项目8.进气绝对压力和节气门位置传感器结构与检修.ppt

学习目标 了解进气绝对压力传感器的的分类 作用 工作原理等了解节气门位置传感器的的分类 作用 工作原理等掌握进气绝对压力传感器及控制电路的检测维修掌握节气门位置传感器和电子节气门及控制电路的检测维修 项目8节气门体和节气门位置传感器结构与检修 MAP manifoldabsolutepressure 功用 将进气歧管内节气门后方的进气压力转换成电信号并输送给ECU 此信号间接反映发动机进气量 类型 1 压阻效应式 2 电容式 3 电感式 续项目7二 进气管绝对压力传感器MAP 项目8节气门体和节气门位置传感器结构与检修 压阻效应 半导体材料在受到应力作用后 其电阻发生变化的现象 优点 灵敏度高 尺寸小 成本低 动态响应好 抗振性好 被广泛应用 进气歧管绝对压力传感器1 压阻效应式 项目8节气门体和节气门位置传感器结构与检修 1 结构 项目8节气门体和节气门位置传感器结构与检修 1 结构 硅膜片 真空室 混合集成电路 真空管 电极引线等 硅膜片为压力转换元件 硅膜片中部制成一个薄膜片 上面加工出四个阻值相等的应变电阻片 并连接成惠斯通桥形电路 惠斯通桥形电路的输出信号 再由混合集成电路输送给ECU 项目8节气门体和节气门位置传感器结构与检修 2 工作原理 因为进气压力随进气流量的变化而变化 当节气门开度增大时 进气流量增加 进气压力升高 硅膜片变形量增大 输出电压U0值升高 反之 节气门开度减小时 进气量减少 进气压力降低 硅膜片变形量减小 输出电压U0值降低 项目8节气门体和节气门位置传感器结构与检修 2 工作原理 当接上点火开关时 惠斯通桥形电路便加上电源电压UCC 发动机不工作时 惠斯通桥形电路中4个应变电阻片的阻值相等 电桥平衡 电桥输出电压U0为零 发动机工作时 硅膜片在进气歧管压力作用下产生机械应变 进而产生应力 使应变电阻片的阻值发生变化 惠斯通桥形失去平衡 在电桥的输出端即得到输出电压U0 项目8节气门体和节气门位置传感器结构与检修 3 电路方框图 ECU通过端子VC向传感器提供稳定的电源电压 传感器通过端子E2搭铁 端子PIM为传感器输出信号端 项目8节气门体和节气门位置传感器结构与检修 4 检测 检测电源电压 将点火开关转至 ON 位置 检查传感器电源电压 VC与E2之间 应为5V 检测输出信号电压 拆开传感器与进气管连接的软管 用手动真空泵给传感器施加真空度 测量传感器输出的信号电压 PIM与E2之间 输出信号电压应随真空度增加 绝对压力减小 而下降 项目8节气门体和节气门位置传感器结构与检修 以空气为介质 用两个金属平板作为电极组成的平板电容器 就可构成一个电容式传感器 其电容量为 C A d式中 C 电容量 电介质的介电常数 A 两金属电极间相对有效面积 d 两金属电极板间的距离 2 电容式 项目8节气门体和节气门位置传感器结构与检修 1 构造 动片 弹性膜片 定片 金属涂层 动片与两个定片之间形成两个串联的电容 项目8节气门体和节气门位置传感器结构与检修 2 工作原理 发动机工作时 进气压力作用于弹性膜片上 使弹性膜片产生位移 与一个定片距离减小 而另一个定片距离增大 则电容量也就一个增加 另一个减小 从而把压力的变化转换成电容量的变化 电容量的变化量再经过测量电路转换成电压信号输送给ECU 从而将进气歧管的压力转变成电信号 项目8节气门体和节气门位置传感器结构与检修 3 测量电路 当无进气压力时 电桥处于平衡状态 两电容值相等且为C0 电桥输出电压为零 当有压力作用时 一个电容值增加 另一个电容值减少 则电桥失去平衡 电桥输出电压为USC 项目8节气门体和节气门位置传感器结构与检修 差动变压器原理 感生线圈包括一个初级绕组和两个次级绕组 两个次级绕组连接成差动形式 在初级绕组上加上交变电压e1时 两个次级绕组中感生出次级电压 输出端电压e2等于两个次级绕组的感应电压之差 项目8节气门体和节气门位置传感器结构与检修 1 构造 项目8节气门体和节气门位置传感器结构与检修 2 工作原理 发动机工作时 传感器膜盒外表面受到进气歧管压力作用 膜盒带动铁心位移 从而差动变压器便有与进气压力成正比的电压信号 此信号经检测 整形和放大后 作为传感器输出信号送至ECU 节气门开度增大 进气量增大 进气歧管压力升高 膜盒收缩变形量增大 输出信号电压升高 反之 则降低 3 电感式 项目8节气门体和节气门位置传感器结构与检修 使用优点 体积小 精度高 响应性好 成本低 注意 安装在压力波动小的部位 应用 广泛 丰田 通用 克莱斯勒公司生产的很多款汽车 国内上海大众轿车 切诺基 广州本田 别克 项目8节气门体和节气门位置传感器结构与检修 检测 丰田8A FE发动机真空膜盒式 1 万用表检测信号线 接脚PIM与E2间的动态信号电压 随进气压力增大而增大 大气压3 3V 3 9V 搭铁线 插头E2与搭铁间的搭铁电阻电阻 应为0 电源线 插头ACC与搭铁间的供电电压 应为4 5 5 5V 信号 电源 搭铁 项目8节气门体和节气门位置传感器结构与检修 2 示波器检测模拟信号 通常信号电压在怠速时为1 25V 当节气门全开时略低于5V 全减速时接近OV 有些进气歧管压力传感器设计成相反方式 即当真空度增高时输出电压增高 有些系统像克莱斯勒汽车通常显示出许多电子杂波 在传送到发动机ECU后 发动机ECU中的信号处理电路会清除杂波干扰 项目8节气门体和节气门位置传感器结构与检修 案例 进气压力传感器的真空管破裂车型 凯迪拉克4 1L 故障 油耗大但不冒黑烟 怠速稳定 动力性和加速性能也较好 检查 用诊断仪读取发动机数据 其中MAP 0kPa MAP 5V 02S在0 7 0 8V 从数据看主要原因是MAP 0kPa 可能原因是进气压力传感器损坏或真空管脱落 破裂 检查发现接在进气压力传感器上的真空管破裂 更换真空管后怠速时信号0 5v 踩下加速踏板时信号电压上升 故障排除 分析 真空管破裂 造成真空度为零 压力最大 所以信号电压一直是5V 发动机控制单元根据信号认为一直是全负荷工况 所以不断增加喷油量 造成油耗大 项目8节气门体和节气门位置传感器结构与检修 三 节气门位置传感器1作用反映节气门开度 负荷 的大小 判定发动机怠速 部分负荷 全负荷工况 实现不同的控制模式 反映节气门变化快慢 加速 减速 实现加速加浓和减速减油或断油控制 2类型线性输出型节气门位置传感器开关量输出型节气门位置传感器综合式 项目8节气门体和节气门位置传感器结构与检修 3 节气门体节气门体位于空气流量计之后的进气管上 它包括节气门 怠速旁通气道 怠速调整螺钉 怠速控制阀以及节气门位置传感器等 节气门俗称 油门 是整个发动机上唯一由驾驶人所控制的机构 通过改变节气门开度控制发动机的进气量从而控制发动机的转速 项目8节气门体和节气门位置传感器结构与检修 1 开关式节气门位置传感器内部有两副触点 怠速开关触点IDL和全负荷开关触点PSW 一个和节气门轴联动的凸轮控制触点的开启和闭合 当节气门处于全关闭位置时怠速触点闭合 ECU判定发动机处于怠速工况 从而按怠速工况的要求控制喷油和点火 当节气门打开至一定角度时全负荷触点闭合 ECU进行全负荷加浓控制 项目8节气门体和节气门位置传感器结构与检修 2 滑动电阻式节气门位置传感器滑动电阻式节气门位置传感器的设计避免了开关式节气门传感器只能检测发动机怠速工况和全负荷工况的弊端 更精确地判断发动机的运行工况 控制电路 项目8节气门体和节气门位置传感器结构与检修 3 综合式节气门位置传感器综合式节气门位置传感器是在滑动式节气门传感器的基础上加装了一个怠速开关 怠速时怠速触点闭合 输出怠速工况信号 其他工况节气门位置传感器信号电压随节气门开度的增大而随之升高 原理 项目8节气门体和节气门位置传感器结构与检修 4 电子节气门传统节气门采用刚性连接 发动机并不总是完全处于最佳运行工况 电子节气门 EGAS 与传统节气门比较 采用电缆线 通过电控单元控制节气门快速精确地定位 它的优点在于能根据驾驶员的需求愿望以及整车各种行驶状况确定节气门的最佳开度 保证车辆最佳的动力性和燃油经济性 并具有牵引力控制 巡航控制等控制功能 提高安全性和乘坐舒适性 项目8节气门体和节气门位置传感器结构与检修 项目8节气门体和节气门位置传感器结构与检修 1 电子节气门系统的基本结构主要包括 加速踏板位置传感器加速踏板位置传感器由两个无触点线性电位器传感器组成 在同一基准电压下工作 基准电压由ECU提供 随着加速踏板位置的改变 电位器阻值也发生线性的变化 由此产生反应加速踏板下踏量大小和变化速率的电压信号输入ECU 项目8节气门体和节气门位置传感器结构与检修 节气门位置传感器和踏板位置传感器类似 节气门位置传感器也是由两个无触点线性电位器传感器组成 且由ECU提供相同的基准电压 当节气门位置发生变化时 电位器阻值也随之线性地改变 由此产生相应的电压信号输入ECU 该电压信号反映节气门开度大小和变化速率 项目8节气门体和节气门位置传感器结构与检修 节气门控制电动机节气门控制电动机一般选用步进电动机或直流电动机 经过两级齿轮减速来调节节气门开度 早期以使用步进电动机为主 步进电动机精度较高 能耗低 位置保持特性较好 但其高速性能较差 不能满足节气门较高的动态响应性能的要求 现在采用直流电动机 直流电动机精度高 反应灵敏 便于伺服控制 项目8节气门体和节气门位置传感器结构与检修 控制单元 ECU 控制单元 ECU 是整个系统的核心 包括两部分 信息处理模块和电动机驱动电路模块 信息处理模块接受来自加速踏板位置传感器的电压信号 经过处理后得到节气门的最佳开度 并把相应的电压信号发送到电动机驱动电路模块 电动机驱动电路模块接受来自信息处理模块的信号 控制电动机转动相应的角度 使节气门达到或保持相应的开度 电动机驱动电路应保证电动机能双向转动 项目8节气门体和节气门位置传感器结构与检修 2 电子节气门系统的工作原理传感器产生相应的电压信号输入节气门控制单元 对输入的信号进行滤波 消除环境电磁波的影响 根据工作模式 踏板移动量和变化率解析驾驶员意图 计算出转矩的基本需求 得到相应的节气门转角的基本期望值 再经过CAN总线和整车通讯 获取其他工信以及各种传感器信号由此计算出整车所需求的全部转矩 通过对节气门转角期望值进行补偿 得到节气门的最佳开度 并把相应的电压信号发送到驱动电路模块 驱动控制电动机使节气门达到最佳的开度位置 节气门位置传感器则把节气门的开度信号反馈给节气门控制单元 形成闭环的位置控制 项目8节气门体和节气门位置传感器结构与检修 驱动电动机一般为步进电动机或直流电动机 驱动步进电动机常采用H桥电路结构 控制单元通过发出的脉冲个数 频率和方向控制电平对步进电动机进行控制 电平控制方向 一个脉信 一个步进角 频率控转速 转速与脉冲频率成正比 调节脉宽调制信号的占空比来控制转角 当占空比一定 电动机输出转矩与回位弹簧阻矩持平 节气门开度不变 当占空比增大时 电动机驱动力矩克服回位弹簧阻矩 节气门开度增大 反之 也随之减小 ECU对系统的功能进行监控 发现故障 点亮指示灯 同时电磁离合器被分离 节气门不再受电动机控制 节气门在回位弹簧的作用下返回到一个小开度的位置 使车辆慢速开到维修地点 项目8节气门体和节气门位置传感器结构与检修 3 节气门位置传感器的检修1 开关型节气门位置传感器的检修常见的故障是触点接触不良 会引起怠速不稳或无怠速 无全负荷信号 会引起加速困难 闭合时端子IDL与El之间的电阻应为零 断开时端子IDL与E1之间的电阻应为无穷大 否则为怠速触点故障 功率触点在节气门开度小于50 时应断开 开度超过50 时应闭合 同样在闭合时端子Psw与E1之间的电阻应为零 断开时端子PSW与E1之间的电阻应为无穷大 否则为功率触点故障 项目8节气门体和节气门位置传感器结构与检修 2 线性节气门位置传感器的检修常见故障是滑片阻值不准确 可动触点 触臂 与滑片电阻接触不良等 不准确会使开度信号不正确 造成发动机怠速过高或过低 发动机加速不良等故障 不良会使节气门开度信号时通时断 从而造成发动机加速性能时好时坏 一般用示波器很容易检测这种故障 线性节气门位置传感器的接线有3线和4线两种 丰田车一般采用4线 其他车系采用3线 4线的节气门位置传感器比3线的仅多一副怠速触点 节气门位置传感器与ECU的连接如图所示 项目8节气门体和节气门位置传感器结构与检修 万用表检测A 3线的线性节气门位置传感器A端子电压应为5V 缓慢打开节气门 测量节气门位置传感器B C脚的电阻值 应该连续变化 插上插头 接通点火开关 测量B C脚的信号电压 当节气门关闭时信号电压为0 5V 随着节气门缓慢打开 信号电压应从0 5V逐渐升高至节气门全开 WOT 时的4 5V 项目8节气门体和节气门位置传感器结构与检修 B 4线线性节气门位置传感器 元件检测 各端子之间电阻值如下 闭 IDL E20 VTA E2电阻较小全开 IDL E2无穷大 VTA E2电阻大闭 全开 VTA E2电阻逐渐增大在线检测 打开点火开关 发动机不起动 闭 全开 VTA E2电压逐渐增大如不正常 则检查节气门位置传感器与ECu之间的线路 若线路正常 应检查ECU的搭铁电路或电源电路 项目8节气门体和节气门位置传感器结构与检修 示波器检测示波器的负极检测探针连搭铁线 正极检测探针连接到传感器的信号输出端子上 测试时 打开点火开关 但不要启动发动机 用均匀的速度慢慢打开节气门 保持一定开度后 再以同样的速度慢慢关闭节气门 此时传感器应输出理想的波形 后者有故障节气门位置传感器波形 项目8节气门体和节气门位置传感器结构与检修 丰田2JZ GE节气门位置传感器的标准值 项目8节气门体和节气门位置传感器结构与检修 故障分析 节气门位置传感器失效 项目8节气门体和节气门位置传感器结构与检修 8A FE发动机节气门位置传感