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第四节
汽车发动机传感器

所谓传感器,就是一种能测量各种机械运动状态的物理量并把它们转变成电量的装置。传感器相当于人的感觉器官,通过传感器的感知来正确地检测出各种条件下的物理量。

汽车发动机传感器主要是用来测量汽车运行过程中整车工作状态及其参数的变化情况,将不断变化的机械运动状态变成电参数的变化,并及时送给ECU,以便ECU随时进行调整。

一、冷却液温度传感器

冷却液温度传感器外观如图2-4所示。

图2-4 冷却液温度传感器外观

1-信号线;2-搭铁线

1.冷却液温度传感器的结构原理

冷却液温度传感器的作用是将发动机冷却液的温度变化转换为电信号输送到ECU,ECU根据输入的信号(发动机冷却液温度的高低)对发动机喷油量进行修正,以调整空燃比,使进入发动机的可燃混合气燃烧稳定。即冷机时,供给较浓的可燃混合气;热机时供给较稀的混合气。如果传感器损坏,当发动机处于冷机状态时,致使混合气过稀,发动机就不易启动且运转不平稳;热机时,又致使混合气过浓,发动机也不能正常工作。

2.冷却液温度传感器的检测方法

(1)单体检查。从车上拆下冷却液温度传感器,并将其置于水杯中,缓慢加热提高温度,同时用万用表测量传感器两端子间的电阻值,其电阻值应在表2-1所示的范围内,否则表示传感器已经损坏,应换用新的传感器。

表2-1 冷却液温度传感器电阻与温度的对应值

(2)就车检查。将冷却液温度传感器的连接器断开,用万用表测定传感器两端子间的阻值,对照上表所示的标准值,判断传感器的好坏。

二、进气压力传感器

进气压力传感器(图2-5及图2-6)检测的是节气门后方的进气歧管的绝对压力,它根据发动机转速和负荷的大小检测出歧管内绝对压力的变化,然后转换成电压信号送至电子控制器(ECU),ECU依据此信号电压的大小,控制基本喷油量的大小。

进气压力传感器种类较多,有压敏电阻式、电容式等。由于压敏电阻式具有响应速度快、检测精度高、尺寸小且安装灵活等优点,因而被广泛用于D型喷射系统中。发动机工作时,随着节气门开度的变化,进气歧管内的真空度、绝对压力以及输出信号特性曲线均在变化。

图2-5 三根线进气压力传感器

1-信号线;

2-搭铁线;

3-+5V电压供电线

图2-6 四根线进气压力传感器

1-搭铁线;2-进气温度;

3-+5V电压供电线;4-信号线

D型喷射系统中检测的是节气门后方的进气歧管内的绝对压力。节气门的后方既反映了真空度又反映了绝对压力,因而有人认为真空度与绝对压力是一个概念,其实这种理解是片面的。在大气压力不变的条件下(标准大气压力为101.3kPa),歧管内的真空度越高,歧管内的绝对压力越低,真空度等于大气压力与歧管内的绝对压力的差。而歧管内的绝对压力越高,说明歧管内的真空度越低,歧管内的绝对压力等于歧管外的大气压力与真空度的差,即大气压力等于真空度和绝对压力之和。理解了大气压力、真空度、绝对压力的关系后,进气压力传感器的输出特性就明确了。

发动机工作时,节气门开度越小,则进气歧管的真空度越大,歧管内的绝对压力就越小,输出信号电压也越小。节气门开度越大,进气歧管的真空度越小,歧管内的绝对压力就越大,输出信号电压也越大。输出信号电压与歧管内的真空度的大小成反比(负特性),与歧管内的绝对压力的大小成正比(正特性)。

三、氧传感器

氧传感器如图2-7所示。

1.氧传感器的作用

汽车上用于电子控制燃油喷射装置进行反馈控制的传感器是氧传感器,它安装在发动机排气管上,其功能是通过检测尾气中氧气的含量,推断空燃比的大小,并将检测结果转变为电压或电阻信号,反馈给计算机,计算机根据氧传感器信号,不断修正喷油时间与喷油量,使混合气浓度保持在理想范围内,实现空燃比反馈控制。使用氧传感器对混合气的空燃比进行控制后,能够使发动机得到最佳浓度的混合气,从而降低有害气体的排放量,减少汽车排气污染。

图2-7 四线型氧传感器

1-氧传感器正信号线;2-氧传感器负信号线;

3-+12V供电电压;4-搭铁线

2.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燃比,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氛测量方式,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。

3.氧传感的分类

(1)一线型氧传感器。只有一根线,该线为信号线,外壳搭铁。

(2)二线型氧传感器。有两根线,分别为信号线和搭铁线。

(3)三线型氧传感器。有三根线,分别为信号线、搭铁线和+12V供电线。

(4)四线型氧传感器。有四根线,分别为氧传感器正信号线、氧传感器负信号线、搭铁线和+12V供电线。图2-7为四线型氧传感器。

四、节气门位置传感器

节气门位置传感器如图2-8所示。

图2-8 节气门位置传感器

1.节气门位置传感器的结构原理

节气门位置传感器用来检测节气门开度,使ECU判别发动机工况和负荷,在装有自动变速器的汽车上为自动变速器提供节气门开度信号。它安装在节气门体上,设有与节气门联动的转子、检测怠速位置的怠速触点以及检测全负荷位置的全开触点和可动触点。转子上设有凸轮槽,可动触点在凸轮槽内滑动,当其在怠速位置及全开(全负荷)位置间滑动时分别控制各个触点的开、闭,即可检测节气门的开度。怠速触点在节气门处于怠速位置时闭合,在其他状态下都处于断开的状态。怠速触点把怠速增量、怠速后增量、燃油削减信号输送给电脑。

当节气门处于某一开度时,对应该点的电位信号给电脑板提供一个适当的电压,电脑板能够计算出节气门的开度。

2.节气门位置传感器的使用维修

其检测可分为单件检测和就车检测,但无论哪种形式都要拆下节气门位置传感器连接器,用万用表欧姆挡测量各端子间的导通情况(表2-2)。

表2-2 节气门位置传感器各端子间导通情况

五、爆震传感器

爆震传感器(图2-9)装在发动机缸体中间,其信号测定发动机抖动度,当发动机产生爆震时其信号用来调整点火提前角。一般都用压电陶瓷材料制作。爆震时压电陶瓷受到挤压产生电信号,但该信号很弱,所以一般爆震传感器的连接线都用屏蔽线包裹。

图2-9 爆震传感器

爆震传感器是交流信号发生器。

点火过早、排气再循环不良、低标号燃油等原因引起的发动机爆震会造成发动机损坏。爆震传感器向电脑(有的通过点火控制模块)提供爆震信号,使得电脑能重新调整点火正时以阻止进一步爆震。它们实际上是充当点火正时反馈控制循环的“氧传感器”角色。

爆震传感器安放在发动机机体或气缸的不同位置,当振动或爆燃发生时,它产生一个小电压峰值,爆燃或振动越大,爆震传感器信号产生峰值就越大。当峰值频率高到一定时,即表明产生爆燃。爆震传感器通常设计成测量5~15kHz范围的频率。当控制单元接收到这些频率时,电脑重新修正点火正时,以阻止继续产生爆震。爆震传感器通常十分耐用,所以传感器很少因本身失效而损坏。

六、曲轴位置传感器

曲轴位置传感器(图2-10)是发动机电子控制系统中最主要的传感器之一,它提供点火时刻(点火提前角)、确认曲轴位置的信号,用于检测活塞上止点、曲轴转角及发动机转速,可分为磁脉冲式、光电式和霍尔式三大类。它通常安装在曲轴前端、凸轮轴前端、飞轮上或分电器内。霍尔效应式曲轴位置传感器在汽车上的应用具有特殊意义,它属于固态半导体传感器。它是由一个永久磁铁和磁极几乎完全闭合的磁路组成的,外有一个软磁叶轮转过磁铁和磁极之间的空隙。

霍尔效应式曲轴位置传感器(图2-11)的工作原理是软磁叶轮上有一个缺口,当软磁叶轮的缺口离开磁铁与磁路之间时,由于软磁叶轮是导磁体,所以磁铁和磁路之间的磁场就中断了;而当缺口在磁铁与磁路之间的时候,磁铁与磁路之间形成磁场。

图2-10 曲轴位置传感器

图2-11 霍尔传感器

曲轴位置传感器得到的信号电压的幅值不变,频率随车速改变。

光电式曲轴位置传感器由发光二极管和光敏三极管及遮光盘组成。它通常也是安装在分电器内,在分电器底板上固定着由两对发光二极管和光敏三极管组成的信号发生器,分电器轴上装有遮光盘,盘上开有弧形槽。在遮光盘随分电器轴转动时,弧形槽交替地阻断从发光二极管射向光敏三极管的光线,使光敏三极管导通或截止,由此产生脉冲信号,遮光盘外圈弧形槽的个数与气缸数目相同,与它对应的一对发光二极管和光敏三极管产生各缸活塞到达上止点的基准信号(Ne信号)及转速信号。遮光盘内圈的弧形槽只有一个,与它对应的发光二极管和光敏三极管产生第一缸活塞到达上止点的基准信号(G信号)。

电磁式转速及曲轴位置传感器可分为上下两部分;上部分为凸轮轴位置传感器,由一个带凸齿的G转子和两个感应线圈G1和G2组成,用以产生第一缸上止点基准信号(G信号);下部分为曲轴位置传感器,由一个带24个凸齿的Ne转子和Ne感应线圈组成,用以产生曲轴转角信号。G转子是用以产生第一缸上止点基准信号的转子,ECU根据G1和G2信号确定第一缸上止点位置。曲轴每转两圈在Ne感应线圈中产生与Ne转子凸齿数量相等的脉冲信号。ECU根据单位时间内收到的Ne信号确定发动机转速。 db1RGBM2xaH2GuSO6qu744ILh8KALz/o3PeB8QQ95f+0tqYadPf87Wji60zJ/c0i

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