发动机电控系统传感器故障诊断与检测_毕业论文.doc

宜宾职业技术学院 毕业论文 题目：发动机电控系统传感器故障诊断与检测 系 部 现代制造工程系 专 业 名 称 汽车运用技术专业 宜宾职业技术学院毕业论文 i 发动机电控系统传感器故障诊断与检测 摘 要 发动机电控系统传感器在汽车上的运用越显突出，对汽车的性能有着重要 的影响。本文就十种常见的传感器的结构及工作原理进行了介绍与分析，并列 举出一些相关的数据作为参考，对部分常见传感器故障进行了故障诊断与分析， 并且介绍了一些检测方法。通过对这些传感器的结构、工作原理和故障的分析， 总结出这些传感器在工作时是否需要加电、能量是如何转换的，以及寻找故障 的技巧和排除方法。 关键词：发动机；电控系统; 传感器; 故障诊断 宜宾职业技术学院毕业论文 ii the engine electricity controls system to spread the feeling machine fault diagnosis and examination abstract author: yang ming-hui tutor:zhao kai the engine electricity controls system to spread feeling machine to more show overhang in the usage on the autocar and have the important impact on the performance of autocar. this text carried on introduction and analysis for ten kinds of structures and operate priniple that familiarly spread a feeling machine and was juxtaposed to enumerate some related datas as references and familiarly spread a feeling machine to carry on fault diagnosis and analysis to the fraction, and introduced some examination methods. pass vs these structures that spread a feeling machine and work the analysis of priniple and fault, tally up these spread a feeling machine in the working hours whether needs to apply electricity, energy is how to convert, and look for the skill and removal method of fault. keywords:engine; the electricity controls system; spread a feeling machine; the fault diagnoses 宜宾职业技术学院毕业论文 iii 目 录 1 前言 1 2 传感器的结构及工作原理 .2 2.1 空气流量传感器 2 2.2 进气（歧管绝对）压力传感器 3 2.3 节气门位置传感器 4 2.4 曲轴和凸轮轴位置传感器 6 2.5 进气温度传感器 10 2.6 冷却液温度传感器 11 2.7 氧传感器 11 2.8 爆燃传感器 13 2.9 光电式车速传感器 14 3 发动机电控系统传感器检测方法 .16 3.1 节气门位置传感器 16 3.2 进气温度传感器 17 3.3 冷却液温度传感器 18 4 各类传感器的总结 20 5 传感器故障案例分析 21 5.1 故障案例一 桑塔纳 2000gsi 轿车发动机怠速不稳 21 5.2 故障案例二 现代索纳塔汽车转速忽高忽低 21 5.3 故障案例三 奥迪 100 2.6e 轿车冷车不易起动 .22 结论 23 致谢 24 参考文献 .25 附录 1：学术论文复印件 26 宜宾职业技术学院毕业论文 1 1 前 言 现代汽车技术发展越来越多的部件采用电子控制。传感器有用来测定各种 流体温度和压力(如进气温度、气道压力、冷却水温和燃油喷射压力等)的传感 器；有用来确定各部分速度和位置的传感器(如车速、节气门开度、凸轮轴、曲 轴、排气再循环阀(egr)的位置等)；还有用于测量发动机负荷、爆震、断火及 废气中含氧量的传感器；在防抱死制动系统和悬架控制装置中测定车轮转速、 路面高差的传感器。这 些 传 感 器 向 发 动 机 的 电子控制单元(ecu)提 供 发 动 机 的 工 作 状 况 信 息 ， 供 ecu 对 发 动 机 工 作 状 况 进 行 精 确 控 制 ， 以 提 高 发 动 机 的 动 力 性 、 降 低 油 耗 、 减 少 废 气 排 放 和 进 行 故 障 检 测 。 它们各司其职，一旦某个 传感器失灵，对应的装置工作就会不正常甚至不工作。可见，传感器在汽车上 的作用是很重要的。 本文我就其中十种传感器进行了比较，对其种类、结构、及其工作原理进 行了介绍与分析，还收集了几个较好的案例，比较详细、具体的介绍了故障分 析方法和步骤，让读者对传感器有更深层次的理解。 宜宾职业技术学院毕业论文 2 2 传感器的结构及工作原理 2.1 空气流量传感器 （1）空气流量传感器类型 空气流量传感器有叶片式、卡门旋涡式、热线式和热膜式。其中，叶片式、 卡门旋涡式空气流量传感器测量空气的体积量，为体积流量型。热膜式空气流 量传感器是对热线式空气流量传感器的改进，由电子元件对空气的质量进行检 测，是质量流量型，进气阻力小、精度高。 （2）空气流量传感器的作用 空气流量传感用来测量发动机的进气量，并将信号输入 ecu，作为燃油喷 射和点火控制的主控制信号。 （3）空气流量传感器的结构及工作原理 热线式空气流量传感器由感知空气流量的白金热线（铂金属线） 、根据进气 温度进行修正的温度补偿电阻、控制热线电流并产生输出信号的控制线路板以 及传感器的壳体等组成。 如图 2-1 所示，热线布置在一个支承环内，它的阻值随温度变化，是单臂 电 图 2-1 热线式空气流量传感器内部电路图 宜宾职业技术学院毕业论文 3 桥电路的一个臂，热线支承环前端的塑料护套内安装了一个白金薄膜电阻器， 其阻值随进气温度变化，称为温度补偿电阻(rk), 是单臂电桥电路的另一个臂。 热线温度由混合集成电路 a 保持其温度与吸入空气温度相差一定值，当空气流 量增大时，混合集成电路 a 就使热线通过的电流加大，反之就减小。这样就使 通过热线 rh 的电流是空气流量的单一函数，及热线电流 ih 随空气流量增大而 增大，或随其减小而减小。 通过对结构和工作原理的分析可知，热线式空气流量传感器在使用中需要 加电，通 5v 电压在端子 4 上，以便在电桥电路的电阻发生变化时提供电源，保 证电桥电路输出电压信号；端子 1 是一个空脚；端子 2 接燃油泵继电器，通 12v 电压；端子 3 是负信号线；端子 5 是正信号线。 2.2 进气（歧管绝对）压力传感器 （1）进气歧管压力传感器类型 进气歧管压力传感器有压敏电阻式、压敏电容式两种。 （2）进气歧管压力传感器的作用 进气歧管压力传感器用于 d 型燃油喷射系统。进气歧管压力传感器在燃油 喷射系统中起到的作用和空气流量传感器相似，是一种间接测量发动机进气量 的传感器。并将信号输入 ecu，作为燃油喷射和点火控制的主控制信号。 （3）进气歧管压力传感器的结构及工作原理 半导体压敏电阻式进气歧管压力传感器由硅膜片、集成电路、滤清器、真 空室、和壳体等组成。利用半导体的压阻效应制成的硅膜片是压力转换元件， 硅膜片的一侧是真空室，另一侧是进气的受压室。 发动机工作时，从进气管来的空气经传感器的滤清器滤清后作用在硅膜片 上，硅膜片产生变形（由于进气量对应着相应的进气压力，故进气流量越大， 进气歧管压力就越高，硅膜片变形就越大，其变形量与压力成正比） 。硅膜片的 变形使扩散在硅膜片上电阻的阻值改变，从而导致混合集成电路的输出电压发 生变化。实际上，进气歧管压力传感器是测的进气歧管内绝对压力（真空度） 宜宾职业技术学院毕业论文 4 的变化，并转换成电压信号，输送给电控单元(ecu)，此信号成为 ecu 计算进入 气缸空气量的主要依据。 通过对结构和工作原理的分析可知，进气歧管压力传感器在使用中需要加 电，3 号端子作为 ecu 供电端子（图 2-2 进气歧管压力传感器连接插头图） ，供 给一个较稳定的 5v 电压，当热敏电阻阻值发生变化时，端子 4（进气压力信号 端子）输出的信号电压就发生变化，输入电控单元 ecu，从而计算比较进气压 力 图 2-2 进气歧管压力传感器连接插头图 有无变化。其中端子 1 通过控制单元 ecu 接地，端子 2 为进气温度信号端子。 2.3 节气门位置传感器 （1）节气门位置传感器类型 节气门位置传感器有触点开关式、线性可变电阻式、组合式三种。 （2）节气门位置传感器作用 检测节气门的开度（发动机负荷） ，并且转换成电信号传输给 ecu，作为 ecu 判定发动机运转工况的依据，不同的开度意味着不同的运转工况，ecu 以此 对燃油喷射及 egr 废弃再循环等其他系统进行控制。 （3）节气门位置传感器的工作原理 线性可变电阻式节气门位置传感器是一种线性电位计，电位计的滑动触点 由节气门轴带动。不同的节气门开度，电位计的电阻值不同，从而将节气门的 宜宾职业技术学院毕业论文 5 开度转变为电阻或电压信号输送给微机。微机通过节气门位置传感器可获得表 示节气门由全闭到全开的所有开启角度的连续变化的模拟信号，以及节气门开 度的变化速率，从而更精确地判定发动机的运行工况，提高控制精度和效果。 综合型节气门位置传感器有一个怠速触点。节气门全闭时，怠速输出触点接通， 传感器输出怠速信号，这时电控单元将指令喷油器增加喷油量以加浓混合气。 桑塔纳 2000gsi ajr 发动机没有专门设置的节气门位置传感器，节气门电 位计 g69 和节气门控制器电位计 g88，这两个部件起着节气门位置传感器的作 用。节气门控制组件 j338 将节气门电位计 g69、节气门控制器电位计 g88、节 气门控制器 v60 及怠速开关 f60 合为一体，如图 2-3 所示。 图 2-3 节气门控制组件电路图与连接插头 节气门电位计 g69 直接与节气门轴相连接，当驾驶员踩动加速踏板时，节 气门轴转动，节气门电位计轴也同是转动，使其电阻发生变化，这个信号传至 ecu 以告知节气门打开的位置。同时，节气门控制器电位计 g88 将怠速范围内 节气门控制器的位置情况告知 ecu。怠速开关 f60 用以向发动机 ecu 提供怠速 位置信号。节气门控制器 v60 起着控制怠速的作用，当怠速开关 f60 闭合时， 由节气门控制器 v60 来决定怠速时节气门的开度，所以 ajr 发动机没有怠速控 制阀。节气门控制组件由发动机控制单元 ecu 控制，控制单元收到怠速开关 f60、节气门电位计 g69 和节气门控制器电位计 g88 有关目前节气门位置的信号 后，控制节气门控制器 v60 动作，使发动机转速稳定在规定的怠速转速范围内。 宜宾职业技术学院毕业论文 6 2.4 曲轴和凸轮轴位置传感器 （1）曲轴和凸轮轴位置传感器功用与类型 曲轴位置传感器（crankshaft position sensor，简称 cps）也称曲轴转 角传感器，用来检测曲 轴 转 角 和 发 动 机 转 速 信 号 ， 输 送 给 ecu， 以 便 确 定 燃 油 喷 射 的 时 刻 和 最 佳 点 火 时 刻 。 凸轮轴位置传感器（camshaft position sensor，简称 cps） ，为了区别于曲轴位置传感器（cps） ，凸轮轴位置传感器一 般都用 cis 表示。凸轮轴位置传感器的作用是采集配气凸轮轴的位置信号，输 送 给 ecu， 以 便 ecu 确 定 第 一 缸 压 缩 上 止 点 ， 从而进行顺序喷油控制、点火 时刻控制;同时，还用于发动机启动时识别第一次点火时刻，因此也称为判缸传 感器。 曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器有三种型式：电磁式、霍尔效应式 （桑塔纳 2000 型轿车和北京切诺基） 、光电式位置传感器。位置传感器型式不 同，其控制方式和控制精度也不同。 （2）磁感应式曲轴与凸轮轴位置传感器结构 磁感应式传感器是一种无需工作电压的传感器，在绝缘外壳中，按顺序装 有导磁铁芯、感应线圈、磁钢，其特征是：导磁铁芯与磁钢连接后置于感应线 圈内，感应线圈的两输出端与屏蔽连接电缆相连接。 （3）磁感应式曲轴与凸轮轴位置传感器工作原理 宜宾职业技术学院毕业论文 7 图 2-4 磁感应式传感器工作原理 a) 接近 b) 对正 c) 离开 1-信号转子 2-传感线圈 3-永久磁铁 磁感应式传感器的工作原理如图 2-4 所示，磁力线穿过的路径为永久磁铁 n 极一定子与转子间的气隙一转子凸齿一转子凸齿与定子磁头间的气隙一磁头 一导磁板一永久磁铁 s 极。当信号转子旋转时，磁路中的气隙就会周期性地发 生变化，磁路的磁阻和穿过信号线圈磁头的磁通量随之发生周期性变化。根据 电磁感应原理，传感线圈中就会感应产生交变电动势。 磁感应式传感器工作时，信号转子按顺时针方向旋转，转子凸齿与磁头间 的气隙减小，磁路磁阻减小，磁通量 增多，当转子凸齿接近磁头边缘时，磁 通量 急剧增多，磁通变化率最大t=(t)max，感应电动势 e 最高（e=emax） 。当转子凸齿离开磁头边缘时, 急剧增少，e 最低（负向最 大） 。即电动势出现一次最大值和一次最小值，传感线圈也就相应地输出一个交 变电压信号。 磁感应式传感器的突出优点是不需要外加电源，永久磁铁起着将机械能变 换为电能的作用，其磁能不会损失。当发动机转速变化时，转子凸齿转动的速 度将发生变化，铁心中的磁通变化率也将随之发生变化。转速越高，磁通变化 率就越大，传感线圈中的感应电动势也就越高。 由于转子凸齿与磁头间的气隙直接影响磁路的磁阻和传感线圈输出电压的 高低，因此在使用中，转子凸齿与磁头间的气隙不能随意变动。气隙如有变化， 必须按规定进行调整，气隙一般设计在 0.20.4mm 范围内。 发动机在运行过程中，若没有收到凸轮轴位置传感器信号，发动机照常运 行。但重新起动时，ecu 无法判断 1 缸压缩上止点位置，则需要重复几次，直 到点火模块选择到恰当的点火线圈，此时的点火提前角和点火时间控制按曲轴 位置传感器确定，并且是固定的点火提前角。一般来说，凸轮轴位置传感器在 汽车行驶中出现问题时，因为发动机性能不会受到影响，驾驶员是感觉不出来 的。 （4）霍尔式曲轴与凸轮轴位置传感器 1） 霍尔效应 宜宾职业技术学院毕业论文 8 半导体或金属薄片置于磁场中，当有电流（与磁场垂直的薄片平面方向） 流过时，在垂直于磁场和电流的方向上产生电动势，这种现象称为霍尔效应。 2） 霍尔传感器元件 目前常用的霍尔材料锗（ge） 、硅（si） 、锑化铟（insb） 、砷化铟（inas） 等。n 型锗容易加工制造，霍尔系数、温度性能、线性度较好；p 型硅的线性度 最好，霍尔系数、温度性能同 n 型锗，但电子迁移率较低，带负载能力较差， 通常不作单个霍尔元件。 3） 捷达、桑塔纳轿车霍尔式凸轮轴位置传感器结构特点 图 2-5 霍尔式凸轮轴位置传感器结构 1-凸轮轴 2-霍尔信号发生器 3-传感器固定螺钉 4-定位螺栓与座圈 5-信号转子 6-发动机缸盖 捷达 at 和 gtx、桑塔纳 2000gsi 型轿车采用的霍尔式凸轮轴位置传感器安 装在发动机进气凸轮轴的一端，结构如图 2-5 所示。它主要由霍尔信号发生器 和信号转子组成。信号转子又称为触发叶轮，安装在进气凸轮轴上，用定位螺 栓和座圈定位固定。信号转子的隔板又称为叶片，在隔板上制有一个窗口，窗 口对应产生的信号为低电平信号，隔板(叶片)对应产生的信号为高电平信号。 霍尔式信号发生器主要由霍尔集成电路、永久磁铁和导磁钢片等组成。霍尔集 宜宾职业技术学院毕业论文 9 成电路由霍尔元件、放大电路、稳压电路、温度补偿电路、信号变换电路和输 出电路等组成。霍尔元件用硅半导体材料制成，与永久磁铁之间留有 0.20.4mm 的间隙，当信号转子随进气凸轮轴一同转动时，隔板和窗口便从霍 尔集成电路与永久磁铁之间的气隙中转过。 如图 2-6 所示，该传感器接线插座上有三个引线端子，端子 1 为传感器电 源正极端子，与控制单元端子 62 连接：端子 2 为传感器信号输出端子，与控制 单元端子 76 连接：端子 3 为传感器电源负极端子，与控制单元端子 67 连接。 图 2-6 霍尔式凸轮轴位置传感器端子接线 a) 接线 b) 端子 4） 霍尔式凸轮轴位置传感器工作原理 霍尔式传感器工作时，当隔板(叶片)进入气隙(即在气隙内)时，霍尔元件 不产生电压，传感器输出高电平（5v）信号；当隔板(叶片)离开气隙(即窗口进 入气隙)时，霍尔元件产生电压。传感器输出低电平信号（0.1v） 。发动机曲轴 每转两圈（720） ，霍尔式传感器信号转子就转过一圈（360） ，对应产生一 个低电平信号和一个高电平信号，其中低电平信号对应于气缸 1 压缩上止点前 一定角度。 发动机工作时，磁感应式曲轴位置传感器和霍尔式凸轮轴位置传感器产生 的信号电压不断输入电子控制单元（ecu） 。当 ecu 同时接收到曲轴位置传感器 大齿缺对应的低电平（15）信号和凸轮轴位置传感器窗口对应的低电平信号 宜宾职业技术学院毕业论文 10 时，便可识别出此时为气缸 1 活塞处于压缩行程、气缸 4 活塞处于排气行程， 并根据曲轴位置传感器小齿缺对应输出的信号控制点火提前角。电子控制单元 识别出气缸 1 压缩上止点位置后，便可进行顺序喷油控制和各缸点火时刻控制。 如果发动机产生了爆燃，电子控制单元还能根据爆燃传感器输入的信号判 别出是哪一个缸产生了爆燃，从而减小点火提前角，以便消除爆燃。 2.5 进气温度传感器 （1）进气温度传感器的结构及原理 进气温度传感器的安装位置有 3 种：在 d 型 efi 系统中，它安装在空气滤 清器之后的进气软管上;在 l 型 efi 系统中，它安装在空气流量传感器上;有的 进气温度传感器安装在进气压力传感器内。 进气温度传感器的内部是一个具有负温度电阻系数（ntc）的半导体热敏电 阻（如图 2-7a 所示） ，外部用环氧树脂密封，安装在进气管上或空气流量计内。 图 2-7 进气温度传感 a) 结构 b) 电阻值与温度的关系 宜宾职业技术学院毕业论文 11 电阻值与温度的高低成反比，温度越低则电阻越大，温度越高则电阻越小（如 图 2-7b 所示） 。进气温度传感器的两根导线都和电控单元 ecu 相连，其中一根 为地线，另一根的对地电压随热敏电阻阻值的变化而变化，是信号输出线。 （2）进气温度传感的功用 进气温度传感器用来检测发动机的进气温度，将进气温度转变为电压信号 输入给 ecu 做为喷油修正的信号。在冷车时，进气温度传感器的信号与发动机 水温传感器信号基本相同，在热车时，其信号电压大约是水温传感器的 23 倍。 2.6 冷却液温度传感器 （1）冷却液温度传感器的结构原理 如图 2-8 所示，冷却液温度传感器的内部也是一个负温度电阻系数（ntc） 的半导体热敏电阻，其结构原理与进气温度传感器基本相同。它一般安装在气 缸体水道或冷却水出口处。 图 2-8 冷却液温度传感器 图 2-9 冷却液温度传感器电路图 （2）冷却液温度传感器的功用 冷却液温度传感器给 ecu 提供发动机冷却液温度信号，作为燃油喷射和点 火正时控制修正信号。冷却液温度传感器内的热敏电阻随着冷却液温度变化时， ecu 通过 thw 端子测得的分压值随之变化，ecu 根据分压值来判断冷却液温度。 冷却液温度传感器与 ecu 的连接电路如上图 2-9 所示。 宜宾职业技术学院毕业论文 12 2.7 氧传感器 （1）氧传感器的组成 氧传感器包括一根加热氧化锆元件的热棒，加热棒受（ecu）电脑控制，当 空气进量小（排气温度低）电流流向加热棒加热传感器，使之能精确检测氧气 浓度。在试管状态化锆元素的内外两侧，设置有白金电极，为了保护白金电极， 用陶瓷包覆电极外侧（如上图 2-10 所示） ，内侧输入氧浓度高于大气，外侧输 入的氧浓度低于汽车排出气体浓度。 图 2-10 氧 传 感 器 应当指出采用三元催化器后，必须使用无铅汽油，否则三元催化器和氧传 感器会很快失效。再注意，氧传感器在油门稳定，配制标准混合时较为重要的 作用，而在频繁加浓或变稀混合时， （ecu）电脑将忽略氧传感器的信息，氧传 感器就不能起作用。现有的氧传感器分为片式和管式两种。 （2）氧传感器的作用 电喷车为获得高排气净化率，降低排气中（co）一氧化碳、 （hc）碳氢化合 物和（nox）氮氧化合物成份，必须利用三元催化器。但为了能有效地使用三元 催化器，必须精确地控制空燃比，使它始终接近理论空燃比。催化器通常装在 排气歧管与消声器之间。氧传感器具有一种特性，在理论空燃比(14.7:1)附近 它输出的电压有突变。这种特性被用来检测排气中氧气的浓度并反馈给电脑， 以控制空燃比。当实际空燃比变高，在排气中氧气的浓度增加而氧传感器把混 合气稀的状态（低电动势：0v）通知 ecu。当空燃比比理论空燃比低时，在排 气中氧气的浓度降低，而氧传感器的状态（高电动势：1v）通知（ecu）电脑。 宜宾职业技术学院毕业论文 13 ecu 根据来自氧传感器的电动势差别判断空燃比的低或高，并相应地控制 喷油持续的时间。但是，如氧传器有故障使输出的电动势不正常， （ecu）电脑 就不能精确控制空燃比。所以氧传感器还能弥补由于机械及电喷系统其它件磨 损而引起空燃比的误差。可以说是电喷系统中唯一有“智能”的传感器。 （3）氧传感器的工作原理 氧传感器是利用陶瓷敏感元件测量各类加热炉或排气管道中的氧电势，由 化学平衡原理计算出对应的氧浓度，达到监测和控制炉内燃烧空然比，保证产 品质量及尾气排放达标的测量元件，广泛应用于各类煤燃烧、油燃烧、气燃烧 等炉体的气氛控制。它是目前最佳的燃烧气分测量方式，具有结构简单、响应 迅速、维护容易、使用方便、测量准确等优点。运用该传感器进行燃烧气氛测 量和控制既能稳定和提高产品质量，又可缩短生产周期，节约能源。 2.8 爆燃传感器 （1）压电式爆燃传感器的作用 爆燃传感器（knock sensor）又称“爆震传感器” （ 爆震，即是发动机抖 动）,用来检测汽车发动机缸体爆燃强度,一旦爆燃出现则通知控制单元（ecu） 延迟点火并转入点火定时的闭环控制，以便调整点火时刻。 爆燃传感器用于检测发动机是否爆燃，当发动机出现爆燃时，传感器便产 生相应的电信号，并输送给电子控制器，使电子控制器通过点火推迟的方法消 除发动机爆燃。爆燃传感器主要有压电式和磁致伸缩式两种类型。 （2）压电式爆燃传感器结构及工作原理 压电式爆燃传感器利用结晶或陶瓷多晶体的压电效应而作，也有利用掺杂 硅的压电电阻效应的。压电效应是指某些晶体的薄片受到压力和机械振动之后 宜宾职业技术学院毕业论文 14 产生电荷的现象。该传感器的外壳内装有压电元件、配重块及导线等（如图 2- 11 所示） 。其工作原理是：当发动机的气缸体出现振动且振动传递到传感器外 壳上时， 图 2-11 压电式爆燃传感器的结构 1-引线 2-配重块 3-压电元件 外壳与配重块之间产生相对运动，并根据其值的大小判断爆燃强度。 桑塔纳 2000gli 、2000gsi 采用的压电式爆燃传感器的结构如图 2-12 所示。 主要由套筒、雅典元件、惯性配重、塑料壳体和接线插座等组成。压电元件制 成垫圈形状，在其两个侧面上制作有金属垫圈作为电极，并用导线引到接线插 座上。惯性配重与压电元件及压电元件与传感器套筒之间安装有绝缘垫圈，传 感器用螺栓安装固定在发动机缸体上，调整螺栓的拧紧力矩便可调整传感器的 输出电压，惯性配重用来传递发动机振动产生的惯性力。传感器插座上有三根 引线，其中两根为信号线，一根为屏蔽线。端子 1 为信号线正极，端子 2 为信 号线负极，端子 3 为屏蔽线。 图 2-12 桑塔纳压电式爆燃传感器的结构 1-套筒底座 2-绝缘垫圈 3-压电元件 4-惯性配重 5-塑料壳体 6-固定螺栓 7-接线插座 8-电极 2.9 光电式车速传感器 （1）光电式传感器的组成及工作原理 光电式传感器是固态的光电半导体传感器，它由带孔的转盘两个光导体纤 维，一个发光二极管，一个作为光传感器的光电三极管组成。一个以光电三极 宜宾职业技术学院毕业论文 15 管为基础的放大器为发动机控制电脑或点火模块提供足够功率的信号，光电三 极管和放大器产生数字输出信号(开关脉冲)。发光二极管透过转盘上的孔照到 光电二极管上实现光的传递与接收。转盘上间断的孔可以开闭照射到光电三极 管上的光源，进而触发光电三极管和放大器，使之像开关一样地打开或关闭输 出信号。从示波器上观察光电式车速传感器输出波形的方法与霍尔式车速传感 器完全一样，只是光电传感器有一个弱点即它们对油或赃物在光通过转盘传递 的干涉十分敏感，所以光电传感器的功能元件通常被密封得十分好，但损坏的 分电器或密封垫在使用中会使油或赃物进入敏感区域，这会引起行驶性能问题 并产生故障码。 （2）光电式车速传感器的结构及工作原理 图 2-13 为光电式车速传感器的结构，它用在数字式速度表上，由发光二极 管、光敏晶体管以及安装在速度表驱动轴上的遮光板构成。它的工作原理如图 2-14 所示，当遮光板不能遮断光束时，发光二极管的光射到光敏晶体管上，光 敏晶体管的集电极中有电流通过，使该管导通，这时三极管 vt 也导通，因此在 vs 端子上有 5v 电压输出。脉冲频率由车速决定，车速为 60km/h 时，仪表挠性 驱动轴的转速为 637r/min，仪表软轴每转一圈，传感器有 20 个脉冲输出。 图 2-13 光电式车速传感器 宜宾职业技术学院毕业论文 16 1-遮光板 2-光敏晶体管 图 2-14 光电式车速传感器的工作原理 1-遮光板 2-光敏晶体管 宜宾职业技术学院毕业论文 17 3 发动机电控系统传感器检测方法 3.1 节气门位置传感器 （1）节气门位置传感器控制组件检测 1） 供电电压的检测。测量节气门控制器电位计和节气门电位计的电源电 压。拔下节气门控制组件插头，打开点火开关，测量节气门控制组件插头端子 4 和 7 间电压应接近 5v（用 20v 量程档） 。 2） 输出信号电压的检测。插好节气门控制组件的导线连接器，将点火开 关置于 on 位置，测量 5 号端子和 7 号端子间电压。节气门从全闭到全开，信号 电压在 0.54.9v 间变化。 （节气门位置传感器连接插头如图 2-3 所示） 3） 线束导通性的检测。如果上述测量值不正确，应检查节气门控制组件 插头端子至发动机控制单元 ecu 相应端子之间的电阻值，检测标准如表 3-1 所 示。 表 3-1 桑塔纳 2000gsi ajr 发动机节气门控制组件检测标准 检测部位 检测项目 ecu 端子 传感器端子 标准值/ 66 1 1 节气门控制器(v60) 59 2 1 怠速开关（f60） 69 3 0.5 62 4 0.5节气门电位计 （g69） 75 5 0.5 怠速开关(f60) 67 7 0.5 节气门控制器电位计 (g88) 74 8 0.5 怠速开关闭合 1 怠速开关打开 67 与 69 宜宾职业技术学院毕业论文 18 3.2 进气温度传感器 （1）进气温度传感器电阻检测 进气温度传感器的电阻检测方法及要求与冷却液温度传感器基本相同。单 件检查时，将点火开关置于 off 位置，拆下进气温度传感器导线连接器，并将 传感器拆下。用电热吹风、或热水加热进气温度传感器，并用万用表电阻档， 测量在不同温度下两端子间的电阻值。将测得的电阻值与标准数值进行比较， 如果与标准值不符，则应更换进气温度传感器。桑塔纳 2000gli afe、2000gsi ajr 发动机进气温度传感器的电阻标准值见表 3-2。 表 3-2 桑塔纳 2000gli afe、2000gsi ajr 发动机进气温度传感器的电阻标准值 温度/ 电阻/ -20 1400020000 0 50006500 20 22002700 40 10001400 60 530650 80 280350 100 170200 （2）进气温度传感器电压检测 宜宾职业技术学院毕业论文 19 图 3-1 丰田皇冠 3.0 2jz-ge 型发动机进气温度传感器与 ecu 的连接电路 1）检测电源电压。拆下进气温度传感器线束插头，打开点火开关，测量进 气温度传感器的电源电压，应为 5v。 2）测量输入信号电压。将点火开关置于 on 位置，用万用表的电压挡测量 图 3-1 中 ecu 的 tha 与 e2 间的电压，该电压值应在 0.53.4v(20)范围内。 若不在规定范围内，则应进一步检查进气温度传感器连接线路是否接触不良或 存在断路、短路故障。 3）进气温度传感器连接线束电阻。用数字式万用表的电阻挡测量传感器插 头与 ecu 插接器端子间电阻，即传感器信号端、地线端分别与对应的 ecu 的两 端子电阻。如果不导通或电阻值大于 1，说明传感器连接线路或插头接触不良， 应进一步检查。 3.3 冷却液温度传感器 （1）冷却液温度传感器的电阻检测 1）就车检查 点火开关置于“off”位置，拆卸冷却液温度传感器导线连接器，用数字式 高阻抗万用表 档，按图 2-9 所示测试传感器两端子（丰田皇冠 3.0 为 thw 和 e2）间的电阻值。其电阻值与温度的高低成反比，在热机时应小于 1k。 2）单件检查 拔下冷却液温度传感器导线连接器，然后从发动机上拆下传感器；将该传 感器置于烧杯内的水中，加热杯中的水，同时用万用表 档测量在不同水温条 件下冷却液温度传感器两接线端子间的电阻值。将测得的值与标准值相比较， 如果不符合标准，则应更换冷却液温度传感器。丰田皇冠 3.0 2jz-ge 发动机冷 却液温度电阻检测标准值见表 3-3。 表 3-3 丰田皇冠 3.0 2jz-ge 发动机冷却液温度电阻检测标准值 温度 / -20 0 20 40 60 80 100 电阻/ k 16.2 6 2.2 1.1 0.6 0.3 0.2 （2）冷却液温度传感器输出信号电压的检查 宜宾职业技术学院毕业论文 20 安装好冷却液温度传感器，将传感器的连接器插好。当点火开关置于 on 位 置时，测量图 2-9 中连接器“thw”端子(丰田车)或 ecu 连接器“thw”端子与 e2 间输出电压。所测得的电压应与冷却液温度成反比变化。 拆下冷却液温度传感器线束插头，打开点火开关，测量冷却温度传感器的 电源电压应为 5v。 宜宾职业技术学院毕业论文 21 4 各类传感器的总结 相同点： 产 生 信 号 后 都 输 入 ecu， 供 ecu 对 发 动 机 工 作 状 况 进 行 精 确 控 制 ， 以 提 高 发 动 机 的 动 力 性 、 降 低 油 耗 。 不 同 点 :见 表 4-1 各 类 传 感 器 的 总 结 。 表 4-1 各 类 传 感 器 的 总 结 传感器名称 传感器类型 工作时是否需 要加电 工作中如何 产生信号 几根引脚 空气流量传感器 热线式空气流量传 感器 需要加电 单臂电桥 5 进气（歧管绝对） 压力传感器 压敏电阻式进气歧 管压力传感器 需要加电 压力能转化为 电能 4 节气门位置传感器 电阻式节气门位置 传感器 需要加电 7 曲轴位置传感器 磁感应式曲轴位置 传感器 不需要加电 机械能转化 为电能 3 凸轮轴位置传感器 霍尔式凸轮轴位置 传感器 需要加电 机械能转化 为电能 3 进气温度传感器 进气温度传感器 需要加电 单臂电桥 2 冷却液温度传感器 冷却液温度传感器 需要加电 2 氧传感器 氧化锆式氧传感器 不需要加电 化学能转化为 电能 4 爆燃传感器 压电式爆燃传感器 不需要加电 振动能转化为电能 3 车速传感器 光电式车速传感器 不需要加电 光能转化为 电能 2 宜宾职业技术学院毕业论文 22 5 传感器故障案例分析 5.1 故障案例一 桑塔纳 2000gsi 轿车发动机怠速不稳 故障现象：桑塔纳 2000gsi 轿车（装配 1.8l ajr 发动机）发动机怠速不稳， 最高车速只能提高到 140h，试车发现急加速时发动机排气管冒黑烟，且有 回火现象。 故障诊断与排除：拆检火花塞发现火花塞电极发黑，测量高压线电阻正常 为 56k。更换所有火花塞试车故障依旧，据此判断故障为发动机混合气过浓 所致。 读取系统故障码，没有故障码记忆。采用数据流检测功能进入 05 读取动态 数据流，查看 09 显示组，发现氧传感器信号电压几乎一直停留于 0.70.9v 之 间。踩加速踏板，则氧传感器信号电压能够随之变化，从而说明氧传感器本身 及其电路正常。查看发动机冷却液温度传感器和节气门开度的数据也正常。再 进入 05 显示组检查发现发动机怠速运转时空气流量传感器的数据为 67gs(正 常值为 24gs)。进入 01 显示组，发现其第二位显示值（发动机怠速负荷）大 于 2.5ms,刚好证明了发动机电控单元接收到偏大的进气质量信号后加浓了混合 气。打开点火开关，并用电吹风对空气流量传感器吹风，此时测量 5 号和 3 号 端子之间的电压，发现信号电压并不随气流量的大小而有规律地变化，此时基 本可以判定空气流量传感器已经损坏，电压信号失准。更换一只完好的空气流 量传感器，然后试车，故障排除。 总结：空气流量传感器与发动机转速信号确定基本喷油量，空气流量传器 的损坏使发动机 ecu 接收到比实际空气流量大的空气流量信号，发动机 ecu 就 指令喷油器增加喷油量，造成混合气过浓，从而引发了上述故障。本案例中， 氧传感器信号不良是由于混合气过浓引起的，氧传感器自身并没有问题，如果 不注意分析，容易认定氧传感器故障，从而使诊断误入歧途。 5.2 故障案例二 现代索纳塔汽车转速忽高忽低 宜宾职业技术学院毕业论文 23 故障现象：一辆现代索纳塔汽车装用 4 缸电子燃油喷射发动机，出现了怠 速不稳、转速忽高忽低，而且在低速行驶时，偶尔出现窜动的现象。故障出现 时，仪表板上的 check 警告灯发亮。 故障诊断与排除：因仪表板上的 check 警告灯发亮，说明电控系统有故障， 调取故障码，显示为“14” ，其含义是节气门位置传感器信号不正常。拆下节气 门位置传感器上的线束插头，观察各端子，发现无锈蚀，接触