汽车上四种速度传感器简介

1、概述

应用在汽车上的速度/减速度传感器有：

发动机转速传感器：其功用是检测发动机转速，并把检测结果输入到汽车仪表系统显示发动机工况；或输入发动机控制系统和底盘某些控制系统的ECU，用于燃油喷射量、点火提前角、动力传动等控制。

发动机转速的检测通常利用曲轴位置传感器的检测信号实现的。

车速传感器：其功用是检测汽车行驶速度，并把检测结果输入给汽车仪表系统，用于显示车速；或用于自动变速器系统、巡航定速系统等。

车速通常通过直接或间接检测汽车轮胎的转速获得的。

车轮转速传感器：其功用是检测车轮转速，并把检测结果输入ABS/ASR系统ECU，用于汽车的制动或驱动控制。

减速传感器：其功用是检测汽车的减速度，并把检测结果输入ABS系统的ECU，用于汽车的制动或驱动控制。

速度/减速度传感器的结构、原理一览表

2、发动机转速传感器

美国GM公司的霍尔式曲轴位置传感器

3、车速传感器

在汽车仪表系统中要显示车速；在汽车燃油喷射、自动变速器、ABS/ASR、巡航定速控制等系统中都要涉及到汽车的车速状况。车速通常通过直接或间接检测汽车轮胎的转速计算获得的。

1.功用

检测汽车行驶速度，并把检测结果输入给汽车仪表系统用于显示车速；或将检测的车速信号输入到需要车速信号的汽车控制系统的ECU。

2.车速传感器的类型

车速传感器的类型有：舌簧开关式、电磁感应式、光电式、可变磁阻式、霍尔式等

一、舌簧开关式车速传感器的结构、原理与检测

（一）舌簧开关式车速传感器的结构、原理

1.传感器的结构

如下图为舌簧开关式车速传感器的结构。

舌簧开关式传感器安置在车速表转子附近，当车速表驱动软轴回转时，永久磁铁也回转，磁铁的N、S 极将靠近或远离舌簧开关的触点。

舌簧开关式车速传感器

2.传感器的工作原理

如图当N、S磁极从接近舌簧开关到逐渐离开时，上下两个触点变为不同极性的磁极，触点互相吸引，开关变成闭合状态。

如图当N极或S极接近触点时，上下两个触点变为同一极性的磁极，触点互相排斥，所以舌簧开关断开。

转子磁铁一般是4极的，车速表驱动轴每回转一圈，就会输出4个脉冲。

舌簧开关式车速传感器应用于电子式车速/里程表

（二）舌簧开关式车速传感器的检测

用指针式万用表电压档检测舌簧开关式车速传感器，把表笔接在传感器连接器插头两端子上，起动机转动1~2s，观察电压表指针是否有脉冲电压产生，若无脉冲电压产生，表示传感器有故障，应当更换。

二、电磁感应式车速传感器的结构、原理与检测

（一）电磁感应式车速传感器的结构、原理

1.传感器的结构

如图车速传感器由永久磁铁和电磁感应线圈组成，它被固定安装在变速器输出轴附近的壳体上，输出轴上的驻车锁定齿轮为感应转子。

2.传感器的工作原理

当变速器输出轴转动时，驻车锁定齿轮的凸齿，不断地靠近或离开车速传感器，使线圈内的磁通量发生变化，从而产生交流电，车速越高，输出轴转速也越高，感应电压脉冲频率也越高，电控组件根据感应电压脉冲的频率计算汽车行驶的速度。

3.传感器的安装位置

电磁感应式车速传感器安装在自动变速器输出轴附近的壳体上，用于检测自动变速器输出轴的转速。

电控单元ECU根据车速传感器的信号计算车速，作为换挡控制的依据。

该传感器的安装情况如图所示。

（二）电磁感应式车速传感器的检测

1.开路检测：检测传感器的电阻。

2.模拟检测：检测传感器的输出波形。

3.开路检测：检测感应脉冲。

（三）变速器输入轴车速传感器

别克轿车车速传感器是电磁感应式，该传感器安装在自动变速器输入轴端。

该传感器的安装情况如图所示。

三、光电式车速传感器的结构、原理与检测

光电式车速传感器的结构、原理与曲轴或凸轮轴光电式位置传感器基本相同，检测方法类似。

车速表软轴每转一圈，传感器产生20个脉冲。

光电车速传感器原理

车速表电路框图

四、可变磁阻式车速传感器的结构、原理与检测

磁阻效应（Magneto-resistanceEffects）是指某些金属或半导体的电阻值随外加磁场变化而变化的现象。

磁阻效应在金属里可以忽略，在某些半导体中较大。

1.传感器的结构

主要有两个器件：磁环和内装有磁阻元件的混合集成电路。

2.传感器的原理

如图所示，当多极磁环绕其轴旋转时，使靠近磁环的混合集成电路内的磁阻元件处的磁场变化，从而使磁阻元件的电阻发生变化。

混合集成电路在磁阻元件的电阻变化时，输出与多极磁环绕旋转速度相对应的脉冲信号。

该传感器的优点是多极磁环可安装在变速器的输出轴上，这样可以取消仪表的软轴。

五、霍尔式车速传感器的结构原理

霍尔式车速传感器的结构、原理与曲轴或凸轮轴光电式位置传感器基本相同，检测方法类似。

4、轮速传感器

有关汽车制动或驱动的各类电子控制系统如：防抱死制动(ABS)、驱动防滑(ASR)或电子制动力分配(EBD)、转向制动控制(CBC)、电子稳定程序(ESP)等系统控制均需要获取车轮的转速状况。

车速通常检测汽车传动系统的转动，换算为汽车驱动轮的转速间接获得的。

轮速传感器一般是直接检测车轮的转速且所有车轮的转速均检测。

1.轮速传感器的功用

是检测车轮转速，并把检测结果输入ABS/ASR等用于制动或驱动控制的系统的ECU。

2.轮速传感器的类型

本节介绍的轮速传感器有电磁式、霍尔式两类。

其结构与原理与汽车其他位置的这类转速检测传感器类似。

一、电磁式轮速传感器的结构、原理与检测

1.传感器的结构

传感头：安装在不随车轮旋转的部件上，如转向节、悬架支承、半轴套管或制动底板上。

齿圈：安装在随车轮旋转的部件上，如轮毂、制动盘或半轴上。

2.传感器的特点

优点：

电磁式轮速传感器结构简单、成本低、对粉尘污染不敏感，传感头不需外接电源。

缺点：

输出信号的幅值和频率受转速影响大，抗电磁波干扰能力差，易产生误信号。

适于15~160 km/h

2.传感器的安装部位

安装在前轮上

安装在后轮上

二、霍尔式轮速传感器的结构、原理与检测

1.传感器的结构、原理

2.传感器的特点

输出信号电压幅值不受转速的影响，频率响应高，抗电磁波干扰能力强。

3.传感器的安装

类似于电磁感应轮速传感器。

5、减速度传感器

减速度传感器又称G传感器，通常用于四轮驱动汽车的ABS/ASR等与汽车驱动与制动控制有关的系统上。

汽车高附着系数路面上制动时其减速度大，在低附着系数路面上制动时其减速度小，当汽车行驶在雪地、结冰路等低附着系数路面上时，采取相应措施，以提高制动性能。

汽车在在低附着系数行驶时，其驱动轮通常会出现滑转现象。

两轮驱动的汽车上，ABS系统的ECU可根据轮速传感器传来的信号判断驱动车轮的滑转状况。

ABS系统在不同的附着系数路面将采用不同的防抱死制动方式。

1.减速度传感器的功用

用于获取汽车减速度信号；该信号送入ECU后，对路面的附着系数高低进行判断。

2.减速度传感器类型

减速度传感器有光电式、水银式、差动式变压式等。

一、光电式减速度传感器的结构、原理

1.感器的结构

光电式减速度传感器由两个发光二极管、两个光敏三极管一个透光板和信号转换电路组成。

光电式减速度传感器的结构

2.感器的工作原理

汽车匀速行驶时，传感器的透光板静止不动；汽车制动时，即减速行驶时，透光板由于惯性则随着减速度的变化而沿汽车的纵轴方向进行摆动。

透光板的作用是穿过或隔断发光二极管到光电三极管之间的光线，以此控制光电三极管的开与关。

两对发光二极管和光电三极管的组合可以将汽车的减速度分为4个等级。

光电式减速度传感器的工作原理

减速度率的等级与光敏三极管同断的关系

二、水银式减速度传感器的结构、原理

1.传感器的结构

水银式减速度传感器的结构如图所示，它主要由水银和玻璃管组成，这种传感器应用在日产4×4全轮驱动汽车上。

2.传感器的工作原理

当汽车制动时，若减速度小，玻璃管内的水银球基本不动，则输出电极1、2均与搭铁接通，意味着汽车处在附着系数较小的路面上，图(a)；

当汽车制动时，减速度大，水银在玻璃管内由于惯性作用前移，则输出电极1与搭铁接通，输出电极2与搭铁断开，意味着汽车处在附着系数较大的路面上，图(b)。

三、差动变压器式减速度传感器的结构、原理

1.传感器的结构

日本三菱汽车应用了如图所示的减速度传感器。

1)差动变压器线圈

2)铁芯：汽车减速时，铁芯受惯性力的作用可向前移动。

3)弹簧：使移动后的铁芯复位。

4)变压器油：对移动的铁芯起着阻尼作用。

5)印制电路板：处理差动变压器内感应电势信号。

2.传感器的工作原理

当汽车正常行驶时，差动变压器线圈内的铁芯处于线圈中间位置，输出电压为“0”；

当汽车减速时，由于铁芯受惯性力的作用向前移动，差动变压器内感应电势将发生变化，并以此变化作为ABS工作的控制信号。

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