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所以要求我们要掌握扎实的基础知识,了解其原理,了解其结构,才能对它进行检测与诊断。
当汽车法身故障时对各个传感器进行检测是维修工作的关键。
不同的电子控制系统中,其结构形式、安装调整位置也不尽相同,检测方法与检测数据也有较大差异。
因此,了解和掌握这些传感器的结构原理、识别与检测技术,已成为广大汽车维修人员的迫切需求。
关键词:
传感器,检测,诊,结构,原理
AUTOCOMMONLYUSEDSENSOR
DETECTIONANDDIAGNOSIS
ABSTRACT
Automobilesensorisaveryimportantcarcomponents.Itasautomotiveelectroniccontrolsystem,theimportantsourcestotemperature,pressure,position,speed,accelerationandvibration,etc.Variouskindsofinformationforreal-timeandaccuratemeasurementandcontrol.Sensorstoconstantlyreactioncarworks,andtimelyreflectstoautomotiveelectroniccontrolunit(ECU),accurateadjustmentautomobilework.Nowontocarofthesensorisusedextensively,autosafety,comfort,economicandalotoftheaspectsareinseparablefromthesensor'
sworking.Canworknormallyforsensorforautomobileallaspectsoftheperformanceisaffected.Automobilesensordetectionanddiagnosisofautosafetyisofgreatsignificancetodrive.Ensurethesafetycarnormaloperation,wewillknownasthecaroftransducersusedstructurecomposition,workingprinciple,intheirfailuretotimelyandaccuratewhenthejudge,thencanthecardiagnosisandmaintenance.Modernautomobilesensorisadenseelectroniccomponents.Sorequiresustograspasolidfoundationofknowledge,understanditsprinciple,understanditsstructure,abilitytoitanddetectionanddiagnosis.WhentheautomobileFaSheneachsensorfaultsontestingisthekeytorepairandmaintenancework.Differentelectroniccontrolsystem,itsstructure,installationisendlessalsoandsame,adjustpositiondetectionmethodsandtestdataalsohasabiggerdifference.Therefore,understandingandmasteringthesesensorstructureprinciple,identificationandtestingtechnology,hasbecometheurgentneedofcarmaintenancepersonnel.
KEYWORDS:
sensor,detection,diagnosis,structure,principle
目录
前言
第一章汽车传感器的概述
第二章汽车传感器的特性
§
2.1传感器的静态特性
2.2传感器的的动态特性
第三章汽车传感器的定义及分类
3.1传感器的定义
3.2传感器的分类
§
3.2.1传感器的种类
第四章汽车常用传感器的检测与诊断
§
4.1进气温度传感器
4.1.1进气温度传感器的作用
4.1.2进气温度传感器的检测与诊断
4.2爆震传感器
4.2.1爆震传感器的结构与工作原理
4.2.2爆震传感器的检测与诊断
4.3曲轴位置传感器
4.3.1曲轴位置传感器的作用
4.3.2曲轴位置传感器的检测与诊断
4.4节气门位置传感器
4.4.1节气门位置传感器的作用
4.4.2节气门位置传感器的检测与诊断
4.5水温传感器
4.5.1水温传感器的作用
4.5.2水温传感器的检测与诊断
4.6氧传感器
4.6.1氧传感器的工作原理和作用
4.6.2氧传感器的检测与诊断
4.7空气流量传感器
4.7.1空气流量传感器的作用
4.7.2空气流量传感器的检测与诊断
第五章汽车传感器的发展趋势
结论
参考文献
致谢
前言
随着汽车技术和电子技术的迅速发展,电子技术和计算机技术在汽车上得到了广泛的应用,发动机的燃油喷射系统、电子点火系统。
进气控制、废气排放以及传动系统、行驶系统、转向系统、制动系统和车身,普遍采用了电子控制装置。
汽车已经成为了一个机电一体化的产品。
在汽车电子控制系统中,传感器担负着信息的采集和传输功能。
它是电子控制系统只能够非常重要的部件。
例如,空气流量传感器,它采用检测发动机的进气量,并将进气量大小转变成电信输入电子控制单元,以供电子控制单元计算喷油量和点火时间。
在汽车电子控制系统中,传感器担当者采集和传输功能,它是电子控制中的非常重要部件,其技术性能的好坏,直接影响汽车电子控制系统的工作情况。
汽车传感器主要有温度传感器、压力传感器、空气流量传感器、气体浓度传感器、位置与角传感器、爆燃与碰撞传感器等几十种。
当汽车车身故障时对各个传感器进行检测是维修工作的关键。
为掌握好现代汽车的维修技术,必须很好的了解传感器的结构原理、作用和维修方法。
本篇论文简单的介绍了几种常见的传感器的工作原理及其检测与诊断的方法,不足之处很多,希望老师给予批评和指正。
正 文
第一章传感器的概述
车用传感器是汽车计算机系统的输入装置,它把汽车运行中各种工况信息,如车速、各种介质的温度、发动机运转工况等,转化成电讯号输给计算机,以便发动机处于最佳工作状态。
车用传感器很多,判断传感器出现的故障时,不应只考虑传感器本身,而应考虑出现故障的整个电路。
因此,在查找故障时,除了检查传感器之外,还要检查线束、插接件以及传感器与电控单元之间的有关电路。
现代汽车技术发展特征之一就是越来越多的部件采用电子控制。
根据传感器的作用,可以分类为测量温度、压力、流量、位置、气体浓度、速度、光亮度、干湿度、距离等功能的传感器,它们各司其职,一旦某个传感器失灵,对应的装置工作就会不正常甚至不工作。
因此,传感器在汽车上的作用是很重要的。
第二章传感器的特性
传感器的特性是指传感器所有性质的总称。
而传感器的输入—输入特性市区基本特性,一般把传感器作为二端网络研究时,输入—输出特性是二段网络的外部特征,即输入量和输出量的对应关系。
由于输入作用量的状态〔静态、动态〕不同,同一个传感器所表现的输入—输出特性也不一样,因此有静态特性,动态特性之分。
由于不同传感器的内部参数各不相同,他们的静态特性和动态特性也表现出不同的特点,队测量结果的影响也各不相同。
因此从分析传感器的外特性入手,分析它们的工作原理,输入—输入特性与内部参数的关系,误差产生的原因,规律,量程关系等是一项重要内容。
本章主要是从静态特性和动态特性角度研究输入—输出特性。
2.1传感器的静态特性
衡量传感器静态特性的主要指标是线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等
2.2传感器的动态特性
动态特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性。
设计传感器时要根据其动态性能要求与使用条件选择合理的方案和确定合适的参数。
使用传感器时要根据其动态性能要求与使用条件确定合适的使用方法,同时对给定条件下的传感器动态误差作出估计。
总之,动态特性是传感器性能的一个重要指标。
在测量随时间变化的参数时,只考虑静态性能指标是不够的,还要注意其动态性能指标。
如当传感器在测量动态压力、振动、上升温度时,都离不开动态指标。
第三章汽车传感器的定义及分类
3.1汽车传感器的定义
国家标准GB7665-87对传感器下的定义是:
“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成。
”传感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将检测感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
它是实现自动检测和自动控制的首要环节。
3.2汽车传感器的分类
目前对传感器尚无一个统一的分类方法,但比较常用的有如下三种:
1、传感器的物理量分类,可分为位移、力、速度、温度、流量、气体成份等传感器
2、按传感器工作原理分类,可分为电阻、电容、电感、电压、霍尔、光电、光栅、热电偶等传感器。
3、传感器输出信号的性质分类,可分为:
输出为开关量(“1”和“0”或“开”和“关”)的开关型传感器;
输出为模拟型传感器;
输出为脉冲或代码的数字型传感器
3.2.1传感器的种类
转速传感器
.相位传感器,刹车感应线,水位传感器,温度传感器,机油压力开关,热敏开关,机油位置传感器,氧传感器,速度传感器,曲轴传感器,ABS传感器,压力传感器,节气门位置传感器,爆震传感器,里程表传感器,凸轮轴传感器,油压传感器等。
第四章汽车常用传感器的检测与诊断
进气温度传感器也是双线的传感器,安装在进气管上或空气流量计内。
进气温度传感器是一个负温度系数热敏电阻,根据电阻变化而产生不同的信号电压。
在冷车时,进气温度传感器的信号与发动机水温传感器信号基本相同,在热车时,其信号电压大约是水温传感器的2~3倍。
进气温度传感器一根是由发动机ECU供应的5V电压THA,另一根为E2与发动机内部搭铁。
进气温度传感器的作用:
检测发动机的进气温度,将进气温度转变为电压信号输入给ECU做为喷油修正的信号。
进气温度传感器的安装位置有3种:
在D型EFI系统中,它安装在空气滤清器之后的进气软管上;
在L型EFI系统中,它安装在空气流量传感器上;
有的进气温度传感器安装在进气压力传感器内。
进气温度传感器内部,也是一个具有负温度电阻系数的热敏电阻。
外部用环氧树脂密封。
1.检测电阻
进气温度传感器的电阻检测方法及要求与冷却液温度传感器基本相同。
单件检查时,将点火开关置于OFF位置,拆下进气温度传感器导线连接器,并将传感器拆下。
用电热吹风、或热水加热进气温度传感器,并用万用表电阻档,测量在不同温度下两端子间的电阻值。
将测得的电阻值与标准数值进行比较,如果与标准值不符,则应更换进气温度传感器。
2、检测电压
(1)检测电源电压。
拆下进气温度传感器线束插头,打开点火开关,测量进气温度传感器的电源电压,应为5V。
(2)测量输入。
信号电压。
将点火开关置于ON位置,用万用表的电压挡测量图中ECU的THA与E2间的电压,该电压值应在0.5~3.4V(20℃)范围内。
若不在规定范围内,则应进一步检查进气温度传感器连接线路是否接触不良或存在断路、短路故障。
(3)检查进气温度传感器连接线束电阻。
用数字式万用表的电阻挡测量传感器插头与ECU插接器端子间电阻,即传感器信号端、地线端分别与对应的ECU的两端子电阻。
如果不导通或电阻值大于1Ω,说明传感器连接线路或插头接触不良,应进一步捡查。
爆震传感器就装在发动机缸体中间以四缸机为例就装在2缸和3缸之间,或者1,2缸中间一个,3,4缸中间一个。
是用来测定发动机抖动度的,当发动机产生爆震时用来调整点火提前角的。
一般都是压电陶瓷式的,当发动机有抖动时里面的陶瓷受到挤压产生一个电信号,因为这个电信号很弱所以一般的爆震传感器的连接线上都用屏蔽线包裹的。
爆震传感器是交流信号发生器,但它们与其他大多数汽车交流信号发生器大不相同,除了像磁电式曲轴和凸轮轴位置传感器一样探测转轴的速度和位置,它们也探测振动或机械压力。
与定子和磁阻器不同,它们通常是压电装置。
它们能感知机械压力或振动(例如发动机起爆震时能产生交流电压)的特殊材料构成。
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(有的通过点控制模诀)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体或汽缸的不同位置。
当振动或敲缸发生时,它产生一个小电压峰值,敲缸或振动越大。
爆震传感器产主峰值就越大。
一定高的频率表明是爆震或敲缸,爆震传感器通常设计成测量5至15千赫范围的频率。
当控制单元接收到这些频率时,电脑重修正点火正时,以阻止继续爆震,爆震传感器通常十分耐用。
所以传感器只会因本身失效而损坏。
发动机爆震时产生压力波,其频率为1-10KHZ.压力波传给缸体,使其金属质点产生振动加速度.加速度计爆震传感器就是通过测量缸体表面的震动加速度来检测爆震压力的强弱.点火时间过早是产生爆震的一个主要原因.由于要求发动机能发出最大功率,为了不损失发动机功率而有不产生爆震,安装爆震传感器,使电子控制装置自动调节电火时间.
4.2.1爆震传感器的结构和工作原理
爆震传感器是发动机电子控制系统中必不可少的重要部件,它的功用是检测发动机有无爆震现象,并将信号送入发动机ECU。
常见的爆震传感器有两种,一种是磁致伸缩式爆震传感器,另一种是压电式爆震传感器。
磁致伸缩式爆震传感器其内部有永久磁铁、靠永久磁铁激磁的强磁性铁心以及铁心周围的线圈。
其工作原理是:
当发动机的气缸体出现振动时,该传感器在7kHz左右处与发动机产生共振,强磁性材料铁心的导磁率发生变化,致使永久磁铁穿过铁心的磁通密度也变化,从而在铁心周围的绕组中产生感应电动势,并将这一电信号输入ECU。
压电式爆震传感器利用结晶或陶瓷多晶体的压电效应而工作,也有利用掺杂硅的压电电阻效应的。
该传感器的外壳内装有压电元件、配重块及导线等。
当发动机的气缸体出现振动且振动传递到传感器外壳上时,外壳与配重块之间产生相对运动,夹在这两者之间的压电元件所受的压力发生变化,从而产生电压。
ECU检测出发动机控制系统中,有许多传感器的参与,如果没有相应的传感器的作用,ECU是无法“感知”发动机各个部件的工况,无法去下达“指令”的。
假如汽油发动机在点火过早或燃油标号过低的情况下,缸内会发生不正常燃烧,即爆震,它会引起发动机功率和工作效率下降。
持续的爆燃会造成发动机活塞和气门的机械损坏。
为了校对和调整这种情况,爆震传感器所起的作用不可低估。
。
爆震传感器有磁致伸缩式和压电式。
磁致伸缩式爆震传感器的使用温度为-40℃~125℃,频率范围为5~10kHz;
压电式爆震传感器在中心频率5.417kHz处,其灵敏度可达200mV/g,在振幅为0.1g~10g范围内具有良好线性度。
主要工作原理:
爆震传感器是压电陶瓷元件,其输出电压与一定频带的震动强度相关,震动增强时,输出电压增加,反之则减少。
ECU根据爆震传感器输出电压的大小确定是否存在爆震燃烧,如果存在爆燃,ECU将推迟点火,以消除爆震。
爆震消除后,点火提前角再恢复到爆震发生前的点火角度。
如果爆震传感器信号中断,ECU将各缸点火时间推迟15秒,点火推迟造成的功率损失在行车中可觉察出来。
通俗一些讲:
当发动机发生爆震的时,气缸中产生的爆震信号会转给爆震传感器,控制单元会根据爆震传感器发出的信号识别出爆震缸,并推迟该缸的点火。
根据该电压值的大小判断爆震强度。
4.2.2爆震传感器的检测
点火开关置于“OFF”位置,拔开爆震传感器导线接头,用万用表Ω档检测爆震传感器的接线端子与外壳间的电阻,应为∞(不导通);
若为0Ω(导通)则须更换爆震传感器。
对于磁致伸缩式爆震传感器,还可应用万用表Ω档检测线圈的电阻,其阻值应符合规定值(具体数据见具体车型维修手册),否则更换爆震传感器
曲轴传感器主要有三种类型:
磁电感应式、霍尔效应式和光电式。
1、磁电感应式:
磁电感应式转速传感器和曲轴位置传感器分上、下两层安装在分电器内。
传感器由永磁感应检测线圈和转子(正时转子和转速转子)组成,转子随分电器轴一起旋转。
正时转子有一、二或四个齿等多种形式,转速转子为24个齿。
永磁感应检测线圈固定在分电器体上。
若已知转速传感器信号和曲轴位置传感器信号,以及各缸的工作顺序,就可知道各缸的曲轴位置。
磁电感应式转速传感器和曲轴位置传感器的转子信号盘也可安装在曲轴或凸轮轴上。
2、霍尔效应式:
霍尔效应式转速传感器和曲轴位置传感器是一种利用霍尔效应的信号发生器。
霍尔信号发生器安装在分电器内,与分火头同轴,由封装的霍尔心片和永久磁铁作成整体固定在分电器盘上。
触发叶轮上的缺口数和发动机气缸数相同。
当触发叶轮上的叶片进入永久磁铁与霍尔元件之间,霍尔触发器的磁场被叶片旁路,这时不产生霍尔电压,传感器无输出信号;
当触发叶轮上的缺口部分进入永久磁铁和霍尔元件之间时,磁力线进入霍尔元件,霍尔电压升高,传感器输出电压信号。
3、光电式:
光电式曲轴位置传感器一般装在分电器内,由信号发生器和带光孔的信号盘组成。
其信号盘与分电器轴一起转动,信号盘外圈有360条光刻缝隙,产生曲轴转角1°
的信号;
稍靠内有间隔60°
均布的6个光孔,产生曲轴转角120°
的信号,其中1个光孔较宽,用以产生相对于1缸上止点的信号。
信号发生器安装在分电器壳体上,由二只发光二极管、二只光敏二极管和电路组成。
发光二极管正对着光敏二极管。
信号盘位于发光二极管和光敏二极管之间,由于信号盘上有光孔,则产生透光和遮光交替变化现象。
当发光二极管的光束照到光敏二极管时,光敏二极管产生电压;
当发光二极管光束被档住时,光敏二极管电压为0。
这些电压信号经电路部分整形放大后,即向电子控制单元输送曲轴转角为1°
和120°
时的信号,电子控制单元根据这些信号计算发动机转速和曲轴位置。
检测发动机转速,因此又称为转速传感器;
检测活塞上止点位置,故也称为上止点传感器,包括检测用于控制点火的各缸上止点信号、用于控制顺序喷油的第一缸上止点信号。
曲轴位置传感器一般安装于曲轴皮带轮或链轮侧面,有的安装于凸轮轴前端。
(1)磁电式的和霍尔式的都要先检查传感器到靶轮之间的间隙。
(2)磁电式的可以用电阻表检测它的电阻,阻值一般在几百到一千多欧之间,视车型而定。
也可以起动发动机测量它的电压,电压应该随着发动机转速的升高而升高。
(3)霍尔式的可以先测其是否有供电电压(注意:
测量时要打开电门),然后测量传感器的接地。
霍尔式曲轴位置传感器有三根线,一根是供电线(提供参考电压),一根是接地线,还有一根就是信号线;
传感器工作时,信号线会输出方波信号,方波的幅值接近参考电压,方波的底部接近0V,发动机的转速越高方波的频率就会越大。
节气门位置传感器又称为节气门开度传感器或节气门开关。
其主要功用是检测出发动机是处于怠速工况还是负荷工况,是加速工况还是减速工况。
它实质上是一只可变电阻器和几个开关,安装于节气门体上。
电阻器的转轴与节气门联动,它有两个触点:
全开触点和怠速触点。
当节气门处于怠速位置时,怠速触点闭合,向计算机输出怠速工况信号;
当节气门处于其它位置时,怠速触点张开,输出相对于节气门不同转角的电压信号,计算机便根据信号电压值识别发动机的负荷;
根据信号电压在一定时间内的变化增减率识别是加速工况还是减速工况。
计算机根据这些工况信息来修正喷油量,或者进行断油控制。
节气门由驾驶员通过加速踏板来操纵,以改变发动机的进气量,从而控制发动机的运转。
不同的节气门开度标志着发动机的不同运转工况。
为了使喷油量满足不同工况的要求,电子控制汽油喷射系统在节气门体上装有节气门位置传感器。
它可以将节气门的开度转换成电信号输送给ECU,作为ECU判定发动机运转工况的依据。
节气门位置传感器有开关量输出型和线性可变电阻输出型两种。
(1)开关量输出型节气门位置传感器的检测
开关量输出型节气门位置传感器又称为节气门开关。
它有两副触点,分别为怠速触点(IDL)和全负荷触点(PSW)。
,由一个和节气门同轴的凸轮控制两开关触点的开启和闭合。
当节气门处于全关闭的位置时,怠速触点IDL闭合,ECU根据怠速开关的闭合信号
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