發(fā)動機電控系統(tǒng)傳感器故障診斷與檢測畢業(yè)論文

1、<p><b>　　宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院</b></p><p><b>　　畢業(yè)論文</b></p><p>　　題目：發(fā)動機電控系統(tǒng)傳感器故障診斷與檢測</p><p>　　系 部 現(xiàn)代制造工程系 </p><p>　　專 業(yè) 名 稱 汽車運用技術(shù)專業(yè)

2、 </p><p>　　班 級 汽車1092班 </p><p>　　姓 名 楊 明 輝 </p><p>　　學(xué) 號 200911661 </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師 趙 凱 <

3、/p><p>　　2011年9月22日</p><p>　　發(fā)動機電控系統(tǒng)傳感器故障診斷與檢測</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　發(fā)動機電控系統(tǒng)傳感器在汽車上的運用越顯突出，對汽車的性能有著重要的影響。本文就十種常見的傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理進行了介紹與分析，并列舉出一些相關(guān)的數(shù)據(jù)作為參考，對部

4、分常見傳感器故障進行了故障診斷與分析，并且介紹了一些檢測方法。通過對這些傳感器的結(jié)構(gòu)、工作原理和故障的分析，總結(jié)出這些傳感器在工作時是否需要加電、能量是如何轉(zhuǎn)換的，以及尋找故障的技巧和排除方法。</p><p>　　關(guān)鍵詞：發(fā)動機；電控系統(tǒng); 傳感器; 故障診斷</p><p>　　The Engine Electricity Controls System to Spread the F

5、eeling Machine Fault Diagnosis and Examination</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Author: Yang Ming-hui</p><p>　　Tutor:Zhao Kai</p><p>　　The engine electrici

6、ty 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

7、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 t

8、o the fraction, and introduced some exam</p><p>　　Keywords:Engine; The electricity controls system; Spread a feeling machine; The fault diagnoses</p><p><b>　　目 錄</b></p><p

9、><b>　　1 前言1</b></p><p>　　2 傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理2</p><p>　　2.1 空氣流量傳感器2</p><p>　　2.2 進氣（歧管絕對）壓力傳感器3</p><p>　　2.3 節(jié)氣門位置傳感器4</p><p>　　2.4 曲軸和凸輪軸位置傳

10、感器6</p><p>　　2.5 進氣溫度傳感器10</p><p>　　2.6 冷卻液溫度傳感器11</p><p>　　2.7 氧傳感器11</p><p>　　2.8 爆燃傳感器13</p><p>　　2.9 光電式車速傳感器14</p><p>　　3 發(fā)動機電控系統(tǒng)傳感

11、器檢測方法16</p><p>　　3.1 節(jié)氣門位置傳感器16</p><p>　　3.2 進氣溫度傳感器17</p><p>　　3.3 冷卻液溫度傳感器18</p><p>　　4 各類傳感器的總結(jié)20</p><p>　　5 傳感器故障案例分析21</p><p>　　5.1

12、 故障案例一 桑塔納2000GSi轎車發(fā)動機怠速不穩(wěn)21</p><p>　　5.2 故障案例二 現(xiàn)代索納塔汽車轉(zhuǎn)速忽高忽低21</p><p>　　5.3 故障案例三 奧迪100 2.6E轎車冷車不易起動22</p><p><b>　　結(jié)論23</b></p><p><b>　　致謝24<

13、/b></p><p><b>　　參考文獻25</b></p><p>　　附錄1：學(xué)術(shù)論文復(fù)印件26</p><p><b>　　1 前 言</b></p><p>　　現(xiàn)代汽車技術(shù)發(fā)展越來越多的部件采用電子控制。傳感器有用來測定各種流體溫度和壓力(如進氣溫度、氣道壓力、冷卻水溫和燃油

14、噴射壓力等)的傳感器；有用來確定各部分速度和位置的傳感器(如車速、節(jié)氣門開度、凸輪軸、曲軸、排氣再循環(huán)閥(EGR)的位置等)；還有用于測量發(fā)動機負荷、爆震、斷火及廢氣中含氧量的傳感器；在防抱死制動系統(tǒng)和懸架控制裝置中測定車輪轉(zhuǎn)速、路面高差的傳感器。這些傳感器向發(fā)動機的電子控制單元(ECU)提供發(fā)動機的工作狀況信息，供ECU對發(fā)動機工作狀況進行精確控制，以提高發(fā)動機的動力性、降低油耗、減少廢氣排放和進行故障檢測。它們各司其職，一旦某個傳感

15、器失靈，對應(yīng)的裝置工作就會不正常甚至不工作。可見，傳感器在汽車上的作用是很重要的。</p><p>　　本文我就其中十種傳感器進行了比較，對其種類、結(jié)構(gòu)、及其工作原理進行了介紹與分析，還收集了幾個較好的案例，比較詳細、具體的介紹了故障分析方法和步驟，讓讀者對傳感器有更深層次的理解。</p><p>　　2 傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理</p><p>　　2.1 空氣流量

16、傳感器</p><p>　?。?）空氣流量傳感器類型</p><p>　　空氣流量傳感器有葉片式、卡門旋渦式、熱線式和熱膜式。其中，葉片式、卡門旋渦式空氣流量傳感器測量空氣的體積量，為體積流量型。熱膜式空氣流量傳感器是對熱線式空氣流量傳感器的改進，由電子元件對空氣的質(zhì)量進行檢測，是質(zhì)量流量型，進氣阻力小、精度高。</p><p>　?。?）空氣流量傳感器的作用<

17、;/p><p>　　空氣流量傳感用來測量發(fā)動機的進氣量，并將信號輸入ECU，作為燃油噴射和點火控制的主控制信號。</p><p>　?。?）空氣流量傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理</p><p>　　熱線式空氣流量傳感器由感知空氣流量的白金熱線（鉑金屬線）、根據(jù)進氣溫度進行修正的溫度補償電阻、控制熱線電流并產(chǎn)生輸出信號的控制線路板以及傳感器的殼體等組成。</p>

18、<p>　　如圖2-1所示，熱線布置在一個支承環(huán)內(nèi)，它的阻值隨溫度變化，是單臂電</p><p>　　圖2-1熱線式空氣流量傳感器內(nèi)部電路圖</p><p>　　橋電路的一個臂，熱線支承環(huán)前端的塑料護套內(nèi)安裝了一個白金薄膜電阻器，其阻值隨進氣溫度變化，稱為溫度補償電阻(Rk), 是單臂電橋電路的另一個臂。熱線溫度由混合集成電路A保持其溫度與吸入空氣溫度相差一定值，當空氣流量增大時

19、，混合集成電路A就使熱線通過的電流加大，反之就減小。這樣就使通過熱線RH的電流是空氣流量的單一函數(shù)，及熱線電流IH隨空氣流量增大而增大，或隨其減小而減小。</p><p>　　通過對結(jié)構(gòu)和工作原理的分析可知，熱線式空氣流量傳感器在使用中需要加電，通5V電壓在端子4上，以便在電橋電路的電阻發(fā)生變化時提供電源，保證電橋電路輸出電壓信號；端子1是一個空腳；端子2接燃油泵繼電器，通12V電壓；端子3是負信號線；端子5是正

20、信號線。</p><p>　　2.2 進氣（歧管絕對）壓力傳感器</p><p>　?。?）進氣歧管壓力傳感器類型</p><p>　　進氣歧管壓力傳感器有壓敏電阻式、壓敏電容式兩種。</p><p>　　（2）進氣歧管壓力傳感器的作用</p><p>　　進氣歧管壓力傳感器用于D型燃油噴射系統(tǒng)。進氣歧管壓力傳感器在燃

21、油噴射系統(tǒng)中起到的作用和空氣流量傳感器相似，是一種間接測量發(fā)動機進氣量的傳感器。并將信號輸入ECU，作為燃油噴射和點火控制的主控制信號。</p><p>　?。?）進氣歧管壓力傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理</p><p>　　半導(dǎo)體壓敏電阻式進氣歧管壓力傳感器由硅膜片、集成電路、濾清器、真空室、和殼體等組成。利用半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)制成的硅膜片是壓力轉(zhuǎn)換元件，硅膜片的一側(cè)是真空室，另一側(cè)是進氣的受壓

22、室。</p><p>　　發(fā)動機工作時，從進氣管來的空氣經(jīng)傳感器的濾清器濾清后作用在硅膜片上，硅膜片產(chǎn)生變形（由于進氣量對應(yīng)著相應(yīng)的進氣壓力，故進氣流量越大，進氣歧管壓力就越高，硅膜片變形就越大，其變形量與壓力成正比）。硅膜片的變形使擴散在硅膜片上電阻的阻值改變，從而導(dǎo)致混合集成電路的輸出電壓發(fā)生變化。實際上，進氣歧管壓力傳感器是測的進氣歧管內(nèi)絕對壓力（真空度）的變化，并轉(zhuǎn)換成電壓信號，輸送給電控單元(ECU)，

23、此信號成為ECU計算進入氣缸空氣量的主要依據(jù)。</p><p>　　通過對結(jié)構(gòu)和工作原理的分析可知，進氣歧管壓力傳感器在使用中需要加電，3號端子作為ECU供電端子（圖2-2進氣歧管壓力傳感器連接插頭圖），供給一個較穩(wěn)定的5V電壓，當熱敏電阻阻值發(fā)生變化時，端子4（進氣壓力信號端子）輸出的信號電壓就發(fā)生變化，輸入電控單元ECU，從而計算比較進氣壓力</p><p>　　圖2-2 進氣歧管壓力

24、傳感器連接插頭圖</p><p>　　有無變化。其中端子1通過控制單元ECU接地，端子2為進氣溫度信號端子。</p><p>　　2.3 節(jié)氣門位置傳感器</p><p>　?。?）節(jié)氣門位置傳感器類型</p><p>　　節(jié)氣門位置傳感器有觸點開關(guān)式、線性可變電阻式、組合式三種。</p><p>　?。?）節(jié)氣門位置

25、傳感器作用</p><p>　　檢測節(jié)氣門的開度（發(fā)動機負荷），并且轉(zhuǎn)換成電信號傳輸給ECU，作為ECU判定發(fā)動機運轉(zhuǎn)工況的依據(jù)，不同的開度意味著不同的運轉(zhuǎn)工況，ECU以此對燃油噴射及EGR廢棄再循環(huán)等其他系統(tǒng)進行控制。</p><p>　　（3）節(jié)氣門位置傳感器的工作原理</p><p>　　線性可變電阻式節(jié)氣門位置傳感器是一種線性電位計，電位計的滑動觸點由節(jié)氣門

26、軸帶動。不同的節(jié)氣門開度，電位計的電阻值不同，從而將節(jié)氣門的開度轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮杌螂妷盒盘栞斔徒o微機。微機通過節(jié)氣門位置傳感器可獲得表示節(jié)氣門由全閉到全開的所有開啟角度的連續(xù)變化的模擬信號，以及節(jié)氣門開度的變化速率，從而更精確地判定發(fā)動機的運行工況，提高控制精度和效果。綜合型節(jié)氣門位置傳感器有一個怠速觸點。節(jié)氣門全閉時，怠速輸出觸點接通，傳感器輸出怠速信號，這時電控單元將指令噴油器增加噴油量以加濃混合氣。</p><p&g

27、t;　　桑塔納2000GSi AJR發(fā)動機沒有專門設(shè)置的節(jié)氣門位置傳感器，節(jié)氣門電位計G69和節(jié)氣門控制器電位計G88，這兩個部件起著節(jié)氣門位置傳感器的作用。節(jié)氣門控制組件J338將節(jié)氣門電位計G69、節(jié)氣門控制器電位計G88、節(jié)氣門控制器V60及怠速開關(guān)F60合為一體，如圖2-3所示。</p><p>　　圖2-3 節(jié)氣門控制組件電路圖與連接插頭</p><p>　　節(jié)氣門電位計G69

28、直接與節(jié)氣門軸相連接，當駕駛員踩動加速踏板時，節(jié)氣門軸轉(zhuǎn)動，節(jié)氣門電位計軸也同是轉(zhuǎn)動，使其電阻發(fā)生變化，這個信號傳至ECU以告知節(jié)氣門打開的位置。同時，節(jié)氣門控制器電位計G88將怠速范圍內(nèi)節(jié)氣門控制器的位置情況告知ECU。怠速開關(guān)F60用以向發(fā)動機ECU提供怠速位置信號。節(jié)氣門控制器V60起著控制怠速的作用，當?shù)∷匍_關(guān)F60閉合時，由節(jié)氣門控制器V60來決定怠速時節(jié)氣門的開度，所以AJR發(fā)動機沒有怠速控制閥。節(jié)氣門控制組件由發(fā)動機控制單

29、元ECU控制，控制單元收到怠速開關(guān)F60、節(jié)氣門電位計G69和節(jié)氣門控制器電位計G88有關(guān)目前節(jié)氣門位置的信號后，控制節(jié)氣門控制器V60動作，使發(fā)動機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在規(guī)定的怠速轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)。</p><p>　　2.4 曲軸和凸輪軸位置傳感器</p><p>　?。?）曲軸和凸輪軸位置傳感器功用與類型 </p><p>　　曲軸位置傳感器（Crankshaft Positi

30、on Sensor，簡稱CPS）也稱曲軸轉(zhuǎn)角傳感器，用來檢測曲軸轉(zhuǎn)角和發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號，輸送給ECU，以便確定燃油噴射的時刻和最佳點火時刻。凸輪軸位置傳感器（Camshaft Position Sensor，簡稱CPS），為了區(qū)別于曲軸位置傳感器（CPS），凸輪軸位置傳感器一般都用CIS表示。凸輪軸位置傳感器的作用是采集配氣凸輪軸的位置信號，輸送給ECU，以便ECU確定第一缸壓縮上止點，從而進行順序噴油控制、點火時刻控制;同時，還用于發(fā)動

31、機啟動時識別第一次點火時刻，因此也稱為判缸傳感器。</p><p>　　曲軸位置傳感器和凸輪軸位置傳感器有三種型式：電磁式、霍爾效應(yīng)式（桑塔納2000型轎車和北京切諾基）、光電式位置傳感器。位置傳感器型式不同，其控制方式和控制精度也不同。</p><p>　　（2）磁感應(yīng)式曲軸與凸輪軸位置傳感器結(jié)構(gòu)</p><p>　　磁感應(yīng)式傳感器是一種無需工作電壓的傳感器，在絕

32、緣外殼中，按順序裝有導(dǎo)磁鐵芯、感應(yīng)線圈、磁鋼，其特征是：導(dǎo)磁鐵芯與磁鋼連接后置于感應(yīng)線圈內(nèi)，感應(yīng)線圈的兩輸出端與屏蔽連接電纜相連接。</p><p>　?。?）磁感應(yīng)式曲軸與凸輪軸位置傳感器工作原理 </p><p>　　圖2-4 磁感應(yīng)式傳感器工作原理</p><p>　　接近 b) 對正 c) 離開</p><p>　　1-信號轉(zhuǎn)子

33、 2-傳感線圈 3-永久磁鐵</p><p>　　磁感應(yīng)式傳感器的工作原理如圖2-4所示，磁力線穿過的路徑為永久磁鐵N極一定子與轉(zhuǎn)子間的氣隙一轉(zhuǎn)子凸齒一轉(zhuǎn)子凸齒與定子磁頭間的氣隙一磁頭一導(dǎo)磁板一永久磁鐵S極。當信號轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，磁路中的氣隙就會周期性地發(fā)生變化，磁路的磁阻和穿過信號線圈磁頭的磁通量隨之發(fā)生周期性變化。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，傳感線圈中就會感應(yīng)產(chǎn)生交變電動勢。</p><p>　

34、　磁感應(yīng)式傳感器工作時，信號轉(zhuǎn)子按順時針方向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子凸齒與磁頭間的氣隙減小，磁路磁阻減小，磁通量φ增多，當轉(zhuǎn)子凸齒接近磁頭邊緣時，磁通量φ急劇增多，磁通變化率最大[△φ／△t=(△φ／△t)max]，感應(yīng)電動勢E最高（E=Emax）。當轉(zhuǎn)子凸齒離開磁頭邊緣時,φ急劇增少，E最低（負向最大）。即電動勢出現(xiàn)一次最大值和一次最小值，傳感線圈也就相應(yīng)地輸出一個交變電壓信號。</p><p>　　磁感應(yīng)式傳感器的突出優(yōu)點

35、是不需要外加電源，永久磁鐵起著將機械能變換為電能的作用，其磁能不會損失。當發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化時，轉(zhuǎn)子凸齒轉(zhuǎn)動的速度將發(fā)生變化，鐵心中的磁通變化率也將隨之發(fā)生變化。轉(zhuǎn)速越高，磁通變化率就越大，傳感線圈中的感應(yīng)電動勢也就越高。</p><p>　　由于轉(zhuǎn)子凸齒與磁頭間的氣隙直接影響磁路的磁阻和傳感線圈輸出電壓的高低，因此在使用中，轉(zhuǎn)子凸齒與磁頭間的氣隙不能隨意變動。氣隙如有變化，必須按規(guī)定進行調(diào)整，氣隙一般設(shè)計在0.2~

36、0.4mm范圍內(nèi)。</p><p>　　發(fā)動機在運行過程中，若沒有收到凸輪軸位置傳感器信號，發(fā)動機照常運行。但重新起動時，ECU無法判斷1缸壓縮上止點位置，則需要重復(fù)幾次，直到點火模塊選擇到恰當?shù)狞c火線圈，此時的點火提前角和點火時間控制按曲軸位置傳感器確定，并且是固定的點火提前角。一般來說，凸輪軸位置傳感器在汽車行駛中出現(xiàn)問題時，因為發(fā)動機性能不會受到影響，駕駛員是感覺不出來的。</p><p

37、>　?。?）霍爾式曲軸與凸輪軸位置傳感器 </p><p><b>　　霍爾效應(yīng) </b></p><p>　　半導(dǎo)體或金屬薄片置于磁場中，當有電流（與磁場垂直的薄片平面方向）流過時，在垂直于磁場和電流的方向上產(chǎn)生電動勢，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。</p><p><b>　　霍爾傳感器元件 </b></p>

38、<p>　　目前常用的霍爾材料鍺（Ge）、硅（Si）、銻化銦（InSb）、砷化銦（InAs）等。N型鍺容易加工制造，霍爾系數(shù)、溫度性能、線性度較好；P型硅的線性度最好，霍爾系數(shù)、溫度性能同N型鍺，但電子遷移率較低，帶負載能力較差，通常不作單個霍爾元件。</p><p>　　捷達、桑塔納轎車霍爾式凸輪軸位置傳感器結(jié)構(gòu)特點</p><p>　　圖2-5 霍爾式凸輪軸位置傳感器結(jié)

39、構(gòu)</p><p>　　1-凸輪軸 2-霍爾信號發(fā)生器 3-傳感器固定螺釘</p><p>　　4-定位螺栓與座圈 5-信號轉(zhuǎn)子 6-發(fā)動機缸蓋</p><p>　　捷達AT和GTx、桑塔納2000GSi型轎車采用的霍爾式凸輪軸位置傳感器安裝在發(fā)動機進氣凸輪軸的一端，結(jié)構(gòu)如圖2-5所示。它主要由霍爾信號發(fā)生器和信號轉(zhuǎn)子組成。信號轉(zhuǎn)子又稱為觸發(fā)葉輪，安裝在進氣

40、凸輪軸上，用定位螺栓和座圈定位固定。信號轉(zhuǎn)子的隔板又稱為葉片，在隔板上制有一個窗口，窗口對應(yīng)產(chǎn)生的信號為低電平信號，隔板(葉片)對應(yīng)產(chǎn)生的信號為高電平信號?；魻柺叫盘柊l(fā)生器主要由霍爾集成電路、永久磁鐵和導(dǎo)磁鋼片等組成?；魻柤呻娐酚苫魻栐?、放大電路、穩(wěn)壓電路、溫度補償電路、信號變換電路和輸出電路等組成?；魻栐霉璋雽?dǎo)體材料制成，與永久磁鐵之間留有0.2~0.4mm的間隙，當信號轉(zhuǎn)子隨進氣凸輪軸一同轉(zhuǎn)動時，隔板和窗口便從霍爾集成電路與

41、永久磁鐵之間的氣隙中轉(zhuǎn)過。</p><p>　　如圖2-6所示，該傳感器接線插座上有三個引線端子，端子1為傳感器電源正極端子，與控制單元端子62連接：端子2為傳感器信號輸出端子，與控制單元端子76連接：端子3為傳感器電源負極端子，與控制單元端子67連接。</p><p>　　圖2-6 霍爾式凸輪軸位置傳感器端子接線</p><p>　　a) 接線 b) 端子&l

42、t;/p><p>　　霍爾式凸輪軸位置傳感器工作原理</p><p>　　霍爾式傳感器工作時，當隔板(葉片)進入氣隙(即在氣隙內(nèi))時，霍爾元件不產(chǎn)生電壓，傳感器輸出高電平（5V）信號；當隔板(葉片)離開氣隙(即窗口進入氣隙)時，霍爾元件產(chǎn)生電壓。傳感器輸出低電平信號（0.1V）。發(fā)動機曲軸每轉(zhuǎn)兩圈（720°），霍爾式傳感器信號轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)過一圈（360°），對應(yīng)產(chǎn)生一個低電平信

43、號和一個高電平信號，其中低電平信號對應(yīng)于氣缸1壓縮上止點前一定角度。</p><p>　　發(fā)動機工作時，磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器和霍爾式凸輪軸位置傳感器產(chǎn)生的信號電壓不斷輸入電子控制單元（ECU）。當ECU同時接收到曲軸位置傳感器大齒缺對應(yīng)的低電平（15°）信號和凸輪軸位置傳感器窗口對應(yīng)的低電平信號時，便可識別出此時為氣缸1活塞處于壓縮行程、氣缸4活塞處于排氣行程，并根據(jù)曲軸位置傳感器小齒缺對應(yīng)輸出的信號

44、控制點火提前角。電子控制單元識別出氣缸1壓縮上止點位置后，便可進行順序噴油控制和各缸點火時刻控制。 </p><p>　　如果發(fā)動機產(chǎn)生了爆燃，電子控制單元還能根據(jù)爆燃傳感器輸入的信號判別出是哪一個缸產(chǎn)生了爆燃，從而減小點火提前角，以便消除爆燃。</p><p>　　2.5 進氣溫度傳感器</p><p>　?。?）進氣溫度傳感器的結(jié)構(gòu)及原理</p>

45、<p>　　進氣溫度傳感器的安裝位置有3種：在D型EFI系統(tǒng)中，它安裝在空氣濾清器之后的進氣軟管上;在L型EFI系統(tǒng)中，它安裝在空氣流量傳感器上;有的進氣溫度傳感器安裝在進氣壓力傳感器內(nèi)。</p><p>　　進氣溫度傳感器的內(nèi)部是一個具有負溫度電阻系數(shù)（NTC）的半導(dǎo)體熱敏電阻（如圖2-7a所示），外部用環(huán)氧樹脂密封，安裝在進氣管上或空氣流量計內(nèi)。</p><p>　　圖2-7

46、 進氣溫度傳感</p><p>　　a) 結(jié)構(gòu) b) 電阻值與溫度的關(guān)系</p><p>　　電阻值與溫度的高低成反比，溫度越低則電阻越大，溫度越高則電阻越?。ㄈ鐖D2-7b所示）。進氣溫度傳感器的兩根導(dǎo)線都和電控單元ECU相連，其中一根為地線，另一根的對地電壓隨熱敏電阻阻值的變化而變化，是信號輸出線。</p><p>　　（2）進氣溫度傳感的功用</p&

47、gt;<p>　　進氣溫度傳感器用來檢測發(fā)動機的進氣溫度，將進氣溫度轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘栞斎虢oECU做為噴油修正的信號。在冷車時，進氣溫度傳感器的信號與發(fā)動機水溫傳感器信號基本相同，在熱車時，其信號電壓大約是水溫傳感器的2~3倍。</p><p>　　2.6 冷卻液溫度傳感器</p><p>　?。?）冷卻液溫度傳感器的結(jié)構(gòu)原理</p><p>　　如圖2-

48、8所示，冷卻液溫度傳感器的內(nèi)部也是一個負溫度電阻系數(shù)（NTC）的半導(dǎo)體熱敏電阻，其結(jié)構(gòu)原理與進氣溫度傳感器基本相同。它一般安裝在氣缸體水道或冷卻水出口處。</p><p>　　圖2-8 冷卻液溫度傳感器 圖2-9 冷卻液溫度傳感器電路圖</p><p>　　（2）冷卻液溫度傳感器的功用</p><p>　　冷卻液溫度傳感器給ECU提供發(fā)動機

49、冷卻液溫度信號，作為燃油噴射和點火正時控制修正信號。冷卻液溫度傳感器內(nèi)的熱敏電阻隨著冷卻液溫度變化時，ECU 通過 THW 端子測得的分壓值隨之變化，ECU根據(jù)分壓值來判斷冷卻液溫度。冷卻液溫度傳感器與ECU的連接電路如上圖2-9所示。</p><p><b>　　2.7 氧傳感器</b></p><p>　?。?）氧傳感器的組成</p><p&g

50、t;　　氧傳感器包括一根加熱氧化鋯元件的熱棒，加熱棒受（ECU）電腦控制，當空氣進量小（排氣溫度低）電流流向加熱棒加熱傳感器，使之能精確檢測氧氣濃度。在試管狀態(tài)化鋯元素的內(nèi)外兩側(cè)，設(shè)置有白金電極，為了保護白金電極，用陶瓷包覆電極外側(cè)（如上圖2-10所示），內(nèi)側(cè)輸入氧濃度高于大氣，外側(cè)輸入的氧濃度低于汽車排出氣體濃度。</p><p>　　圖2-10 氧傳感器</p><p>　　應(yīng)當指出采

51、用三元催化器后，必須使用無鉛汽油，否則三元催化器和氧傳感器會很快失效。再注意，氧傳感器在油門穩(wěn)定，配制標準混合時較為重要的作用，而在頻繁加濃或變稀混合時，（ECU）電腦將忽略氧傳感器的信息，氧傳感器就不能起作用?，F(xiàn)有的氧傳感器分為片式和管式兩種。</p><p>　?。?）氧傳感器的作用</p><p>　　電噴車為獲得高排氣凈化率，降低排氣中（CO）一氧化碳、（HC）碳氫化合物和（NOx

52、）氮氧化合物成份，必須利用三元催化器。但為了能有效地使用三元催化器，必須精確地控制空燃比，使它始終接近理論空燃比。催化器通常裝在排氣歧管與消聲器之間。氧傳感器具有一種特性，在理論空燃比(14.7:1)附近它輸出的電壓有突變。這種特性被用來檢測排氣中氧氣的濃度并反饋給電腦，以控制空燃比。當實際空燃比變高，在排氣中氧氣的濃度增加而氧傳感器把混合氣稀的狀態(tài)（低電動勢：0V）通知ECU。當空燃比比理論空燃比低時，在排氣中氧氣的濃度降低，而氧傳感

53、器的狀態(tài)（高電動勢：1V）通知（ECU）電腦。</p><p>　　ECU根據(jù)來自氧傳感器的電動勢差別判斷空燃比的低或高，并相應(yīng)地控制噴油持續(xù)的時間。但是，如氧傳器有故障使輸出的電動勢不正常，（ECU）電腦就不能精確控制空燃比。所以氧傳感器還能彌補由于機械及電噴系統(tǒng)其它件磨損而引起空燃比的誤差?？梢哉f是電噴系統(tǒng)中唯一有“智能”的傳感器。</p><p>　　（3）氧傳感器的工作原理<

54、/p><p>　　氧傳感器是利用陶瓷敏感元件測量各類加熱爐或排氣管道中的氧電勢，由化學(xué)平衡原理計算出對應(yīng)的氧濃度，達到監(jiān)測和控制爐內(nèi)燃燒空然比，保證產(chǎn)品質(zhì)量及尾氣排放達標的測量元件，廣泛應(yīng)用于各類煤燃燒、油燃燒、氣燃燒等爐體的氣氛控制。它是目前最佳的燃燒氣分測量方式，具有結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)迅速、維護容易、使用方便、測量準確等優(yōu)點。運用該傳感器進行燃燒氣氛測量和控制既能穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質(zhì)量，又可縮短生產(chǎn)周期，節(jié)約能源。<

55、;/p><p><b>　　2.8 爆燃傳感器</b></p><p>　　（1）壓電式爆燃傳感器的作用</p><p>　　爆燃傳感器（Knock Sensor）又稱“爆震傳感器”（ 爆震，即是發(fā)動機抖動）,用來檢測汽車發(fā)動機缸體爆燃強度,一旦爆燃出現(xiàn)則通知控制單元（ECU）延遲點火并轉(zhuǎn)入點火定時的閉環(huán)控制，以便調(diào)整點火時刻。</p>

56、<p>　　爆燃傳感器用于檢測發(fā)動機是否爆燃，當發(fā)動機出現(xiàn)爆燃時，傳感器便產(chǎn)生相應(yīng)的電信號，并輸送給電子控制器，使電子控制器通過點火推遲的方法消除發(fā)動機爆燃。爆燃傳感器主要有壓電式和磁致伸縮式兩種類型。</p><p>　?。?）壓電式爆燃傳感器結(jié)構(gòu)及工作原理</p><p>　　壓電式爆燃傳感器利用結(jié)晶或陶瓷多晶體的壓電效應(yīng)而作，也有利用摻雜硅的壓電電阻效應(yīng)的。壓電效應(yīng)是指

57、某些晶體的薄片受到壓力和機械振動之后產(chǎn)生電荷的現(xiàn)象。該傳感器的外殼內(nèi)裝有壓電元件、配重塊及導(dǎo)線等（如圖2-11所示）。其工作原理是：當發(fā)動機的氣缸體出現(xiàn)振動且振動傳遞到傳感器外殼上時， 圖2-11 壓電式爆燃傳感器的結(jié)構(gòu)</p><p>　　1-引線 2-配重塊 3-壓電元件</p><p>　　外殼與配重塊之間產(chǎn)生相對運動，并根據(jù)其值的大小判斷爆燃強度。</p>

58、<p>　　桑塔納2000GLi 、2000GSi采用的壓電式爆燃傳感器的結(jié)構(gòu)如圖2-12所示。主要由套筒、雅典元件、慣性配重、塑料殼體和接線插座等組成。壓電元件制成墊圈形狀，在其兩個側(cè)面上制作有金屬墊圈作為電極，并用導(dǎo)線引到接線插座上。慣性配重與壓電元件及壓電元件與傳感器套筒之間安裝有絕緣墊圈，傳感器用螺栓安裝固定在發(fā)動機缸體上，調(diào)整螺栓的擰緊力矩便可調(diào)整傳感器的輸出電壓，慣性配重用來傳遞發(fā)動機振動產(chǎn)生的慣性力。傳感器插座上

59、有三根引線，其中兩根為信號線，一根為屏蔽線。端子1為信號線正極，端子2為信號線負極，端子3為屏蔽線。</p><p>　　圖2-12 桑塔納壓電式爆燃傳感器的結(jié)構(gòu)</p><p>　　1-套筒底座 2-絕緣墊圈 3-壓電元件 4-慣性配重</p><p>　　5-塑料殼體 6-固定螺栓 7-接線插座 8-電極</p><p>　

60、　2.9 光電式車速傳感器</p><p>　?。?）光電式傳感器的組成及工作原理</p><p>　　光電式傳感器是固態(tài)的光電半導(dǎo)體傳感器，它由帶孔的轉(zhuǎn)盤兩個光導(dǎo)體纖維，一個發(fā)光二極管，一個作為光傳感器的光電三極管組成。一個以光電三極管為基礎(chǔ)的放大器為發(fā)動機控制電腦或點火模塊提供足夠功率的信號，光電三極管和放大器產(chǎn)生數(shù)字輸出信號(開關(guān)脈沖)。發(fā)光二極管透過轉(zhuǎn)盤上的孔照到光電二極管上實現(xiàn)光

61、的傳遞與接收。轉(zhuǎn)盤上間斷的孔可以開閉照射到光電三極管上的光源，進而觸發(fā)光電三極管和放大器，使之像開關(guān)一樣地打開或關(guān)閉輸出信號。從示波器上觀察光電式車速傳感器輸出波形的方法與霍爾式車速傳感器完全一樣，只是光電傳感器有一個弱點即它們對油或贓物在光通過轉(zhuǎn)盤傳遞的干涉十分敏感，所以光電傳感器的功能元件通常被密封得十分好，但損壞的分電器或密封墊在使用中會使油或贓物進入敏感區(qū)域，這會引起行駛性能問題并產(chǎn)生故障碼。</p><p&

62、gt;　　（2）光電式車速傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理</p><p>　　圖2-13為光電式車速傳感器的結(jié)構(gòu)，它用在數(shù)字式速度表上，由發(fā)光二極管、光敏晶體管以及安裝在速度表驅(qū)動軸上的遮光板構(gòu)成。它的工作原理如圖2-14所示，當遮光板不能遮斷光束時，發(fā)光二極管的光射到光敏晶體管上，光敏晶體管的集電極中有電流通過，使該管導(dǎo)通，這時三極管VT也導(dǎo)通，因此在Vs端子上有5V電壓輸出。脈沖頻率由車速決定，車速為60km/h時，

63、儀表撓性驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)速為637r/min，儀表軟軸每轉(zhuǎn)一圈，傳感器有20個脈沖輸出。</p><p>　　圖2-13  光電式車速傳感器</p><p>　　1-遮光板 2-光敏晶體管</p><p>　　圖2-14 光電式車速傳感器的工作原理</p><p>　　1-遮光板 2-光敏晶體管</p><p&g

64、t;　　3 發(fā)動機電控系統(tǒng)傳感器檢測方法</p><p>　　3.1 節(jié)氣門位置傳感器</p><p>　　（1）節(jié)氣門位置傳感器控制組件檢測</p><p>　　供電電壓的檢測。測量節(jié)氣門控制器電位計和節(jié)氣門電位計的電源電壓。拔下節(jié)氣門控制組件插頭，打開點火開關(guān)，測量節(jié)氣門控制組件插頭端子4和7間電壓應(yīng)接近5V（用20V量程檔）。</p><p

65、>　　輸出信號電壓的檢測。插好節(jié)氣門控制組件的導(dǎo)線連接器，將點火開關(guān)置于ON位置，測量5號端子和7號端子間電壓。節(jié)氣門從全閉到全開，信號電壓在0.5~4.9V間變化。（節(jié)氣門位置傳感器連接插頭如圖2-3所示）</p><p>　　線束導(dǎo)通性的檢測。如果上述測量值不正確，應(yīng)檢查節(jié)氣門控制組件插頭端子至發(fā)動機控制單元ECU相應(yīng)端子之間的電阻值，檢測標準如表3-1所示。</p><p>　

66、　表3-1 桑塔納2000GSi AJR發(fā)動機節(jié)氣門控制組件檢測標準</p><p>　　3.2 進氣溫度傳感器</p><p>　?。?）進氣溫度傳感器電阻檢測</p><p>　　進氣溫度傳感器的電阻檢測方法及要求與冷卻液溫度傳感器基本相同。單件檢查時，將點火開關(guān)置于OFF位置，拆下進氣溫度傳感器導(dǎo)線連接器，并將傳感器拆下。用電熱吹風、或熱水加熱進氣溫度傳感器

67、，并用萬用表電阻檔，測量在不同溫度下兩端子間的電阻值。將測得的電阻值與標準數(shù)值進行比較，如果與標準值不符，則應(yīng)更換進氣溫度傳感器。桑塔納2000GLi AFE、2000GSi AJR發(fā)動機進氣溫度傳感器的電阻標準值見表3-2。</p><p>　　表3-2 桑塔納2000GLi AFE、2000GSi AJR發(fā)動機進氣溫度傳感器的電阻標準值</p><p>　?。?）進氣溫度傳感器電壓檢

68、測</p><p>　　圖3-1 豐田皇冠3.0 2JZ-GE型發(fā)動機進氣溫度傳感器與ECU的連接電路</p><p>　　1）檢測電源電壓。拆下進氣溫度傳感器線束插頭，打開點火開關(guān)，測量進氣溫度傳感器的電源電壓，應(yīng)為5V。</p><p>　　2）測量輸入信號電壓。將點火開關(guān)置于ON位置，用萬用表的電壓擋測量圖3-1中ECU的THA與E2間的電壓，該電壓值應(yīng)在0

69、.5~3.4V(20℃)范圍內(nèi)。若不在規(guī)定范圍內(nèi)，則應(yīng)進一步檢查進氣溫度傳感器連接線路是否接觸不良或存在斷路、短路故障。</p><p>　　3）進氣溫度傳感器連接線束電阻。用數(shù)字式萬用表的電阻擋測量傳感器插頭與ECU插接器端子間電阻，即傳感器信號端、地線端分別與對應(yīng)的ECU的兩端子電阻。如果不導(dǎo)通或電阻值大于1Ω，說明傳感器連接線路或插頭接觸不良，應(yīng)進一步檢查。</p><p>　　3.

70、3 冷卻液溫度傳感器</p><p>　?。?）冷卻液溫度傳感器的電阻檢測</p><p><b>　　1）就車檢查</b></p><p>　　點火開關(guān)置于“OFF”位置，拆卸冷卻液溫度傳感器導(dǎo)線連接器，用數(shù)字式高阻抗萬用表Ω檔，按圖2-9所示測試傳感器兩端子（豐田皇冠3.0 為 THW 和 E2）間的電阻值。其電阻值與溫度的高低成反比，在熱

71、機時應(yīng)小于1kΩ。</p><p><b>　　2）單件檢查</b></p><p>　　拔下冷卻液溫度傳感器導(dǎo)線連接器，然后從發(fā)動機上拆下傳感器；將該傳感器置于燒杯內(nèi)的水中，加熱杯中的水，同時用萬用表Ω檔測量在不同水溫條件下冷卻液溫度傳感器兩接線端子間的電阻值。將測得的值與標準值相比較，如果不符合標準，則應(yīng)更換冷卻液溫度傳感器。豐田皇冠3.0 2JZ-GE發(fā)動機冷卻

72、液溫度電阻檢測標準值見表3-3。</p><p>　　表3-3 豐田皇冠3.0 2JZ-GE發(fā)動機冷卻液溫度電阻檢測標準值</p><p>　?。?）冷卻液溫度傳感器輸出信號電壓的檢查</p><p>　　安裝好冷卻液溫度傳感器，將傳感器的連接器插好。當點火開關(guān)置于ON位置時，測量圖2-9中連接器“THW”端子(豐田車)或ECU連接器“THW”端子與E2間輸出電壓。

73、所測得的電壓應(yīng)與冷卻液溫度成反比變化。</p><p>　　拆下冷卻液溫度傳感器線束插頭，打開點火開關(guān)，測量冷卻溫度傳感器的電源電壓應(yīng)為5V。</p><p>　　4 各類傳感器的總結(jié)</p><p><b>　　相同點：</b></p><p>　　產(chǎn)生信號后都輸入ECU，供ECU對發(fā)動機工作狀況進行精確控制，以提高發(fā)

74、動機的動力性、降低油耗。</p><p>　　不同點:見表4-1各類傳感器的總結(jié)。</p><p>　　表4-1 各類傳感器的總結(jié)</p><p>　　5 傳感器故障案例分析</p><p>　　5.1 故障案例一 桑塔納2000GSi轎車發(fā)動機怠速不穩(wěn)</p><p>　　故障現(xiàn)象：桑塔納2000GSi轎車（裝配1.

75、8L AJR發(fā)動機）發(fā)動機怠速不穩(wěn)，最高車速只能提高到140㎞∕h，試車發(fā)現(xiàn)急加速時發(fā)動機排氣管冒黑煙，且有回火現(xiàn)象。</p><p>　　故障診斷與排除：拆檢火花塞發(fā)現(xiàn)火花塞電極發(fā)黑，測量高壓線電阻正常為5~6kΩ。更換所有火花塞試車故障依舊，據(jù)此判斷故障為發(fā)動機混合氣過濃所致。</p><p>　　讀取系統(tǒng)故障碼，沒有故障碼記憶。采用數(shù)據(jù)流檢測功能進入05讀取動態(tài)數(shù)據(jù)流，查看09顯示組

76、，發(fā)現(xiàn)氧傳感器信號電壓幾乎一直停留于0.7~0.9V之間。踩加速踏板，則氧傳感器信號電壓能夠隨之變化，從而說明氧傳感器本身及其電路正常。查看發(fā)動機冷卻液溫度傳感器和節(jié)氣門開度的數(shù)據(jù)也正常。再進入05顯示組檢查發(fā)現(xiàn)發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)時空氣流量傳感器的數(shù)據(jù)為6~7g∕s(正常值為2~4g∕s)。進入01顯示組，發(fā)現(xiàn)其第二位顯示值（發(fā)動機怠速負荷）大于2.5ms,剛好證明了發(fā)動機電控單元接收到偏大的進氣質(zhì)量信號后加濃了混合氣。打開點火開關(guān)，并用電

77、吹風對空氣流量傳感器吹風，此時測量5號和3號端子之間的電壓，發(fā)現(xiàn)信號電壓并不隨氣流量的大小而有規(guī)律地變化，此時基本可以判定空氣流量傳感器已經(jīng)損壞，電壓信號失準。更換一只完好的空氣流量傳感器，然后試車，故障排除。</p><p>　　總結(jié)：空氣流量傳感器與發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號確定基本噴油量，空氣流量傳器的損壞使發(fā)動機ECU接收到比實際空氣流量大的空氣流量信號，發(fā)動機ECU就指令噴油器增加噴油量，造成混合氣過濃，從而引發(fā)了

78、上述故障。本案例中，氧傳感器信號不良是由于混合氣過濃引起的，氧傳感器自身并沒有問題，如果不注意分析，容易認定氧傳感器故障，從而使診斷誤入歧途。</p><p>　　5.2 故障案例二 現(xiàn)代索納塔汽車轉(zhuǎn)速忽高忽低</p><p>　　故障現(xiàn)象：一輛現(xiàn)代索納塔汽車裝用4缸電子燃油噴射發(fā)動機，出現(xiàn)了怠速不穩(wěn)、轉(zhuǎn)速忽高忽低，而且在低速行駛時，偶爾出現(xiàn)竄動的現(xiàn)象。故障出現(xiàn)時，儀表板上的CHECK警告

79、燈發(fā)亮。</p><p>　　故障診斷與排除：因儀表板上的CHECK警告燈發(fā)亮，說明電控系統(tǒng)有故障，調(diào)取故障碼，顯示為“14”，其含義是節(jié)氣門位置傳感器信號不正常。拆下節(jié)氣門位置傳感器上的線束插頭，觀察各端子，發(fā)現(xiàn)無銹蝕，接觸也可靠。于是參照維修手冊用萬用表測量節(jié)氣門位置傳感器的電阻值。當用手操縱節(jié)氣門由全關(guān)平穩(wěn)的向全開過渡時，發(fā)現(xiàn)其電阻值不是呈線性變化，而是在全關(guān)(稍有震動)和開度不大時，電阻值有突變的情況。這

80、說明節(jié)氣門傳感器內(nèi)的滑變電阻有接觸不良的現(xiàn)象。更換新的節(jié)氣門位置傳感器，消除故障碼，故障排除。</p><p>　　總結(jié)：該車型發(fā)動機的節(jié)氣門位置傳感器由怠速向高速平穩(wěn)過渡時，向電腦輸入的電阻值應(yīng)從0.5kΩ平穩(wěn)上升至3.5~6.5kΩ。上述故障，正是由于節(jié)氣門位置傳感器在怠速 (稍有震動)或低速時，輸出的電阻值出現(xiàn)突變，導(dǎo)致給電腦輸入了錯誤信號(相當于節(jié)氣門開度突然開大或減小)而出現(xiàn)了發(fā)動機工作失常的現(xiàn)象。&l

81、t;/p><p>　　5.3 故障案例三 奧迪100 2.6E轎車冷車不易起動</p><p>　　故障現(xiàn)象：奧迪100 2.6E冷車不易起動，暖機階段怠速不穩(wěn)。</p><p>　　故障診斷與排除：使用故障解碼儀進行檢測，發(fā)動機電控系統(tǒng)無故障碼，用V.A.G1551閱讀冷卻液溫度，高于儀表盤水溫表溫度。拆下冷卻液溫度傳感器，測量不同溫度下的電阻，均超出規(guī)定范圍，更換此

82、傳感器，故障排除。</p><p>　　總結(jié)：發(fā)動機控制單元只能監(jiān)測冷卻液溫度傳感器的負極對地短路、正極斷路或?qū)π铍姵卣龢O短路，如果水溫傳感器熱敏電阻參數(shù)變化則無法監(jiān)測，由于冷卻液溫度信號有誤差，造成空燃比不正確。</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　本文以發(fā)動機電控系統(tǒng)傳感器為探討對象，分別介紹了它的組成構(gòu)造和工作

83、原理，也對發(fā)動機電控系統(tǒng)傳感器故障診斷與檢測介紹了些方法。最后對其部分常見的故障進行了舉例分析，找出其故障存在的原因和位置。通過對傳感器結(jié)構(gòu)和工作原理的分析，總結(jié)出他們各自是怎么產(chǎn)生信號的,在工作中是否需要加電。</p><p>　　在對電控發(fā)動機傳感器故障進行檢查與排除時，需要熟練地掌握傳感器的結(jié)構(gòu)、工作原理及電子控制系統(tǒng)控制原理，參閱所需要的技術(shù)資料，充分并合理地利用各種檢測工具和手段。</p>

84、<p>　　經(jīng)過對這十種傳感器的探討，使我對發(fā)動機電控系統(tǒng)傳感器有了更深的了解。我從中抽取了四種傳感器，對其進行了更詳細的分析和探討，寫出題目為《發(fā)動機幾種重要傳感器的研究》的學(xué)術(shù)論文，該論文發(fā)表在“《科海故事博覽·科教創(chuàng)新》”雜志第378期上。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本文是在趙凱老師的精心指導(dǎo)下完成的。

85、在此，我非常感謝我的導(dǎo)師趙凱老師。他為人隨和熱情，治學(xué)嚴謹。在論文的寫作中他總是能像知心朋友一樣鼓勵你，在論文的寫作和措辭等方面他也總會以“專業(yè)標準”嚴格要求你，從選題、定題開始，到論文的反復(fù)修改，直至最后論文的完成，趙老師始終認真負責地給予我深刻而細致地指導(dǎo)，幫助我開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵。正是趙老師的無私幫助，我的畢業(yè)論文才能夠得以順利完成，謝謝您趙老師。 </p><p>　　同時,我要感謝幫助我的

86、同學(xué)們和宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院的其他老師，在他們辛勤的付出下，讓我學(xué)到了很多東西，這才讓我更好的完成了畢業(yè)論文的寫作。在此，也向他們表示深深的謝意。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 金加龍.汽車底盤構(gòu)造與維修[M].北京：電子工業(yè)出版社，2010.01:77-78.</p><p>　　[2] 張西振.汽車發(fā)

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88、動機電控技術(shù)原理與維修[M].北京：機械工業(yè)出版社，2010.02:22-39.</p><p>　　[6] 湯定國.汽車發(fā)動機構(gòu)造與維修[M].北京：人民交通出版社，2005.09:179-182.</p><p>　　[7] 張建俊.汽車檢測技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2010.12:163-176.</p><p>　　附錄1：學(xué)術(shù)論文復(fù)印件</p