发动机控制系统传感器的结构原理和检修ppt课件

1、汽车电子控制技术1第三章 发动机控制系统传感器的构造原理与检修本章主要内容：本章主要内容： 第一节空气流量传感器第一节空气流量传感器 第二节曲轴与凸轮轴位置传感器第二节曲轴与凸轮轴位置传感器 第三节压力传感器第三节压力传感器 第四节节气门位置传感器第四节节气门位置传感器汽车电子控制技术2本章主要内容：本章主要内容：第五节氧传感器第五节氧传感器第六节温度传感器第六节温度传感器第七节爆震传感器第七节爆震传感器第八节开关控制信号第八节开关控制信号 汽车电子控制技术3本节主要内容： 空气流量传感器的功用与类型 翼片式空气流量传感器 量芯式空气流量传感器涡流式空气流量传感器热丝式与热膜式空气流量传感器第

2、一节 空气流量传感器汽车电子控制技术4AFM= Air Flow Meter【作用】在【作用】在L型电控燃油放射系统型电控燃油放射系统中，空气流量计用于将单位之间中，空气流量计用于将单位之间内进入发动机的进气量转换成电内进入发动机的进气量转换成电信号，并将信号输入信号，并将信号输入ECU。【安装位置】空气滤清器与节气门【安装位置】空气滤清器与节气门体之间。体之间。【分类】按丈量原理分【分类】按丈量原理分翼片式空气流量传感器翼片式空气流量传感器量芯式空气流量传感器量芯式空气流量传感器 涡流式空气流量传感器涡流式空气流量传感器热丝式与热膜式空气流量传感器热丝式与热膜式空气流量传感器一、空气流量传感

3、器的功用与类型汽车电子控制技术5【组成】丈量板、补偿板、回位弹簧、电位计、旁通气道。【组成】丈量板、补偿板、回位弹簧、电位计、旁通气道。此外还包括怠速调整螺钉、油泵开关及进气温度传感器等。此外还包括怠速调整螺钉、油泵开关及进气温度传感器等。【信号类型】电压信号【信号类型】电压信号二、翼片式空气流量传感器构造汽车电子控制技术6任务原理 空气经过空气流量计丈量板翻开一个角度与丈量板同轴转动的电位计检测出叶片转动的角度将进气量转换成电压信号VS送给ECU汽车电子控制技术7内部电路进气量电压信号个别车型也有电压信号降低的。汽车电子控制技术8外部电路及其检测 检修：检修： 拆开线束衔接器，在空气拆开线束

4、衔接器，在空气流量计一侧丈量相应端子流量计一侧丈量相应端子之间之间VC与与E2、VS与与E2、THA与与E2的电阻应符合的电阻应符合原车规范，否那么应改换原车规范，否那么应改换空气流量计。空气流量计。 检查电源电压和信号电压，检查电源电压和信号电压，以确定空气流量计能否正以确定空气流量计能否正常。常。空气流量计发动机ECU凌志凌志ES300空气流量计电路空气流量计电路汽车电子控制技术9三、量芯式空气流量传感器 量芯式空气流量传感器的构造与翼片式流量传感器类似，如图3-1所示，主要由量芯、电位计、进气温度传感器和线束插座等组成。检测部件是一个椭圆球体型量芯，按装在进气道内并可沿进气道挪动，即用量

5、芯替代了翼片总成。电位计滑壁的一端与量芯衔接，另一端设有滑动触电，量芯挪动时，触点可在印刷电路板的镀膜电阻上滑动。量芯式传感器没有设制旁通进气道和怠速混合气调整螺钉，怠速时的混合气浓度由ECU根据氧传感器输入的信号进展调理。量芯式空气流量传感器的丈量原理与翼片式传感器类似，如图3-2所示。 汽车电子控制技术10图3-1 量芯式空气流量传感器的构造 a外形图 b内部构造 汽车电子控制技术11图3-2 量芯式空气流量传感器原理电路 汽车电子控制技术12四、涡流式空气流量传感器 涡流式空气流量传感器是根据卡尔曼涡流实际，利用超声波或光电信号经过检测漩涡频率来丈量空气流量的一种传感器。 在气流通道中放

6、一个柱体，气体经过时在柱体后产生许多涡旋。 按其检测方式，分为光电检测涡流式和超声波检测涡流式两种类型。 汽车电子控制技术13光电检测涡流式空气流量传感器光电检测涡流式空气流量传感器 光电检测涡流式空气流量传感器汽车电子控制技术14超声波检测涡流式空气流量传感器超声波检测涡流式空气流量传感器 超声波检测涡流式空气流量传感器汽车电子控制技术15超声波检测式空气流量传感器电路及其检测【信号类型】频率信号【信号类型】频率信号进气量进气量输出信号频率输出信号频率，信号的占空，信号的占空比也发生相应的变化。比也发生相应的变化。检测：检测：用吹风机模拟进气，丈量在不同进气量用吹风机模拟进气，丈量在不同进气

7、量条件下，传感器的输出信号的频率，条件下，传感器的输出信号的频率，看传感器的信号输出频率能否满足看传感器的信号输出频率能否满足要求。要求。点火开关转至点火开关转至ON位置，检测位置，检测VC与与E2间间电压应为电压应为5V，KS与与E2间电压应为间电压应为24V。空气流量计ECU凌志凌志LS400空气流量计电路空气流量计电路汽车电子控制技术16【分类】按丈量元件方式分：热丝式和热膜式。【分类】按丈量元件方式分：热丝式和热膜式。 热线式空气流量计按丈量位置分：主流丈量方式、旁通丈量方式。热线式空气流量计按丈量位置分：主流丈量方式、旁通丈量方式。热丝式：丈量元件为铂丝热线，热线缠绕在陶瓷管上；热丝

8、式：丈量元件为铂丝热线，热线缠绕在陶瓷管上；热膜式：丈量元件镀在陶瓷片上，称为热膜；热膜式：丈量元件镀在陶瓷片上，称为热膜；主流丈量式：将热线电阻安装在主进气道中；主流丈量式：将热线电阻安装在主进气道中；旁通丈量式：将热线安装在旁通气道中。旁通丈量式：将热线安装在旁通气道中。【信号类型】电压信号，也有频率信号【信号类型】电压信号，也有频率信号进气量进气量信号电压信号电压进气量进气量信号频率信号频率五、热丝式与热膜式空气流量传感器汽车电子控制技术17主流丈量方式热丝式空气流量传感器汽车电子控制技术18旁通丈量方式热丝式空气流量传感器汽车电子控制技术19热丝式空气流量计电路及其检测热线式空气流量计

9、都有自洁功能：发动机转速超越1500r/min，封锁点火开关使发动机熄火后，控制系统自动将热线加热到1000以上并坚持约1s，使附在热线上的粉尘烧掉。检修检查相应端子之间的电压：点火开关接通时，电源端子与搭铁端子之间电压应为蓄电池电压。信号端子与搭铁端子之间的电压，发动机不任务时为24V，发动机任务时为1.01.5V。空气流量计ECCS汽车电子控制技术20热膜式空气流量传感器汽车电子控制技术21本节主要内容：曲轴位置传感器的功用与类型光电式曲轴与凸轮轴位置传感器磁感应式曲轴与凸轮轴位置传感器霍尔式曲轴与凸轮轴位置传感器差动霍尔式曲轴位置传感器第二节 曲轴与凸轮轴位置传感器汽车电子控制技术22【

10、功用】凸轮轴位置传感器【功用】凸轮轴位置传感器CMPS=Camshaft Position Sensor：又称为上：又称为上止点传感器、霍尔传感器等。用于给止点传感器、霍尔传感器等。用于给ECU提供曲轴转角基准位置第一提供曲轴转角基准位置第一缸紧缩上止点信号，作为燃油放射控制和点火控制的主控信号。缸紧缩上止点信号，作为燃油放射控制和点火控制的主控信号。 曲轴位置传感器曲轴位置传感器CKPS=Crankshaft Position Sensor ：又称转速：又称转速传感器，检测曲轴转角位移，给传感器，检测曲轴转角位移，给ECU提供发动机转速信号和曲轴转角信提供发动机转速信号和曲轴转角信号，作为燃

11、油放射和点火控制的主控信号。号，作为燃油放射和点火控制的主控信号。【安装位置】曲轴、凸轮轴、飞轮或分电器处。两传感器有安装在一同的，【安装位置】曲轴、凸轮轴、飞轮或分电器处。两传感器有安装在一同的，也有分开安装的也有分开安装的【分类】光电式、磁感应式、霍尔式和差动霍尔式。【分类】光电式、磁感应式、霍尔式和差动霍尔式。一、曲轴与凸轮轴位置位置传感器的功用与类型汽车电子控制技术23【信号类型】频率信号【信号类型】频率信号发动机转速发动机转速信号频率信号频率信号振幅不变信号振幅不变二、光电式曲轴与凸轮轴位置传感器汽车电子控制技术24光电式曲轴与凸轮轴位置传感器电路及其检测 检测：检测： 点火开关转至

12、点火开关转至ON位，检测电脑侧位，检测电脑侧1和和2端子间电压为端子间电压为12V，给传感器施加给传感器施加12V电压，正在信号输出端子电压，正在信号输出端子3和和4与与1之间接上之间接上电流表，转动转子一圈，两个电流表应分别摆动电流表，转动转子一圈，两个电流表应分别摆动1次和次和4次，次，电流应约为电流应约为1mA。光电式曲轴和凸轮轴位置传感器电路光电式曲轴和凸轮轴位置传感器电路 汽车电子控制技术25感应线圈正时转子磁铁(永久磁铁)NSNSNS磁铁信号转子ABC经过线圈的磁通量点火信号产生电压秃顶交流波形【信号类型】频率信号【信号类型】频率信号发动机转速发动机转速信号频率信号频率信号振幅信号

13、振幅三、磁感应式曲轴与凸轮轴位置传感器汽车电子控制技术26磁感应式曲轴与凸轮轴位置传感器：丰田车Ne信号：检测曲轴转角位置及发信号：检测曲轴转角位置及发动机转速的信号。动机转速的信号。G信号：用于区分气缸及检测活塞信号：用于区分气缸及检测活塞上止点位置。上止点位置。汽车电子控制技术27磁感应式曲轴与凸轮轴位置传感器电路及其检测检测：检测： 检查感应线圈的电阻，冷态下的检查感应线圈的电阻，冷态下的G1和和G2感应线圈电阻应为感应线圈电阻应为125200，Ne感应线圈电阻应为感应线圈电阻应为155250。电磁式凸轮轴电磁式凸轮轴/ /曲轴位置传感器电路曲轴位置传感器电路 传感器ECU汽车电子控制技

14、术28G1,G2转子Ne转子磁铁720360基准信号HZ/转角度信号24HZ/转第四缸BTDC7第一缸BTDC73030磁感应式曲轴与凸轮轴位置传感器：群众车汽车电子控制技术29磁感应式曲轴与凸轮轴位置传感器：本田车信号轮汽车电子控制技术30四、霍尔式曲轴与凸轮轴位置传感器汽车电子控制技术31霍尔式曲轴与凸轮轴位置传感器电路及其检测【信号类型】频率信号【信号类型】频率信号发动机转速发动机转速信号频率信号频率信号振幅不变信号振幅不变检测检测点火开关转至点火开关转至ON位。位。检测检测A、C之间的电压应为之间的电压应为8V。B、C间输出的信号电压应为间输出的信号电压应为5V到到0V交替变交替变化。

15、化。霍尔式传感器电路霍尔式传感器电路 同步信号电源搭铁汽车电子控制技术32五、差动霍尔式曲轴位置传感器 差动霍尔式传感器又称为双霍尔式传感器，如图差动霍尔式传感器又称为双霍尔式传感器，如图3-3a)所示，有带凸轮轴的信号转子和霍尔式信号发生器组成。所示，有带凸轮轴的信号转子和霍尔式信号发生器组成。 根据霍尔式传感器的任务原理，当发动机飞轮上的齿根据霍尔式传感器的任务原理，当发动机飞轮上的齿缺与凸齿转过差动霍尔两个探头时，齿缺或凸齿与霍尔探缺与凸齿转过差动霍尔两个探头时，齿缺或凸齿与霍尔探头之间的气隙就会发生变化，磁通量随之变化，在传感器头之间的气隙就会发生变化，磁通量随之变化，在传感器的霍尔元

16、件中就会发生交变电压信号，如图的霍尔元件中就会发生交变电压信号，如图3-3b所示，所示，其输出电压由两个霍尔信号电压叠加而成。其突出优点是其输出电压由两个霍尔信号电压叠加而成。其突出优点是信号转子便于安装。在汽车上，普通将凸齿转子设装在发信号转子便于安装。在汽车上，普通将凸齿转子设装在发动机曲轴上或将发动机飞轮作为传感器的信号转子。动机曲轴上或将发动机飞轮作为传感器的信号转子。汽车电子控制技术33图3-3 差动霍尔式传感器构造原理 a根本构造 b输出波形 汽车电子控制技术34【作用】在【作用】在D型电控燃油放射系统中，由进气管绝对压力传感型电控燃油放射系统中，由进气管绝对压力传感器丈量进气管压

17、力，并将信号输入器丈量进气管压力，并将信号输入ECU，作为燃油放射和点，作为燃油放射和点火控制的主控制信号。火控制的主控制信号。【安装位置】接近进气歧管的发动机室内。【安装位置】接近进气歧管的发动机室内。【分类】按其检测原理分压敏电阻式、电容式等。【分类】按其检测原理分压敏电阻式、电容式等。【信号类型】压敏电阻式为电压信号，电容式的为频率信号。【信号类型】压敏电阻式为电压信号，电容式的为频率信号。第三节 压力传感器汽车电子控制技术35进气管绝对压力传感器：压敏电阻式构造进气歧管压力输出电压怠速运转时约1.25V，节气门全开时约5V。汽车电子控制技术36进气管绝对压力传感器电路及其检测ECU经过

18、VCC端子给传感器提供规范5V电压，传感器信号经端子PIM保送给ECU，E2为搭铁端子。 检测：点火开关转至ON位，丈量VCC与E2之间电压应为5V。拆下传感器衔接真空软管，用手动真空枪给传感器施加真空度，PIM与E2之间电压应随真空度添加而下降。皇冠皇冠3.0轿车轿车IMAPS电路电路ECU进气管绝对压力传感器进气压力MPaPIM输出电压V0.020.1013汽车电子控制技术37TPS=Throttle Position Sensor【作用】检测节气门的开度及开度【作用】检测节气门的开度及开度变化，此信号输入变化，此信号输入ECU，控制，控制燃油放射及其他辅助控制。燃油放射及其他辅助控制。【

19、安装位置】在节气门轴上。【安装位置】在节气门轴上。【分类】开关式、线性式【分类】开关式、线性式【信号类型】电压【信号类型】电压节气门开度增大，信号电压升高。节气门开度增大，信号电压升高。第四节 节气门位置传感器汽车电子控制技术38线性式节气门位置传感器检修：检修：检查输出信号电压，检查输出信号电压，节气门全关时应约为节气门全关时应约为0.5V，随节气门开度增，随节气门开度增大输出信号电压添加，大输出信号电压添加，节气门全开时应约为节气门全开时应约为5V。汽车电子控制技术39 氧传感器是排气氧传感器EGOExhaust Gas Oxygen Sensor的简称，其功用是经过监测排气中氧离子的含量

20、获得混合气的空燃比信号，并将该信号转变为电信号输入ECU。ECU根据氧传感器信号，对喷油时间进展修正，实现空燃比反响控制闭环控制，从而将过量空气系数控制在0.98-1.02之间的范围内空燃比A/F约为14.7，使发动机得到最正确浓度的混合气，从而到达降低有害气体的排放量和节约燃油之目的。 第五节 氧传感器一、氧传感器的功用汽车电子控制技术40 汽车发动机燃油放射系统采用的氧传感器分为氧化锆ZrO2式和氧化钛TiO2式两种类型，氧化锆式氧又分为加热型与非加热型氧传感器两种，氧化钛式普通都为加热型传感器。二、氧传感器的类型三、氧化锆式氧传感器 氧化锆式氧传感器的构造如图3-4所示，主要又钢质护管、

21、钢质壳体、锆管、加热元件、电极引线、防水护套和线束插头等组成。汽车电子控制技术41图3-4 氧化锆式氧传感器构造 1-钢制护管 2-排气 3-客体 4-防水护套 5-电极引线 6-陶瓷加热元件 7-排气管 8-氧化锆固体电解质陶瓷管 9-加热元件电源端子 10-加热元件搭铁端子 11-信号输出端子 汽车电子控制技术42 氧传感器的任务特性如图3-4所示。当供应发动机的可燃混合气较浓即空燃比A/F小于14.7或过量空气系数小于1时，排气中氧离子含量较少、一氧化碳CO浓度较大。在锆管外外表催化剂铂的催化作用下，氧离子几乎全部都与CO发生氧化反响生成二氧化碳CO2气体，使外表上氧离子浓度为零。由于锆

22、管内外表与大气相通，氧离子浓度很大，因此锆管内、外外表之间的氧离子浓度差较大，两个铂电极之间的电位差较高，约0.9V。 当供应发动机的可燃混合气较稀即空燃比A/F大于14.7或过量空气系数大于1时，排气中氧离子含量较多、CO浓度较小，即使CO全部都与氧离子产生化学反响，锆管外外表上还是有多余的氧离子存在。因此，锆管内、外外表之间氧离子的浓度差较小，两个铂电极之间的电位差较低，约0.1V。汽车电子控制技术43图3-5 氧传感器任务特性a气体浓度与电压的关系 b传感元件温度与电压的关系1-传感器的电动势 2-一氧化碳浓度 3-无铂电极时的电动势 4-氧离子浓度 汽车电子控制技术44 二氧化钛TiO

23、2属于N型半导体资料，其阻值大小取决于资料温度以及周围环境中氧离子的浓度，因此可以用来检测排气中的氧离子浓度。 当发动机混合气稀过量空气系数大于1时，排气中氧离子含量较多，传感元件周围的氧离子浓度较大，二氧化钛呈现低阻形状。当发动机的可燃混合气浓过量空气系数小于1时，由于熄灭不完全，排气中会剩余一定的氧气，传感元件周围的氧离子很少，在催化剂铂的催化作用下，使剩余氧离子与排气中的一氧化碳CO产生化学反响，产生二氧化碳CO2，将排气中的氧离子进一步耗费掉，二氧化碳呈现高阻形状，从而大大提高了传感器的灵敏度。四、氧化钛式氧传感器汽车电子控制技术45 氧传感器失效的主要缘由是传感元件老化和中毒。氧传感

24、器老化的主要缘由是传感元件部分外表温度过高。氧传感器的传感元件遭到污染而失效的景象称为中毒。氧传感器主要中毒是指铅Pb、硅Si中毒和磷P中毒。五、氧传感器的运用六、氧传感器的检修 检修氧传感器主要是检查加热元件和信号电压变化频率能否正常。检测氧传感器信号电压变化的频率时，高、低电平之间变化应不低于10次/min 。汽车电子控制技术46【功用】给【功用】给ECU提供进气温度信号，作为燃油放射和点火正时提供进气温度信号，作为燃油放射和点火正时控制的修正信号。控制的修正信号。【安装位置】【安装位置】D型：空气滤清器内或进气管内；型：空气滤清器内或进气管内； L型：空气流量计内型：空气流量计内【任务原

25、理】常采用负温度系数的热敏电阻。【任务原理】常采用负温度系数的热敏电阻。负温度系数：温度升高，电阻下降。负温度系数：温度升高，电阻下降。进气温度进气温度传感器电阻值传感器电阻值信号电压信号电压THA 进气温度进气温度传感器电阻值传感器电阻值信号电压信号电压THA 第六节 温度传感器汽车电子控制技术47 进气温度传感器构造、电路及其检测在ECU中有一规范电阻与传感器的热敏电阻串联，并由ECU提供规范电压，E2端子经过E1端子搭铁。检测：拆下传感器放入热水中，检查其特性。如丰田车：20时电阻47k，20 时电阻23k，40 时电阻9001300，60 时电阻400700，80 时电阻200400。

26、传感器ECU热敏电阻汽车电子控制技术48 冷却液温度传感器【功用】给【功用】给ECU提供发动机冷却液温度信号，作为燃油放射和提供发动机冷却液温度信号，作为燃油放射和点火正时控制修正信号。点火正时控制修正信号。【安装位置】汽缸体水道上或冷却液出口处。【安装位置】汽缸体水道上或冷却液出口处。【任务原理】与进气温度传感器一样。【任务原理】与进气温度传感器一样。【信号类型】电压信号【信号类型】电压信号THW发动机温度发动机温度传感器电阻值传感器电阻值信号电压信号电压THW 发动机温度发动机温度传感器电阻值传感器电阻值信号电压信号电压THW 汽车电子控制技术49冷却液温度传感器构造、电路及其检测丈量不同

27、温度条件下发动机冷却液温度传感器的输出电压，察看电压能否满足其特性曲线。传感器热敏电阻ECU传感器电阻特性曲线传感器电阻特性曲线电阻k水温汽车电子控制技术50 在发动机电子控制系统中，当点火时辰采用闭环控制时，就能有效地抑制发动机产生爆震。爆震传感器DSDetonation Sensor是点火时辰闭环控制必不可少的重要部件，其功用是将发动机爆震信号转换为电信号传送给ECU，ECU根据爆震信号对点火提早角进展修正，从而使点火提早角坚持最正确。 按检测缸体振动频率的检测方式不同，爆震传感器分为共振型与非共振型两种，传感器安装在发动机缸体侧面。 按构造分为压电式和磁致伸缩是两种。 第七节 爆震传感器一、爆震传感器的功用与类型汽车电子控制技术51 压电元件制成垫圈外形，在其两个侧面上制造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以及压电元件与传感器套筒之间安放有绝缘垫圈，套筒中心制造有螺孔，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二、压电式爆震传感器三、磁致伸缩式爆震传感器四、压力检测式爆震传感器五、爆震传感器检修汽车电子控制技术52 蓄电池既是整车电器设备的电源，也是各种控制ECU的电源。蓄电池电压信号输入ECU的主要目的是：当蓄电池电压变化时，ECU将对喷油继续时