气管上，一般车型都带有两个传感器，前后方各一个。氧传感器检测尾气中氧气含量从而推断出燃烧室内空燃比，发出负反馈信号给电脑修正喷油脉宽，把空燃比维持在理论值附近，让尾气排放更洁净。

氧传感器

除了温度、空气传感器用来检测机外条件外，发动机工作时还需要对运动部件检测。例如检查曲轴位置、凸轮轴位置、节气门位置等。根据曲轴位置传感器 感知曲轴转角，确定活塞在气缸中位置来确定喷油时间与点火正时。

曲轴位置传感器

凸轮轴传感器 则是 用来采集感知配气凸轮轴位置信号，电脑根据凸轮轴位置传感器信号可以识别确定某一缸活塞上止点 ，根据此信号来确定喷油顺序，点火时刻，还可以抑制爆燃。

凸轮轴位置传感器

节气门位置传感器 用来检测节气门开度，传感器与节气门轴联动。这个传感器用来告知电脑节气门真实开度，开度信号有什么用呢？电脑可以感知发动机当前工况，例如急加速、怠速、起步加速、减速等工况，根据工况发出相应的指令来控制发动机，甚至控制变速箱换挡。

节气门位置传感器

当然发动机还有其他传感器存在，例如爆震传感器 用来感知发动机爆震，电脑根据爆震传感器信号控制点火提前角来抑制爆震。

爆震传感器

总之电控发动机工作需要众多传感器配合，传感器就是发动机控制电脑感知器官，也是电脑的眼睛、鼻子，把发动机当前工况传递给电脑，电脑根据内置程序控制各种执行器工作，保证发动机工作正常，尾气排放达标。一旦传感器出故障，电脑也就无法正确指挥执行器工作，发动机也会出现各种问题。

前几天一辆老款H6来修配厂咨询，问题现象是冷车不好启动。在别的修配厂更换了火花塞、汽油泵，机油，又在汽车电器那换了新电瓶，换了新起动机，症状稍有改善但是冷启动仍然吃力，温度低于-15摄氏度就需要外加电瓶启动。征得车主同意后把车辆停放在修配厂户外，次日早上启动发现发动机转速正常，启动有力，就是不着车。

拆火花塞发现系统有供油，跳火也正常，听声音缸压也正常。怀疑电脑稳定性变差，于是拆下电脑到室内，温度上升后装回汽车仍然无法启动。在一边想了一会，与低温有关系的影响车辆启动的只有水温传感器，数据不正常会导致喷油量过大，因为电脑会认为当前环境温度过低，结果过大喷油量直接淹缸。但是拆火花塞发现并没有发现淹死，接下来怀疑的就是曲轴位置传感器不稳定，因为用户说车子启动后一切正常。直接更换曲轴位置传感器后冷启动一次就可以着车，故障排除。

一文了解车载传感及激光雷达技术

文章来源：半导体全解

原文作者：圆圆De圆

一、车载传感器的分类

用在自动驾驶系统的传感器主要分为：

光学摄像头、毫米波雷达、超声波传感器和激光雷达（Light detection and ranging, LiDAR）。

不同类型的车载传感器的位置及各自功能如下图所示，其中车载激光雷达能够对于近、中、远距离场景均能构建。

下面将简要介绍这几种主要传感器的原理，以及它们的优势和劣势。

1）光学摄像头：该方案是一种被动式的探测，即环境光照射到物体表面反射，并被接收系统接收后，数据处理系统采用图像识别算法进行处理，最终获取周围环境和车辆的信息。光学摄像头传感器具有较好的空间分辨率、能够获取具体的物体形状与颜色信息的优势。但是该传感方式依赖外部光线，受环境光影响大；除此之外，该方案依赖深度学习算法，数据处理量大，欠缺对行人识别的稳定性。

2）毫米波雷达：该方案采用波长为1~10 mm，即频率为30~300GHz的毫米波作为探测媒介，通过接收并分析被物体表面反射的毫米波来实现探测的功能，能够同时实现测距和测速功能，有效距离达到了200 m。该技术较为成熟，具有价格相对低廉，性价比较高的优势。但是该方案使用的毫米波的波束较宽且波长较长，导致其识别精度较弱，无法辨别物体的细节，需要对复杂的返回信号进行处理；毫米波雷达对非金属的物体检测灵敏度远远低于金属物体，导致其在人车混合的复杂场景下对行人的探测效果不理想。

3）超声波传感器：该方案采用超声波进行测距，利用发射和接收信号的时间差来获取周围物体的位置信息。主要用于变道辅助与自动倒车等场景。超声波探测具有受环境干扰小、成本低廉与体积小等优点，主要用于短距离探测领域。但是由于声波传播的速度较慢，因此不能对中远距的物体进行测量。

4）激光雷达：该方案通过发射并接收被物体表面反射的激光，实现对物体的探测。激光雷达同时具有探测距离远、分辨率高、受环境光影响小以及抗电磁干扰等优点；除此之外，该方案与光学摄像头相比，无需复杂的深度学习算法。但是该方案在如风沙和雨雪等恶劣条件下使用效果不理想，且价格较为昂贵。

总体来看，和其他几种传感器相比，激光雷达在探测距离、分辨率、受到环境光和电磁干扰影响等方面均具有优势，在车载传感器领域得到了越来越多的关注和应用，尤其近年来上市的国产新能源汽车基本装备有激光雷达，用于识别汽车周围的环境信息。

二、激光雷达的原理

激光雷达是以激光为媒介进行探测的。如下图所示，激光雷达由发射系统、扫描系统、接收系统和信号处理系统构成。

激光雷达和雷达探测原理相似，区别在于它使用的探测媒介是激光而不是微波，由于激光具有发散角小的优点，所以激光雷达具有更高的角度分辨率。

激光雷达的原理为：发射系统发出的激光被物体表面反射后，在接收端被被接收系统接收。在被数据处理模块处理后，得到精确的物体位置信息。

三、激光雷达的主要分类

根据探测原理的差异，将激光雷达分为两类：非相干探测激光雷达和相干探测激光雷达。下面将具体介绍这两种探测方式的原理和代表方案。

基于非相干探测原理的激光雷达主要为ToF激光雷达，该方案光源一般为波长905 nm或者940 nm的脉冲光。如下图所示：

ToF激光雷达原理为：一束脉冲光由激光器发出，被物体表面反射后，由接收端的探测器接收，通过提取脉冲光从发射到接收的时间差τ，计算得到物体的距离r为：

其中c为光速，一般在空气中取3×10E8 m/s。

基于相干探测原理的激光雷达主要是FMCW激光雷达，该方案采用光外差相干探测的方式来获取物体的信息，光源的波长一般为1550 nm。和ToF激光雷达方案的光源不同的是，该方案采用的激光是频率连续且周期性变化的。下图是采用三角波扫频格式的FMCW激光雷达测量静止物体的示意图。

FMCW激光雷达探测的原理为：频率随时间线性变化的激光被分成两路，一路作为探测光，另一路为本振光。探测光被物体表面反射，并且被接收后与本振光混合相干，得到拍频信号光，物体的距离r和拍频信号光的频率fb之间有以下关系：

其中c为光速，γ为激光频率随时间变化的斜率。

四、FMCW激光雷达与ToF激光雷达的比较

FMCW激光雷达作为下一代有望被车辆装载的传感器，与ToF激光雷达相比有以下几点优势：

第一，FMCW激光雷达的光源为频率连续且周期性变化的激光，采用光外差相干探测的方式进行探测。其中本振光对探测光有放大作用，相对于ToF激光雷达，FMCW激光雷达对光源发光功率的要求更小；连续波的工作方式和脉冲的工作方式相比，具有较小的平均功率。此外，FMCW激光雷达具有更高的灵敏度与分辨率。

第二，ToF激光雷达大多采用波长为905nm或者940nm的高能量脉冲激光器作为光源，如下图(a)所示，FMCW激光雷达光源采用波长为1550nm的激光对人眼更加安全，这使得FMCW激光雷达光源的发射功率和探测距离不会受到安全方面的太多限制。与此同时，如图(b)所示，波长为1550 nm的激光远离可见光谱，不易受到环境光的影响。除此之外，波长为1550 nm的激光在空气中穿透能力强，在空气中不容易被散射或者吸收。

第三，采用三角波扫频格式的FMCW激光雷达，在同一次测量中，能够同时提取由于距离而引入的拍频信号的频率差和相对速度而引起的多普勒频移，并通过计算同时得到物体的距离和速度信息。

而ToF激光雷达一次测量只能得到物体的距离信息。

综上所述，和ToF激光雷达相比，FMCW激光雷达具有高灵敏度与高分辨率、低能耗、抗干扰能力强、对人眼伤害小、在一次测量中能够同时获取物体的距离和速度信息等优势，受到越来越多的关注。

五、FMCW激光雷达光源的扫频格式

如下图所示，FMCW激光雷达的光源常用的扫频格式有三种：锯齿波、三角波和正弦波。

这三种扫频格式，均通过光外差相干探测的方式产生拍频信号，通过提取拍频信号的频率，最终计算得到物体的距离信息。

1、采用锯齿波扫频格式的FMCW激光雷达通过相干得到单频的拍频信号，其优点为信号容易处理。但是，当物体运动时产生多普勒频移，将引入测量误差，因此这种扫频格式仅仅适用于测量静止物体。

2、采用三角波扫频格式的FMCW激光雷达通过相干分别得到上、下半坡的拍频信号，数据处理较为复杂。测量时，分别提取上、下半坡拍频信号的频率，并将其相加能够消除多普勒频移对物体距离测量的影响，将其相减得到物体的速度信息。因此，在一次测量中，采用三角波扫频格式的FMCW激光雷达能够同时获取物体的距离与速度信息。

3、采用正弦波扫频格式的FMCW激光雷达易得到线性频率扫描，但是该扫频格式产生拍频信号的频率不稳定，并且具有测量精度较低的缺点，一般不采用这种扫频格式进行测量。

相关问答

汽车上的传感器有很多,汽车的正常工作是离不开传感器,下面我们一一具体了解下传感器。1、氧传感器:当氧传感器故障时,ECU无法获取这些信息,就不知道喷射的...

汽车传感器是智能传感器,可用于控制和处理机油压力,温度,排放水平,冷却液水平等。汽车中使用了多种传感器类型,了解这些传感器的工作原理至关重要,...

所谓的自动驾驶,实际就是一个模仿人类驾驶的行为。人开车,遇到任何一种状况,都需要先感知,再思考,最后行动的这么一个过程。而自动驾驶的感知就是来自于各...A...

发动机水温传感器安装在汽车的水道上和水箱上、老款本田安装在分电器下方、水道上的是温控开关:1、汽车水温传感器的内部是汽车水温传感器,温度愈低...

[最佳回答]在了解传感器原理之前我们必须要先去了解什么是传感器呢!传感器是一种检测装置,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...

[回答]今天汽车维修网小编给大家介绍的是关于汽车的知识,在日常使用汽车中经常会遇到各种类各样的问题,有朋友问到汽车维修网小编汽车凸轮轴传感器坏了是...

汽车氧传感器,便是电喷发动机自动控制系统中重要的意见反馈感应器,用于操纵汽车废气的消耗量。但各位有些不明白的是,实际上氧传感器也可以说是一种易损件品,...

[最佳回答]你这个问题是相当的专业啊,没有接触这个的人基本都不会懂的。说实话我对传感器也不是很了解,但是看到这个问题我非常感兴趣,我们一起对传感器进行探...

一、汽车水温传感器坏了会导致的现象1、有的车子不能提速,即使猛踩油门发送机也很难提速。2、有的只有故障灯常亮或伴有报警声,车子可以正常使用。二、原理...

汽车中都能看到电子技术的应用,比如GPS导航系统、传感技术,大大提高了汽车的使用性能。传感技术是应用于汽车发动机中的一种新型技术,在使用中虽然带来了一定...