第二章_電控發(fā)動機傳感器的結構原理與檢測

1、發(fā)動機電控技術教案課程名稱發(fā)動機電控技術總學時：20學時講課：10學時實習：10學時課程性質理實一體化課任課教師職 稱授課對象專業(yè) 年 班級 教學目的和要 求熟悉各傳感器的作用和類型掌握各傳感器的結構和工作原理熟悉各傳感器的常見故障及檢測教學重點和難 點電控發(fā)動機傳感器的結構電控發(fā)動機傳感器的工作原理教學進程第 次課第1次課第2次課授課章節(jié)概述傳感器結構原理與檢測學 時28備 注第二章 電控發(fā)動機傳感器的結構原理與檢測 教案（章節(jié)備課） 學時第一節(jié)概 述 教案內容教案內容教案內容教案內容教案內容教案內容教案內容教案內容一、傳感器的作用 電控發(fā)動機的控制模式如圖： 圖 電控發(fā)動機控制模式圖 傳感

2、器的進行數(shù)據(jù)采集并輸入到電控單元，電控單元進行數(shù)據(jù)處理后，發(fā)出控制指令控制執(zhí)行器工作；同時，電控單元也能對傳感器和執(zhí)行器進行功能診斷。傳感器的作用是進行信號變換，把被測的非電量信號轉換成電信號輸入到電控單元（ECU）。 電控單元按照設定的程序對這些信號進行分析計算，用于在發(fā)動機整個工作范圍內控制最優(yōu)燃油噴射量、噴射時間及點火控制、怠速控制、廢氣排放控制等以減少廢氣排放并提高發(fā)動機功率和燃油經(jīng)濟性。 二、傳感器的類型用于汽油發(fā)動機電子控制系統(tǒng)的傳感器主要有以下幾種類型：1、熱敏電阻 ：如溫度傳感器。2、電位計：如位置傳感器。3、電橋電路：如熱線（或熱膜）式空氣流量傳感器（也稱空氣流量計）。4、卡

3、門（KARMAN）渦流：如渦流式空氣流量傳感器。5、壓敏電阻：如壓力傳感器。6、壓電晶體：如爆震傳感器。7、石英振蕩晶體：如福特汽車早期車型采用的進氣歧管絕對壓力傳感器。8、熱化學效應：如氧傳感器。9、磁感應：如轉速傳感器。10、霍爾效應：如轉速傳感器。11、光電效應：如光電式曲軸位置傳感器。12、開關：如各種開關信號。三、傳感器接腳的類型1、電源 傳感器的電源有12V，也有5V，還有8V或9V。 圖 熱線式空氣流量計電路圖（1號腳為12V加熱電源） 圖 冷卻液溫度傳感器電路圖（2號腳為5V參考電源）圖 霍爾式車速傳感器電路圖（電源可能為12V、5V、8V、9V）2、搭鐵圖 帶進氣溫度傳感器的

4、空氣流量計電路圖 （直接搭鐵4號腳，控制模塊搭鐵3號腳）傳感器（接地）有兩種，一種是直接到車身的搭鐵，另一種是通過控制模塊的搭鐵（傳感器的搭鐵線）。 3、信號 傳感器的信號有兩種，一種是單信號，即一個傳感器只有一條信號線；另一種是雙信號，即一個傳感器有兩條信號，兩條信號可能相同也可能不同。 圖 帶進氣溫度傳感器的空氣流量計電路圖 （溫度信號5號腳，流量計信號1號腳）圖 冷卻液溫度傳感器電路圖 （2號腳為5V參考電源/信號）4、屏蔽 為了避免信號的干擾，傳感器信號線通常會有屏蔽線，屏蔽線可能占用傳感器接頭的接腳，也可能不占用。 圖 爆震傳感器線路圖（2號腳屏蔽線）四、傳感器信號的種類1、直流信號

5、（DC） 直流信號的波形如圖所示（以節(jié)氣門位置傳感器為例）。汽車上產生直流信號的傳感器或元件有：1）蓄電池電壓提供的（+12V）、控制單元所產生的參考電壓（+5V、+8V、+9V）。2）產生模擬信號的傳感器：如冷卻液溫度、節(jié)氣門位置、EGR閥門位置、氧傳感器、熱線式流量計（通用汽車大部分車型除外）、進氣歧管絕對壓力傳感器（福特汽車早期的車型除外）等。圖 直流信號波形圖2、交流信號（AC） 交流信號的波形如圖所示（以曲軸位置傳感器為例）。產生交流形式的傳感器或元件，如磁感應式曲軸/凸輪位置傳感器/車速傳感器等。 圖 交流信號波形圖3、固定脈沖信號（頻率調制/變頻特性） 固定脈沖信號的波形如圖所示

6、（以曲軸位置傳感器為例）。產生固定脈沖信號的傳感器，如霍爾效應凸輪/曲軸傳感器/車速傳感器、光學感應式凸輪/曲軸傳感器/車速傳感器等。圖 曲軸位置傳感器波形圖4、調變脈沖式信號（脈寬調制） 調變脈沖信號的波形如圖所示（以通用汽車點火系統(tǒng)控制為例）。控制模塊控制執(zhí)行元件的驅動信號，如噴油器的控制信號、發(fā)動機控制模塊發(fā)送到點火模塊的信號（如豐田IGT、通用EST信號等）。圖 通用汽車點火控制信號波形圖5、序列式信號（串行數(shù)據(jù)） 序列式信號的波形如圖所示（以CAN系統(tǒng)傳輸信號為例）汽車上會產生此種信號的元件，如控制模塊診斷系統(tǒng)的各種閃光碼、OBD-診斷協(xié)議、CAN系統(tǒng)傳輸信號等。圖 CAN系統(tǒng)傳輸信

7、號波形圖第二節(jié)傳感器結構原理與檢測教案內容教案內容教案內容教案內容教案內容教案內容教案內容教案內容教案內容教案內容教案內容教案內容教案內容教案內容教案內容教案內容教案內容教案內容教案內容教案內容教案內容教案內容教案內容教案內容教案內容教案內容教案內容教案內容教案內容教案內容一、空氣流量傳感器（MAF）1、空氣流量傳感器的功用 空氣流量傳感器簡稱空氣流量計 ，測量進入發(fā)動機氣缸的所有空氣流量，并轉換成電信號送給發(fā)動機電控單元ECU，空氣流量計信號是ECU決定噴油量和點火正時的基本信號之一。圖 空氣流量計安裝位置圖（在空氣濾清器和節(jié)氣門之間）2、空氣流量傳感器的類型、結構與工作原理空氣流量計按檢測

8、空氣流量的參數(shù)不同，可以分為體積流量型和質量流量型；按結構不同，可以分為翼板式（又稱葉片式）、卡門渦流式（又分為超聲波式和光學式）和熱線式（或熱膜式）。翼板式和卡門渦流式屬于體積流量型傳感器，必須同時檢測進氣溫度才能計算出空氣質量流量；熱線式（或熱膜式）屬于質量流量型傳感器，可直接測出空氣質量流量。（1）翼板式空氣流量計 原理：在發(fā)動機起動后，吸入的空氣把測量板從全閉位置推開，使之繞其軸偏轉。當氣流推力與計量板回位彈簧力平衡時。計量板便停留在某一位置上。進氣量愈大，計量板開啟的角度也愈來大。這時，測量板轉軸上的電位計滑臂也繞軸轉動，使電位計的輸出電壓隨之改變。這一信號輸入控制單元，控制單元再根

9、據(jù)進氣溫度傳感器的信號進行修正，即可測出實際的進氣流量。特點：存在機械磨損等缺點 圖 翼板式空氣流量計組成結構 傳感器的結構原理與檢測卡門渦流式空氣流量計是利用卡門渦流測量空氣流量的，通過測量單位時間內流過的漩渦數(shù)量，計算出空氣的流速和流量。 漩渦數(shù)量的測量方法有兩種：一種是采用超聲波測量法：即在渦源體的下游兩側設置一對超聲波發(fā)生器和接收器，當超聲波通過氣流中的漩渦時，其頻率相位會受到干擾而發(fā)生變化?？刂茊卧鶕?jù)這一變化便可計算出單位時間內流過的漩渦數(shù)量，從而測得空氣流速和流量。圖 超聲波渦流式空氣流量計（2）卡門渦流式空氣流量計另一種方法是采用反射鏡（光學）檢出法：在空氣流量計內設置一個反射

10、鏡和一對發(fā)光二極管和光敏晶體。反射鏡安裝在很薄的金屬片上，簧片在氣流漩渦壓力作用下產生振動。這時，發(fā)光二極管通過反射鏡射到光敏晶體上光束方向隨之發(fā)生變化，使光敏晶體以簧片的振動頻率導通和截止。因簧片的振動頻率與單位時間內流過的漩渦數(shù)量成比例，故控制單元便可測得空氣流量。特點：渦流式空氣流量計的響應速度 、測量精度高、進氣阻力小、無磨損等優(yōu)點，但它成本較高。 圖 熱線式空氣流量計結構（3）熱絲（熱膜式）空氣流量計原理（熱絲式）：在其進氣道內的取樣管中有一根鉑絲（即熱線），經(jīng)通電后發(fā)熱。當發(fā)動機起動后，空氣流過鉑絲周圍，使其熱量散失，溫度下降，與鉑絲相連的橋式電路將改變電流，以保持鉑絲溫度恒定，即

11、當空氣流量變化時，流過鉑絲的電流也隨之發(fā)生變化。將這種變化轉化成電壓或頻率信號輸入控制單元，即可測得實際的空氣流量。圖 橋式電路原理圖橋式電路原理：在恒溫差控制電路中，發(fā)熱元件電阻RH和溫度補償電阻（進氣溫度傳感器）RT分別連接在四等電橋的兩個臂上。當發(fā)熱元件的溫度高于進氣溫度時，電橋電壓才能達到平衡。加熱電流由控制電路A進行控制，其目的是使發(fā)熱元件的溫度與溫度補償電阻的溫度之差保持恒定。 當電橋電流增大時，取樣電阻Rs上的電壓就會升高，從而將空氣流量的變化轉換為電壓信號Us的變化。信號電壓輸入ECU后，ECU便可根據(jù)信號電壓的高低計算出空氣質量流量的大小。 圖 旁通式空氣流量計圖 熱膜式空氣

12、流量計主通式熱線空氣流量計：流量計的熱線和進氣溫度傳感器都安裝在主氣道中的取樣管內。旁通式熱線空氣流量計：將熱線繞在陶瓷心管上，并置于旁通氣道內。 有些車型采用熱膜式空氣流量計，其發(fā)熱體不是熱線而是熱膜，即固定在樹脂薄膜上的熱電阻膜片。其測量原理與熱線式空氣流量計基本相同。 特點：熱線式和熱膜式空氣流量計測量精度高、響應速度快，且進氣阻力小 。傳感器的結構原理與檢測3、空氣流量傳感器的常見故障與檢測空氣流量計的檢測內容包括空氣流量計的電源、信號和信號接地。檢測空氣流量計的信號可用萬用表、診斷儀和示波器。圖 翼板式空氣流量計的接腳 （1）翼板式空氣流量計檢測以典型的七腳六線式為例：E1 和Fc組

13、成油泵開關，全關閉時斷開，微開流量板時導通；Vc為控制單元提供的5V參考電源，E2為回饋搭鐵；Vs為流量計信號線，在點火開關轉到“ON”位置時，有0.2-0.5V信號，怠速時有2.3-2.8V信號；THA為進氣溫度傳感器信號，20ºC時THA-E2電阻2-3K，40ºC時THA-E2電阻0.9-1.3K，60ºC時THA-E2電阻0.4-0.7K。傳感器的結構原理與檢測（2）卡門渦流式空氣流量計檢測圖 光學渦流式空氣流量計的接腳以用在LS400 1UZ-FE發(fā)動機上的光學渦流式流量計為：有五個接腳Vc為5V電源KS為流量計脈沖信號，用電表可測得2-4V的電壓；E2

14、為反饋搭鐵；E1為搭鐵；THA為進氣溫度信號。 傳感器的結構原理與檢測以用在三菱汽車上的超聲波渦流式流量計為例：測試規(guī)格如下：電源：+12V；搭鐵：0V；反饋搭鐵：0.1-0.3V；+5V電源；由控制單元供給傳感器的共同電源；大氣壓力：偵測目前大氣壓力及海拔高度的傳感器；標準值：海平面時3.7-4.3V。海拔1200米時：3.2-3.8V。進氣溫度：偵測目前進氣溫度的傳感器；標準值：0ºC時3.2-3.8V 20ºC時2.3-2.9V設定信號：偵測負荷，重新校正空氣流量計信號；標準值：發(fā)動機怠速時為0-1V 3000轉/分鐘時為6-9V流量信號：根據(jù)轉速及進氣量改變頻率信號

15、。如果利用電壓表測量時，發(fā)動機怠速時為2.2-3.2V，當加速到2000轉/分鐘時為0-1V。傳感器的結構原理與檢測圖 熱線式空氣流量計的接腳（3）熱絲式空氣流量計檢測熱線式空氣流量計有一般三線、四線、五線三種。三線式空氣流量計3個接腳分別為+12V電源、搭鐵和信號線。四線式多一條控制單元提供的5V參考電源線，也有的車型是防干擾（屏蔽）線。五線式比三線式多了進氣溫度信號和搭鐵線。傳感器的結構原理與檢測圖 空氣流量計信號波形大部分車型熱線式空氣流量計的信號是模擬信號，可用數(shù)字萬用表直流電壓檔測量，也可用檢測儀器顯示直流信號電壓。 傳感器的結構原理與檢測典型汽車空氣流量傳感器： 大眾SANTANA

16、 3000汽車上采用是熱膜式空氣流量計。輸出信號是數(shù)字信號?？諝饬髁坑嬤B接器上有5個接腳（端子），由電源繼電器給空氣流量計接腳2提供12V電源，接腳1為進氣溫度傳感器信號線，接腳3、4、5分別為搭鐵接腳、5V電源接腳、信號接腳空氣流量計接腳信 號接通點火開關怠速2000轉/分2-312V12V12V4-35V5V5V5-31V1.46V1.76V表 大眾SANTANA 3000空氣流量計檢測數(shù)據(jù)標準值傳感器的結構原理與檢測圖 別克君威空氣流量計電路圖圖 別克君威熱線式空氣流量計通用別克君威車采用的熱線型空氣流量計，由于在空氣流量計內部裝置了一個A/D轉換器，所以其輸出信號是數(shù)字頻率信號。傳感器

17、的結構原理與檢測空氣流量計接腳信 號接通點火開關怠速2000轉/分A-B1.93g/s3.95g/s9.50g/s表 別克君威車空氣流量計檢測數(shù)據(jù)標準值 二、曲軸位置傳感器（CKP，CPS）與凸輪軸位置傳感器（CMP，CIS） 1、曲軸位置傳感器與凸輪軸位置傳感器的功用曲軸位置傳感器又稱為發(fā)動機轉速傳感器、曲軸轉角傳感器等。一般安裝在分電器內、曲軸飛輪旁、曲軸皮帶輪后，也有的安裝在發(fā)動機缸體上。 功用：采集發(fā)動機曲軸轉速與轉角信號并輸入ECU，以便計算確定并控制噴油提前角與點火提前角。凸輪軸位置傳感器又稱為氣缸識別傳感器。安裝在分電器內、凸輪軸前或后端。功用：采集配氣凸輪軸的位置信號并輸入EC

18、U，以便確定活塞處于壓縮（或排氣）沖程上止點的位置。2、曲軸位置傳感器與凸輪軸位置傳感器的類型、結構與工作原理 曲軸位置傳感器與凸輪軸位置傳感器有光電式、磁感應式和霍爾式三種類型。 （1）光電式曲軸位置與凸輪軸位置傳感器 日產、三菱汽車公司生產的光電式曲軸位置與凸輪軸位置傳感器安裝在分電器內，主要由信號發(fā)生器、信號盤（即信號轉子）、配電器、傳感器殼體和線束插頭等組成。圖 光電式曲軸位置與凸輪軸位置傳感器傳感器的結構原理與檢測結構（以6缸為例）：信號盤是傳感器的信號轉子，壓裝在傳感器軸上，在靠近信號盤的邊緣位置制作有間隔弧度均勻的內、外兩圈透光孔。其中，外圈制作有360個長方形透光孔（縫隙），間

19、隔弧度為1°，用于產生曲軸轉角與轉速信號；6缸發(fā)動機信號盤內圈制作有6個透光孔（長方形孔），間隔弧度為60°，用于產生6缸各個氣缸的上止點位置信號，其中有1個長方形寬邊稍長的透光孔，用于產生第一缸上止點位置信號。 信號發(fā)生器固定在傳感器殼體上，由Ne信號（曲軸位置信號）發(fā)生器、G信號（凸輪軸位置信號）發(fā)生器以及信號處理電路組成，Ne與G信號發(fā)生器均由一只發(fā)光二極管LED和一只光敏晶體管（三極管）組成，兩只LED分別正對著兩只光敏三極管。 傳感器的結構原理與檢測工作原理：當信號盤上的透光孔旋轉到LED與光敏晶體管之間時，光敏晶體管導通，其集電極輸出低電平（0.10.3V）；當

20、信號盤上的遮光部分旋轉到LED與光敏晶體管之間時，光敏晶體管截止，其集電極輸出高電平（4.8 5.2 V）。當傳感器軸隨曲軸和配氣凸輪軸轉動時，LED發(fā)出的光線受信號盤透光和遮光作用就會交替照射到信號發(fā)生器的光敏晶體管上，信號傳感器中就會產生與曲軸位置和凸輪軸位置對應的脈沖信號。傳感器的結構原理與檢測（2）磁感應式曲軸位置與凸輪軸位置傳感器結構：磁感應式傳感器主要由信號轉子、傳感線圈、永久磁鐵和導磁磁軛組成。 工作原理： 磁力線穿過的路徑為：永久磁鐵N極定子與轉子間的氣隙轉子凸齒信號轉子轉子凸齒與定子磁頭間的氣隙磁頭導磁板（磁軛）永久磁鐵S極。當信號轉子旋轉時，磁路中的氣隙就會周期性的發(fā)生變化

21、，磁路的磁阻和穿過信號線圈磁頭的磁通量隨之發(fā)生周期性的變化。根據(jù)電磁感應原理，傳感線圈中就會感應產生交變電動勢。 信號轉子每轉過一個凸齒，傳感線圈中就會產生一個周期的交變電動勢，即電動勢出現(xiàn)一次最大值和一次最小值，傳感線圈也就相應地輸出一個交變電壓信號。 傳感器的結構原理與檢測傳感器的結構原理與檢測圖 豐田汽車磁感應式曲軸與凸輪軸位置傳感器結構圖豐田汽車磁感應式曲軸與凸輪軸位置傳感器：豐田計算機控制系統(tǒng)TCCS（Toyota Computer Control System）采用的磁感應式曲軸與凸輪軸位置傳感器，安裝在分電器內，由上、下兩部分組成。上部分為凸輪軸位置傳感器，又稱為基準信號或G信號

22、發(fā)生器，其功用是產生氣缸識別信號。下部分為曲軸位置傳感器，又稱為Ne信號發(fā)生器，其功用是產生曲軸轉速與轉角信號。 傳感器的結構原理與檢測圖 豐田汽車G信號發(fā)生器結構與輸出波形圖G信號：發(fā)生器由No.1信號轉子、傳感線圈G1、G2和磁頭等組成，信號轉子固定在傳感器軸上，其徑向尺寸設計成兩個半徑不同、弧度各占180°的圓弧，從而形成兩個凸臺和一個弧度為180°的凸緣。傳感線圈G1、G2相隔180°安裝，G1線圈產生的信號對應于發(fā)動機第六缸活塞壓縮上止點前10°（ BTDC 10°）、G2線圈產生的信號對應于第一缸活塞壓縮上止點前10°（

23、BTDC 10°）。信號電壓的波形如圖所示。傳感器的結構原理與檢測圖 豐田汽車NE信號發(fā)生器結構與輸出波形圖Ne信號：發(fā)生器安裝在傳感器殼體下部，主要由No.2信號轉子、Ne傳感線圈和磁頭組成。信號轉子固定在傳感器軸上，傳感器軸由配氣凸輪軸驅動旋轉，傳感器軸的頂端套裝有分火頭。信號轉子外緣設制有24個凸齒，傳感線圈及磁頭固定在傳感器殼體內。信號電壓的波形如圖所示。傳感器的結構原理與檢測（3）霍爾式曲軸與凸輪軸位置傳感器 （a）霍爾式凸輪軸位置傳感器 （b）霍爾信號發(fā)生器（C）信號轉子盤 霍爾式傳感器都是根據(jù)霍爾效應制成。如大眾的凸輪軸位置傳感器 。大眾汽車采用的霍爾式凸輪軸位置傳感器

24、（如圖（a）所示）安裝在發(fā)動機配氣凸輪軸的一端，主要由霍爾信號發(fā)生器（如圖（b）所示）和信號轉子組成。傳感器的結構原理與檢測工作原理：當隔板（也稱葉片或切割片）進入氣隙（即在氣隙內）時，霍爾元件不產生電壓，傳感器輸出高電平（5V）信號；當隔板離開氣隙（即窗口進入氣隙）時，霍爾元件產生電壓，傳感器輸出低電平信號（0.1V），如圖所示。發(fā)動機曲軸每轉兩轉，霍爾傳感器信號轉子就轉一圈，對應產生一個低電平信號和一個高電平信號，其中低電平信號對應于1缸壓縮上止點前一定角度。圖 霍爾效應信號別克君威3.0L： 霍爾式曲軸位置傳感器，通常稱作24X傳感器，起動時及轉速在1600轉/分以下時發(fā)動機ECU以其信

25、號計算噴油量和點火提前角，24X傳感器安裝在曲軸前端，采用觸發(fā)葉片的結構型式，如圖所示。在發(fā)動機的曲軸皮帶輪前端固裝著信號輪，與曲軸一起旋轉。信號輪外緣上均勻分布著24個窗口。圖 別克君威24X霍爾式曲軸位置傳感器信號輪圖三種傳感器的比較：傳感器類型是否需要外電源信號與轉速關系信號抗干擾性磁感應式不需要轉速增加，振幅增強，頻率增加。不利于低速測量較差光電式需要轉速增加，振幅基本不變，頻率增加。低速性較好較好霍爾式需要轉速增加，振幅基本不變，頻率增加。低速性較好較好傳感器的結構原理與檢測3、曲軸位置傳感器與凸輪軸位置傳感器的常見故障與檢測（1） 光電感應式曲軸位置傳感器檢測 用萬用表直流電壓檔檢

26、測傳感器信號電壓接腳（如圖），起動發(fā)動機時的電壓應為0.21.2V。起動后怠速運轉期間，信號電壓應為1.82.5V。否則應更換曲軸位置傳感器。光電感應式曲軸位置傳感器信號波形如圖所示。圖 光電感應式曲軸位置傳感器接腳圖 圖 光電感應式曲軸位置傳感器信號波形圖 傳感器的結構原理與檢測（2） 磁感應式曲軸位置傳感器檢測磁感應式曲軸位置傳感器的檢測內容包括線圈電阻和輸出信號檢查。線圈電阻約幾百歐姆至1千歐左右，輸出信號采用交流電壓檔測量，信號電壓隨轉速升高而升高。圖 磁感應式曲軸位置和凸輪軸位置傳感器的波形圖 （3） 霍爾式曲軸位置傳感器檢測霍爾式曲軸位置傳感器的檢測方法有一個共同的特點，即主要通過

27、測量有無輸出脈沖信號（5V或12V方波）來判斷其工作性能是否良好。圖 曲軸位置傳感器控制電路圖 三個接腳分別為：電源、信號和搭鐵。當飛輪齒槽通過傳感器時，霍爾傳感器輸出脈沖信號，高電位為12V，低電位為0.3V。 接腳測試條件測試值A-C點火開關置“ON”12VB-C發(fā)動機運轉O.312V之間變化A-B拔下傳感器插頭點火開關置“OFF”R=三、節(jié)氣門位置傳感器（TPS） 1、節(jié)氣門位置傳感器的功用安裝位置：節(jié)氣門位置傳感器安裝在節(jié)氣門體旁，與節(jié)氣門軸聯(lián)動。節(jié)氣門位置傳感器的功用：一是將節(jié)氣門開度(即發(fā)動機負荷)轉變?yōu)殡娦盘栞斎氚l(fā)動機ECU，以修正空燃比適合發(fā)動機工況的變化；二是在裝備電子控制自

28、動變速器的汽車上，自動變速器控制單元把節(jié)氣門位置傳感器信號和車速信號作為確定變速器換擋時機和變矩器鎖止時機的主要信號；三是當空氣流量計無信號時，發(fā)動機ECU將節(jié)氣門開度信號和發(fā)動機轉速信號來計算進氣量，取代空氣流量計信號。傳感器的結構原理與檢測2、節(jié)氣門位置傳感器的類型、結構與工作原理類型：常用的節(jié)氣門位置傳感器有觸點（開關）式、可變電阻（滑動電阻）式、綜合式等幾種。 可變電阻式節(jié)氣門位置傳感器應用最廣泛，如圖所示，其信號輸出是線性量的。 傳感器的結構原理與檢測（1）觸點式節(jié)氣門位置傳感器圖 觸點式節(jié)氣門位置傳感器結構：觸點式節(jié)氣門位置傳感器內部有兩對觸點，即怠速開關觸點和全負荷開關觸點。工作

29、原理：發(fā)動機在怠速或強制怠速時，怠速觸點閉合，控制單元根據(jù)此信號對怠速時的混合氣進行微調，并修正點火提前角，切斷廢氣再循環(huán)系統(tǒng)；強制怠速時，暫時切斷供油。當節(jié)氣門開度超過一定角度時，全負荷觸點閉合，控制單元據(jù)此信號加濃混合氣，提高發(fā)動機的輸出功率。缺點：測量的信號不準確。（2）可變電阻式節(jié)氣門位置傳感器圖 可變電阻式節(jié)氣門位置傳感器可變（滑動）電阻式節(jié)氣門位置傳感器是一種線性電位計?？刂茊卧ㄟ^該傳感器可以獲得節(jié)氣門開度從全閉到全開連續(xù)變化的信號，以及開閉速度的信號，從而精確判斷發(fā)動機的運行工況，以提高控制精度和效果。 傳感器的結構原理與檢測（3）綜合式節(jié)氣門位置傳感器圖 綜合式節(jié)氣門位置傳感

30、器綜合式節(jié)氣門位置傳感器是由一個怠速開關觸點和可變（滑動）電阻組成的。怠速時，怠速觸點閉合，輸出怠速信號，其他工況隨節(jié)氣門開度的增大，輸出信號電壓也提高，直到全開時電壓達到最大。 傳感器的結構原理與檢測3、線性量節(jié)氣門位置傳感器的常見故障與檢測圖 別克君威節(jié)氣門位置傳感器電路線性量節(jié)氣門位置傳感器內部結構是一個可變（滑動）電阻，可用診斷儀讀取信號電壓或節(jié)氣門開度，怠速時約0.50.6V，節(jié)氣門全開時約4.5V。 也可用萬用表電阻檔和直流電壓檔檢測節(jié)氣門位置傳感器的電阻與直流電壓信號。 線性量節(jié)氣門位置傳感器的接線有3線（可變電阻式）和4線（綜合式）兩種，日本車系一般采用4線，其它車系一般采用3

31、線。 傳感器的結構原理與檢測（1）萬用表檢測以別克君威3線的線性量節(jié)氣門位置傳感器（電路如圖）為例，介紹其檢測方法。 拔去節(jié)氣門位置傳感器的插頭，接通點火開關，測量線束處A接腳電壓，發(fā)動機控制模塊從33腳輸出的開路電壓是5V。 緩慢打開節(jié)氣門，測量節(jié)氣門位置傳感器B、C腳的電阻值，應該連續(xù)變化，不能有突變、斷路或短路。 接上插頭，接通點火開關，測量B、C腳的信號電壓，當節(jié)氣門關閉時信號電壓為0.5V，當節(jié)氣門全開時電壓為4.5V，隨著節(jié)氣門緩慢打開，信號電壓應從0.5V逐漸升高至4.5V，信號電壓應該連續(xù)變化，不能有突變、斷路或短路。傳感器的結構原理與檢測（2）用診斷儀檢測采用診斷儀檢測節(jié)氣門

32、電位計信號電壓數(shù)據(jù)流，直接顯示信號電壓和節(jié)氣門開度。 接通點火開關，觀察節(jié)氣門開度變化時的信號電壓，顯示標準波形。 （3）示波器檢測有故障的節(jié)氣門位置傳感器信號波形： 標準的節(jié)氣門位置傳感器信號波形 ：四、進氣歧管絕對壓力傳感器（MAP）1、進氣歧管絕對壓力傳感器的功用進氣歧管絕對壓力傳感器簡稱進氣壓力傳感器，安裝在進氣歧管上。 功用：依據(jù)發(fā)動機的負荷狀態(tài)測出進氣歧管內絕對壓力的變化，并轉換成電壓信號與發(fā)動機轉速信號一起輸送到ECU，推算出吸入發(fā)動機的空氣量，它是決定噴油器基本噴油量和點火時刻的依據(jù)。 傳感器的結構原理與檢測2、進氣歧管絕對壓力傳感器的類型、結構與工作原理 圖 進氣歧管絕對壓力

33、傳感器類型：主要有膜盒式和應變儀式進氣歧管絕對壓力傳感器。結構：主要由硅膜片、真空室、混合集成電路、真空管接頭和線束插頭等組成 （1）膜盒式進氣歧管絕對壓力傳感器圖 膜盒式進氣歧管絕對壓力傳感器膜盒式進氣歧管絕對壓力傳感器內的彈性金屬膜盒與大氣相通。與膜盒連接在一起的銜鐵可以在線圈繞組中移動。當進氣歧管壓力發(fā)生變化時，膜盒膨脹，銜鐵在線圈繞組內的位置隨之發(fā)生相應的變化，從而影響線圈繞組周圍的電磁場。這樣便可把膜盒的機械運動轉換成電信號。控制單元根據(jù)這個信號即可測出進氣歧管壓力。 傳感器的結構原理與檢測（2）應變儀式進氣歧管絕對壓力傳感器圖 應變儀式進氣歧管絕對壓力傳感器硅片上的四個電阻連接成橋

34、式電路。當進氣歧管壓力變化時，硅膜片隨之發(fā)生變形。這時傳感器電阻的阻值即隨之發(fā)生相應的變化，使橋式電路輸出正比于進氣壓力的電壓信號?？刂茊卧鶕?jù)該信號即可測出進氣歧管的壓力。 傳感器的結構原理與檢測圖 進氣歧管絕對壓力傳感器的檢測（2）傳感器參考電壓的檢測（萬用表檢測）進氣歧管絕對壓力傳感器根據(jù)接腳一般可分為3線式和4線式。3線式傳感器的接腳分別為5V電源線、搭鐵線和信號線；4線式進氣歧管絕對壓力傳感器的另一個接腳為進氣溫度傳感器信號線。以別克君威為例:用萬用表檢測時應選用直流電壓檔，拆開進氣歧管絕對壓力傳感器的端頭，接通點火開關，電源線的開路電壓約+5伏。信號電壓通常怠速時約1.25V，節(jié)氣

35、門全開時略低于5V，全減速時接近0V。3、進氣歧管絕對壓力傳感器的常見故障與檢測 （1）檢查真空軟管的連接情況傳感器的結構原理與檢測（3）診斷儀檢測 用診斷儀檢測可讀取電壓值或進氣歧管絕對壓力值數(shù)據(jù)流。 （4）示波器檢測 關閉所有附屬電氣設備，起動發(fā)動機，并使其怠速運轉，怠速穩(wěn)定后，檢查怠速時的輸出信號；將發(fā)動機轉速從怠速加到節(jié)氣門全開，并持續(xù)2秒鐘，再減速回到怠速工況，持續(xù)2秒鐘，再急加速至節(jié)氣門全開，然后再回到怠速，將波形定位在屏幕上，應有類似圖的波形出現(xiàn)。五、溫度傳感器 1、溫度傳感器的功用電控發(fā)動機上的溫度傳感器有冷卻液溫度傳感器、進氣溫度傳感器、燃油溫度傳感器和排氣溫度傳感器等。功用

36、：是將被測對象的溫度信號轉變?yōu)殡娦盘栞斎腚娍貑蜤CU，以便ECU 修正控制參數(shù)或判斷檢測對象的熱負荷狀態(tài)。2、溫度傳感器的類型、結構與工作原理（1）冷卻液溫度傳感器（ECT，CTS）又稱水溫傳感器，是雙線的傳感器，如圖所示。安裝在發(fā)動機冷卻水道上。功用：是將發(fā)動機冷卻液溫度信號變換為電信號輸入發(fā)動機電控單元ECU，供ECU修正噴油時間和點火時間，使發(fā)動機處于最佳工作狀態(tài)。 傳感器的結構原理與檢測（2）進氣溫度傳感器（ACT，IAT）安裝位置：有的安裝在進氣管路中，有的裝空氣流量計內，有的裝在進氣歧管絕對壓力傳感器內。功用：是將進氣溫度信號變換為電信號輸入發(fā)動機電控單元ECU，以便ECU修正噴油

37、量。作用原理：進氣溫度傳感器是雙線的傳感器，內部是一個負溫度系數(shù)的熱敏電阻，根據(jù)電阻變化產生不同的信號電壓，溫度升高時阻值下降，信號電壓也下降。 （3）燃油溫度傳感器燃油溫度傳感器安裝在燃油箱中，其功用是檢測燃油溫度，ECU根據(jù)此信號對噴油量進行修正。（4）排氣溫度傳感器排氣溫度傳感器有兩種類型：一是在豐田、日產、三菱汽車采用的廢氣再循環(huán)（EGR）排氣溫度傳感器，用于檢測EGR閥是否打開；二是安裝在排氣管中，其功用是檢測排氣溫度，檢測三元催化反應器是否堵塞。 傳感器的結構原理與檢測3、溫度傳感器的常見故障與檢測（1）電阻檢測電阻值在不同的車型上其特性略有差異，一般溫度為20時，電阻值約為200

38、0-3000左右，溫度為100時，電阻值約為2000-300左右。（2）電壓檢測ECU中的電阻R與冷卻液溫度傳感器中熱敏電阻（NTC）相串聯(lián)，由ECU提供+5V穩(wěn)壓電源。當冷卻液溫度變化時，熱敏電阻值及其分壓值發(fā)生變化，輸入ECU的信號電壓值也跟著變化。 傳感器的結構原理與檢測圖 冷卻液溫度傳感器電路（以冷卻液溫度傳感器為例 ）六、爆震傳感器（KS）1、爆震傳感器的功用功用：是檢測發(fā)動機有無爆震現(xiàn)象，并將信號送入發(fā)動機ECU, 發(fā)動機ECU根據(jù)爆震傳感器信號修正點火提前角。爆震傳感器安裝在缸體上。 2、爆震傳感器的類型、結構與工作原理 發(fā)動機爆震的檢測方法有以下三種：氣缸壓力；發(fā)動機機體振動或

39、燃燒噪聲。 常用壓電晶體式爆震傳感器是以接收加速度信號的形式，來判別爆震是否產生。 它由兩個壓電元件同極性相向對接，配重將加速度變換成作用于壓電元件上的壓力，所用的配重由一根螺絲固定于殼體上，輸出電壓由這兩個壓電元件的中央取出，構造簡單，制造時不需調整。 3、爆震傳感器的常見故障與檢測（以別克君威為例） （1）萬用表檢測當打開點火開關，不起動發(fā)動機時，33號接腳與搭鐵點間電壓應為2.5V，當用金屬物輕擊爆震傳感器附近缸體時，電壓應在 2.5V上下擺動。 用萬用表測量爆震傳感器電阻，電阻值5M左右。 （2）診斷儀檢測采用診斷儀可讀取故障碼，還可讀取各缸檢測爆震控制點火滯后角。（3）示波器檢測當發(fā)

40、動機產生敲缸、振動、爆震時，爆震傳感器輸出波形的峰值電壓和頻率會增加，爆震傳感器通常設計成量程5-15HZ，當發(fā)動機控制模塊接收到這些頻率時，發(fā)動機控制模塊將延遲點火時刻，以阻止繼續(xù)爆震。爆震波形如圖所示。 （4）安裝注意安裝爆震傳感器時，必須保證按規(guī)定力矩擰緊：如果安裝力矩太大，可能造成傳感器破裂或傳感器反應過于靈敏（點火延遲）；力矩太小，則爆震反應不靈敏。標準擰緊力矩為20 N·m。嚴重的撞擊可能導致爆震傳感器損壞，因此不要采用跌落過的爆震傳感器。七、氧傳感器（O2S）1、氧傳感器的功用氧傳感器裝在排氣管上。作用：是探測排氣中氧的含量多少。它是電控發(fā)動機閉環(huán)控制中十分重要的反饋信

41、息。 氧傳感器實際上是用來探測空燃比是比理論空燃比濃，還是比理論空燃比稀，以獲得上次噴油時間是過長或是過短，并將該信息變成電信號送入發(fā)動機電控單元ECU，用來對噴油時間進行修正，以達到混合氣的空燃比保持在理論值附近的一個狹小范圍內。2、氧傳感器傳感器的類型、結構與工作原理 1）氧化鋯式氧傳感器氧傳感器分為氧化鋯（ZrO2）式和氧化鈦（ TiO2）式兩種類型。氧化鋯式氧傳感器又分為加熱型與非加熱型氧傳感器兩種，現(xiàn)代發(fā)動機上普遍采用加熱型氧傳感器。特點是在較低的排氣溫度下（如怠速）仍能保持工作，使用壽命可大于16萬公里?？杖急葌鞲衅鳎ㄇ埃?氧傳感器（后）結構：加熱型氧傳感器內部結構如圖所示。傳感器

42、裝有陶瓷鋯管、陶瓷加熱元件，它們借陶瓷支承管，碟形彈簧固裝在傳感器殼體內。傳感器內各種零件都由金屬護套固定和對中，金屬護套除了支承碟形彈簧外，還保護傳感器內部不被污染。傳感器的結構原理與檢測工作原理：氧傳感器是按固態(tài)電解質的氧濃差原電池原理制成的。發(fā)動機工作時，陶瓷鋯管的內表面與大氣（外界空氣）相通，外表面被排氣管中排出的廢氣包圍。兩邊的氧濃度相差懸殊。 當混合氣稀時，排氣含氧較多，兩側的濃度差小，只產生很小的電壓；當混合氣濃時，排氣含氧較少，加之鉑電極的催化作用，兩側的濃度差急劇增大，兩電極間的電壓便突然增大。 傳感器的結構原理與檢測氧傳感器產生的信號電壓在過量空氣系數(shù)=1時產生突變。當&g

43、t;1（混合氣?。r，氧傳感器輸出信號電壓幾乎為零（小于100 mV）；當<1（混合氣濃）時，氧傳感器輸出信號電壓接近1V（8001 000 mV。氧傳感器相當于一個混合氣濃稀開關。不同的氧傳感器，其輸出特性有一些差異。 當氧傳感器工作正常時，輸出電壓在高電平（0.9V）與低電平（O.1V）之間變動的頻率，每分鐘至少10次。 氧化鋯式氧傳感器必須滿足：發(fā)動機溫度高于60；氧傳感器自身溫度高于300；發(fā)動機工作在怠速工況和部分負荷工況三個條件，才能正常調節(jié)混合氣濃度。2）氧化鈦式氧傳感器二氧化鈦（ TiO2）屬于N型半導體材料，其阻值大小取決于材料溫度以及周圍環(huán)境中氧離子的濃度， （1）結

44、構 主要由二氧化鈦傳感元件、鋼質殼體、加熱元件和電極引線等組成。（2）工作原理 由于二氧化鈦半導體材料的電阻具有隨排氣中氧離子濃度的變化而變化的特性，因此氧化鈦式氧傳感器的信號源相當于一個可變電阻。傳感器的結構原理與檢測3）寬量程氧傳感器寬量程氧傳感器能在=0.72.2空氣成分的寬范圍內精確地給出連續(xù)的特征變化曲線，響應時間小于100ms；結構緊湊結實；良好的抗老化、腐蝕、沉淀、中毒等能力；對路面沖擊不敏感；雙層保護套管；使用壽命>160,000km。傳感器的結構原理與檢測（1）結構 寬量程氧傳感器外形尺寸比普通的氧傳感器僅大幾毫米，內部結構如圖所示。傳感器的結構原理與檢測寬量程氧傳感器

45、主要由氧化鋯參考電池、氧化鋯泵電池、擴散孔、擴散室、控制器A和B等組成 寬量程氧傳感器以普通氧化鋯型氧傳感器為基礎擴展而來，氧化鋯型氧傳感器有一特性，就是當氧離子移動時會產生電動勢，若相反將電動勢加在氧化鋯組件上，即會造成氧離子的移動。傳感器的結構原理與檢測氧化鋯參考電池與氧化鋯氧傳感器的工作原理相同，其功用是感知通過擴散小孔進入擴散室的廢氣中的氧濃度，并在內、外兩電極之間產生電動勢Us。氧化鋯泵電池則相當于一個氧氣泵，通過給其輸入泵電流，將廢氣中的氧“泵入”擴散室，或將擴散室中的氧“泵出”?？刂破鞯墓τ脛t是力圖使擴散室內的氧濃度保持不變，即保持氧化鋯參考電池產生的電動勢Us為0.45V（參考

46、電壓Uu）的平衡狀態(tài)，如圖所示。傳感器的結構原理與檢測當混合氣較濃，廢氣中的氧濃度較小時，氧化鋯參考電池將產生高于0.45V的電動勢， 單元泵以原來的工作電流工作，泵入測試室的氧量少。此時控制單元增大單元泵的工作電流，使單元泵旋轉速度增加，增加泵氧速度，單元泵泵入測試室中的氧量增加，使電壓值恢復到450mV。工作過程如圖所示。傳感器的結構原理與檢測當混合氣較稀，廢氣中的氧濃度較大時，泵在原來的轉速下會泵入較多的氧，測試室中氧的含量較多，電壓值下降。加大噴油量，同時減少單元泵的工作電流。為能使電壓值盡快恢復到450mV的電壓值，減小單元泵的工作電流，使泵入測試室的氧量減少。單元泵的工作電流傳遞給

47、控制單元，控制單元將其折算成電壓值信號。工作過程如圖所示。 傳感器的結構原理與檢測隨廢氣中的氧濃度變化，氧化鋯參考電池產生的電動勢Us變化，而要恢復到Us為0.45V的平衡狀態(tài)，所需的泵電流也隨之成正比變化，通過控制器將變化的泵電流信號轉換成連續(xù)變化的電壓信號Uo（05V），ECU根據(jù)此電壓信號即可確定混合氣的實際濃度。寬量程氧傳感器能夠在1020的空燃比范圍內連續(xù)工作，輸出的信號電壓隨空燃比增大而成正比增大，其輸出特性如圖所示。傳感器的結構原理與檢測4）前后雙氧傳感器為了監(jiān)測三元催化反應器的轉化效率，一般都設兩個氧傳感器。 （1）后氧傳感器的作用ECU在特定工況下，通過比較前后兩個氧傳感器的

48、信號波動數(shù)值，就可以判斷催化轉換器的功能是否正常。通常，當后氧傳感器的信號波形與前氧傳感器的信號波形接近時，表示催化轉換器已經(jīng)失效。傳感器的結構原理與檢測（2）前、后雙氧傳感器工作電路前、后雙氧傳感器工作電路如圖所示，每個氧傳感器都有四條導線，都是加熱型的。氧傳感器地線與傳感器外殼保持絕緣。用來對氧傳感器加熱器進行監(jiān)測。 傳感器的結構原理與檢測3、氧傳感器的常見故障與檢測 1）普通氧化鋯式氧傳感器的檢測（1）氧傳感器加熱器電阻的檢測點火開關置于“OFF”，拔下氧傳感器上的電插，用萬用表檔測量氧傳感器接線端中加熱器接腳與搭鐵接腳間的電阻，其電阻值應符合標準值 （2）氧傳感器信號電壓的檢測在正常情

49、況下，隨著反饋控制的進行，氧傳感器的信號電壓將在0.4V上下不斷變化，10s內反饋電壓的變化次數(shù)應不少于8次。 傳感器的結構原理與檢測2）氧化鈦式氧傳感器的檢測狀態(tài)A/F傳感器電壓發(fā)動機怠速·不應保持在3.3V不變·不應保持在3.8V或更高·不應保持在2.8V或更低發(fā)動機加速發(fā)動機轉速大于或等于1500r/min，汽車行駛速度大于或等于40km/h,節(jié)氣門開或閉（豐田汽車2AZ-FE發(fā)動機采用的氧化鈦式氧傳感器） （1）讀取檢測儀器數(shù)據(jù)流中的A/F傳感器輸出電壓。 a）起動發(fā)動機轉速在2500r/min運行大約90s。b）具備以下條件（表所示），讀取數(shù)據(jù)流顯示的A/F傳感器輸出電壓。（2）檢查電氣線路和連接器（ECMA/F傳感器）線路：線路應導通。圖 A/F空燃比傳感器線路圖傳感器的結構原理與檢測（4）檢查進氣系統(tǒng)是否有嚴重積碳和泄漏。（5）檢查燃油壓力和噴油器工作情況。（6）檢查排氣泄漏，如3、4、5、6步驟都