第2章汽油机电控系统传感器的构造与检测

1、空气流量计空气流量计 2.1进气管压力传感器进气管压力传感器 2.2曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器 2.3节气门位置传感器和加速踏板位置传感器节气门位置传感器和加速踏板位置传感器 2.4爆震传感器爆震传感器 2.7其他传感器或开关其他传感器或开关 2.8温度传感器温度传感器 2.5氧传感器和空燃比传感器氧传感器和空燃比传感器 2.6 空气流量计安装在发动机进气管前端空气流量计安装在发动机进气管前端的空气滤清器后面（见图的空气滤清器后面（见图2.1），其作用是），其作用是测定吸入发动机的空气量，为发动机测定吸入发动机的空气量，为发动机ECU计算和控制喷油量提供重

2、要依据。计算和控制喷油量提供重要依据。 目前应用在电控汽油发动机上的空气目前应用在电控汽油发动机上的空气流量计有多种形式，常见的有热线式、叶流量计有多种形式，常见的有热线式、叶片式、涡流式等。片式、涡流式等。图图2.12.1空气流量计的安装位置空气流量计的安装位置11空气滤清器空气滤清器22空气流量计空气流量计33节气门节气门44动力腔动力腔55进气歧管进气歧管 热线式空气流量计是目前轿车发动机热线式空气流量计是目前轿车发动机上应用最多的空气流量计，按照其热线的上应用最多的空气流量计，按照其热线的类型又分为类型又分为3种，即热丝式、热膜式、热种，即热丝式、热膜式、热阻式。阻式。 热丝式空气流量

3、计是应用在早期一热丝式空气流量计是应用在早期一些发动机上的热线式空气流量计。些发动机上的热线式空气流量计。 这种空气流量计在进气道中套有一这种空气流量计在进气道中套有一个小喉管，在小喉管中架有两个由极细个小喉管，在小喉管中架有两个由极细的铂丝（直径为的铂丝（直径为0.010.05mm），如图），如图2.2所示。所示。图图2.22.2热丝式空气流量计热丝式空气流量计11热线热线 22冷线冷线 其中一个铂丝被电流加热至其中一个铂丝被电流加热至120左右，左右，故称之为热线；另一个是温度补偿电阻，也故称之为热线；另一个是温度补偿电阻，也称为冷线。称为冷线。 在热线式空气流量计电路中，热线是惠在热线式

4、空气流量计电路中，热线是惠斯登桥形电路的斯登桥形电路的1个桥臂见图个桥臂见图2.3（a）。）。 当空气通过流量计时，进入小喉管的气当空气通过流量计时，进入小喉管的气流流过热线周围，使其温度下降，电阻随之流流过热线周围，使其温度下降，电阻随之减小，电桥失去平衡。减小，电桥失去平衡。 此时比较放大器会使流过热线的电此时比较放大器会使流过热线的电流增大，使其温度升高、电阻增大，直流增大，使其温度升高、电阻增大，直至电桥达到新的平衡。至电桥达到新的平衡。 所增加的电流取决通过流量计的空所增加的电流取决通过流量计的空气流速。气流速。 由于电流的增加，电阻由于电流的增加，电阻C的电压降也的电压降也增加，这

5、就将电流的变化转换为电压的变增加，这就将电流的变化转换为电压的变化，以此作为该传感器的输出信号。化，以此作为该传感器的输出信号。 这一信号输入这一信号输入ECU，用来指示通过流，用来指示通过流量计的空气量见图量计的空气量见图2.3（b）。）。图图2.32.3热线式空气流量计工作原理热线式空气流量计工作原理11比较放大器比较放大器 22冷线电阻冷线电阻 33电源转换器电源转换器 44铂热线铂热线 温度补偿电阻的作用是防止因进气温度补偿电阻的作用是防止因进气温度变化而影响进气量的测量精度。温度变化而影响进气量的测量精度。 在工作中，热线温度始终高于冷线在工作中，热线温度始终高于冷线温度温度100。

6、 热线式空气流量计的优点是测量精热线式空气流量计的优点是测量精度高、响应速度快、进气阻力小、不会度高、响应速度快、进气阻力小、不会磨损。磨损。 其缺点是使用一段时间后，热线表其缺点是使用一段时间后，热线表面受空气中尘埃的玷污，热辐射能力降面受空气中尘埃的玷污，热辐射能力降低，影响测量精度。低，影响测量精度。 热膜式空气流量计的测量原理和热丝热膜式空气流量计的测量原理和热丝式空气流量计基本相同。式空气流量计基本相同。 它是将加热丝印刷在一块线路板上，它是将加热丝印刷在一块线路板上，并将线路板固定在空气通道中间，以代替并将线路板固定在空气通道中间，以代替热丝式空气流量计中的铂丝（见图热丝式空气流量

7、计中的铂丝（见图2.4），），由于热丝被固定且受到保护膜的保护，寿由于热丝被固定且受到保护膜的保护，寿命和可靠性都大大提高。命和可靠性都大大提高。图图2.42.4热膜式空气流量计热膜式空气流量计11热膜热膜 热阻式空气流量计和热膜式空气流热阻式空气流量计和热膜式空气流量计相似，它将加热丝绕成线圈形式固量计相似，它将加热丝绕成线圈形式固定在石英玻璃管内或暴露在空气通道内定在石英玻璃管内或暴露在空气通道内（见图（见图2.5）。）。图图2.52.5热阻式空气流量计热阻式空气流量计11热线电阻热线电阻 22冷线电阻冷线电阻 热膜式和热阻式空气流量计的特点热膜式和热阻式空气流量计的特点和热丝式空气流量计

8、相同，而且可靠、和热丝式空气流量计相同，而且可靠、耐用，是目前轿车发动机上使用最多的耐用，是目前轿车发动机上使用最多的空气流量计。空气流量计。 图图2.6所示为热膜式空气流量计的控制所示为热膜式空气流量计的控制电路简图。电路简图。 热线式空气流量计至少有热线式空气流量计至少有3个接线端个接线端子，分别是电源、进气量信号和空气流量子，分别是电源、进气量信号和空气流量计搭铁。计搭铁。图图2.62.6热膜式空气流量计的控制电路热膜式空气流量计的控制电路 12V的工作电源通常来自的工作电源通常来自EFI主继电主继电器。器。 进气量信号是一个大于进气量信号是一个大于0V、小于、小于5V的电压，并随着进气

9、量的增大而增大（的电压，并随着进气量的增大而增大（见图见图2.7）。）。图图2.72.7热膜式空气流量计的进气量信号电压热膜式空气流量计的进气量信号电压 空气流量计的搭铁线通常先接入空气流量计的搭铁线通常先接入ECM，再由再由ECM的搭铁端子搭铁，以保证搭铁电路的搭铁端子搭铁，以保证搭铁电路的可靠性。的可靠性。 有些热线式空气流量计中还设置有一有些热线式空气流量计中还设置有一个进气温度传感器因此其接线端子有个进气温度传感器因此其接线端子有5个，个，除了上述除了上述3个接线端子外，还有进气温度传个接线端子外，还有进气温度传感器的信号线和进气温度传感器的搭铁线。感器的信号线和进气温度传感器的搭铁线

10、。1叶片式空气流量计的结构与工作原理叶片式空气流量计的结构与工作原理 叶片式空气流量计在进气通道内有可绕轴摆叶片式空气流量计在进气通道内有可绕轴摆动的、呈直角型的叶片（见图动的、呈直角型的叶片（见图2.8）。）。 进气气流推动使其开启。进气气流推动使其开启。图图2.8叶片式空气流量计叶片式空气流量计1滑动触点滑动触点 2电位计电位计 3进气温度传感器进气温度传感器 4回位弹簧回位弹簧 5缓冲板缓冲板 6怠速混合气调节螺钉怠速混合气调节螺钉 7旁通空气道旁通空气道 8计量板计量板 叶片开启角度的大小取决于进气气叶片开启角度的大小取决于进气气流的推力。流的推力。 进气量越大，开启角度也就越大。进气

11、量越大，开启角度也就越大。 叶片轴上电位器把开启角度的变化叶片轴上电位器把开启角度的变化转换为电阻的变化。转换为电阻的变化。 ECU根据电位器电压的变化，测得根据电位器电压的变化，测得发动机的进气量。发动机的进气量。 在旁通空气道上还设置有一个调节在旁通空气道上还设置有一个调节螺钉。螺钉。 用这个螺钉可以调整怠速时旁通空用这个螺钉可以调整怠速时旁通空气量的大小，从而调整怠速混合气的浓气量的大小，从而调整怠速混合气的浓度（见图度（见图2.9）。）。图图2.92.9怠速混合气调节螺钉怠速混合气调节螺钉 图图2.10所示为叶片式空气流量计的电路简所示为叶片式空气流量计的电路简图。图。 叶片式空气流量

12、计通常有叶片式空气流量计通常有6个接线端子，个接线端子，分别是来自分别是来自ECM的的5V基准电压（基准电压（VC）、进）、进 气量信号（气量信号（VS）、搭铁（）、搭铁（E2）、接电动汽油）、接电动汽油 泵（泵（FC）、电动汽油泵开关搭铁端（）、电动汽油泵开关搭铁端（E1）和）和 进气温度传感器信号（进气温度传感器信号（IAT）。）。图图2.102.10叶片式空气流量计电路叶片式空气流量计电路 早期的叶片式空气流量计内通常还早期的叶片式空气流量计内通常还 设有一个电动汽油泵开关。设有一个电动汽油泵开关。 当发动机发动机熄火后，叶片关闭，当发动机发动机熄火后，叶片关闭，电动汽油泵开关断开。电动

13、汽油泵开关断开。 此时，即使点火开关处于开启位置，此时，即使点火开关处于开启位置，电动汽油泵也不工作。电动汽油泵也不工作。图图2.11叶片式空气流量计的进气量信号电压叶片式空气流量计的进气量信号电压1涡流式空气流量计的结构与工作原理涡流式空气流量计的结构与工作原理 涡流式空气流量计是利用卡尔曼涡流理论来涡流式空气流量计是利用卡尔曼涡流理论来测量空气流量的。测量空气流量的。 在涡流式空气流量计进气道的正中间有一个在涡流式空气流量计进气道的正中间有一个流线形或三角形立柱。流线形或三角形立柱。 当空气流经这个立柱时，在立柱后方的当空气流经这个立柱时，在立柱后方的气流中会产生一列不对称却十分规则的空气

14、气流中会产生一列不对称却十分规则的空气漩涡即卡尔曼涡流，见图漩涡即卡尔曼涡流，见图2.12（a）。）。 根据卡尔曼涡流理论，在单位时间内通根据卡尔曼涡流理论，在单位时间内通过立柱后方某点的漩涡数量与空气流速成正过立柱后方某点的漩涡数量与空气流速成正比，即通过测量单位时间内漩涡的数量就可比，即通过测量单位时间内漩涡的数量就可计算出空气流速和流量。计算出空气流速和流量。图图2.12涡流式空气流量计涡流式空气流量计1整流网整流网2立柱立柱3超声波发生器超声波发生器4漩涡漩涡5超声波接收器超声波接收器6至进气管至进气管 测量单位时间内漩涡数量的方法有测量单位时间内漩涡数量的方法有两种。两种。 一种是在

15、涡流式空气流量计的后半一种是在涡流式空气流量计的后半部的两侧设置一对超声波发生器和接收部的两侧设置一对超声波发生器和接收器（见图器（见图2.12）。）。 在发动机运转时，超声波发生器不在发动机运转时，超声波发生器不断地向接收器发出一定频率的超声波。断地向接收器发出一定频率的超声波。 当超声波通过进气气流到达接收器当超声波通过进气气流到达接收器时，由于受到气流中漩涡的影响，超声时，由于受到气流中漩涡的影响，超声波频率的相位发生变化。波频率的相位发生变化。 接收器测出这一相位的变化，接收器测出这一相位的变化，ECU根据相位变化的频率计算出单位时间内根据相位变化的频率计算出单位时间内产生漩涡的数量，

16、从而计算出空气流速产生漩涡的数量，从而计算出空气流速和流量。和流量。 另一种方法是在流量计内设置一对另一种方法是在流量计内设置一对发光二极管和光敏三极管（见图发光二极管和光敏三极管（见图2.13）。）。 发光二极管发出的光束被一个反射发光二极管发出的光束被一个反射镜反射到光敏三极管上，使光敏三极管镜反射到光敏三极管上，使光敏三极管导通。导通。图图2.13光电测量式测量装置光电测量式测量装置1立柱立柱 2导压孔导压孔 3反射镜反射镜 4发光二级管发光二级管 5光敏晶体管光敏晶体管 反射镜安装在一个很薄的金属簧片上，簧片反射镜安装在一个很薄的金属簧片上，簧片在进气气流漩涡的压力作用下产生振动，其振

17、动在进气气流漩涡的压力作用下产生振动，其振动频率与单位时间内产生的漩涡数量相同。频率与单位时间内产生的漩涡数量相同。 由于反射镜随簧片一同振动，因此被反射的由于反射镜随簧片一同振动，因此被反射的光束方向也以相同的频率变化，致使光敏三极管光束方向也以相同的频率变化，致使光敏三极管也随光束的变化以同样的频率导通和截止。也随光束的变化以同样的频率导通和截止。 这一频率直接反映出单位时间内漩这一频率直接反映出单位时间内漩涡产生的数量，涡产生的数量，ECU根据光敏三极管导根据光敏三极管导通和截止的频率即可计算出进气量（见通和截止的频率即可计算出进气量（见图图2.14）。）。图图2.142.14涡流式空气

18、流量计的进气量信号涡流式空气流量计的进气量信号 图图2.15所示为采用光电测量的涡流式所示为采用光电测量的涡流式空气流量计的控制电路。空气流量计的控制电路。 涡流式空气流量计至少有如下涡流式空气流量计至少有如下3个接个接线端子。线端子。图图2.15采用光电测量的涡流式空气流量计的控制电路采用光电测量的涡流式空气流量计的控制电路 即涡流式空气流量计的工作电源。即涡流式空气流量计的工作电源。 采用光电测量的涡流式空气流量计通常采用光电测量的涡流式空气流量计通常使用使用ECM提供的提供的5V电压作为工作电源；采电压作为工作电源；采用超声波测量的涡流式空气流量计则使用蓄用超声波测量的涡流式空气流量计则

19、使用蓄电池提供的电池提供的12V电压作为工作电源。电压作为工作电源。 涡流式空气流量计的进气量信号是涡流式空气流量计的进气量信号是一种脉冲电信号，采用超声波测量的涡一种脉冲电信号，采用超声波测量的涡流式空气流量计的进气量信号是一种频流式空气流量计的进气量信号是一种频率在超声波范围的高频信号，采用光电率在超声波范围的高频信号，采用光电测量的涡流式空气流量计的进气量信号测量的涡流式空气流量计的进气量信号是一种低频脉冲信号（见图是一种低频脉冲信号（见图2.14）。）。 接至接至ECM，再由，再由ECM的搭铁端子搭铁。的搭铁端子搭铁。 涡流式空气流量计中通常还设置有涡流式空气流量计中通常还设置有进气温

20、度传感器，其接线端子还应包括进气温度传感器，其接线端子还应包括进气温度传感器的信号线和搭铁线。进气温度传感器的信号线和搭铁线。 1空气流量计的外观检查空气流量计的外观检查 空气流量计的进气道内如有杂物堵空气流量计的进气道内如有杂物堵塞或有油污，将会影响进气量的检测，塞或有油污，将会影响进气量的检测，造成发动机动力性下降，但不会产生故造成发动机动力性下降，但不会产生故障码。障码。 因此，在进行外观检查时，应检查因此，在进行外观检查时，应检查空气流量计线束插头是否连接良好，牢空气流量计线束插头是否连接良好，牢固可靠。固可靠。 检查空气流量计进气道内有无杂物检查空气流量计进气道内有无杂物堵塞，有无油

21、污或积炭应进行清洁。堵塞，有无油污或积炭应进行清洁。 其测量方法如下。其测量方法如下。（1）关闭点火开关，拔下空气流量计的线）关闭点火开关，拔下空气流量计的线束插头。束插头。（2）打开点火开关，用数字万用表分别测）打开点火开关，用数字万用表分别测量空气流量计线束插头各端子。量空气流量计线束插头各端子。 测量空气流量计电源端子（见图测量空气流量计电源端子（见图2.16中中+B），应为），应为12V蓄电池电压。如电压蓄电池电压。如电压与蓄电池电压不符，说明有故障，应进与蓄电池电压不符，说明有故障，应进一步检测电源线路。一步检测电源线路。 测量空气流量计搭铁端子（见图测量空气流量计搭铁端子（见图2.

22、16中中E2G）和进气温度传感器搭铁端子（）和进气温度传感器搭铁端子（见图见图2.16中中E2），其与蓄电池负极间的），其与蓄电池负极间的电阻应为电阻应为0 。如有异常，应检修搭铁线。如有异常，应检修搭铁线路。路。 测量进气温度传感器信号端子（见图测量进气温度传感器信号端子（见图2.16中中THA）的电压，应为）的电压，应为5V。如有异。如有异常，应检测该端子与常，应检测该端子与ECM之间的连接线之间的连接线路是否正常，路是否正常，ECM有无故障。有无故障。 对照电路图，测量对照电路图，测量VG端子（进气量信端子（进气量信号）与号）与ECM相应端子间的连接线路，应相应端子间的连接线路，应无异常

23、。无异常。图图2.16热线式空气流量计的检测热线式空气流量计的检测 由于空气流量计都要在有电源的条由于空气流量计都要在有电源的条件下才能工作，因此可以在发动机运转件下才能工作，因此可以在发动机运转的过程中检测，也可以拆下后根据接线的过程中检测，也可以拆下后根据接线端子的分布，接好工作电源和搭铁后进端子的分布，接好工作电源和搭铁后进行检测。行检测。 关闭点火开关，拔下空气流量计的线束关闭点火开关，拔下空气流量计的线束插头，拆下空气流量计。插头，拆下空气流量计。 将蓄电池正负极分别接至流量计插座内将蓄电池正负极分别接至流量计插座内的的+B和和E2G两个端子上（注意电源极性两个端子上（注意电源极性应

24、正确），然后用万用表测量插座内应正确），然后用万用表测量插座内VG和和E2G两端之间的电压。正常时电压应两端之间的电压。正常时电压应为为1.0V左右。左右。 将空气吹入空气流量计进口，同时测量将空气吹入空气流量计进口，同时测量VG和和E2G两端之间的电压。在吹入空气时该电压应两端之间的电压。在吹入空气时该电压应上升至上升至24V。若测量结果不符合标准，说明。若测量结果不符合标准，说明空气流量计有故障，应更换。空气流量计有故障，应更换。图图2.17空气流量计进气量信号检测空气流量计进气量信号检测 涡流式空气流量计的输出信号必须涡流式空气流量计的输出信号必须用示波器检测。用示波器检测。 将示波器和

25、涡流式空气流量计线束中将示波器和涡流式空气流量计线束中的信号输出线连接。的信号输出线连接。 起动发动机。起动发动机。 逐渐踩下加速踏板，让发动机在不同转速下逐渐踩下加速踏板，让发动机在不同转速下稳定运转，同时观察示波器上的信号波形。涡稳定运转，同时观察示波器上的信号波形。涡流式空气流量计的正常波形信号为一矩形脉冲流式空气流量计的正常波形信号为一矩形脉冲信号（见图信号（见图2.14），且脉冲信号的频率随发动），且脉冲信号的频率随发动机转速的增高而成比例地增加。机转速的增高而成比例地增加。 如果在发动机稳定运转工况下，信如果在发动机稳定运转工况下，信号频率出现不稳定现象或有间断性变化号频率出现不稳

26、定现象或有间断性变化（见图（见图2.18），说明空气流量计有故障。），说明空气流量计有故障。 图图2.18有故障的涡流式空气流量计有故障的涡流式空气流量计输出脉冲信号波形输出脉冲信号波形2.2.1 进气管压力传感器的结构进气管压力传感器的结构与工作原理与工作原理 进气管压力传感器测量节气门之后进气管压力传感器测量节气门之后的进气管真空度，再根据发动机转速和的进气管真空度，再根据发动机转速和节气门开度，由节气门开度，由ECM通过计算确定发动通过计算确定发动机的进气量。机的进气量。 这种用进气管压力传感器测量进气这种用进气管压力传感器测量进气量的方式称为间接测量式。量的方式称为间接测量式。 目前应

27、用在发动机上的主要是应变目前应用在发动机上的主要是应变仪式进气管压力传感器（见图仪式进气管压力传感器（见图2.19）。）。图图2.19进气管压力传感器进气管压力传感器1真空室真空室 2硅晶片硅晶片 3滤芯滤芯 进气管压力传感器通常安装在发动进气管压力传感器通常安装在发动机周围的车架上，通过一条真空软管与机周围的车架上，通过一条真空软管与节气门之后的进气管或进气歧管连接。节气门之后的进气管或进气歧管连接。 应变仪式进气管压力传感器的主要元应变仪式进气管压力传感器的主要元件是一个很薄的硅晶片，硅晶片上有一层件是一个很薄的硅晶片，硅晶片上有一层二氧化硅膜，在膜层中分布着二氧化硅膜，在膜层中分布着4个

28、传感电个传感电阻见图阻见图2.20（a）。）。 硅片装在一个密封真空室内，硅片下硅片装在一个密封真空室内，硅片下方通过一根橡胶管和进气管相通，使进气方通过一根橡胶管和进气管相通，使进气管压力作用在硅晶片下方。管压力作用在硅晶片下方。 硅晶片上的硅晶片上的4个电阻连接成电桥的形式个电阻连接成电桥的形式见图见图2.20（b）。）。 当进气管压力增加时，硅晶片弯曲，引当进气管压力增加时，硅晶片弯曲，引起电阻值的变化，电桥失去平衡，形成电位起电阻值的变化，电桥失去平衡，形成电位差，经差动放大器差，经差动放大器A放大后，输出正比于压放大后，输出正比于压力的电压信号。力的电压信号。图图2.20进气管压力传

29、感器工作原理进气管压力传感器工作原理 图图2.21（a）所示为进气管压力传感器）所示为进气管压力传感器的控制电路。的控制电路。 进气管压力传感器有进气管压力传感器有3个接线端子，个接线端子，分别是电源、进气歧管压力信号和搭铁。分别是电源、进气歧管压力信号和搭铁。 进气管压力传感器的电源线接至进气管压力传感器的电源线接至ECM，由由ECM为其提供为其提供5V基准电压作为工作电源。基准电压作为工作电源。 进气歧管压力信号是一个大于进气歧管压力信号是一个大于0V、小于、小于5V的电压，并随着进气歧管绝对压力值的增的电压，并随着进气歧管绝对压力值的增大而增大见图大而增大见图2.21（b）。）。 搭铁线

30、通常先接入搭铁线通常先接入ECM，再由，再由ECM的搭的搭铁端子搭铁。铁端子搭铁。图图2.21进气管压力传感器控制电路及信号电压进气管压力传感器控制电路及信号电压2进气管压力传感器控制电路的检测进气管压力传感器控制电路的检测 其测量方法如下。其测量方法如下。（1）关闭点火开关，拔下进气管压力传感器的）关闭点火开关，拔下进气管压力传感器的线束插头。线束插头。（2）打开点火开关，用数字万用表分别测）打开点火开关，用数字万用表分别测量进气管压力传感器线束插头各端子。量进气管压力传感器线束插头各端子。 测量进气管压力传感器电源端子见图测量进气管压力传感器电源端子见图2.22（a），应为），应为5V基准

31、电压。如电压值基准电压。如电压值不符，说明控制电路或不符，说明控制电路或ECM有故障，应进有故障，应进一步检测。一步检测。 测量进气管压力传感器搭铁端子，其测量进气管压力传感器搭铁端子，其与蓄电池负极间的电阻应为与蓄电池负极间的电阻应为0 。如有异。如有异常，应检修搭铁线路。常，应检修搭铁线路。 检测方法如下。检测方法如下。 打开点火开关，但不要起动发动机。打开点火开关，但不要起动发动机。 拔下连接进气管压力传感器与进气歧管拔下连接进气管压力传感器与进气歧管的真空软管见图的真空软管见图2.22（b）。）。 用万用表在进气管压力传感器线束中的用万用表在进气管压力传感器线束中的信号输出线上测量输出

32、信号电压见图信号输出线上测量输出信号电压见图2.22（c），并记下在大气压力状态下），并记下在大气压力状态下的输出信号电压。的输出信号电压。 使用手动真空泵，通过真空软管向进气使用手动真空泵，通过真空软管向进气管压力传感器内施加真空，从管压力传感器内施加真空，从13.3kPa（100mmHg）开始，一直增加到）开始，一直增加到66.7kPa（500mmHg）为止。）为止。图图2.22丰田车系进气管压力传感器的检测丰田车系进气管压力传感器的检测 测量在不同的真空度下进气管压力测量在不同的真空度下进气管压力传感器的输出信号电压。传感器的输出信号电压。 该电压应能随真空度的增大而不断该电压应能随真空

33、度的增大而不断下降。下降。 将不同真空度下的输出信号电压与将不同真空度下的输出信号电压与所修车型维修手册中的标准值相比较（所修车型维修手册中的标准值相比较（见表见表2.1）。）。 如不相符，说明进气管压力传感器如不相符，说明进气管压力传感器有故障。有故障。真空度真空度/kPa/kPa13.313.326.726.740.040.053.553.566.766.7信号电压信号电压/V/V3.153.153.353.352.752.752.952.952.352.352.552.551.951.952.152.151.551.551.751.75表表2.1丰田车系发动机进气管压力传感器的检测标准值

34、丰田车系发动机进气管压力传感器的检测标准值 曲轴位置传感器通常安装在皮带轮附近、曲轴位置传感器通常安装在皮带轮附近、飞轮附近或凸轮轴附近。飞轮附近或凸轮轴附近。 其作用是检测曲轴或凸轮轴的位置，为其作用是检测曲轴或凸轮轴的位置，为ECM进行点火正时控制、喷油正时控制、气进行点火正时控制、喷油正时控制、气门正时控制等提供依据。门正时控制等提供依据。 当曲轴位置传感器安装在曲轴皮带当曲轴位置传感器安装在曲轴皮带轮附近或飞轮附近时常被称为曲轴位置轮附近或飞轮附近时常被称为曲轴位置传感器；而当其安装在凸轮轴附近时，传感器；而当其安装在凸轮轴附近时，也称其为凸轮轴位置传感器。也称其为凸轮轴位置传感器。

35、目前应用在发动机上的曲轴位置传目前应用在发动机上的曲轴位置传感器主要有电磁式、霍尔式、光电式和感器主要有电磁式、霍尔式、光电式和磁阻式等类型。磁阻式等类型。1电磁式曲轴位置传感器的结构电磁式曲轴位置传感器的结构与工作原理与工作原理 电磁式曲轴位置传感器由永久磁铁电磁式曲轴位置传感器由永久磁铁和感应线圈组成（见图和感应线圈组成（见图2.23）。）。 信号转子上有许多凸齿。信号转子上有许多凸齿。 当信号转子转动时，感应线圈因磁当信号转子转动时，感应线圈因磁通量的变化而产生变化的感应电压。通量的变化而产生变化的感应电压。图图2.232.23电磁式曲轴位置传感器电磁式曲轴位置传感器11转子转子 2 2

36、曲轴位置传感器曲轴位置传感器 3 3凸轮轴位置传感器凸轮轴位置传感器图图2.24电磁式曲轴位置传感器工作原理电磁式曲轴位置传感器工作原理1转子转子2感应线圈感应线圈3永久磁铁永久磁铁 图图2.25所示为一种安装在分电器内的电所示为一种安装在分电器内的电磁式曲轴位置传感器。磁式曲轴位置传感器。 在该分电器内有两组曲轴位置传感器，在该分电器内有两组曲轴位置传感器，上面一组产生第一缸活塞到达上止点的基准上面一组产生第一缸活塞到达上止点的基准信号见图信号见图2.25（a）；下面一组产生曲轴）；下面一组产生曲轴转角信号见图转角信号见图2.25（b）。）。图图2.25安装在分电器内的曲轴位置传感器安装在分

37、电器内的曲轴位置传感器1分电器轴分电器轴 2G感应线圈感应线圈 3G信号转子信号转子 4NE信号转子信号转子 5NE感应线圈感应线圈 电磁式曲轴位置传感器如果只有一电磁式曲轴位置传感器如果只有一个电磁线圈，则为两个接线端子，其中个电磁线圈，则为两个接线端子，其中一个为搭铁端，另一个为信号端。一个为搭铁端，另一个为信号端。 通常两个端子都与通常两个端子都与ECM连接，如图连接，如图2.26（a）所示。）所示。 如果传感器内有如果传感器内有2个感应线圈，就有个感应线圈，就有3个接线端子，其中一个为搭铁端，另外个接线端子，其中一个为搭铁端，另外两个分别为两个分别为G信号和信号和NE信号端子，如图信号

38、端子，如图2.26（b）所示。）所示。图图2.26电磁式曲轴位置传感器控制电路电磁式曲轴位置传感器控制电路1霍尔式曲轴位置传感器的结构霍尔式曲轴位置传感器的结构与工作原理与工作原理 霍尔式曲轴位置传感器是利用霍尔霍尔式曲轴位置传感器是利用霍尔效应的原理制成的。效应的原理制成的。 所谓霍尔效应，是指如果对一个通电的霍所谓霍尔效应，是指如果对一个通电的霍尔半导体片（称为霍尔元件）施加一磁场，并尔半导体片（称为霍尔元件）施加一磁场，并让磁场的方向与电流垂直，则在霍尔半导体片让磁场的方向与电流垂直，则在霍尔半导体片上垂直于电流和磁场方向的两个端面间会出现上垂直于电流和磁场方向的两个端面间会出现电势差，

39、从而产生一个微小的电压（称为霍尔电势差，从而产生一个微小的电压（称为霍尔电压，见图电压，见图2.27）。）。图图2.27霍尔效应示意图霍尔效应示意图 霍尔式曲轴位置传感器由霍尔元件、永久霍尔式曲轴位置传感器由霍尔元件、永久磁铁及放大电路组成的定子和转子组成。磁铁及放大电路组成的定子和转子组成。 传感器转子上的叶片转离磁极和霍尔元件传感器转子上的叶片转离磁极和霍尔元件之间的气隙时，磁场通过霍尔元件，产生霍尔之间的气隙时，磁场通过霍尔元件，产生霍尔电压见图电压见图2.28（a）；当叶片转入磁极和霍）；当叶片转入磁极和霍尔元件之间的气隙时，磁力线被隔断，使霍尔尔元件之间的气隙时，磁力线被隔断，使霍尔

40、电压下降为电压下降为0见图见图2.28（b）。）。图图2.28霍尔式曲轴位置传感器工作原理图霍尔式曲轴位置传感器工作原理图1霍尔元件霍尔元件2磁体磁体3转子叶片转子叶片 图图2.29所示为一个安装在分电器内所示为一个安装在分电器内的霍尔式曲轴位置传感器。的霍尔式曲轴位置传感器。 分电器轴每转动一周，传感器便产分电器轴每转动一周，传感器便产生一组各缸活塞到达压缩上止点的信号生一组各缸活塞到达压缩上止点的信号（Ne信号），同时产生一个第一缸活塞信号），同时产生一个第一缸活塞到达压缩上止点的信号（到达压缩上止点的信号（G信号）。信号）。图图2.29霍尔式曲轴位置传感器霍尔式曲轴位置传感器1曲轴位置传

41、感器曲轴位置传感器2转子转子3密封罩密封罩4分火头分火头5分电器盖分电器盖 霍尔式曲轴位置传感器输出的信号霍尔式曲轴位置传感器输出的信号是矩形脉冲，其信号电压的大小与发动是矩形脉冲，其信号电压的大小与发动机转速无关。机转速无关。 图图2.30（a）为产生两组曲轴位置信号）为产生两组曲轴位置信号的霍尔式曲轴位置传感器，它有的霍尔式曲轴位置传感器，它有4根接线，根接线，分别是电源线、搭铁线、分别是电源线、搭铁线、G信号线和信号线和NE信信号线。号线。 图图2.30（b）所示为两个分别独立的霍）所示为两个分别独立的霍尔式凸轮轴位置传感器，每个传感器有尔式凸轮轴位置传感器，每个传感器有3根根接线，即电

42、源线、搭铁线、信号线。接线，即电源线、搭铁线、信号线。 在传感器内部的放大电路中，霍尔电压在传感器内部的放大电路中，霍尔电压用于驱动一个晶体管开关电路，使该电路处用于驱动一个晶体管开关电路，使该电路处于导通或截止状态见图于导通或截止状态见图2.30（a），霍尔），霍尔式曲轴位置传感器的输出信号电压是通过信式曲轴位置传感器的输出信号电压是通过信号输出端相对于搭铁端导通状态的改变，由号输出端相对于搭铁端导通状态的改变，由ECM施加在该端子上的电压产生的。施加在该端子上的电压产生的。图图2.30霍尔式曲轴位置传感器的控制电路霍尔式曲轴位置传感器的控制电路1光电式曲轴位置传感器的结构与光电式曲轴位置传

43、感器的结构与工作原理工作原理 光电式曲轴位置传感器由发光二极管和光电式曲轴位置传感器由发光二极管和光敏三极管及遮光盘组成（见图光敏三极管及遮光盘组成（见图2.31）。）。 遮光盘转动时，弧形槽交替地阻断从发遮光盘转动时，弧形槽交替地阻断从发光二极管射向光敏三极管的光线，使光敏三光二极管射向光敏三极管的光线，使光敏三极管导通或截止，由此产生脉冲信号。极管导通或截止，由此产生脉冲信号。图图2.31光电式曲轴位置传感器工作原理光电式曲轴位置传感器工作原理1输出信号输出信号2光敏三极管光敏三极管3发光二极管发光二极管4电源电源5转盘转盘图图2.32光电式曲轴位置传感器结构光电式曲轴位置传感器结构1曲轴

44、位置传感器曲轴位置传感器2分火头分火头3分电器盖分电器盖 4O形密封圈形密封圈 5G信号传感器信号传感器 6NE信号传感器信号传感器 光电式曲轴位置传感器的控制电路和光电式曲轴位置传感器的控制电路和霍尔式曲轴位置传感器完全相同，由电源霍尔式曲轴位置传感器完全相同，由电源线、搭铁线和信号线组成（见图线、搭铁线和信号线组成（见图2.33）。）。图图2.332.33光电式曲轴位置传感器的控制电路光电式曲轴位置传感器的控制电路 光敏三极管组成晶体管开关电路，光敏三极管组成晶体管开关电路，ECM中的中的5V基准电压通过一个较大的电阻后施加基准电压通过一个较大的电阻后施加在晶体管开关电路上（见图在晶体管开

45、关电路上（见图2.33）。）。 当光敏三极管处于饱和状态时，传感器当光敏三极管处于饱和状态时，传感器的信号输出端与搭铁导通，电压为的信号输出端与搭铁导通，电压为0V；当晶；当晶体管开关电路处于截止状态，使传感器的信体管开关电路处于截止状态，使传感器的信号输出端相对于搭铁开路，其电压变为号输出端相对于搭铁开路，其电压变为5V。1磁阻式曲轴位置传感器的结构与磁阻式曲轴位置传感器的结构与工作原理工作原理 磁阻式曲轴位置传感器由磁阻元件、永磁阻式曲轴位置传感器由磁阻元件、永久磁铁及放大电路等组成（见图久磁铁及放大电路等组成（见图2.34）。）。图图2.34磁阻式曲轴位置传感器的结构磁阻式曲轴位置传感器

46、的结构1转子转子 2磁阻元件磁阻元件 3永久磁铁永久磁铁 在转子转动的过程中，永久磁铁穿在转子转动的过程中，永久磁铁穿过磁阻元件的磁力线的强度和方向受到过磁阻元件的磁力线的强度和方向受到转子凸齿位置的影响而不断变化见图转子凸齿位置的影响而不断变化见图2.35（a）见图）见图2.35（b）。）。图图2.35磁阻式曲轴位置传感器的工作原理磁阻式曲轴位置传感器的工作原理1转子转子 2磁力线磁力线 （见图（见图2.36），当磁场的强度和方向变），当磁场的强度和方向变化时，磁阻元件的电阻发生变化，电桥的化时，磁阻元件的电阻发生变化，电桥的平衡被破坏，电桥的、两端之间产生平衡被破坏，电桥的、两端之间产生电

47、位差，这一电位差经比较放大器放大后电位差，这一电位差经比较放大器放大后驱动一个晶体管开关电路，使该电路处于驱动一个晶体管开关电路，使该电路处于导通或截止状态。导通或截止状态。 传感器输出和转子凸齿数目相同的、传感器输出和转子凸齿数目相同的、幅值为幅值为5V的矩形脉冲电压信号见图的矩形脉冲电压信号见图2.34（b）。）。 磁阻式曲轴位置传感器的控制电路（见磁阻式曲轴位置传感器的控制电路（见图图2.36）由电源线、搭铁线和信号线组成。）由电源线、搭铁线和信号线组成。图图2.362.36磁阻式曲轴位置传感器的控制电路磁阻式曲轴位置传感器的控制电路1电磁式曲轴位置传感器的检测电磁式曲轴位置传感器的检测

48、（1）电磁式曲轴位置传感器的外观检查。）电磁式曲轴位置传感器的外观检查。检查电磁式曲轴位置传感器的安装是否检查电磁式曲轴位置传感器的安装是否牢固，线束插头是否连接良好，牢固可牢固，线束插头是否连接良好，牢固可靠。其端头与转子凸齿的气隙是否符合靠。其端头与转子凸齿的气隙是否符合标准要求，传感器与转子之间有无污物标准要求，传感器与转子之间有无污物或铁屑，如有应清干净。或铁屑，如有应清干净。 （2）电磁式曲轴位置传感器电磁线圈电）电磁式曲轴位置传感器电磁线圈电阻的测量。用万用表测量电磁式曲轴位阻的测量。用万用表测量电磁式曲轴位置传感器线束插座内各感应线圈两接线置传感器线束插座内各感应线圈两接线端之间

49、的电阻。如果测得的电阻不符合端之间的电阻。如果测得的电阻不符合标准，说明有故障，应予以更换。标准，说明有故障，应予以更换。 （3）电磁式曲轴位置传感器输出信号可以）电磁式曲轴位置传感器输出信号可以用示波器测量。将示波器测头与电磁式位用示波器测量。将示波器测头与电磁式位置传感器线束中输出信号的导线连接，并置传感器线束中输出信号的导线连接，并在发动机运转中测量。在发动机运转中测量。 各种电磁式位置传感器输出电脉冲的各种电磁式位置传感器输出电脉冲的波形基本相同（见图波形基本相同（见图2.37）。）。 若有异常，如脉冲波形过于平缓或有若有异常，如脉冲波形过于平缓或有间断，说明传感器有故障。间断，说明传

50、感器有故障。图图2.37电磁式曲轴位置传感器输出电脉冲波形电磁式曲轴位置传感器输出电脉冲波形 （1）霍尔式曲轴位置传感器的外观检查。）霍尔式曲轴位置传感器的外观检查。检查传感器的安装是否牢固，线束插头是检查传感器的安装是否牢固，线束插头是否连接良好，牢固可靠。其霍尔元件或磁否连接良好，牢固可靠。其霍尔元件或磁铁与转子的距离是否符合标准要求，两者铁与转子的距离是否符合标准要求，两者之间有无污物或铁屑，如有应清干净。之间有无污物或铁屑，如有应清干净。 （2）霍尔式曲轴位置传感器控制电路的测）霍尔式曲轴位置传感器控制电路的测量。方法如下。量。方法如下。 关闭点火开关，拔下传感器的线束插头。关闭点火开

51、关，拔下传感器的线束插头。 打开点火开关，用数字万用表分别测量传打开点火开关，用数字万用表分别测量传感器线束插头各端子。感器线束插头各端子。测量传感器电源端子，应为测量传感器电源端子，应为12V蓄电池电压蓄电池电压（或（或5V基准电压）。如电压与标准不符，说基准电压）。如电压与标准不符，说明有故障，应进一步检测电源线路。明有故障，应进一步检测电源线路。测量传感器搭铁电路，其与蓄电池负极测量传感器搭铁电路，其与蓄电池负极间的电阻应为间的电阻应为0 。如有异常，应检修搭。如有异常，应检修搭铁线路。铁线路。测量信号端子的电压，应为测量信号端子的电压，应为5V。如有异。如有异常，应检测该端子与常，应检

52、测该端子与ECM之间的连接线之间的连接线路是否正常，路是否正常，ECM有无故障。有无故障。 （3）霍尔式曲轴位置传感器工作状况的测）霍尔式曲轴位置传感器工作状况的测量。将示波器测头与传感器线束中的信号量。将示波器测头与传感器线束中的信号输出导线连接，并在发动机运转过程中或输出导线连接，并在发动机运转过程中或用起动电动机带动发动机曲轴转动的同时用起动电动机带动发动机曲轴转动的同时测量传感器输出电脉冲的波形。测量传感器输出电脉冲的波形。 霍尔式位置传感器的输出电脉冲波霍尔式位置传感器的输出电脉冲波形为方形波（见图形为方形波（见图2.38）。如波形异常，）。如波形异常，说明传感器有故障。说明传感器有

53、故障。图图2.38霍尔式曲轴位置传感器的输出信号波形霍尔式曲轴位置传感器的输出信号波形 光电式曲轴位置传感器、磁阻式曲光电式曲轴位置传感器、磁阻式曲轴位置传感器的控制电路及其信号特征轴位置传感器的控制电路及其信号特征和霍尔式曲轴位置传感器完全相同，可和霍尔式曲轴位置传感器完全相同，可以采用和霍尔式曲轴位置传感器相同的以采用和霍尔式曲轴位置传感器相同的测量方法来检测。测量方法来检测。2.4.1 节气门位置传感器节气门位置传感器 节气门位置传感器安装在节气门体上节气门位置传感器安装在节气门体上（见图（见图2.39），用于检测节气门的开度及），用于检测节气门的开度及其变化情况，使其变化情况，使ECU

54、得以判定发动机的负得以判定发动机的负荷率，以及是否处于怠速、满负荷、急加荷率，以及是否处于怠速、满负荷、急加速、急减速等特殊工况，为其喷油控制、速、急减速等特殊工况，为其喷油控制、点火控制、怠速控制、排放控制等提供参点火控制、怠速控制、排放控制等提供参考，使其能满足发动机不同工况的要求。考，使其能满足发动机不同工况的要求。图图2.39节气门位置传感器节气门位置传感器1节气门节气门 2节气门体节气门体 3节气门位置传感器节气门位置传感器 节气门位置传感器有多种结构形式，节气门位置传感器有多种结构形式，常见的有可变电阻型、带怠速开关的可变常见的有可变电阻型、带怠速开关的可变电阻型、双可变电阻型、霍

55、尔型等。电阻型、双可变电阻型、霍尔型等。 可变电阻型节气门位置传感器的内部可变电阻型节气门位置传感器的内部是一个旋转式可变电阻电位器，其滑动触是一个旋转式可变电阻电位器，其滑动触点与节气门轴连接（见图点与节气门轴连接（见图2.40、图、图2.41），），在节气门的带动下转动，改变了触点与电在节气门的带动下转动，改变了触点与电位器任一固定端之间的电阻，该端子上的位器任一固定端之间的电阻，该端子上的电压便随之发生变化。电压便随之发生变化。图图2.40可变电阻型节气门位置传感器可变电阻型节气门位置传感器图图2.41可变电阻型节气门位置传感器控制电路可变电阻型节气门位置传感器控制电路 图图2.41（a

56、），电位器电阻的两个固），电位器电阻的两个固定端分别为电源和搭铁端子，电位器的滑动定端分别为电源和搭铁端子，电位器的滑动触点则作为传感器的信号端子，触点则作为传感器的信号端子，ECM根据该根据该端子上信号的电压值确定节气门的开度。端子上信号的电压值确定节气门的开度。 有些发动机的可变电阻型节气门位有些发动机的可变电阻型节气门位置传感器中增加了一个怠速开关，该开置传感器中增加了一个怠速开关，该开关由电位器的滑动触点控制，在滑动触关由电位器的滑动触点控制，在滑动触点转动到接近最小位置时，开关闭合，点转动到接近最小位置时，开关闭合，在其他位置时，开关断开（见图在其他位置时，开关断开（见图2.42）。

57、）。图图2.42有怠速开关的可变电阻型节气门位置传感器有怠速开关的可变电阻型节气门位置传感器1怠速开关触点怠速开关触点 2E2 3IDL 4VTA 5VC 6电位计滑电位计滑动触点动触点 7电阻电阻 这种节气门位置传感器有这种节气门位置传感器有4个接线端子，个接线端子，其中其中3个为电位器的接线端子（见图个为电位器的接线端子（见图2.42中的中的VC、VTA、E2），另一个为怠速开关的信号），另一个为怠速开关的信号端子（见图端子（见图2.42中的中的IDL）。）。 当怠速开关闭合时，信号电压为当怠速开关闭合时，信号电压为0V见见图图2.43（b），当怠速开关断开时，其信号），当怠速开关断开时，

58、其信号电压为电压为12V（或（或5V）。）。图图2.43有怠速开关的节气门位置传感器的控制电路有怠速开关的节气门位置传感器的控制电路 在采用电子节气门的发动机中，通常在采用电子节气门的发动机中，通常采用双可变电阻型节气门位置传感器。采用双可变电阻型节气门位置传感器。 这种传感器由两个相互独立的电位器这种传感器由两个相互独立的电位器组成，常将其中的组成，常将其中的1个称为主电位器、另个称为主电位器、另一个称为副电位器。一个称为副电位器。 双可变电阻型节气门位置传感器有双可变电阻型节气门位置传感器有4个接个接 线端子，其中线端子，其中2个分别是两电位器共同的电源个分别是两电位器共同的电源 端子和搭

59、铁端子见图端子和搭铁端子见图2.44（a）中的）中的VC和和E2， 另外另外2个端子连接两电位器各自的滑动触点，作个端子连接两电位器各自的滑动触点，作 为传感器的两个信号端子见图为传感器的两个信号端子见图2.44（a）中的）中的 VTA和和VTA2。 两个电位器在相同工作范围内的电两个电位器在相同工作范围内的电阻值有所不同，使得两滑动触点上的信阻值有所不同，使得两滑动触点上的信号电压值产生差异，两者之间形成一定号电压值产生差异，两者之间形成一定角度（或平行、相交）的两条直线见角度（或平行、相交）的两条直线见图图2.44（b）。）。图图2.44 双可变电阻型节气门位置传感器的控制电路双可变电阻型

60、节气门位置传感器的控制电路 这种节气门位置传感器的两个信号有这种节气门位置传感器的两个信号有利于利于ECM对该传感器进行故障监测。对该传感器进行故障监测。 ECM在发动机工作过程中不断比较在发动机工作过程中不断比较这两个信号电压的数值，一旦发现两信号这两个信号电压的数值，一旦发现两信号电压的差值（或两信号电压之和）与标准电压的差值（或两信号电压之和）与标准不符，即判定该传感器有故障，立即起动不符，即判定该传感器有故障，立即起动失效保护模式。失效保护模式。 霍尔型节气门位置传感器由固定在霍尔型节气门位置传感器由固定在壳体上的霍尔元件和随节气门轴转动的壳体上的霍尔元件和随节气门轴转动的永久磁铁组成