《汽车传感器与控制技术实验》指导书.doc

汽车传感器与控制技术实 验 指 导 书王丽 编华南理工大学广州学院汽车工程学院教学实验中心 实验一 车用温度传感器实验一、实验要求1熟悉车用温度传感器的类型和结构；2掌握各温度传感器的测量电路、检测方法和故障判断；3了解温度闭环控制的原理及方法二、实验内容检测汽车上温度传感器性能。3、 实验原理热电阻传感器，是利用金属导体的电阻值随温度的变化而变化的原理进行测温的，而且具有正温度系数a,即温度越高，电阻越大，由此而称为“热电阻”。热敏电阻用陶瓷半导体材料制成，这是一种温度系数很高的电阻材料。陶瓷半导体的电阻与其呈指数关系。热敏电阻可分为正温度系数(PTC)热敏电阻器（电阻值随温度升高而增大的电阻器）、负温度系数（NTC)热敏电阻器（电阻值随温度升高而下降的热敏电阻器）和临界温度热敏电阻器(CTR)（电阻值在某特定温度范围内随温度升高而降低34个数量级，即具有很大负温度系数）。其电阻-温度特性曲线如下：1-NTC；2-CTR； 3-4 PTC大多数的热敏电阻具有负温度系数，简称为NTC型热敏电阻，其阻值与温度的关系，可用下列公式表述：四、实验用仪器设备1.PassateB5、本田雅阁、丰田5A电控发动机试验台；2.万用表、示波器、解码仪等。五、实验方法与步骤1. PassateB5发动机水温传感器的检测（1）万用表检测连接万用表与温度传感器，使用万用表检测传感器各线端，各信号线输出信号（2）示波器检测温度传感器与示波器连接，示波器模拟信号图。 2. PassateB5发动机进气温度传感器的检测使用万用表检测传感器各线端，传感器电阻：测量电阻，应与规定相符。3.学生检测本田雅阁、丰田5A的温度传感器性能，并与PassateB5的温度传感器性能进行比较。六、 实验报告要求根据实验检测出的信号图，判断各车型水温传感器的使用性能。七、 思考题1试画出本田雅阁、丰田5A的水温传感器与ECU的电路连接图，并说明各连线端的含义。2分析实验中的水温传感器的一种检测方法、检测结果以及传感器的性能判断。实验二 车用空气流量传感器和进气歧管压力传感器实验一、实验目的与要求：1熟悉车用空气流量传感器的类型、工作原理、结构特点和检测方法；2熟悉进气歧管压力传感器工作原理、结构特点；3掌握进气歧管压力传感器的电桥测量电路、检测方法。二、实验内容1、叶片式空气流量传感器和卡门涡旋式空气流量传感器的性能检测。2、进气歧管压力传感器的性能检测。3、 实验原理在流动空气中放置一发热体，因向周围空气放热而冷却。流经发热体的空气量越多，则发热体的传热量越大。热膜式空气流量计就是在进气通道上设有用电流加热的铂金属膜，为了保证热膜的温度为一定值，就必须控制加热电流，由此可以测定出空气流量。当气流通过已被加热的热膜上时，热膜就要变冷，气流速度越高，从热膜上夺走的热量就越多，即热膜上被夺取的热量是一个变化值。热膜式空气流量传感器就是利用电加热热丝，并把气流速度变换成电信号实现检测的。半导体压力传感器是利用半导体的压阻效应制成的，检测电子控制燃油喷射系统(EFI一D)的进气歧路压力，并将其变换成电信号： 压力加到膜片上时，膜片上产生应力;随膜片应力的状况测量电阻的阻值发生变化;将一定的电压或电流输入到惠斯顿电桥的输入端时，电阻值的平衡被打破，在电桥的输出端就可以得到电压或电流的输出变化值。4、 实验用仪器设备1PassateB5、本田雅阁、丰田5A电控发动机试验台；2万用表、示波器、解码仪等。五、实验方法与步骤5.1热膜式空气流量传感器检测 1.万用表检测：正确连接流量信号线、搭铁线、电源线，进行检测。2.示波器：连接各接线端子，测量并显示流量信号波形。5.2进气歧管压力传感器检测用万用表检测各端子间的电压值。5.3学生检测PassateB5的空气流量传感器性能5.4如何检测脏污后PassateB5的热模式空气流量传感器性能，请学生设计检测步骤，并观察输出信号变化情况。5.4学生检测PassateB5、本田雅阁、丰田5A进气压力传感器性能六、实验报告要求1画出热膜式空气流量传感器与ECU的连接图，并说明各连线端的含义。2PassateB5的热模式空气流量传感器脏污后检测过程，并说明输出信号发生什么变化？七、 思考题1分析实验中的热膜式空气流量传感器的一种检测方法、检测结果以及传感器的性能判断。2分析实验中的进气歧管压力传感器的一种检测方法、检测结果以及传感器的性能判断。3热膜式空气流量传感器失效，发动机有何症状，分析原因。实验三 车用位置传感器实验一、 实验目的与要求：1熟悉车用节气门位置传感器的类型、工作原理和结构特点，并掌握检测节气门位置传感器的方法。2掌握检测各曲轴位置传感器的方法。二、实验内容1节气门位置传感器的性能检测和故障判断。2曲轴位置传感器的检测方法和故障判断。三、实验原理节气门位置传感器安装在节气门体上节气门轴的一端。随着驾驶员对加速踏板的控制，节气门位置发生改变，触点在电阻体上滑动，利用变化的电阻值，测得与节气门开度对应的线性输出电压，根据输出的电压信号，确定节气门的开度位置。其结构和输出特性曲线图如下：曲轴传感器主要有三种类型：磁感应式、霍尔效应式和光电式。 1、磁电感应式： 根据电磁感应定律，当线圈在均恒磁场中运动时，磁路通过感应线圈，当磁通量发生突变时，感应线圈会感应出一定幅度的脉冲电势，利用电磁线圈产生的脉冲信号来确定发动机转速和各缸的工作位置。其外观及原理如下图3-1所示：图3-1 电磁式转速传感器2、 霍尔效应式： 将霍尔元件（如电子导电型半导体基片）置于磁场中，并通入一个垂直于磁场方向的电流，在磁场的作用下，电子将受到一个力F的作用，在垂直于磁场和电流方向的霍尔元件的横向两侧会产生一个与电流和磁感应强度乘积成正比的电压，称之为霍尔电压，而产生的频率信号确定发动各缸的工作位置。工作原理图如3-2所示：（a）叶片进入气隙，磁场被旁路 （b）叶片离开气隙，磁场饱和1-永久磁铁 2-触发叶轮；3-磁轭；4-霍尔集成电路图3-2 霍尔式传感器结构原理图四、实验用仪器设备1. PassateB5、本田雅阁、丰田5A电控发动机试验台；2. 万用表、示波器、解码仪等。五、实验方法与步骤5.1线性节气门位置传感器检测（1）万用表检测：线性节气门位置传感器采用线性电位计，由节气门轴带动电位计的滑动触点，在不同的节气门开度下，接入回路的电阻不同 （2）波形检测：A.连接好波形测试设备，探针接传感器信号输出端子，鳄鱼夹搭铁。B.打开点火开关，发动机不运转，慢慢地让节气门从关闭位置到全开位置，并重新返回至节气门关闭位置。慢慢地反复这个过程几次。这时波形应铺开在显示屏上。5.2轿车曲轴位置位置传感器的检测（1）磁脉冲式位置传感器的检测连接波形测试设备,起动发动机,怠速运转,而后加速或按照行驶性能发生故障的需要驾驶等,获得波形。 对于将发动机转速和凸轮轴位置传感器制成一体的具有两个信号输出端子的曲轴位置传感器可用双通道的波形检测设备同时进行检测其信号波形。 （2）霍尔式位置传感器的检测连接波形测试设备,起动发动机,怠速运转,而后加速或按照行驶性能发生故障的需要驾驶等,获得波形,。5.3 学生检测PassateB5、本田雅阁、丰田5A位置传感器性能。5. 4若永久磁铁吸附上金属屑，检测曲轴位置传感器性能，并观察信号变化。六、实验报告要求1试画出线性节气门位置传感器与ECU的电路连接图，并说明各连线端的含义。2根据检测结果，描出磁脉冲式位置传感器的检测波形曲线。3. 永久磁铁吸附上金属屑，检测曲轴位置传感器性能，输出信号发生了什么变化？七、思考题1. 分析实验中的线性节气门位置传感器的一种检测方法、检测结果以及传感器的性能判断。2. 根据磁脉冲式位置传感器的检测波形曲线分析传感器的性能。实验四 汽车转速、车速传感器实验一、 实验目的与要求：1熟悉汽车转速、车速传感器的类型、工作原理和结构特点。2掌握汽车转速、车速传感器的电路连接方法。3掌握各转速传感器的检测方法和故障判断。4掌握车速传感器的检测方法和故障判断。二、实验内容1转速传感器的检测方法和故障判断。2车速传感器的检测方法和故障判断。三、实验原理电磁式转速传感器采用的是电磁式工作原理，当铁材齿轮在永磁铁附近旋转时，通过线圈的磁力线发生变化，在线圈中就会产生感应电压。交流电压的频率与发动机的转速成正比。把此交流电压作为输入信号，经转速表内的IC电路放大、整形后就可以使转速表指示出发动机的转速。脉冲信号式发动机转速传感器装于分电器内，信号转子、永磁铁及信号线圈，组成了信号发生装置，它装在发动机控制系统上，用以检测发动机的曲轴角度位置。信号转子上带有凸起，当信号转子旋转时，信号转子与线圈铁芯之间的气隙是变化的。由此通过信号线圈的磁通也发生变化，随着磁通的变化在信号线圈的两端就会产生感应电压。车速传感器的顶端设置在靠近带齿的转子处、带齿的转子旋转时，传感头与转子之间通过的磁通量不是永磁铁发出的固定磁通，而是变化的，所以，线圈上就会产生交流信号，由此可以判定车速。四、实验用仪器设备1. PassateB5、本田雅阁、丰田5A电控发动机试验台2. 万用表、示波器、解码仪等。五、实验方法与步骤5.1转速传感器的检测5.1.1磁电式转速传感器的检测（1）分别设置低速(1000r/min以下)、中速(1000-2500r/min)、高速(2500-4000 r/min)三个范围内的各一个值，在电机速度基本稳定后，用示波器观察并大致传感器输出信号的波形，同时标明当前所设定转速、波形频率、峰峰值。（2）在表5-1中记录转速电机在各设定转速下与转速传感器产生信号频率、幅值之间的关系表5-1设定转速(r/min)信号频率(HZ)信号幅值(V)5.1.2脉冲式转速传感器的检测（1）分别设置低速、中速、高速三个范围内的各一个值，在电机速度基本稳定后，用示波器观察并大致传感器输出信号的波形，同时标明当前所设定车速、波形频率、峰值。（2）记录车速电机在各设定转速下与转速传感器产生信号频率之间的关系，填表5-2表5-2设定转速(r/min)信号频率(HZ)5.2车轮转速传感器的检测1）前轮脉冲发生器/传感器的检测:(1)查看脉冲发生器的轮齿是否有断齿或受损.(2)用手旋转驱动轴,同时,测量传感器和脉冲发生器之间所有圆周间的间隙。2）后轮脉冲发生器/传感器的检测 :(1)查看脉冲发生器的轮齿是否有断齿或受损。(2)用手旋转驱动轴,同时,测量传感器和脉冲发生器之间所有圆周间的间隙,。3）车轮转速传感器信号的检查: 注意:使用ALB检测仪(模式0)来确认车轮转速传感器的工作是否正常。(1)从位于乘客座椅下的横梁接头盖上拔出6引脚的检测接头,将它接到ALB检测仪上。(2)顶起汽车,使四轮离地,用安全架支撑住汽车。(3)接通点火开关。(4)将方式选择开关转到“0”。(5)将变速器置于空挡位，用手转动每