汽车新技术课件—第三章电源类传感器剖析.ppt

单元二 发动机电控系统构造与维修 第三章 电源式传感器电路 及其故障检测 电源式传感器主要有：磁感应式传感器 、脉冲计数型传感器、氧传感器、爆震传感 器、开关信号等 曲轴位置传感器 凸轮轴位置传感器 曲轴位置传感器 凸轮轴位置传感器 3.1 磁感应式传感器 G信号和NE信号都由其内装有凸轮轴位置传感器或曲轴位置传感器，和信号板或 正时转子的感应线圈所产生此两个信号所提供的信息由发动机ECU合并，来综合性 地探测曲轴转角和发动机转速 这两个信号不仅对EFI系统十分重要，而且对ESA系统也十分重要 3.1.1 凸轮位置传感器（G信号发生器） 带有凸舌的G信号板是在凸轮轴位置传感器对应的凸轮曲轴上凸 舌有1个或3个，与其他的传感器不一样，是根据发动机型号而定附 图中有三个凸舌当凸轮转动时，凸轮轴上的凸舌和传感器间的气隙 改变这个气隙改变就在传感器内装的感应线圈中产生电压，形成G信 号这个G信号被送至发动机ECU作为标准曲轴转角的信息（气缸位置的 判别）由发动机ECU将其和曲轴位置传感器送来的NE信号合并，来确 定每个气缸点火用的压缩“上止点（TDC）”，和探测曲轴转角的信息（ 气缸位置的判别）角度。

发动机ECU就用此来确定喷射时间和点火正时 维修提示:当发动机ECU未能收到从传感器送来的G信号，有的型号 的发动机仍继续运转，但有的型号会停机 发动机ECU G22 G22 NE NE E1 720CA 360CA G信号 NE信号 30CA10CA G NE 3.1.2曲轴位置传感器（NE信号发生器） NE信号被发动机ECU用于探测曲轴角度和发动机转速发动机ECU使用NE 信号和G信号来计算基本喷射时间和基本点火提前角 和G信号相同，NE信号也是由曲轴位置传感器和安装于曲轴上的NE正时转子 圆周上的凸舌之间的气隙所产生 如图所示的传感器，NE正时转子圈上有34个凸舌和去掉两个的一个区段去 掉两齿的区段可用来探测曲轴角度，但是不能确定究竟是处于压缩环的上止 点（TDC）还是处于排气循环的上止点（TDC）发动机ECU将NE信号和G信号 相结合，来综合地和精确地确定曲轴角度除此以外，有些信号发生器有12 ，24或其他数的凸舌，但是曲轴角度探测精度随凸舌数而变化例如，12个 凸舌的型号，其曲轴角度探测精度为30° 维修提示:当发动机ECU未收到传感器传感器发出的NE信号，则发动机 ECU将判定发动机已停机，因此造成发动机停机。

发动机ECU G22 G22 NE NE E1 720CA 360CA G信号 NE信号 30CA10CA G NE 汽车上常用的磁感应式 传感器有：发动机转速、曲 轴位置、凸轮轴位置、车速 等 丰田2JZ-GE型发动机曲 轴位置传感器电路见下图 3.1.3 磁感应式传感器的检测 G信号正时转子 NE信号正时转子 G感应线圈 分电器轴 NE感应线圈 G信号正时转子 G感应线圈 正时转子旋转1圈 180°CA(曲轴转角) G信号 NE 信号 正时转子旋转1/2圈 30CA NE 感应线圈 NE信号 正时转子 用万用表检测各端子间及导线的阻值 检测条件及标准数值见下表 其他车型检测方法相同，数据可查阅相关手册 磁感应式传感器的检测 检测正时转子与感应线圈的间隙 正常间隙为：0.2~0.4mm 其他车型参见相关手册 磁感应式传感器的检查 用示波器检测输出信号波形 上图显示发动机转速 881r/min时，频率为 5.96Hz，峰值为17.3V， 脉宽为158ms 下图表示为，用双宗示 波器同时显示曲轴位置传感 器和凸轮轴位置传感器两个 波形，用于检测正时关系是 否正确 磁感应式传感器的检查 3.2 脉冲型传感器 脉冲计数器型传感器的工作原理如图 有车速传感器(VSS)和发动机转速传感器(许多汽车采用 霍尔效应型传感器感测曲轴或凸轮轴的转速)，在汽油机的点 火系统中，还将这种传感器用作分电器基准信号传感器。

3.2.1 光电偶合器类型 至转速表电缆 光敏晶体管 光电偶合器 发光二极管 槽轮 此传感器装有光敏晶 体管和发光二极管（LED ）所构成的光电耦合器 LED发出的光被转动的槽 轮反复地档住和通过槽 轮四周共有20条槽电缆 每转一圈将会产生20个脉 冲信号 曲轴位置传感器线束的检测 检测方法见左图（以现代 SONATA为例） 点火开关置于ON，线束侧4# 端子对地电压应为12V，线 束侧2#端子和3#端子对地电 压应为4.8～5.2V；1#端子 接地电阻为0Ω 3.2.2 光电式曲轴位置传感器检测 输出信号检测 用万用表电压档检测传感器3#端子和1号端子间的电压： 启动时该电压值为：0.2～1.2V 怠速运转期间电压值为：1.8～2.5V 光电式曲轴位置传感器检测 示波器检测光电式曲轴位置传感器输出信号波形 曲轴位置传感器输出信号波形 凸轮轴位置传感器输出信号波形 霍尔效应的两个基本条件是： 有外加电源电压 有磁通量的变化 霍尔式曲轴位置传感器的结构原理见图 3.2.3 霍尔式曲轴位置传感器的检测 霍尔传感器原理 传感器线路连接 霍尔式曲轴位置传感器的原理 霍尔式曲轴位置传感器控制电路见图 三端子分别为：电源、信号、接地； 输出信号：高电位为5V，低电位为0.3V。

霍尔式曲轴位置传感器的检测： 电源电压：5Ｖ或8Ｖ； 信号电压：0.3～5V； 各端子间电阻：∞ 示波器检测： 3.3 磁阻式速度传感器 20极型速度传感器 1 恒定电压电路 +B 至组合仪表 2 3 4 磁环MRE 比较仪 车速传感器 MRE的磁阻根据作用于MRE的磁力方向而变化当磁力方 向根据附于磁环上的磁铁的转动而变化时，则MRE的输出就成 AC波形，如图所示传感器内的比较仪将此AC波形转换成数 字信号，并将其输出 波形的频率由附装于磁环的磁铁极数确定共有两个 类型的磁环，20极型和4极型，根据车型而定20极型产 生20个周期的波形（换句话说，磁环每转一圈产生20个脉 冲），4极型则产生4个周期的波形 磁环（旋转） N S N 2 4 MRE 输出 比较仪输出 速度传感器输出 1 0 12V 0V 在有些型号上，车速传感器发出的信号在达到发动机 ECU前，先通过组合仪表，而在另一些车型上，则车速传 感器发生的信号将直接被输出到发动机ECU 车速传感器的输出电路包括输出电压型和可变电阻型 输出电压类型 速度 传感器 组合仪表 SPD 至其他 ECU ECU 5V 不同电阻类型 速度 传感器 SPD 至其他 ECU ECU 5V 氧传感器工作情况： 加热电阻阻值正温度系数 传感器电阻负温度系数，低温时达几兆欧。

产生电池作用温度：349℃ 最佳工作温度：760℃～816℃ 信号电压幅值：0～1V 信号变化频率：不少于8次/10秒 3.4 氧传感器的检测 保护套 大气 废气 法兰 铂 二氧化锆元件 (ZrO2) 铂 V 氧传感器结构 氧传感器（O2传感器） 为最大程度地发挥装有三元催化转化器（TWC）发动机的排气净化性能，必 须将空燃比保持在理论空燃比附近很窄的范围内氧传感器能探测出排气内氧的 浓度是否较理论空燃比时较浓或较稀此传感器多数安装在排气歧管中，但是安 装位置和安装数量随发动机而不同氧传感器内含有一件用陶瓷型材料二氧化锆 元件(ZrO2)制成的元件此元件的内侧和外侧都包着一层铂的薄覆盖层环境大 气被引导至传感器的内侧，传感器的外侧则直接暴露在排气中 处于高温（400℃[752℉]）时，如果锆元件内部表面上氧气浓度与外部表面上 的氧气浓度相差太大时，此锆元件将产生电压而且，铂是有催化作用，它能促 使废气中氧气和一氧化炭（CO）之间产生化学反应，增加了传感器敏感性当空 气-燃油混合气较稀时，废气中氧气甚多因以传感器内、外氧气浓度就没有多大 差别，锆元件产生的电压很小（接近0V）相反，当空气-燃油混合气较浓时，废 气中几乎无氧。

正因如此，传感器内、外侧氧气浓度之差很大，锆元件就产生相 对而言的大电压（约1V） 根据此传感器输出的OX信号，发动机ECU去增加或减少燃油喷射量，使平均 空燃比保持在理论空燃比附近有些锆制的氧传感器配有加热器来加热此锆元件 此加热器也由发动机ECU控制当进气量低时（换句话说就是当排气温度低） ，就向加热器输送电流来加热传感器 理论空燃比 电压输出（V） 1 0 没有空气 进入排气 较浓较稀 空燃比 氧气 传感器 OX E1 ECU 0.45V5V R 氧传感器的输出 A/F传感器数据 （V） 4.2 2.2 1114.719 空燃比输出特征 （V） 1 0.1 氧气传感器输出 空燃比传感器 氧气 传感器空燃比 传感器 AF+ AF- 3.3V 3.0V 发动机ECU 与氧传感器相同，空燃比传感器也探测排气中的氧浓度 常规型氧传感器在理论空燃比的附近，其输出电压常会急剧变化相比 而言，空燃比传感器所施加的是恒定电压，几乎和氧浓度成正比的电压 这可提高空燃比探测精度 空燃（A/F）比传感器 图示为在手持式测试仪上显示的空燃比传感器的输出 特性传感器内有一个能保持发动机ECU的AF+和AF-端头 上有恒定电压的电路。

所以，空燃比传感器的输出条件不 能用电压表来探测请使用手持式测试仪 传感器 高 （浓） 低 （稀） 急加速急加速 A/F数据高 （稀） 低 （浓） 氧输出 传感器 空燃比传感器的输出特性使其有可能当空 燃比一经发生变化，立刻给予校正，这样可使 空燃比校正反馈得更快和更精确 与有些氧传感器相同，空燃比传感器上也 配有加热器，在排气温度低时用来保持探测性 能但是，空燃比传感器的加速器比氧传感器 的加热器需耗用大得多的电流 加热型氧传感器电路 ▲ 外观检测：颜色变化 ▲ 加热线圈电阻检测：室温下阻值约为4.5Ω，达到工作 温度时，约为∞ ▲ 检查信号电压变化频率：发动机转速2500r/min，变化 ﹥8次/10秒 ▲ 急加速，观察信号电压是否瞬间升高 ▲ 拔掉真空管，观察信号电压是否瞬间减小 ▲ 用示波器检测输出信号电压波形变化 ▲ 对比氧传感器信号变化与喷油脉宽变化确定控制系统功 能是否正常 ▲ 双氧传感器波形对比检测 氧传感器的检测 万用表检测 示波器检测 双氧传感器电路 双氧传感器波形检测 氧化钛式氧传感器波形 爆震传感器控制电路及爆震传感器的检测 电阻检测：电阻为∞ 示波器检测脉冲电压波形变化：发动机熄火状态，点火开关处于ON， 用金属敲击缸体，波形峰值随敲击力度变化。

3.5 爆震传感器检测 爆震传感器 至发动机ECU 膜片 压电元件 爆震传感器附装在气缸体上，当探测到发动机爆震时， 就向发动机ECU发出KNK信号发动机ECU收到KNK信号后，就 延迟点火正时，抑制爆震 带开路/短路 检测类型 发动机 ECU KNK1 EKNK 压电元件 电阻 5V 在传感器内有压电元件，当爆震在气缸体内造成振 动，使此元件变形时，此元件就会产生AC电压 低频率高 电压高 发动机爆震频率处于6至13kHz范围内，根据发动机型号而 定应该根据每台发动机的爆震情况来选择使用爆震传感器 爆震传感器共有两种类型一个类型可产生窄振动频率范围内 的高电压，另一个类型则产生宽振动频率范围内的高电压 5 msec./格 2.5V： 带开路/短路检测类型 0V或2.5V 0.5V/划分 KNK 信号波形 在这类能够检测出开路和短路的传感器电路中，通 常供应2.5 V电压，KNK 信号或输出一个2.5 V基础频率 舌簧开关的检查： 启动信号的检查： 驻车空档开关检查： 动力转向开关检查： 空调需求信号检查： 制动灯开关检查： 3.6 开关信号的检测 开关信号的检测 STA信号电路 点火开关 S T （M/T） 空档起动开关 （A/T） 起动机 M STA E1 发动机ECU NSW 信号电路 点火开关 空档起动开关 开路继电器 起动机 M STA N。