汽車感測器工作原理

2021-05-26 14:12:48 字數 5425 閱讀 4983

卡門旋渦式空氣流量計的檢測

卡門旋渦式空氣流量計用於豐田凌志ls400、三菱、現代等轎車上。凌志ls400的卡門旋渦式空氣流量計電路如圖2-25所示。

圖2-25 卡門旋渦式空氣流量計電路圖(豐田凌志ls400)

用萬用表歐姆檔測量tha和e2之間的電阻,如圖2-26所示,0℃時約為4~7kω;20℃時約為2~3 kω;60℃時約為0.4~0.7 kω。

圖2-26 空氣流量計端子與測量

檢查進氣溫度感測器的訊號電壓,20℃時訊號電壓為2.5~3.4v;60℃時為0.2~1.0v。

當發動機轉速高於300r/min時,空氣流量計5s沒在輸入訊號,發動機就失速,故障部位可能是ecu與空氣流量計之間的線路、空氣流量計或發動機ecu,可按以下步驟檢查:

①開啟點火開關,發動機不起動,測量流量計端子ks和e2之間的電壓,應為4.5~5.5v。

發動機運轉時,輸出電壓應為2~4v(脈衝電壓訊號)。進氣量越大,電壓越高。若輸出電壓正常,則應檢查或更換ecu;如不正常,轉下一步。

②檢查流量計至ecu之間的線路是否正常。

③拔開流量計聯結器插頭,測量端子vc和e2之間的電壓,應為4.5~5.5v。若不正常,應檢查或更換ecu;若正常,應更換空氣流量計。

(五)進氣歧管絕對壓力感測器的檢測

進氣歧管絕對壓力感測器種類很多,其中電容式和半導體壓敏電阻式進氣壓力感測器在當今發動機電子控制系統中應用較為廣泛。壓敏電阻式進氣壓力感測器的訊號是電壓型的,電容式進氣壓力感測器的訊號是頻率型的。

進氣壓力感測器都是3線的,一根電源線,一根訊號線,一根接搭鐵線。拔開進氣壓力感測器的插頭,接通點火開關,電源線的開路電壓約+5v。用萬用表檢測時因訊號型別不同,應選用不同的檔位,電壓訊號選用直流電壓檔,頻率訊號選用頻率檔。

豐田車進氣壓力感測器電路圖如圖2-27所示,它輸出的是電壓訊號,用萬用表檢測的方法如下:

圖2-27 進氣壓力感測器電路(豐田)

接通點火開關,端子vc和e2間的電壓應當是4.5~5.5v。

ecu端子pim與e2之間的訊號電壓應當是3.3~3.9v,發動機怠速時訊號電壓約1.

5v左右,隨著節氣門開度的增加,訊號電壓應上公升,真空度與電壓訊號關係應符合圖2-28所示的關係。

圖2-28真空度與訊號電壓關係(豐田)

拆下進氣歧管處的真空軟管,並接在真空槍上,接通點火開關,用真空槍對感測器施以13.3kpa~66.7kpa的負壓,端子pim與e2間的訊號電壓應符合表2-7的標準值。

表2-7 不同真空度下的標準進氣壓力感測器訊號

(六)氧感測器的檢測

氧感測器根據空燃比和排氣流中的含氧量向控制單元輸送乙個模擬電壓訊號。濃的混合氣使氧感測器產生高電壓,稀的混合氣使氧感測器產生低電壓。氧感測器用螺紋擰在排氣歧管或接近發動機的排氣支管中。

某些製造廠把這種感測器分別稱為排氣含氧(ego)感測器,或加熱型排氣含氧(hego)感測器。氧感測器中心有乙個氧敏元件,它被鋼製外殼包圍著。

氧感測器有單線、雙線、三線和四線四種。單線式只有一根引線,把氧敏元件聯接到控制單元上,這根引線就作為訊號線。如果氧感測器有兩根引線,第二根引線就是搭鐵線,也與控制單元相聯。

許多氧感測器有三根引線,第三根線與感測器中的電熱元件相聯,點火開關接通時,加熱元件上的電壓就由點火開關提供。鑑於氧感測器只有在溫度達到315℃時才能產生令人滿意的訊號,採用內部加熱器能使感測器快速預熱,而且能在長時間的怠速執行時保持較高的感測器溫度。氧感測器的內部加熱器使氧感測器維持較高的溫度,有助於燒掉感測器上的沉積物。

當氧感測器有內部加熱器時,就可安裝在遠離發動機的排氣流中,而這也使設計者在感測器的位置方面有更大的靈活性。某些氧感測器有四根引線:一根訊號線,一根加熱器線,還有兩根搭鐵線。

在這類四引線的感測器中,加熱元件和敏感元件都有各自的搭鐵線。更換氧感測器時其引線數目必須與原感測器相同。

許多氧感測器中的氧敏元件由二氧化鋯製成,但也有用二氧化鈦的。

1、氧化鋯式氧感測器的診斷

氧化鋯式氧感測器的訊號電壓範圍是0.1v~0.9v。

訊號電壓小於0.45v,氧感測器反饋給ecu的是混合氣稀訊號,ecu接到此訊號將增加噴油器的噴油脈寬來補償混合氣過稀的狀況。訊號電壓大於0.

45v,反饋訊號表示濃混合氣,ecu接到此訊號將減少噴油器的噴油脈寬來改變混合氣過濃的狀況。所以氧感測器訊號應在0.45v上下變動,變動率一般每10s四次以上。

(1)由電壓訊號診斷

在測試氧感測器之前,發動機必須處在正常的工作溫度範圍內。必須用數字式電壓表測試氧感測器,如果使用其他型別的電壓表,可能損壞感測器。

測試時,將一數字式電壓表連在氧感測器的訊號線與接地端之間,如圖2-29所示。當發動機怠速且溫度正常時,典型的氧感測器電壓從0.3v到0.8v週期地變化。

圖2-29 氧感測器與控制單元之間的連線

若電壓讀數過高,可能是混合氣過濃,或是感測器被汙染。氧感測器可能被室溫矽密封膠或防凍劑汙染,也可能被含鉛汽油中的鉛汙染。

若電壓讀數過低,可能是混合氣過稀,或是感測器故障,或是感測器與控制單元之間導線電阻過大等原因。

如果電壓訊號保持為乙個中間值,可能是控制單元迴路不通或感測器損壞。

把氧感測器從發動機上拆下,將氧感測器的敏感元件放到丙烷焊槍的火焰上加熱。丙烷火焰可以使敏感元件與氧氣隔離,這樣,將導致感測器產生電壓。感測器的敏感元件處在火焰中時,輸出電壓應該接近1v,而把敏感元件從火焰中拿出時,輸出電壓應立刻降至0v。

如果感測器輸出電壓沒有按上述變化,應予更換。

(2)由氧感測器導線診斷

如果懷疑氧感測訊號線有故障,在發動機處於怠速時,在控制單元和感測器兩處用探針刺破導線測量電壓。感測器和控制單元兩處電壓差不應超出汽車製造廠家給的規定值。這兩者間的標準平均壓差為0.

2v。超過0.2v,修理接搭鐵線或感測器在排氣管處的接搭鐵線。

(3)由氧感測器上的加熱器診斷

如果氧感測器上的加熱器不工作,感測器的預熱時間就要延長,控制單元處在開環狀態的時間也延長,控制單元將誤傳出乙個濃混合氣指令。拆下感測器接線器,在加熱器供電導線和搭鐵線之間接上數字式電壓表。在點火開關接通時,這段導線間應為12v電壓,如果電壓不足12v,應檢查電源線或熔斷器。

拆下感測器,在加熱器的接線端上連乙隻歐姆表(圖2-30),如果加熱器沒有正常的電阻值,應更換感測器。

圖2-30 氧感測器上的加熱器接線端

2、氧化鈦式氧感測器

某些汽車現在裝備二氧化鈦型氧感測器。二氧化鈦型感測器中包含乙個可變電阻,可變電阻根據周圍的空燃比變化而改變電阻值,以變換電壓的方式工作,控制單元讀取電阻兩端的電壓降。而二氧化鋯型感測器則以產生電壓的方式工作。

控制單元把蓄電池的電壓供給二氧化鈦感測器,不過,這個電壓值被電路中的乙個電阻器降低了。隨著空燃比周期性地濃稀變化,二氧化鈦的阻值相應地變化。空燃比濃時,二氧化鈦的阻值低,向控制單元提供乙個較高的電壓訊號;空燃比稀時,二氧化鈦的阻值高,輸到控制單元的電壓就低(圖2-31)。

發動機冷起動之後,二氧化鈦型氧感測器幾乎能立即提供令人滿意的訊號,這就能在發動機暖車期間提供較好的空燃比控制。

圖2-31 二氧化鈦型氧感測器的阻值與電壓訊號

3、氧感測器使用與檢測的注意事項

(1)使用某些室溫硫化密封劑會汙染氧感測器,應使用汽車製造廠家推薦的室溫硫化密封劑。

(2) 如果含鉛汽油用於裝有氧感測器的發動機中,氧感測器上很快會出現鉛沉積層,這樣,感測器訊號不會令人滿意,很可能要更換感測器。所以應使用無鉛汽油。

(3)冷卻液漏進燃燒室會汙染氧感測器。

(4)測試氧感測器必須使用數字電壓表。一定不要用模擬電壓表檢查氧感測器的電壓,因為這類儀表會吸收較大的電流,以至損壞感測器。

(5)在安裝之前,感測器的螺紋表面應塗上防粘結劑,否則,下次要拆除感測器會很困難。

(七)曲軸位置感測器和凸輪軸位置感測器的檢測

曲軸位置感測器用於檢測曲軸轉角訊號(轉速訊號),是電控系統點火和燃油噴射的主控制訊號;凸輪軸位置感測器用於檢測凸輪軸位置訊號,是點火主控制訊號。當發動機無法起動、怠速不穩或加速不良時,應檢測曲軸位置感測器和凸輪軸位置感測器。曲軸位置感測器安裝位置一般在分電器內、曲軸皮帶輪後或飛輪旁。

凸輪軸位置感測器一般安裝在分電器內或凸輪軸前端。目前使用的曲軸位置感測器和凸輪軸位置感測器大都是磁感應式和霍爾效應式兩種,光電式目前應用較少。

1、磁感應式感測器的檢測

桑塔納時代超人、sgm別克(7x)和豐田皇冠、凌志等車的曲軸位置感測器均採用磁感應感測器。圖2-32所示為豐田汽車磁感應式曲軸和凸輪軸位置感測器線路圖。

圖2-32 豐田汽車磁感應式曲軸和凸輪軸位置感測器線路圖

檢測磁感應式感測器是否良好,應檢查磁感應線圈阻值與交流訊號電壓。

線圈阻值應符合廠家規定,如表2-8所示。

表2-8 磁感應線圈阻值

磁感應線圈良好,但訊號電壓不一定良好,所以還應檢測交流訊號電壓,交流訊號電壓隨訊號轉子轉速的增加而增大。用萬用表檢測磁感應感測器訊號,萬用表檔位應置交流電壓20v檔,脫開磁感應感測器的聯結器,用萬用表兩根表棒接觸感測器的兩個端子,起動時觀察有無交流電壓訊號。豐田(四缸)分電器內的曲軸位置感測器(ne)訊號在怠速時約0.

77v,2 000r/min時約1.3v,凸輪軸位置感測器(g)訊號在怠速時約0.45v,2000r/min時約1v。

當分電器從發動機上拆下,用手快速轉動分電器軸,也能測試訊號電壓,ne訊號約為0.08v,g訊號約為0.04v。

2、霍爾效應式感測器的檢測

霍爾效應感測器訊號是頻率調製訊號,其波形是方波,所以可用直流電壓檔檢測平均電壓,以判別霍爾感測器有無訊號輸出。

桑塔納時代超人車的凸輪位置感測器,sgm別克車的曲軸位置感測器(24x)、凸輪軸位置感測器均採用霍爾效應感測器。克萊斯勒2.5l發動機上的曲軸位置感測器(ckp)與凸輪軸位置感測器(cmp)也是採用霍爾效應式感測器,其電路如圖2-33所示,檢測方法如下:

脫開感測器插頭,開啟點火開關,檢查插頭上電源端子與搭鐵之間的電壓,應為8v。若無電壓,則應檢查感測器至發動機控制電腦之間的線路,若線路正常,則應檢查或更換發動機電腦。

插頭電源端子與搭鐵間有8v電壓時,將插頭插回,起起發動機,測量感測器輸出端子訊號電壓,應為3~6v,如無訊號電壓,則為感測器故障。

圖2-33 曲軸與凸輪軸位置感測器電路(克萊斯勒2.5l)

(八)爆震感測器的檢測

爆震感測器安裝在發動機體、氣缸蓋或進氣歧管上。為了更好控制爆燃,許多發動機上安裝兩個爆震感測器。

發動機爆燃時,缸體和缸蓋會產生振動,爆震感測器內有乙個壓電敏感元件,它把這種振動變成電壓訊號,輸送給ecu。ecu收到這一訊號後,就會減小點火提前角以消除爆燃。

發動機爆震感測器的線路如圖2-34所示(gm公司)。診斷發動機爆震感測器的典型步驟如下:

①拆下爆震感測器的導線接線器,接通發動機點火開關。

②在拆下的兩條導線之間用電壓表測量,電壓值應在4v~6v之間。如果電壓值不在這個範圍內,可測量ecu端的導線電壓值,如果這端電壓值符合要求,需換導線。如果這端的電壓值也不符合要求,則ecu有故障。

③在爆震感測器與搭鐵線之間用歐姆表測量,感測器應有3300ω~4500ω的電阻。如果不符,需更換感測器。

④可用乙個與發動機相連的正時訊號燈來對爆震感測器進行快速檢查。發動機轉速設定在2000r/min,觀察正時訊號。用一小錘在靠近爆震感測器的位置上輕敲,如果感測器工作正常,點火提前角將有所減小。

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