第二章 传感器(修改)

1、第二篇 汽车电子控制系统第二章 汽车发动机集中控制系统第二章传感器及其检测 传感器是微机控制系统的输人装置，其作用是正确地向ECU提供汽车及发动机运行状况信息。微机控制系统中使用的传感器类型很多，结构、工作原理以及检测方法各不相同。随着汽车传感器及传感器技术的发展，敏感器件的种类会越来越多捕捉信息的范围也越来越宽，精度不断提高，寿命不断延长，并正向固体化、数字化、智能化发展。第一节空气流量传感器 空气流量传感器是测量发动机进气量的装置。它能将吸入气缸的空气量转变成电信号送给电控单元ECU，作为电控汽油喷射系统确定基本喷油量的重要信号之一，以保证发动机的动力性、经济性和排放指标的最优。 目前，常

2、见的空气流量传感器有翼板式、卡门旋涡式、热线式及热膜式等。 一、翼板式空气流量传感器一、翼板式空气流量传感器(丰田丰田previa旅行车用旅行车用) (一)翼板式空气流量传感器的结构和工作原理 翼板式空气流量传感器安装在空气滤清器之后的进气管道上，主要由翼板、复位弹簧以及与翼板轴相连的电位计等组成。结构如图2-2-1所示。 补偿挡板补偿挡板缓冲室缓冲室弹簧弹簧测量板测量板温温度度传传感感器器旁通气道旁通气道封口封口调节调节螺钉螺钉电位计电位计第二篇 汽车电子控制系统第二章 汽车发动机集中控制系统 翼板5与电位计的滑片6都固定在转轴8上，转轴上的复位弹簧2使翼板在没有空气进入气缸时处于关闭位置。

3、 发动机工作时，翼板在流动空气的压力和复位弹簧的作用下，可转至一定的角度。其转动的角度由同轴连接的电位计转变为电压信号。测量片的转角(开度)大，输出的电压信号高；转角(开度)小，输出的电压信号低。该电压信号输入电控单元ECU中，作为检测发动机负荷状况即气缸进气量的重要参数。 除了翼板以外，还安装有补偿片9，它起阻尼作用，可使发动机活塞运动所引起的进气管内的压力波动。不至于影响翼板转动的角度，以保证测量精度。 翼板式空气流量传感器在电路设计上有两种类型，如图2-2-2所示。 图2-2-2(a)是用绝对电压Us表示空气流量的。其缺点是：当电源电压波动时，即使空气流量即测量板位置不变，也会使Us发生

4、变化因而其精度低。该空气流量传感器的特点是：进气量越大，Us越低。 图2-2-2(b)是用相对电压Us/UB来表示空气流量的。相比之下，用相对电压法检测空气流量，其测量精度不受电源电压波动的影响。因为相对电压UsUB在电源电压波动时，US、UB同时成正比例变化，其比值仍然保持不变。因此，一般采用相对电压法检测空气流量。燃油泵开关“K”装在电位计内。当发动机运转，空气流量传感器内有空气流过时，油泵开关K闭合。发动机停止工作时，油泵开关断开即使点火开关处在接通位置，油泵也不工作，从而避免因点火开关误开或某种事故状态下电动汽油泵误泵油。怠速调整螺钉4装在旁通气道中，用来调节流过旁通气道的空气量，从而

5、改变怠速混合气浓度以调节发动机怠速转速。 进气温度传感器装在气流进口，随气温变化改变着输入电脑的电信号大小。 (二二)传感器常见故障与检查传感器常见故障与检查 1常见故障 (1)电位计滑片与炭膜电阻接触不良而使信号时有时无或信号不正确。 (2)电位计中电阻值不当而使信号不正确；传感器转轴回位弹簧失效。 第二篇 汽车电子控制系统第二章 汽车发动机集中控制系统二、卡门旋涡式传感器二、卡门旋涡式传感器 卡门旋涡式空气流量传感器是基于卡门旋涡理论，利用超声波或光电信号测量空气流量的。所谓卡门旋涡，是指在流体中放置一个圆柱状或三角状物体时，在这一物体的下游就会产生的两列旋转方向相反，并交替出现的旋涡 。

6、卡门旋涡式传感器通常与空气滤清器外壳安装成一体，在空气道中内设置一锥状的涡流发生器。在涡流发生器后部将不断地产生被称为卡门涡流的涡流串，通过测量涡流串的频率即可确定空气流量的大小。测量卡门旋涡频率的方法有超声波检测法和光学检测法两种。（一）卡门式旋涡式流量传感受器工作原理超声波式卡门旋涡式空气流量传感器在气流的垂直方向安装一对超声波传感器，一侧为超声波发生器，另一侧为超声波接收器。因卡门涡流对空气密度的影响，就会使超声波从发射探头到接收探头的时间较无旋涡变晚而产生相位差。对此相位信号进行处理，就可得到旋涡脉冲信号。 节气门节气门取样管取样管整流器整流器涡流发生体涡流发生体超声波发射器超声波发射

7、器空气流空气流第二篇 汽车电子控制系统第二章 汽车发动机集中控制系统二、卡门旋涡式传感器二、卡门旋涡式传感器 光学式卡门旋涡空气流量传感器(LS400之IUZ-FE发动机用)在产生卡门旋涡的过程中，旋涡发生器两侧的空气压力会发生变化，通过导孔作用在金属箔上，从而使其振动，发光二极管的光照在振动的金属箔上时，光敏三极管接收到的金属箔上的反射光是被旋涡调制的光，其输出经解调得到代表空气流量的频率信号。 f=St*v/df-频率t-斯特罗巴尔常数，一般为0.2V-空气流速d-进气道直径第二篇 汽车电子控制系统第二章 汽车发动机集中控制系统二、卡门旋涡式传感器二、卡门旋涡式传感器 （二）常见故障内部集

8、成电路损坏而无信号输出；反光镜损坏而不能产生信号；光电元件脏污或损坏使信号不正确或不能产生 (三）故障检查丰田发动机用卡门（卡尔曼）检查方法：(1)电阻检测 点火开关置OFF档，拔下空气流量传感器的导线连接器，用万用表电阻档测量该传感器上THA与El端子之间的电阻，其标准值如表1所示。如果电阻值不符合标准值，则应更换空气流量传感器。THF-E2电阻值：-20 时k 0 时 47k 20 时23k 40时 0.921.3k 60时0.40.7k 第二篇 汽车电子控制系统第二章 汽车发动机集中控制系统二、卡门旋涡式传感器二、卡门旋涡式传感器 （二）常见故障内部集成电路损坏而无信号输出；反光镜损坏而

9、不能产生信号；光电元件脏污或损坏使信号不正确或不能产生 (三）故障检查丰田发动机用卡门（卡尔曼）检查方法： (2)空气流量传感器的电压检测 插好此空气流量传感器的导线连接器，用万用表电压档检测发动机ECU端子THA-E1、VC-E1、KS-E1间的电压。端子 电压(V) 条件THA-E1 0.5-3.4 怠速、进气温度20VC-E1 4.5-5.5 点火开关ONKS-E1 4.5-5.5 点火开关ON 24(脉冲信号)怠速运转第二篇 汽车电子控制系统第二章 汽车发动机集中控制系统二、二、热线式空气流量传感器热线式空气流量传感器 （一）热线式空气流量的工作原理器(别克V6,日产千里马,VOLVO

10、 E230F发动机)当无空气流动时，电桥处于平衡状态，控制电路输出某一加热电流至热线电阻RH；当有空气流动时，由于RH的热量被空气吸收而变冷，其电阻值发生变化，电桥失去平衡，如果保持热线电阻与吸入空气的温差不变并为一定值，就必须增加流过热线电阻的电流IH。因此，热线电流就是空气质量流量的函数。 第二篇 汽车电子控制系统第二章 汽车发动机集中控制系统二、二、热线式空气流量传感器热线式空气流量传感器 （二）常见故障热线沾污使信号不准确；热线断路而无信号输出；热敏电阻不良使信号不准第二篇 汽车电子控制系统第二章 汽车发动机集中控制系统 （三）热线自洁功能检查 插好导线连接器，拆下金属防护网，起动。在

11、发动机停转后5s，从传感器进气口处，可以看到热线自动加热烧红(约1000)约ls。如无此现象发生，则须检查自清洁信号或更换空气流量传感器。 注意：由于热线极细，因而维修传感器时，切忌将手指或工具伸人感应管中误伤热线使其损坏。 四、热膜式空气流量传感器四、热膜式空气流量传感器 结构和工作原理与热线式基本相同，只是将发热体由热线改为热膜。热膜是由发热金属铂固定在薄的树脂膜上制成的。这种结构可使发热体不直接承受空气流所产生的作用力，增加了发热体的强度，提高了空气流量传感器的可靠性。其结构如图。控制电路控制电路热膜热膜温度传感器温度传感器防护网防护网第二篇 汽车电子控制系统第二章 汽车发动机集中控制系

12、统一、真空膜盒型进气管压力传感器一、真空膜盒型进气管压力传感器 l、结构 结构如图所示。由一对真空膜盒1，初级线圈2，次级线圈3，铁心4等组成。膜盒置于进气管压力传感器壳体内，由薄金属焊接而成，其内部抽成真空。进气管压力传感器通过管道与进气歧管相连，因而膜盒外部受进气管压力(负压)作用，其收缩或膨胀的程度完全取决于进气管压力变化。位于初级绕组和次级绕组内部的铁心4与膜盒联动。 2、工作原理 当进气歧管压力(负压)变化时，真空膜盘就会膨胀或收缩，带动铁心向左或向右移动。由于发动机工作时已有电流流过初级绕组，铁心移动时就会在次级绕组产生感应电动势。如当进气压力增大(节气门开度增大)时，真空膜盒收缩

13、，使柱塞向左移动，进入线圈，电感增大，于是次级绕组输给电控单元ECU的感应信号增强，则喷油时间增长。这样即可把气压变化的物理量转变为次级线圈两端输出的电信号，从而控制喷油量。 3、传感器的检查 在插头处于连接的状态下，将点火开关闭合用电压表测量插接器“E”、“VS”端子的输出电压。怠速时为04 v；当转速升高时电压随之升高。在拔下真空管加上大气压的情况下。输出电压为15 V；在用口对准真空管道吸气的情况下，表针应从15V起向降低方向摆动。第二节第二节 进气管压力传感器进气管压力传感器(奥迪奥迪100,桑塔纳桑塔纳2000，丰田皇冠，丰田皇冠3.0) 是决定D型电控汽油喷射系统基本喷油量的最重要

14、的传感器。装在节气门后部的进气歧管上，作用是把检测到的进气歧管中的气体压力(负压)转换成电信号送到电控单元ECU，以确定喷油器的基本喷油量。 进气管压力传感器主要有真空膜盘型和半导体型。 第二篇 汽车电子控制系统第二章 汽车发动机集中控制系统二、半导体型进气管压力传感器二、半导体型进气管压力传感器 (一)结构 可以把进气管的压力(负压)信号转变为电信号。由壳体、压力转换元件、混合集成电路、输出端子和滤清器等构成如图所示。 压力转换元件是利用半导体的压阻效应制成的硅膜片。硅膜片(如图2-2-12a所示)为边长约3mm的正方形，其中部经光刻腐蚀形成直径约2mm、厚约50m的膜片薄膜周围有4个应变电

15、阻(R1R4)，以惠斯登电桥方式连接(如图2-2-12b所示)。硅膜片的周边粘结固定在支座上，并封装在真空室内。硅膜片一面是真空，另一面与进气管相通，进气管的压力作用于硅膜片上。为避免温度变化对信号电压的影响，硅膜片表面还制有温度补偿电路。混合集成电路的作用是对转换元件输出的电压信号(此电压信号很弱)进行放大处理。，滤清器对来自进气管的气体进行滤清，去除气体中的杂质和水分。第二篇 汽车电子控制系统第二章 汽车发动机集中控制系统第二篇 汽车电子控制系统第二章 汽车发动机集中控制系统第二篇 汽车电子控制系统第二章 汽车发动机集中控制系统 (二二)工作原理工作原理 如图当进气管的压力从一个方面作用在

16、硅膜片上时，此压力与真空室压力之间产生一个压力差，该压力差使硅膜片发生变形，因而使硅膜片电阻的阻值改变(利用半导体的压阻效应)，导致电桥输出电压变化，这样就可利用惠斯登电桥将硅膜片的变形转变成电信号。因为输出的电信号很微弱，所以需用混合集成电路A放大后输出，作为进气管压力信号送到ECU中，以控制喷油量。 半导体型工作温度范围宽(-30100*C)，不易受温度变化的影响，即使在严酷的工作环境中，精度也特别高，响应速度很快，耐振性好，得到了广泛应用。 (三)传感器常见故障与检查 1、常见故障 (I)内部集成电路不良使信号不准或无信号输出。 (2)硅片(装有压电元件)损坏而无信号输出。 (3)真空管

17、接头或内部有漏气使信号不准。 2，故障检查 以皇冠3.0为例。进气管压力传感器与ECU的连接如图2-2一13所示。 (1)检查进气管压力传感器的电源是否正常 拨开插接器，接通点火开关，测“VCC”与“E2”间电压应4.55.5V。若无电压，则故障在ECU以前的电路及相关部件(包括ECU)。电压正常时。可进一步检查端子“PIM与“E2”间电压应为3.33.9V。 (2)检查传感器的信号输出电压 如电源电压正常，则可按下述方法检查传感器的信号输出电压。 接好插接器，拆下传感器的真空软管，当“ON”位置时用真空泵施以真空压力(13.366.7 kPa)，测“PIM与“E2”端子问电压，其电压值应符合

18、表。如不符，须更换。 第二篇 汽车电子控制系统第二章 汽车发动机集中控制系统第三节发动机转速及曲轴位置传感器第三节发动机转速及曲轴位置传感器 作用是检测发动机转速及曲轴位置，并将其转变为电信号输入电控单元ECU。 安装位置因车型而异，有的汽车将其装在分电器中；有的则将其装在曲轴中部或飞轮上；有的将其安装在凸轮轴上。 制造时常组合为一体，构成一个总成，由其中的两个或两个以上部分分别产生发动机转速及曲轴位置等信号。 主要有电磁感应式、霍尔效应式、光电效应式等多种类型。 一、磁感应式发动机转速及曲轴位置传感器 基本工作原理是：利用电磁感应原理，以永久磁铁作为介质，将运动速度转换成传感线圈的脉冲感应电

19、动势，并使该电动势与发动机转速及曲轴位置(活塞在气缸中的位置)相对应。 1、传感器结构（皇冠3.0轿车2JZ-GE型发动机皇冠3.0轿车2JZ-GE型发动机 ） 安装在发动机气缸盖上，由凸轮轴驱动。主要由G1G2及Ne信号转子和Gl、G2及Ne传感线圈等组成。G1G2及Ne两个信号转子均固定在同一轴上，由配气机构凸轮轴上的齿轮驱动，其转速为曲轴转速的12。G1、G2及Ne三个传感线圈则安装在传感器壳体上，其中G1、G2线圈对置安装即夹角为180，Ne传感线圈与G1、G2线圈互错90，且位置靠近壳体底部。 G1G2信号转子只有一个凸齿，而Ne信号转子则有24个凸齿，相邻凸齿间夹角为15，(对应的

20、曲轴转角为30)。传感器的磁路(以GI线圈为例)为：永久磁铁N极斗铁心一气隙一GIG2信号转子_Ne信号转子一-导磁板-永久磁铁s极，如图2-2-15所示。第二篇 汽车电子控制系统第二章 汽车发动机集中控制系统 2、传感器工作原理 如图2-2-15所示。发动机工作时，G1G2及Ne信号曲轴转2圈，信号转子转1圈。当G1G2转子凸齿接近、离开G1传感线圈铁心端部时在l线圈中便感应出一个电压脉冲；G1G2转子转过180。(曲轴转过360。)后，同样由于其凸齿接近、离开G2线圈铁心端部一次，因而在G2线圈也感应出一个电压脉冲，如图。G1、G2线圈产生的脉冲分别向ECU输人6、1缸活塞压缩位置信号，以

21、使ECU能正确地确定6缸和1缸的喷油和点火正时。 Ne转子每转一周，在Ne传感线圈中会产生24个脉冲电压信号，每个脉冲电压信号所对应的凸轮轴转角为15即曲轴转角为30。将这些电压脉冲输入电控单元ECU，通过检测脉冲间隔，就可确定出发动机转速及曲轴转角。利用GI、G2及Ne信号的组合，就可确定出发动机转速、曲轴位置以及特定气缸的曲轴转角和喷油、点火时刻及次序等。 第二篇 汽车电子控制系统第二章 汽车发动机集中控制系统 3、传感器的检查由于传感器由感应线圈和永久磁铁组成，传感器的故障较多的时候都出在感应线圈上。因此，可通过对线圈电阻值的测量，判断传感器的工作情况。最好用示波器检测传感器输出的脉冲波

22、形。 与ECU的连接线路如图所示。各组线圈的电阻值见表2-2-6。 检测中除了对线圈电阻进行检查外，还必须对传感器线圈与转子间的间隙进行检查，即用塞尺测量传感器定子铁心与转子凸出部分处的空气间隙。该间隙正常值为O.2O.4 mm。如果此间隙不符合标准应更换传感器。第二篇 汽车电子控制系统第二章 汽车发动机集中控制系统二、光电式发动机转速及曲轴位置传感器二、光电式发动机转速及曲轴位置传感器 是利用光电效应原理将发动机转动时的曲轴转角和气缸压缩上止点位置信号转变为电信号。图为日产VG30E型发动机集中控制系统用的光电式曲轴转速、转角及点火基准传感器。它主要由遮光转盘(传感器转子)和光源与光接收器(

23、传感器定子)等构成。 传感器定子主要由发光二极管5、光敏三极管4及控制电路3等组成。发光二极管为传感器的光源，它固定在光源架上。接通点火开关时，其中就有电流流过而发出红外光束并用半球形透镜聚集。光敏三极管为传感器的光接收器，它与光源固定在同一架子上，与光源上下相对并相隔一定距离。光敏三极管的工作不同于普通三极管，它的基极电流足由光产生的，即当有光束照在其上时，基极就有电流流过，三极管就导通；当光束照射不到其上时，基极电流就消失，三极管则截止。可见，光敏三极管的基极不必输人电信号，也无需基极引线。 遮光转盘同定在分电器轴上，与分电器轴一同转动。它位于发光二极管与光敏三极管之间。在遮光转盘的圆周外

24、圈上均匀地刻有360条缝隙，每转过一条缝隙对应凸轮轴的转角为1度。在遮光转盘圆周的内圈上，还刻有表示1缸上止点位置的较宽缝隙和60。(6缸机)间隔的缝隙，如图2-2-18(b)和(c)所示。发动机运转时，遮光转盘随之转动，当遮光转盘上的缝隙处。发光二极管5与光敏三极管4之间时，光束通过缝隙照在其下边的光敏三极管的基极上，使光敏三极管导通，控制电路输出高电平。当光线被遮光转盘上的实体部分挡住时，光敏三极管截止，控制电路输出低电平。凸轮轴每转一周，电路将输出360个脉冲信号，每个脉冲信号对应于凸轮轴的1 转角(相当于曲轴的20)，向ECU输人的转速及曲轴转角信号。由较宽缝隙产生的1缸上止点位置信号

25、和60间隔缝隙所控制的电路，将向ECU输入1缸曲轴位置信号和缸序判别信号。第二篇 汽车电子控制系统第二章 汽车发动机集中控制系统三、霍尔元件式发动机转速及曲轴位置传感器三、霍尔元件式发动机转速及曲轴位置传感器霍尔式曲轴位置传感器是利用霍尔效应的原理，产生与曲轴转角相对应的电压脉冲信号的。它是利用触发叶片或轮齿改变通过霍尔元件的磁场强度，从而使霍尔元件产生脉冲的霍尔电压信号，经放大整形后即为曲轴位置传感器的输出信号。1.霍尔效应 霍尔效应是一种磁电效应，是德国物理学家霍尔1879年研究载流导体在磁场中受力的性质时发现的。根据霍尔效应，人们用半导体材料制成霍尔元件，它具有对磁场敏感、结构简单、体积

26、小、频率响应宽、 输出电压变化大和使用寿命长等优点，因此，在测量、自动化、计算机和信息技术等领域得到广泛的应用。当电流垂直于外磁场方向通过导体时，在垂直于磁场和电流方向的导体的两个端面之间出现电势差的现象称为霍尔效应，该电势差称为霍尔电势差。第二篇 汽车电子控制系统第二章 汽车发动机集中控制系统2.工作原理 如图。触发叶轮随分电器轴转动时，每当叶片进人永久磁铁与霍尔集成块之间的空气隙时，霍尔集成块中的磁场即被触发叶轮的叶片1所旁路(即隔磁)，如图所示，这时霍尔元件不产生霍尔电压，霍尔集成块内部输出级三极管V处于截止状态，霍尔效应式传感器此时输出高电平即信号输出线“O”与搭铁线“-”之间为高电压

27、(见图2-2-21所示)。当触发叶轮的叶片离开空气隙a时，永久磁铁的磁通便通过导板2、霍尔集成块、空气隙。构成回路，如图2-2-22(b)所示，这时霍尔元件产生霍尔电压，霍尔集成块内部输出级三极管V处于导通状态，此时输出低电平即信号输出线“O”与搭铁线“-”之间为低电压(见图2-2-21所示)。输出波形如图。高、低电平的时间比取决于叶片宽度与缺口宽度之比。 类型有：触发叶片式和触发齿轮式。传感器可安装在分电器中，也可装在发动机曲轴前端或飞轮壳上。工作时在霍尔组件中产生变化的霍尔电压，此信号电压经放大整形电路处理后，便成为标准的电压脉冲。霍尔电压变化的时刻反映了曲轴的位置。单位时间内霍尔电压变化

28、的次数可反映出发动机的转速。第二篇 汽车电子控制系统第二章 汽车发动机集中控制系统 3传感器检查 (1)动态测平均电压法 在传感器电路连接正常的情况下，接通点火开关，慢慢转动曲轴，用万用表在传感器信号输出端测电压，指针摆动即有信号电压，且信号电压随转速的升高而增大，说明传感器正常。 (2)输入、输出电压检测法 输入电压检测霍尔效应式传感器系有电源器件，需输入一定外电源才能工作。因此，应先测量其输入电压是否正常。如图2-2-24所示，接通点火开关，电压表应显示接近蓄电池电压，约11.211.5V，否则，说明外电没有送给传感器，应检查电源、供电线路和电控单元等供电回路和部件。若电压表显示电压正常，

29、可进一步测量传感器的输出状况。 输出电压检测将直流电压表接在点火信号发生器信号输出线“O”(绿白线)与“-”(棕白线即措铁线)之间，接通点火开关，测量点火信号发生器的输出电压。当触发叶轮的叶片在霍尔点火信号发生器的空气隙时，电压表应显示与输入电压值相近的电压，即约11.111.3V；而当触发叶轮的l叶片转离霍尔点火信号发生器的空气隙时，电压表所显示的电压应接近零伏(约0 30 4v)。 上述检测结果均符合要求，即可确认霍尔效应式传感器良好。否则传感器损坏。第二篇 汽车电子控制系统第二章 汽车发动机集中控制系统第四节节气门位置传感器第四节节气门位置传感器 节气门位置传感器又称节气门开度传感器，其

30、作用是检测节气门的开度大小，并将其转变为电信号输给电控单元ECU。有线性式和开关式两种。一、传感器的结构和工作原理 1、开关式节气门位置传感器 开关式也称节气门开关。凸轮板1与节气门同轴，活动触点臂的运动受到装在凸轮板月牙槽内的销钉的限制，销钉与活动触点臂固连。当节气门开度在怠速位置时，怠速触点5与活动触点相接通。向电控单元ECU输送一个电信号，电控单元将其与转速信号综合分析，当发动机转速低于一定值时(如1200rmin)，电控单元便发出怠速加浓信号；而当发动机转速高于某值时(如1800rmln)，电控单元便判定为减速或利用发动机制动，从而发出停止喷油指令。 当节气门开度最大或接近最大时，全开

31、触点2与活动触点接通，向电控单元传送一全负荷加浓信号，从而进行全负荷加浓。当节气门位置在怠速与全负荷之间的开度时，电控单元指令喷油器按正常供油量喷油。 开关式节气门位置传感器输出信号如图2-2-26所示。 2、线性式节气门位置传感器 有两对与节气门联动的活动触点(即滑动触片)，其中3作为主电位器滑动片，它可以在电阻体2上滑动；1为检测节气门全闭用活动触点即怠速触点。传感器内部电路如图2-2-27(b)所示。 当节气门开度改变时，活动触点3也随之在电阻体2上滑动，使电位器的电阻值改变，即节气门位置信号VTA电压相应改变。当节气门全闭时，节气门全闭活动触点1可使怠速开关IDL接通。线性式节气门位置

32、传感器输出特性如图2 228。第二篇 汽车电子控制系统第二章 汽车发动机集中控制系统 二、传感器常见故障与检查二、传感器常见故障与检查 节气门位置传感器故障会导致发动机怠速不稳或无怠速、加速困难、运转不平稳等。 (一)线性式节气门位置传感器的常见故障与检查 1常见故障 (1)怠速触点接触不良而无怠速信号。 (2)滑片与电阻接触不良而使节气门开度信号不正确或时有时无。 2故障检查 可通过测其电压和电阻的方法来检查判断。现以皇冠3.O为例，说明其具体检查方法。 (1)检查节气门位置传感器的电压 在确保节气门位置传感器插接器连接良好的情况下，接通点火开关(不起动发动机)，用万用表直流电压挡测ECU插

33、接器上的有关接脚的电压，并与标准值比较(见表2-2-7)。如果电压正常，则节气门位置传感器无故障，否则需作进一步检查。 （2）检查节气门位置传感器的电阻 拔开节气门位器传感器插接器，用万用表电阻挡测量节气门位置传感器各端子间的电阻，其标准电阻值如表2-2-18所示，如果电阻值不符，应更换传感器。第二篇 汽车电子控制系统第二章 汽车发动机集中控制系统 慢慢转动节气门观察“VTA与E2”或“VC与VTA”间电阻是否随节气门的开度改变而连续变化。如果电阻忽大忽小或有无穷大出现。也应更换节气门位置传感器。 （二）开关式节气门位置传感器的常见故障与检查 l常见故障 开关式节气门位置传感器的常见故障主要是

34、怠速触点和全负荷触点接触不良； 2故障检查 (1)检查怠速触点处于关闭位置时，用万用表电阻挡测量节气门位置传感器怠速触点端子，其电阻应为0。节气门一打开，电阻显示应为无穷大。 (2)检查全负荷触点关闭或开度小时，全负荷触点电阻应为无穷大。节气门开度达到一定值时，全负荷触点电阻应为0。 开关式节气门位置传感器各端子导通情况见表2-2-9所示。第二篇 汽车电子控制系统第二章 汽车发动机集中控制系统第五节温度传感器第五节温度传感器 用于检测发动机冷却水温度、进气温度、排气温度等，并将其转变为电信号输给ECU，以判定发动机的热状况、计算进气质量流量以及排气净化处理等。温度传感器主要有热敏电阻式和热敏铁

35、氧体式。一、热敏电阻式温度传感器 是利用某些半导体的电阻值随温度变化的原理制成的。热敏电阻按其温度与电阻值变化的关系可分为三种：、正温度系数电阻(PTC)，特点是在工作温度范围内，其随温度的升高而增大；、负温度系数热敏电阻(NTC)，其特点是 在工作温度范围内，随温度的升高而减小；、临界温度热敏电阻(CTR)，其特点是在临界温度时，其电阻值会发生跃变。第二篇 汽车电子控制系统第二章 汽车发动机集中控制系统 (一)结构和工作原理 现以负温度系数的热敏电阻式冷却液温度传感器为例，讲述其结构和工作原理。冷却液温度传感器装于发动机缸体上伸入水套内。其结构如图2-2-29所示。冷却液温度越低，热敏组件5

36、的电阻值就越大，向电控单元ECU输入低温信号，使其向喷油器发出多喷油和早点火的指令。随着冷却液温度的逐渐升高热敏组件5的电阻值将逐渐减小，向电控单元ECU输入高温信号，使其指令喷油器逐渐减少补充喷油量和推迟点火。 (二)传感器的检查 现以皇冠3O冷却液温度传感器为例说明其检查方法。 1、冷却液温度传感器热敏电阻的检查 从发动机上拆下冷却液温度传感器，将传感器放入水中测量其电阻值的变化，如图2-2-31所示，逐渐升高水温，同时用万用表测量传感器两个插座间的电阻值。如果传感器两插座间的电阻值与水温能按照比例的关系变化，并且几个点的测量值与维修手册中给出的正常范围相吻合，即可初步认为水温传感器良好。

37、表2-2-10给出了冷却液温度传感器在各种温度下的电阻值，可供参考。第二篇 汽车电子控制系统第二章 汽车发动机集中控制系统 2、冷却液温度传感器输出电压的检查 打开点火开关，测量ECU的“THW与“E2间的电压。电压0.21.0V之间。如果电压值不在此范围内。说明从ECU到传感器间存在故障。如果经过电阻检测，热敏特性正常，则原因一般为线路故障。检查冷却液温度传感器线路的步骤为： (1)检查ECU接地端子E1的接地情况； (2)检查ECU各电源端于电压； (3)检查冷却液温度传感器线路； (4)如果以上检查均正常，则说明故障出在ECU的内部。 进气温度传感器的结构、工作原理及检测方法与冷却液温度

38、传感器相似。它安装在进气管或空气流量传感器内，作用是将检测进气温度转变为电压信号送给ECU。 二、热敏铁氧体温度传感器 热敏铁氧体磁性具有随温度急剧变化的特性。当铁氧体温度超过某一值时，铁氧体的导磁率会急剧下降，即从强磁性急速转变为弱磁性。利用这一性质即可制成热敏铁氧体温度传感器。 l、传感器结构和工作原理 由壳体、热敏铁氧体、笛簧开关和永久磁铁等构成，如图。在笛簧开关磁路中配置了两个急变温度不同的环状热敏铁氧体和永久磁铁。利用铁氧体磁性随温度急剧变化的特性，使笛簧开关接通或断开。其工作原理：当热敏铁氧体所处环境温度低于某一值如650C时，两个铁氧体为强磁性体，被永久磁铁磁化，笛簧开关的触头中

39、有直通的磁力线穿过产生吸力，开关触头闭合；当热敏铁氧体周围温度高于某一值如100时，两个铁氧体的导磁率急剧下降，变为弱磁性体，热敏铁氧体基本上没有被磁化相当于没有铁氧体存在，在永久磁铁磁场作用下，笛簧开关的触头仍闭合；当热敏铁氧体所处环境温度在65100C之间时，其中急变温度为65度的铁氧体变为弱磁性体没被磁化，而急变温度为100的铁氧体为强磁性体而被磁化。并与其左边的永久磁铁形成一个磁铁。这时笛簧开关的触头受到排斥力，触头打开热敏铁氧体温度传感器一般用于控制汽车散热器的电动风扇等。 2传感器的检查 如图2-2-33所示。用表检查传感器内笛簧开关的通断情况。当水温低于规定值650C或高于规定值

40、如1000C时，笛簧开关应成通路；当水温在651000C之间时，笛簧开关应断开。第二篇 汽车电子控制系统第二章 汽车发动机集中控制系统第六节第六节 氧传感器氧传感器 装于排气管中，作用是通过检测废气中氧含量的多少来判断混合气的空燃比与理论空燃比的偏差程度，以确定最佳喷油量，把空燃比控制在理论空燃比附近。 目前应用的氧传感器有两种：一种是二氧化锆型；另一种是二氧化钛型。 一、二氧化锆(ZrO2)型氧传感器 (一)传感器的结构与工作原理 即电压型，它是根据大气与排气中氧浓度之差而产生电动势的一种电池。其结构如图2-2-34所示。主要由锆管、保护壳、保护罩、弹簧、通风口、电插头等组成。 锆管的外形呈

41、弯管状，如图2-2-35所示。中间为活性材料二氧化锆6，内外表面均覆盖层多孔铂电极3。锆管的内电极与大气接触，外电极则暴露于废气中，外电极表面还有一层多孔的氧化铝陶瓷保护层2，可防止废气腐蚀电极。 当温度超过300时。陶瓷层可使氧离子化，而二氧化锆吸收氧离子，这使得靠近铂电极侧的二氧化锆表面积聚起负电荷。由于二氧化锆接触空气一侧的含氧量总是较大，其负电荷也就相对较多，与废气接触一04产生电位差，电位差的大小取决于锆管内外侧含氧量之差。因空气中的含氧量是一定的，这样，废气中的含氧量多少就被转变成电信号的大小，传给电控单元ECU进行分析，最后得出混合气偏浓或偏稀的结论，并据此发出相应的加油减油指令

42、，使混合气浓度尽量适合发动机当时的工况要求。第二篇 汽车电子控制系统第二章 汽车发动机集中控制系统 输出特性如图所示。当空燃比为理论空燃比14：7时，氧传感器输出的信号电压约0.5V左右；当空燃比偏浓时，排气中的氧含量极少，二氧化锆(ZrO2)内外侧氧浓度差大，因而产生的电动势较高约1V；当混合气偏稀时，排气中含有较多的氧，二氧化锆内外侧的氧浓度差较小，产生的电动势几乎为0V。 二氧化锆表面加铂，可提高氧传感器的灵敏度。铂可催化O2与CO反应，这样可使混合气偏浓时，排气中的氧含量几乎为O，增加二氧化锆内外侧的氧浓度差，使之可产生IV左右的电压；在棍舍气偏稀时，排气中02的浓度高，而CO浓度低，

43、CO与O2反应后对O2的浓度影响不太，因而产生的电压仍然很低，几乎为0V。 为保证氧传感器可靠工作，特别是在怠速和刚起动时能有效的工作，其内部一般都装有加热组件(加热线圈)，加热线圈由电控单元ECU控制。当发动机起动或怠速时，进气量小，排气温度低。加热线圈通电。以加热二氧化锆组件使其正常工作。 注意：如果废气中含铅，将使氧传感器失灵，因此装有氧传感器的发动机不能使用含铅汽油。 (二)传感器的检查 1氧传感器输出电压检查 由于氧传感器上电动势所形成的能量非常小，必须用高阻的数字式万用表或示波器测量。检查方法如下。 (1)将发动机预热至规定温度。 (2)拔下压力调节器的真空软管，堵上支管，使空燃比

44、变浓。 (3)在怠速状态下测量电控单元ECU插座的端电压，应大于0.5V。 2、氧传感器功能测试 (1)起动发动机，并暖机到65以上。 (2)卸下排气管上废气检测口螺钉，把CO废气分析仪安装到排气管接口上。 (3)拨下氧传感器的插接器，并将氧传感器的连接线措铁。若CO排放量上升，表明连接线路和电控单元良好。 (4)将数字式表连到信号输出线与搭铁间。当CO排放量正常时，电应为O.5V；若0V说明混合气过稀；若在1V，说明过浓。混合气过稀或过浓，均说明氧传感器损坏不起作用。 3氧传感器加热线圈电阻的检查 拔下插头。20时，应为3欧；预热发动机，当排气管达到3500C时，加热线圈电阻应为13欧。第二

45、篇 汽车电子控制系统第二章 汽车发动机集中控制系统第七节第七节 爆震传感器爆震传感器 作用：检测是否发生爆震以及爆震的强度，并将其转变为电信号输入ECU，以便微机对点火提前角进行校正，实现点火系统的闭环控制。 产生爆震可以用检测发动机缸压、发动机机体振动、燃烧噪声等方法进行。其中最常用的检测方法是检测发动机机体振动。 根据机体振动检测爆震的传感器有多种形式。最常见的有压电晶体式爆震传感器和磁致伸缩式爆震传感器。一、传感器的结构和工作原理 1、压电晶体式爆震传感器 根据压电晶体的压电效应原理制成，即压电晶体在一定的方向上受到机械应力的作用时，晶体表面会产生电荷，外力的作用消除后，电荷随之消失。

46、图2-2-38是安装气缸盖上的压电式爆震传感器的组成示意图。当发动机工作时，压电测振组件5随发动机振动受到拉、压作用当发动机的振动频率与压电组件5的 固有频率一致时，将产生共振，信号最大。设计时将晶体的固有频率调节在爆震时引起的发动机机体振动频率之内，则在爆震时，传感器会输出异常的电压信号。 压电式爆震传感器也可以制成环状，与火花塞一起安装，如图22 39所示。 二、二氧化钛二、二氧化钛(Ti02)(Ti02)型氧传感器型氧传感器 二氧化钛(TiO2)型氧传感器的敏感组件是二氧化钛。特性：电阻值会随周围氧的浓度的变化而变化。周围氧的浓度高时，电阻值增大，反之则减小。 与二氧化锆型不同的是，二氧

47、化钛型需输人电流，因此其传感器除信号输出端子外，还应具有一个基准电压输入端子，其内部电路连接如图2-2-37所示。R2为温度补偿电阻。因为二氧化钛的电阻会随温度的变化而变化，不加补偿电阻其信号电压也会随温度而变化。温度补偿电阻的温度系数与二氧化钛相似，这样传感器输出的信号电压就不会因温度的变化而变化。为使二氧化钛型氧传感器能正常的工作，其内部也需有加热组件。第二篇 汽车电子控制系统第二章 汽车发动机集中控制系统 2、磁致伸缩式爆震传感器 是应用最早的一种爆震传感器，它安装在发动机上，如图所示，由永久磁铁4，靠永久磁铁激磁的强磁性铁心2以及铁心周围的传感线圈l构成。 高镍合金组成的磁性铁心2外侧

48、设有永久磁铁4，在其周围缠绕着传感线圈1磁性铁心受振偏移致使传感线圈内磁通发生变化。根据电磁感应原理，通过传感线圈的磁通变化时。传感线圈将产生感应电动势，此电动势即为爆震传感器输出的电压信号。输出电压信号的大小取决于发动机振动的频率，当传感器固有振荡频率与设定爆震强度时发动机的振动频率产生共振时，传感器将输出最大电压信号，如图2-2-41所示。二、传感器的检测二、传感器的检测 1示波器检测 采用示波器检测发动机工作时爆震传感器输出电压的波形，如图2-2-41所示。以此来判别爆震传感器是否正常。如果有不规则的振动波形出现，并且该渡波形随发动机爆震情况的变化而有明显的变化，说明爆震传感器工作正常。

49、如果没有波形输出或输出波形不随发动机工作情况的变化而变化，则说明爆震传感器有故障，应予更换。 2、测电阻检测 在没有示波器的情况下，可通过测量电阻的方法对爆震传感器进行粗略的检测。拔下爆震传感器与ECIJ问的线路连接器，制量传感器端子与接地线之间的电阻值，如果此电阻值极小，说明爆震传感器确故障，应更换。第二篇 汽车电子控制系统第二章 汽车发动机集中控制系统第八节车身高度传感器第八节车身高度传感器 1车身高度传感器的作用与分类 作用是：把车身高度(汽车悬架装置的位移量)转换成电信号，输送给电控单元，用于电控悬架系统。 分为光电式、霍尔式和片簧开关式等几种类型。 2.光电式车身高度传感器 应用最多

50、的一种高度传感器。 内部有一靠连杆带动转动的传感器轴。传感器轴上固定一开有许多窄槽的圆盘。遮光器由发光二极管和光电三极管组成，圆盘的转动使遮光器的输出ON或OFF转换，输送给悬架的ECU。电控单元可以检测出圆盘的转动角度，即悬架变形量。 高度传感器定在车架上，传感器轴的外端装有导杆，导杆的另一端通过一连杆与独立悬架的下摆臂相连。根据传感器内使用的遮光器的数量，传感器可把车身高度状态分为不同数量的区域，以便对车身高度进行精确的控制。 电控悬架系统使用的光电式转向盘转角传感器的结构、原理与光电式高度传感器相似。第二篇 汽车电子控制系统第二章 汽车发动机集中控制系统 3、霍尔式高度传感嚣 霍尔式高度

51、传感器由两个霍尔集成电路、磁体构成，由于两者的相对位置不同，车身高度分为三个区域检测。 图2-2-44所示为霍尔式高度传感器结构和原理图。 4、片簧开关式高度传感器 片簧开关式高度传感器是利用四个片簧开关的开关，把车身高度的状态分为四个区域而且与输入回路的两个输出晶体管的工作配台进行控制。工作原理如图。第九节第九节 减速度与横向加速度传感器减速度与横向加速度传感器 主要应用在一些四轮驱动的汽车的ABS系统中，又称G传感器。作用是在汽车制动时，获得汽车减速度信号。因车在高附着系数路面上制动叫，减速度大在低附着系数路面上制动时，减速度小，因而该信号送人ECU后，可以对路面进行区别，判断路面附着系数

52、高低情况。当判定汽车行驶在雪路、结冰路等易打滑的路面上时，采取相应控制措施，以提高制动性能。 有：光电式、水银式、差动变压器式和半导体式等几种类型。 横向加速度传感器主要用于一些高档轿车、跑车的ABS系统，其作用是当制动中出现侧滑趋势时。输入信号给ECU，通过调整车轮制动力来防止汽车侧滑的产生。 1、光电式减速度传感器 基本结构及原理与光电式高度传感器相似。由两个发光二极管、两个光电三极管、一个透光板和一个信号电路组成。 汽车匀速行驶时，透光板静止不动。当汽车减速度时，透光板则随着减速度的变化沿汽车的纵轴方向摆动。减速度越大，透光板摆动位置越大，由于透光板的位置不同，允许发光管传送到光电三极管

53、的光线不同，使光电三极管形成开和关两种状态。两个发光二极管和两个光电三极管组合作用，可将汽车的减速度区分为四个等级，此信号送人电控单元就能感知路面附着系数情况第二篇 汽车电子控制系统第二章 汽车发动机集中控制系统2水银式减速度传感器 由玻璃管和水银组成在低附着系数路面时，汽车减速度小，水银在管内基本不动。开关在坡璃管内处于接通(ON)状态。在高附着系数路面上制动时，汽车减速度大，水银靠惯性作用前移，使玻璃管内开关断开(OFF)，此信号送人ECU就能感知路面附着系数情况。在后退方向也能输出减速度信号。 3.差动变压式减速度传感器 传感器由两部分组成，其上部为差动变压器。下部为电子电路。差动变压器

54、主要由一个初级绕组、两个相串联的次级绕组和铁心组成。直流电经过振荡电路变成交流电压up，加到初级绕组上，因此时穿过铁心的磁通发生变化，在次级绕组中分别产生电压ul与u2。当铁心在中间位置时，u1与u2相等，当铁心偏离中间位置时，u1与u,不再相等，二者出现一个电压差us。us的高低与铁心的位移距离成正比。us信号经过电路处理后成为传感器输出信号。 在正常行驶时，铁心处于线圈中间位置；当汽车制动减速时，铁心受惯性力的作用向前移动。汽车制动时减速度越大，铁心位移越大，输出电压信号越大。该信号送人ECU用来控制ABS系统工作。 4.横向加速度传感器 结构比较简单。主要由开关触点组成，因而一般称为横向

55、加速度开关。用来检测汽车横向加速度范围。在此开关中串联有两对开启方向相反的开关触点。当汽车的横向加速度低于限定值时，两触点都处于闭合状态，插头两端子通过开关内部构成回路；当在高速急转弯过程中，横向加速度超过限定值时，一对触点在自身惯性力的作用下处于开启状态，插头两端子之间在开关内部形成断路，此信号输人ECU后可对制动防抱死控制指令进行修正，以便有效地调节左右车轮制动分泵的液压，使ABS更有效地工作。第二篇 汽车电子控制系统第二章 汽车发动机集中控制系统第十节第十节 转向扭矩传感器转向扭矩传感器 又称转矩传感器，用于测定转向盘与转向器之间的相对转矩，输人电控电动转向系统的ECU，以判断系统是否需

56、要助力。 基本工作如图。用磁性材料制成的定子和转子可以形成闭合的磁路。线圈A、B、C、D分别绕在极靴上，接成一个桥式回路。转向盘杆扭转变形的扭转角与转矩成比例，所以只要测定杆的扭转角，就可间接地知道转向力的大小。 在线圈的u、T两端施加连续的脉冲电压信号Ui，当转向杆上的转矩为零时，定子与转子的相对转角也为零。这时转子的纵向对称面处于图示定子AC、BD的对称平面上，每个极靴上的磁通量是相同的。因而电桥是平衡的，在V、W两端的电位差Uo=0。 如果转向杆上存在转矩时，定子与转子的相对转角不为零，此时转子与定子间产生如图2-2-48所示的角位移。极靴A、D间的磁阻增加，B、C间的磁阻减少，各个极靴

57、的磁通产生差别，电桥失去平衡，在V、W之间出现电位差。这个电位差与杆的扭转角和输入电压ui成正比。 由电桥出现的电位差U0，就可以知道转向轴杆的扭转角，从而便可以知道转向盘轴的转矩。 在实际使用中，不少转矩传感器作成图2-2-49所示的结构形式，这种结构与上述结构在工作原理上基本相同。其优点是便于安装。日本富士重工电子控制电动转向系统用转矩传感器，是将负载力矩引起的扭杆扭转角位移测出。并转换为电位计电阻的变化。转子上产生的电信号经滑环由定子传递出来，其结构如图2-2-50所示。第二篇 汽车电子控制系统第二章 汽车发动机集中控制系统第十一节第十一节 碰撞传感器碰撞传感器 一、碰撞传感器的作用 检

58、测车辆发生碰撞时的减速度或惯性力，并将信号送到安全气囊专用电脑。 二、碰撞传感器的分类 按其功能可分为：碰撞烈度(激烈程度)传感器和防护碰撞传感器两大类。 碰撞烈度传感器按安装位置分为：前碰撞传感器(包括左、右前和中央碰撞传感器)和中心碰撞传感器，用于检删汽车遭受碰撞的激烈程度，其信号是供电脑判断是否引爆点火剂而使充气剂给气囊充气。 防护碰撞传感器与碰撞烈度传感器串联用于防止前碰撞传感器短路而造成气囊误爆现象，其信号是供电脑确定是否发生碰撞。 碰撞传感器按其总体结构分为：机电结合式碰撞传感器、电子式碰撞传感器和水银开关式碰撞传感器。 机电结合式碰撞传感器是利用机械机构运动(滚动或转动)来控制触

59、点动作，再由触点断开与闭台来控制SRS气囊电路接通与切断。目前常用的有滚球式、滚轴式和偏心锤式等。 电子式碰撞传感器是利用传感器输出的电压信号，通过SRS电脑，指示点火工作。 目前常用的有电阻应变计RSG式和压电效应式碰撞传感器。 水银开关式碰撞传感器是利用水银导电的特性来控制SRS气囊电路接通或切断。第二篇 汽车电子控制系统第二章 汽车发动机集中控制系统三、碰撞传感器的安装位置三、碰撞传感器的安装位置 在安全气囊系统中，前碰撞传感器设有2-3只，一般安装在车身前部，比如车身两侧的前翼子板内侧、两侧前照灯支架下面、发动机散热器(水箱)支架左、右两侧等。 防护碰撞传感器(简称为防护传感器)又称为

60、安全碰撞传感器(简称为安全传感器)或侦测碰撞传感器(简称为侦测传感器)，一般都与SRS电脑组装在一起，安装在驾驶室中部变速杆前、后的装饰板下面。 四、碰撞传感器的结构与原理 1、滚球式碰撞传感器 图示波许公司研制生产的滚球式碰撞传感器，又称为偏压磁铁传感器，尼桑和马自达汽车安全气囊系统采用的即为这种传感器。主要由滚球1、永久磁铁2、导缸3、触点4和壳体5组成。两个触点4闻定不动，并分别与传赌器的引线端子连接。铁质滚球1用来感测惯性力或减速度的大小，可在导缸3内移动或滚动。壳体5上印制有箭头标记，安装时必须按使用说明书规定进行安装(指向前方或后方)。 滚球式碰撞传感器的工作原理如图2-2-52所