新型汽车传感器、执行器原理与故障检测第四章压力传感器

第四章 压力传感器,新型汽车传感器、执行器原理与故障检测,第四章 压力传感器,一、概述 进气歧管绝对压力传感器（也称进气压力传感器或MAP）用在D型和缸内直喷汽油喷射系统（应用在发动机上的电子控制多点间歇式汽油喷射系统中，基本特点是以进气歧管压力和发动机转速为基本控制参数来控制喷油器的基本喷油量）中，根据发动机的负荷测出进气歧管内压力的变化，并通过电路的连接转化为电信号和转速信号一起输入给汽车电控单元（ECU），作为确定喷油器喷油量的基本依据。进气压力增大，喷油量增多，点火提前角变小。它大多安装在汽车发动机的进气歧管上，也有少部分安装在汽车发动机ECU的控制盒内或发动机的驾驶室内（皇冠3.0安装发动机舱内、奥迪A6安装在发动机电脑内）。如果进气压力传感器工作不良，一般会使发动机出现起动困难、怠速抖动、加速无力、油耗增大、排放超标等故障。 进气压力传感器的种类较多，按其信号的产生原理可以分为电压型和频率型两种。电压型又可分为半导体压敏电阻式（电阻应变计式）和膜盒传动可变电感式；频率型的可分为电容式和表面弹性波式。其中以半导体压敏电阻式应用最多。,第四章 压力传感器,二、半导体压敏电阻式进气压力传感器 1.半导体压敏电阻式进气压力传感器的结构 半导体压敏电阻式进气压力传感器是利用半导体的压阻效应的原理制成的。主要由硅膜片、真空室、硅杯、底座、真空管接头和引线电极组成，其内部结构如图4-1所示。 硅膜片是用单晶硅制成的压力转换元件，其长和宽各为3mm，厚度为160um，在硅膜片的中心部位用腐蚀方法制作了一个直径为2、厚度为50um的薄膜片，在薄膜片表面的圆周上，采用集成电路加工和台面扩散技术制作了4只阻值相等的应变电阻，并将4只电阻连接成惠斯顿电桥电路，如图4-2所示，然后再与传感器内部的温度补偿电阻和信号放大电路等混合集成电路连接。,第四章 压力传感器,第四章 压力传感器,第四章 压力传感器,2.半导体压敏电阻式进气压力传感器的工作原理 半导体压敏电阻的工作原理如图4-3所示。硅膜片一面通真空室，一面承受来自进气歧管中气体的压力，在此气体压力的作用下，硅膜片会产生变形，且压力越大形变越大，膜片上应变电阻的阻值在此压力的作用下就会发生变化，使传感器上以惠斯顿电桥方式连接的硅膜片应变电阻的平衡被打破，当电桥的输入端输入一定的电压或电流时，在电桥的输出端便可得到相应变化的信号电压或信号电流，因为此信号比较微弱，故采用了混合集成电路进行放大后输入给ECU。,第四章 压力传感器,第四章 压力传感器,3.半导体压敏电阻式进气压力传感器的检测方法 半导体压敏电阻式进气压力传感器由于其体积小，精度高，响应性、再现性和抗振性较好，一般不易损坏，应用较广泛。但其若损坏或其连接线路不良，则易使发动机出现怠速不良、起动不易和起动后熄火的故障。若在汽车运行中出现上述故障，则应对此传感器及相关电路和元件进行检测，检测方法如下。 （1）拔下传感器的连接器插头，接通点火开关(但不起动发动机)，用万用表电压挡检测连接器插头电源端和接地之间的电压（如图4-3所示电路中的UC端子与E2端子），应在46V之间；若无电压，应检测ECU相应端子间的电压，若正常，则是传感器与ECU间连接线路发生故障，若仍无电压，则是ECU发生故障。 （2）检测进气压力传感器的输出电压。拔下进气压力传感器与进气歧管连接的真空软管，打开点火开关（但不起动发动机），用电压表测量进气压力传感器的输出电压（如图4-3所示电路中的PIM端子与E2端子）。接着向进气压力传感器内施加真空，并测量在不同真空度下的输出电压，该电压值应随真空度的增大而降低，其变化情况应符合规定，否则应更换。,第四章 压力传感器,4.检测方法在具体车型上的应用 新款高尔夫、捷达型轿车半导体压敏电阻式进气压力传感器的检测此类型的轿车的进气压力传感器与进气温度传感器制成一体，安装在进气系统的动力腔上，这两种传感器配合工作能准确地反映气缸的进气量。进气压力传感器的外形如图4-4所示。该传感器连接器的4个连接端子1、2、3、4分别与ECU的220、D101、T60/55、T60/42端子相连接，其连接电路如图4-5所示,第四章 压力传感器,此种压力传感器的检测方法如下： （1）电阻检测。关闭点火开关，拔下ECU线束连接器和进气压力传感器线束连接器。用万用表的电阻挡检测ECU和传感器有关端子间的电阻，其电阻应符合表4-1中列出的标准规定值，如果电阻过大或为无穷大，则说明线束与端子接触不良或有断路，应进行更换。 2）电压检测。用万用表直流电压挡检测电压，打开点火开关，检查进气压力传感器连接器3与1端子间的电源电压，标准值应为5V左右；打开点火开关，发动机不运转，检查进气压力传感器信号输出端子4与搭铁1端子间的信号电压，标准值应为3.84.2V；当发动机怠速运转时，信号电压应为0.81.3V；当节气门开度加大时，信号电压应上升。如果信号电压经检查不符合上述规定，说明传感器已经损坏，应进行更换。,第四章 压力传感器,第四章 压力传感器,第四章 压力传感器,5.本田轿车的半导体压敏电阻式进气压力传感器的检测 本田轿车的进气压力传感器安装在节气门体进气道上，如图4-8所示。也采用了利用半导体的压阻效应制成的半导体压敏电阻式压力传感器，其与ECU连接的电路图如图4-9所示。,第四章 压力传感器,对本田轿车进气压力传感器仍从电源电压、信号电压及连接线束的导通性等方面去进行检测，检测方法如下。 （1）检测MAP传感器的电源电压。 1）拔下MAP传感器的3芯插头。 2）打开点火开关。 3）用万用表测量MAP传感器3芯插头上的1、2两端子间的电压，如图4-10所示。 4)其标准值应为5V。 （2）检测MAP传感器的信号电压。 1）拆下MAP传感器。 2）把手动真空泵接在MAP传感器进气口处，如图4-11所示。 3）打开点火开关 4）用万用表测量MAP传感器的信号线3号端子与搭铁线2号端子之间的电压。 5）按下真空泵，随着真空度的变化，读取电压数值的变化。 6）随着真空度的变化，其输出信号电压的标准参考值如表4-1所示。,第四章 压力传感器,第四章 压力传感器,（3）检测MAP传感器的线束导通性。 1）关闭点火开关。 2）拔下ECU的C插头。 3）拔下MAP传感器的3芯插头。 4）用万用表的电阻挡分别测量C19、C7、C17与3芯插头的1、2、3端子的导通性，如图4-12所示。 5）测量的各电阻标准值应小于0.5,第四章 压力传感器,第四章 压力传感器,二、大众直喷发动机燃油压力传感器 1.燃油压力传感器的结构与原理 燃油压力传感器用于检测发动机实际燃油压力。此传感器由印刷电路板、传感器元件、隔离块（间隔块）和壳体等组成这个传感器安装在进气歧管下方靠近飞轮一侧，用螺栓紧固在塑料制成的油轨上。它监控燃油系统高压部分的压力，并且把信号传给发动机控制单元。油轨内的压力保持恒定对减少排放、降低噪音和提高功率有重要影响，燃油压力在一个调节回路中进行调节，传感器的测量误差小于2%，传感器的核心是一个钢膜，在钢膜上有应变电阻要测的压力经压力接口作用到钢膜的一侧，钢膜弯曲，如图4-27所示，引起应变电阻的阻值发生变化，分析电路将电信号处理放大后传递给控制单元电路图，如图4-28所示。 发动机控制单元给传感器供电，供电电压5V压力升高时电阻降低， 于是信号电压升高。燃油压力传感器的特性曲线如图4-29所示.,第四章 压力传感器,第四章 压力传感器,第四章 压力传感器,2.信号作用 发动机控制单元根据这个信号，调节燃油压力调节阀来控制油轨内的燃油压力。如果这个信号反映出燃油压力无法调整了，燃油压力调节阀会在泵油行程也通电，处于常开状态，这时整个系统压力降低至低压端的5bar。 3.失效影响 如果这个信号失效了，燃油压力调节阀会在泵油行程也通电，处于常开状态，这时整个系统压力降低至低压端的5bar。发动机的输出扭矩和功率都会大幅下降。 4.检测方法 （1）电路检测 1）打开点火开关，检查燃油压力传感器插头1和3端子的电压为5V。 2）传感器线束与发动机线束和ECU连接器端子有无损坏之处，若有损坏之处应修复或更换传感器线束。 3）当燃油压力随着工况变化时ECU认为是故障，并以故障码268的形式存储该障。由于故障的存在，直接导致发动机功率或转速降低，并且发动机工作粗暴。启动发动机，怠速运转，连接诊断仪确认是此故障码后清除。,第四章 压力传感器,（2）油压检测 注意： 1）在打开高压范围前，例如拆卸高压泵、燃油分配器、喷射阀门、燃油管或 燃油压力传感器 G247之前，高压范围内的燃油压力必须被降低到剩余压力大约为 6bar。操作方法描述如下。 2）请将一块干净的抹布放在连接点周围，并小心地打开，以便卸载大约为 6 bar的剩余压力。必须收集流出的燃油。 3）请在工作结束后查询发动机控制单元的故障存储器，将所有由于插头拔下而生成的故障输入值清除。检测步骤： 1）将发动机舱盖抬升至点，向前拉发动机舱盖。 2）拆下空气滤清器。 3）拆下燃油压力传感器G247箭头。 4）替代 燃油压力传感器G247，旋入适配接头VAS 6294/2，并用22N·m的力矩拧紧，如图4-30所示。 5）打开数字压力表VAS 6394/1的密封盖2，如图4-31所示。并用22 Nm 的力矩将燃油压力传感器G247拧紧在数字压力表上。,第四章 压力传感器,第四章 压力传感器,6）用手将数字压力表VAS 6394/1的压力管1拧紧到适配接头VAS 6294/2上。 7）将检测适配接头VAS 5570连在燃油压力传感器G2471和插头之间，如图4-32所示。 8）按下列方式连接车辆诊断、测量和信息系统VAS 5051B-1，如图4-33所示。 9）将诊断导线的插头2插到驾驶员脚部空间的诊断接口上。,第四章 压力传感器,10）打开点火开关。 11）依次按压显示器上的按钮： 12）输入140，并按Q 确认。在显示区2显示额定值， 在显示区3 显示燃油压力传感器G247记录的车辆实际值。 13）为此短暂按压一次按钮A，打开数字压力表VAS 6394/1如图4-34所示。 提示：如果按压了按钮A， 2秒钟， 灯将会打开20秒。数字压力表VAS 6394/1应显示0 巴，如果未显示该数值，短促地按一下按键C进行调零。,第四章 压力传感器,14）起动发动机。 15）比较 数字压力表VAS 6394/1上显示的压力和车辆诊断、测量和信息系统VAS5051B的实测值。压力最大差值为5bar。 16）如果压力不匹配， 更换燃油压力传感器G247。 注意：数字压力表VAS 6394/1有高燃油压力！发动机运行期间，从燃油压力调节阀N276上拔下接头。从而燃油压力上升到约6bar。关闭点火开关。将抹布置于燃油压力传感器G247周围，然后小心地松开燃油压力传感器G247卸载剩余压力。 提示： 1）如果在怠速情况下拔下燃油压力调节阀N276的电气插头连接，高压范围内的压力会降低到约6 bar。 2）在高压解除后，高压系统必须打开，因为燃油压力由于温度升高会再次升高。 3）更换 燃油压力传感器G247，并重新比较两个测量值。 4）如果测量值仍然不符：进行检查管路,第四章 压力传感器,三、轮胎压力传感器 目前大众、奥迪车上用的轮胎压力监控系统主要分为间接式和直接式两类。（间接式指通过ABS系统的轮速传感器来比较轮胎之间的转速差别，以达到监测胎压目的。直接式：利用安装到每一个轮胎的压力传感器来直接测量胎压，利用无线发射器将压力信息从轮胎内部送到中央接收器，然后对各轮胎气压进行显示，当有漏气时系统会自动报警）备胎由控制单元监控和管理，但它不包括在信息通报内。从车轮传感器到控制单元的数据是通过高频无线电传递的。车辆外围设备的信息交换是通过舒适CAN总线实现的如图4-41所示每个气门嘴上都装有一个轮胎气压测量和发送单元，该单元以固定的时间间隔，向安装在翼子板上的轮胎压力监控天线和轮胎压力监控控制单元发送无线电信号。,第四章 压