汽車新技術(shù)課件—第三章 電源類傳感器

1、單元二發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)構(gòu)造與維修第三章第三章 電源式傳感器電路電源式傳感器電路及其故障檢測及其故障檢測電源式傳感器主要有：磁感應(yīng)式傳感器電源式傳感器主要有：磁感應(yīng)式傳感器、脈沖計數(shù)型傳感器、氧傳感器、爆震傳感器、脈沖計數(shù)型傳感器、氧傳感器、爆震傳感器、開關(guān)信號等開關(guān)信號等曲軸位置傳感器凸輪軸位置傳感器曲軸位置傳感器曲軸位置傳感器凸輪軸位置傳感器凸輪軸位置傳感器3.1 磁感應(yīng)式傳感器磁感應(yīng)式傳感器G G信號和信號和NENE信號信號都由其內(nèi)裝有凸輪軸位置傳感器或曲軸位置傳感器，和信號板都由其內(nèi)裝有凸輪軸位置傳感器或曲軸位置傳感器，和信號板或正時轉(zhuǎn)子的感應(yīng)線圈所產(chǎn)生。此兩個信號所提供的信息由發(fā)動機(jī)或正

2、時轉(zhuǎn)子的感應(yīng)線圈所產(chǎn)生。此兩個信號所提供的信息由發(fā)動機(jī)ECUECU合并，來綜合并，來綜合性地探測曲軸轉(zhuǎn)角和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。合性地探測曲軸轉(zhuǎn)角和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。這兩個信號不僅對這兩個信號不僅對EFIEFI系統(tǒng)十分重要，而且對系統(tǒng)十分重要，而且對ESAESA系統(tǒng)也十分重要系統(tǒng)也十分重要。 3.1.1 3.1.1 凸輪位置傳感器（凸輪位置傳感器（G G信號發(fā)生器）信號發(fā)生器） 帶有凸舌的G信號板是在凸輪軸位置傳感器對應(yīng)的凸輪曲軸上。凸舌有1個或3個，與其他的傳感器不一樣，是根據(jù)發(fā)動機(jī)型號而定。（附圖中有三個凸舌。）當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)動時，凸輪軸上的凸舌和傳感器間的氣隙改變。這個氣隙改變就在傳感器內(nèi)裝的感應(yīng)線圈中產(chǎn)生電

3、壓，形成G信號。這個G G信號被送至發(fā)動機(jī)信號被送至發(fā)動機(jī)ECUECU作為標(biāo)準(zhǔn)曲軸轉(zhuǎn)角的信息（氣缸位置的作為標(biāo)準(zhǔn)曲軸轉(zhuǎn)角的信息（氣缸位置的判別）。由發(fā)動機(jī)判別）。由發(fā)動機(jī)ECUECU將其和曲軸位置傳感器送來的將其和曲軸位置傳感器送來的NENE信號合并，來確信號合并，來確定每個氣缸點(diǎn)火用的壓縮定每個氣缸點(diǎn)火用的壓縮“上止點(diǎn)（上止點(diǎn)（TDCTDC）”，和探測曲軸轉(zhuǎn)角的信息，和探測曲軸轉(zhuǎn)角的信息（氣缸位置的判別）角度。發(fā)動機(jī)（氣缸位置的判別）角度。發(fā)動機(jī)ECUECU就用此來確定噴射時間和點(diǎn)火正就用此來確定噴射時間和點(diǎn)火正時時。 維修提示:當(dāng)發(fā)動機(jī)當(dāng)發(fā)動機(jī)ECUECU未能收到從傳感器送來的未能收到從傳

4、感器送來的G G信號，有的型號信號，有的型號的發(fā)動機(jī)仍繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，但有的型號會停機(jī)。的發(fā)動機(jī)仍繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，但有的型號會停機(jī)。發(fā)動機(jī)發(fā)動機(jī)ECUECUG22G22NENEE1720CA360CAG信號NE信號30CA10CAGNE 3.1.2 3.1.2曲軸位置傳感器（曲軸位置傳感器（NENE信號發(fā)生器）信號發(fā)生器） NE信號被發(fā)動機(jī)ECU用于探測曲軸角度和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。發(fā)動機(jī)發(fā)動機(jī)ECUECU使用使用NENE信號和信號和G G信號來計算基本噴射時間和基本點(diǎn)火提前角信號來計算基本噴射時間和基本點(diǎn)火提前角。和G信號相同，NE信號也是由曲軸位置傳感器和安裝于曲軸上的NE正時轉(zhuǎn)子圓周上的凸舌之間的氣隙所產(chǎn)生

5、。如圖所示的傳感器，NE正時轉(zhuǎn)子圈上有34個凸舌和去掉兩個的一個區(qū)段。去去掉兩齒的區(qū)段可用來探測曲軸角度，但是不能確定究竟是處于壓縮環(huán)的上掉兩齒的區(qū)段可用來探測曲軸角度，但是不能確定究竟是處于壓縮環(huán)的上止點(diǎn)（止點(diǎn)（TDCTDC）還是處于排氣循環(huán)的上止點(diǎn)（）還是處于排氣循環(huán)的上止點(diǎn)（TDCTDC）。）。發(fā)動機(jī)ECUECU將將NENE信號和信號和G G信號相結(jié)合，來綜合地和精確地確定曲軸角度信號相結(jié)合，來綜合地和精確地確定曲軸角度。除此以外，有些信號發(fā)生器有12，24或其他數(shù)的凸舌，但是曲軸角度探測精度隨凸舌數(shù)而變化。例如，12個凸舌的型號，其曲軸角度探測精度為30。 維修提示維修提示: :當(dāng)發(fā)動

6、機(jī)當(dāng)發(fā)動機(jī)ECUECU未收到傳感器傳感器發(fā)出的未收到傳感器傳感器發(fā)出的NENE信號，則發(fā)動機(jī)信號，則發(fā)動機(jī)ECUECU將判定發(fā)動機(jī)已停機(jī)，因此造成發(fā)動機(jī)停機(jī)。將判定發(fā)動機(jī)已停機(jī)，因此造成發(fā)動機(jī)停機(jī)。 發(fā)動機(jī)發(fā)動機(jī)ECUECUG22G22NENEE1720CA360CAG信號NE信號30CA10CAGNE 汽車上常用的磁感應(yīng)式傳感器有：發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、曲軸位置、凸輪軸位置、車速等。 豐田2JZ-GE型發(fā)動機(jī)曲軸位置傳感器電路見下圖3.1.3 磁感應(yīng)式傳感器的檢測磁感應(yīng)式傳感器的檢測G信號正時轉(zhuǎn)子NE信號正時轉(zhuǎn)子G感應(yīng)線圈分電器軸NE感應(yīng)線圈G信號正時轉(zhuǎn)子G感應(yīng)線圈正時轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)1圈180CA(曲軸轉(zhuǎn)角

7、)G信號NE 信號正時轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)1/2圈30CANE 感應(yīng)線圈NE信號正時轉(zhuǎn)子用萬用表檢測各端子間及導(dǎo)線的阻值檢測條件及標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值見下表其他車型檢測方法相同，數(shù)據(jù)可查閱相關(guān)手冊。磁感應(yīng)式傳感器的檢測磁感應(yīng)式傳感器的檢測檢測正時轉(zhuǎn)子與感應(yīng)線圈的間隙檢測正時轉(zhuǎn)子與感應(yīng)線圈的間隙正常間隙為：正常間隙為：0.20.4mm其他車型參見相關(guān)手冊其他車型參見相關(guān)手冊磁感應(yīng)式傳感器的檢查磁感應(yīng)式傳感器的檢查用示波器檢測輸出信號波形用示波器檢測輸出信號波形 上圖顯示發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速上圖顯示發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速881r/min時，頻率為時，頻率為5.96Hz，峰值為，峰值為17.3V，脈寬為脈寬為158ms。 下圖表示為，用雙宗示下

8、圖表示為，用雙宗示波器同時顯示曲軸位置傳感波器同時顯示曲軸位置傳感器和凸輪軸位置傳感器兩個器和凸輪軸位置傳感器兩個波形，用于檢測正時關(guān)系是波形，用于檢測正時關(guān)系是否正確否正確。磁感應(yīng)式傳感器的檢查磁感應(yīng)式傳感器的檢查3.2 脈沖型傳感器脈沖型傳感器 脈沖計數(shù)器型傳感器的工作原理如圖脈沖計數(shù)器型傳感器的工作原理如圖 有車速傳感器有車速傳感器(VSS)(VSS)和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器( (許多汽車采用許多汽車采用霍爾效應(yīng)型傳感器感測曲軸或凸輪軸的轉(zhuǎn)速霍爾效應(yīng)型傳感器感測曲軸或凸輪軸的轉(zhuǎn)速) )，在汽油機(jī)的點(diǎn)，在汽油機(jī)的點(diǎn)火系統(tǒng)中，還將這種傳感器用作分電器基準(zhǔn)信號傳感器。火系統(tǒng)中，還將

9、這種傳感器用作分電器基準(zhǔn)信號傳感器。 3.2.1 3.2.1 光電偶合器類型光電偶合器類型至轉(zhuǎn)速表電纜光敏晶體管光電偶合器發(fā)光二極管槽輪 此傳感器裝有光敏晶此傳感器裝有光敏晶體管和發(fā)光二極管（體管和發(fā)光二極管（LEDLED）所構(gòu)成的光電耦合器。所構(gòu)成的光電耦合器。LEDLED發(fā)出的光被轉(zhuǎn)動的槽發(fā)出的光被轉(zhuǎn)動的槽輪反復(fù)地檔住和通過。槽輪反復(fù)地檔住和通過。槽輪四周共有輪四周共有2020條槽。電纜條槽。電纜每轉(zhuǎn)一圈將會產(chǎn)生每轉(zhuǎn)一圈將會產(chǎn)生2020個脈個脈沖信號。沖信號。曲軸位置傳感器線束的檢測曲軸位置傳感器線束的檢測檢測方法見左圖（以現(xiàn)代檢測方法見左圖（以現(xiàn)代SONATASONATA為例）為例）點(diǎn)火

10、開關(guān)置于點(diǎn)火開關(guān)置于ONON，線束側(cè)，線束側(cè)4#4#端子對地電壓應(yīng)為端子對地電壓應(yīng)為12V12V，線，線束側(cè)束側(cè)2#2#端子和端子和3#3#端子對地電端子對地電壓應(yīng)為壓應(yīng)為4.84.85.2V5.2V；1#1#端子端子接地電阻為接地電阻為0 0。3.2.2 光電式曲軸位置傳感器檢測光電式曲軸位置傳感器檢測 輸出信號檢測輸出信號檢測用萬用表電壓檔檢測傳感器用萬用表電壓檔檢測傳感器3#3#端子和端子和1 1號端子間的電壓：號端子間的電壓：啟動時該電壓值為啟動時該電壓值為：0.20.21.2V1.2V。怠速運(yùn)轉(zhuǎn)期間電壓值為怠速運(yùn)轉(zhuǎn)期間電壓值為：1.81.82.5V2.5V。光電式曲軸位置傳感器檢光電

11、式曲軸位置傳感器檢測測 示波器檢測光電式曲軸位置傳感器輸出信號波形示波器檢測光電式曲軸位置傳感器輸出信號波形 曲軸位置傳感器輸出信號波形曲軸位置傳感器輸出信號波形 凸輪軸位置傳感器輸出信號波形凸輪軸位置傳感器輸出信號波形霍爾效應(yīng)的兩個基本條件是：霍爾效應(yīng)的兩個基本條件是：有外加電源電壓有外加電源電壓有磁通量的變化有磁通量的變化霍爾式曲軸位置傳感器的結(jié)構(gòu)原理見圖霍爾式曲軸位置傳感器的結(jié)構(gòu)原理見圖3.2.3 3.2.3 霍爾式曲軸位置傳感器的檢測霍爾式曲軸位置傳感器的檢測霍爾傳感器原理傳感器線路連接霍爾式曲軸位置傳感器的原理霍爾式曲軸位置傳感器的原理霍爾式曲軸位置傳感器控制電路見圖霍爾式曲軸位置傳

12、感器控制電路見圖三端子分別為：電源、信號、接地；三端子分別為：電源、信號、接地；輸出信號：高電位為輸出信號：高電位為5V5V，低電位為，低電位為0.3V0.3V。霍爾式曲軸位置傳感器的檢測：霍爾式曲軸位置傳感器的檢測：電源電壓：電源電壓：5 5或或8 8；信號電壓：信號電壓：0.30.35V5V；各端子間電阻：各端子間電阻：示波器檢測：示波器檢測：3.3 磁阻式速度傳感器磁阻式速度傳感器2020極型速度傳感器極型速度傳感器1 1 恒定電壓電路恒定電壓電路+B +B 至組合儀表至組合儀表2 2 3 3 4 4 磁環(huán)磁環(huán)MRE MRE 比較儀比較儀 車速傳感器車速傳感器 MRE的磁阻根據(jù)作用于MR

13、E的磁力方向而變化。當(dāng)磁力方向根據(jù)附于磁環(huán)上的磁鐵的轉(zhuǎn)動而變化時，則MRE的輸出就成AC波形，如圖所示。傳感器內(nèi)的比較儀將此AC波形轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并將其輸出。 波形的頻率由附裝于磁環(huán)的磁鐵極數(shù)確定。共有兩個類型的磁環(huán)，20極型和4極型，根據(jù)車型而定。20極型產(chǎn)生20個周期的波形（換句話說，磁環(huán)每轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生20個脈沖），4極型則產(chǎn)生4個周期的波形。磁環(huán)磁環(huán)（旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)） N N S S N N 2 2 4 4 MRE MRE 輸出輸出比較儀輸出比較儀輸出速度傳感器輸出速度傳感器輸出1 10 012V12V0V0V 在有些型號上，車速傳感器發(fā)出的信號在達(dá)到發(fā)動機(jī)ECU前，先通過組合儀表，而在另一些

14、車型上，則車速傳感器發(fā)生的信號將直接被輸出到發(fā)動機(jī)ECU。 車速傳感器的輸出電路包括輸出電壓型和可變電阻型。輸出電壓類型輸出電壓類型速度傳感器組合儀表SPD至其他ECUECUECU5V不同電阻類型不同電阻類型速度傳感器SPD 至其他ECUECUECU5V氧傳感器工作情況：氧傳感器工作情況：加熱電阻阻值正溫度系數(shù)加熱電阻阻值正溫度系數(shù)傳感器電阻負(fù)溫度系數(shù)，低溫時達(dá)幾兆歐。傳感器電阻負(fù)溫度系數(shù)，低溫時達(dá)幾兆歐。產(chǎn)生電池作用溫度：產(chǎn)生電池作用溫度：349349最佳工作溫度：最佳工作溫度：760760816816信號電壓幅值：信號電壓幅值：0 01V1V。信號變化頻率：不少于信號變化頻率：不少于8 8

15、次次/10/10秒秒3.4 氧傳感器的檢測氧傳感器的檢測保護(hù)套保護(hù)套大氣大氣廢氣廢氣法蘭法蘭鉑鉑二氧化鋯元件二氧化鋯元件( (ZrO2)ZrO2)鉑鉑V V氧傳感器結(jié)構(gòu)氧傳感器結(jié)構(gòu) 氧傳感器（氧傳感器（O2傳感器）傳感器） 為最大程度地發(fā)揮裝有三元催化轉(zhuǎn)化器（TWC）發(fā)動機(jī)的排氣凈化性能，必須將空燃比保持在理論空燃比附近很窄的范圍內(nèi)。氧傳感器能探測出排氣內(nèi)氧的濃度是否較理論空燃比時較濃或較稀。此傳感器多數(shù)安裝在排氣歧管中，但是安裝位置和安裝數(shù)量隨發(fā)動機(jī)而不同。氧傳感器內(nèi)含有一件用陶瓷型材料二氧化鋯元件(ZrO2)制成的元件。此元件的內(nèi)側(cè)和外側(cè)都包著一層鉑的薄覆蓋層。環(huán)境大氣被引導(dǎo)至傳感器的內(nèi)側(cè)

16、，傳感器的外側(cè)則直接暴露在排氣中。 處于高溫（400752 ）時，如果鋯元件內(nèi)部表面上氧氣濃度與外部表面上的氧氣濃度相差太大時，此鋯元件將產(chǎn)生電壓。而且，鉑是有催化作用，它能促使廢氣中氧氣和一氧化炭（CO）之間產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，增加了傳感器敏感性。當(dāng)空氣-燃油混合氣較稀時，廢氣中氧氣甚多。因以傳感器內(nèi)、外氧氣濃度就沒有多大差別，鋯元件產(chǎn)生的電壓很小（接近0V）。相反，當(dāng)空氣-燃油混合氣較濃時，廢氣中幾乎無氧。正因如此，傳感器內(nèi)、外側(cè)氧氣濃度之差很大，鋯元件就產(chǎn)生相對而言的大電壓（約1V）。 根據(jù)此傳感器輸出的OX信號，發(fā)動機(jī)ECU去增加或減少燃油噴射量，使平均空燃比保持在理論空燃比附近。有些鋯制的

17、氧傳感器配有加熱器來加熱此鋯元件。此加熱器也由發(fā)動機(jī)ECU控制。當(dāng)進(jìn)氣量低時（換句話說就是當(dāng)排氣溫度低），就向加熱器輸送電流來加熱傳感器。 理論空燃比理論空燃比電壓輸出電壓輸出（V V）1 10 0沒有空氣沒有空氣進(jìn)入排氣進(jìn)入排氣較濃較濃較稀較稀空燃比空燃比氧氣氧氣傳感器傳感器OXOXE1E1ECUECU0.45V0.45V5V5VR R氧傳感器的輸出氧傳感器的輸出A/FA/F傳感器數(shù)據(jù)傳感器數(shù)據(jù)（V V）4.24.22.22.2111114.714.71919空燃比輸出特征空燃比輸出特征（V V）1 10.10.1氧氣傳感器輸出氧氣傳感器輸出空燃比傳感器空燃比傳感器氧氣氧氣傳感器傳感器空燃比

18、空燃比傳感器傳感器AF+AF+AF-AF-3.3V3.3V3.0V3.0V發(fā)動機(jī)發(fā)動機(jī)ECUECU 與氧傳感器相同，空燃比傳感器也探測排氣中的氧濃度。常規(guī)型氧傳感器在理論空燃比的附近，其輸出電壓常會急劇變化。相比而言，空燃比傳感器所施加的是恒定電壓，幾乎和氧濃度成正比的電壓。這可提高空燃比探測精度?？杖迹杖迹ˋ/F）比傳感器）比傳感器 圖示為在手持式測試儀上顯示的空燃比傳感器的輸出特性。傳感器內(nèi)有一個能保持發(fā)動機(jī)ECU的AF+和AF-端頭上有恒定電壓的電路。所以，空燃比傳感器的輸出條件不能用電壓表來探測。請使用手持式測試儀。傳感器傳感器高高（濃）濃）低低（稀）?。┘奔铀偌奔铀偌奔铀偌奔铀貯/

19、FA/F數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)高高（?。┫。┑偷停猓猓┭踺敵鲅踺敵鰝鞲衅鱾鞲衅?空燃比傳感器的輸出特性使其有可能當(dāng)空燃比一經(jīng)發(fā)生變化，立刻給予校正，這樣可使空燃比校正反饋得更快和更精確。 與有些氧傳感器相同，空燃比傳感器上也配有加熱器，在排氣溫度低時用來保持探測性能。但是，空燃比傳感器的加速器比氧傳感器的加熱器需耗用大得多的電流。加熱型氧傳感器電路加熱型氧傳感器電路 外觀檢測：顏色變化。外觀檢測：顏色變化。 加熱線圈電阻檢測：室溫下阻值約為加熱線圈電阻檢測：室溫下阻值約為4.54.5，達(dá)到工作，達(dá)到工作溫度時，約為溫度時，約為。 檢查信號電壓變化頻率：發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速檢查信號電壓變化頻率：發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速2500r

20、/min2500r/min，變化，變化8 8次次/10/10秒秒。 急加速，觀察信號電壓是否瞬間升高。急加速，觀察信號電壓是否瞬間升高。 拔掉真空管，觀察信號電壓是否瞬間減小。拔掉真空管，觀察信號電壓是否瞬間減小。 用示波器檢測輸出信號電壓波形變化。用示波器檢測輸出信號電壓波形變化。 對比氧傳感器信號變化與噴油脈寬變化確定控制系統(tǒng)功對比氧傳感器信號變化與噴油脈寬變化確定控制系統(tǒng)功能是否正常。能是否正常。 雙氧傳感器波形對比檢測。雙氧傳感器波形對比檢測。氧傳感器的檢測氧傳感器的檢測萬用表檢測萬用表檢測示波器檢測示波器檢測雙氧傳感器電雙氧傳感器電路路雙氧傳感器波形檢測雙氧傳感器波形檢測氧化鈦式氧傳

21、感器波氧化鈦式氧傳感器波形形爆震傳感器控制電路及爆震傳感器的檢測爆震傳感器控制電路及爆震傳感器的檢測電阻檢測：電阻為電阻檢測：電阻為示波器檢測脈沖電壓波形變化：發(fā)動機(jī)熄火狀態(tài)，點(diǎn)火開關(guān)處于示波器檢測脈沖電壓波形變化：發(fā)動機(jī)熄火狀態(tài)，點(diǎn)火開關(guān)處于ONON，用金屬敲擊缸體，波形峰值隨敲擊力度變化。用金屬敲擊缸體，波形峰值隨敲擊力度變化。3.5 爆震傳感器檢爆震傳感器檢測測爆震傳感器爆震傳感器至發(fā)動機(jī)至發(fā)動機(jī)ECUECU膜片膜片壓電元件壓電元件爆震傳感器附裝在氣缸體上，當(dāng)探測到發(fā)動機(jī)爆震時，就向發(fā)動機(jī)ECU發(fā)出KNK信號。發(fā)動機(jī)ECU收到KNK信號后，就延遲點(diǎn)火正時，抑制爆震。帶開路帶開路/ /短路短路檢測類型檢測類型發(fā)動機(jī)發(fā)動機(jī)ECUECUKNK1KNK1