《汽车发动机传感器的结构与工作原理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车发动机传感器的结构与工作原理（119页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、v第二节 传感器的结构原理与检测一、空气流量传感器（MAF）安装位置:安装在空气滤清器和节 气门之间的进气管上 功用：测量进入发动机气缸的 所有空气流量，并转换成电压 信号送给发动机控制单元ECU；空气流量计信号是ECU决 定喷油量喷油量和点火正时点火正时的基本信 号之一。1.安装位置和功用&现代轿车基本采用热式空气流量传感器。2.空气流量传感器的分类（1）结构如右图，空气流量计 主要由测量板、补偿板、 回位弹簧、电位计、旁通 气道组成，此外还包括怠 速调整螺钉、油泵开关及 进气温度传感器等。1）翼（叶）片式空气流量计下一页补偿挡板缓冲室弹簧测量板温 度 传 感 器旁通气道封口 调节 螺钉电位
2、计1、电位计滑臂 2、可变电阻 3、接进气管 4、测量叶片 5、旁通空气道 6、接空气滤清器（2）叶片式空气流量计工作原理如右图，来自空气滤 清器的空气通过空气流量 计时，空气推力使测量板 打开一个角度，当吸入空 气推开测量板的里与弹簧 变形后的回位力相平衡时 ，叶片停止转动。与测量 板同轴转动的电位计检测 出叶片转动的角度，将进 气量转换成电压信号US送 给ECU。在气流通道中放一个柱体，气体通过时在柱体后产生 许多涡流。按检测分为：超声波检测法和反光镜检测法 2）卡门涡流式空气流量计结构：由超声波信号发生 器、超声波发射探头、涡 流稳定板、涡流发生器、 整流器、超声波接受探头 和转换电路组
3、成。 原理：卡门涡旋造成空气 密度变化，受其影响，信 号发生器发出的超声波到 达接受器的时机或变早或 变晚，测出其相位差，利 用放大器使之形成矩形波 ，矩形的脉冲频率为卡门 涡旋的频率。如右图（见视频） （1）超声波检测法1、超声波信号发生器 2、超声波发 射探头 3、涡流稳定板4、涡流发生 器 5、整流器 6、旁通空气道 7、超 声波接收探头8、转换电路1、反光镜 2、发光二极管 3、钢板弹簧 4、光电管(光 敏晶体) 5、导压孔 6、 涡流发生器（2）反光镜检测法 检测部分结构：如左图，镜 片、发光二级管和光电晶体管 组成。原理：空气流经过发生器时 ，压力发生变化，经压力导向 孔作用在反光
4、镜上，使反光镜 发生振动，从而将发光二极管 投射的的光发射给光电管(光 敏晶体) ，光敏晶体以簧片得 振动频率导通和截止，对反射 光进行检测。3）热式空气流量计下一页热丝式空气流量计的检 测元件是铂金属丝，热膜式 空气流量计的检测元件是铂 金属膜。（1）热线式空气流量计（见视频）铂金属检测元件的优点1.响应速度很快，能在几毫秒内反映出空气流量的变 化，因此测量精度不受进气气流脉动的影响(气流脉 动在发动机大负荷、低转速运转时最为明显) 2.具有进气阻力小、无磨损部件等优点。 下一页这种流量计的热线和进气温度传感器都安装在主气道中的取 样管内，故称为主通式热线空气流量计。 另一种是将热线绕在陶瓷
5、芯管上，并置于旁通气道内， 称为旁通式热线空气流量计。 （2）热膜式空气流量计控制电路热膜温度传感器防护网3.空气流量计的检测内容v包括空气流量计的电源、信号和信号接地。 检测空气流量计的信号可用万用表、诊断仪和 示波器。v空气流量计信号不正确不一定是空气流量计 本身的故障，空气滤清器堵塞、进气系统漏气 、发动机配气机构故障、三元催化装置堵塞都 会造成空气流量计信号过低。v1）通用别克君威车空气流 量计检测v通用别克车采用热丝型空 气流量计，如下图所示， 由于在空气流量计内部装 置了一个A/D转换器，所以 其输出信号是数字频率信 号。v通用别克君威车空气流量 计电路图如右图所示，用 TECH
6、2检测空气流量计数 据如表所示：2）热膜式空气流量计检测从车上拆下空气流 量计，插接好线束连接器 ，并打开点火开关，测量 传感器信号端子5与搭铁端 子3之间的电压，正常应为 12V；向空气流量计进气 口吹风，同时测量信号端 子5与搭铁端子3之间的电 压，正常应升高到24V。空气流量计电路.swf 空气流量计的测量.swf信 号搭 铁5v12v 099到此v大众车空气流量计的检测v大众车上采用的空气流量计是 热膜式空气流量计。以大众 3000热膜式空气流量计为例， 其电路见图2-11，输出信号是 数字信号。空气流量计连接器 上有5个端子（见图2-12）， 由电源继电器给空气流量计端 子2提供12
7、V电源，端子1为进 气温度传感器信号线，3为搭 铁端子、 4为5V电源端子、 5 为信号端子。用K81检测空气 流量计数据如表2-1所示：v3）热式空气流量计的波形检测v热丝式空气流量计的信号是模拟信号，其信号波形如图所示,可用 数字万用表直流电压档测量，也可用解码器检测显示直流信号电 压。v热膜式空气流量计信号是数字频率信号，其信号波 形如图（b）所示，应使用解码器检测显示数字频 率信号，一般显示单位有g/s（克/秒）、hz（赫兹 ），也可用示波器显示信号波形。热式空气流量计反光镜检测法 超声波检测法 叶片式空气流量计卡门旋涡式空气流量计质量流量型 体积流量型 热膜式空气流量计热线式空气流量
8、计v二、曲轴位置传感器（CKP）与凸轮轴位置传感器 (CMP)v曲轴位置传感器又称为发动机转速与曲轴转角传感 器，v大众车称为发动机转速传感器G28，v凸轮轴位置传感器又称为气缸识别传感器。v大众车G40 v（1）功用与分类 v曲轴位置传感器安装在曲轴皮带轮后和发动机缸体 上。（安装在曲轴飞轮旁)v凸轮轴位置传感器安装在凸轮轴前或后端，或分电 器内。（分电器内）v在发动机电控单元ECU控制喷油器喷油和控制火花塞 跳火时，首先需要知道究竟是哪一个气缸的活塞即将 到达排气冲程上止点和压缩冲程上止点，然后才能根 据曲轴转角信号控制喷油提前角与点火提前角。 v曲轴位置传感器CKP的功用是：采集发动机曲
9、轴转速 与转角信号并输入ECU，以便计算确定并控制喷油提前角与点火提前角。主控信号v凸轮轴位置传感器CMP的功用是：采集配气凸轮轴的 位置信号并输入ECU，以便确定活塞处于压缩(或排气) 冲程上止点的位置。v曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器有v光电式、磁感应式和霍尔式三种类型。v日产公爵王轿车、三菱与猎豹吉普车采用光电 式曲轴位置与凸轮轴位置传感器，v丰田系列轿车通常采用磁感应式曲轴位置与凸 轮轴位置传感器v大众车采用磁感应式曲轴位置传感器和霍尔式 凸轮轴位置传感器；v别克车有2个曲轴位置传感器，7X传感器采用磁 感应式，24X传感器采用霍尔式。v红旗CA7220E型轿车和切诺基吉普车采用了霍
10、 尔式曲轴与凸轮轴位置传感器，且曲轴位置传感 器为差动霍尔式传感器。 磁感应式曲轴位置与凸轮轴位置传感器磁力线穿过的路径 为： 永久磁铁N极定子与转子间的气隙转子凸齿信号转 子转子凸齿与定子磁头间的气隙磁头导磁板(磁轭 )永久磁铁S极。当信号转子旋转时，磁路中的气隙就 会周期性的发生变化，磁路的磁阻和穿过信号线圈磁头 的磁通量随之发生周期性的变化。根据电磁感应原理， 传感线圈中就会感应产生交变电动势。 2、电磁式凸轮轴/曲轴位置传感器v信号转子每转过一个凸齿，传感线圈中就会产生一 个周期的交变电动势，即电动势出现一次最大值和一 次最小值，传感线圈也就相应地输出一个交变电压信 号。 v磁感应式传
11、感器不需要外加电源，永久磁铁起着将 机械能变换为电能的作用，其磁能不会损失。当发动 机转速变化时，转子凸齿转动的速度将发生变化，铁 芯中的磁通变化率也将随之发生变化。v转速越高，磁通变化率就越大，传感线圈中的感应 电动势也就越高电磁感应原理信号转子为齿盘式，在其圆周上间 隔均匀地制作有58个凸齿、57个小 齿缺和1个大齿缺。大齿缺输出基 准信号，对应于发动机1缸或4缸压 缩上止点前一定角度。大齿缺所占 的弧度相当于2个凸齿和3个小齿缺 所占的弧度。1)大众电磁式曲轴位置传感器 （视频）信号转子外缘设制有24个凸齿 。传感器轴每转一圈相当于发动 机曲轴旋转两圈，所以一个交变信号(即一个信号周期)
12、 相当于 曲轴旋转30(72024=30)、相当于信号转子旋转 15(302=15) 。 2）丰田汽车磁感应式曲轴与凸轮轴位置传感器 vG信号发生器由No.1信号转子、传感线圈G1、G2和磁头等组 成 。G1线圈产生的信号对应于发动机第六缸活塞压缩上止点 前10 ( BTDC 10)、G2线圈产生的信号对应于第一缸活塞 压缩上止点前10 ( BTDC 10)。 检测：检查感应线圈的电阻，冷态下的G1和G2感应线圈电阻 应为125200，Ne感应线圈电阻应为155250。 电磁式凸轮轴曲轴位置传感器电路 上一页v3）磁感应式曲轴位置传感器检测 磁感应式 曲轴位置传感器的检测包括线圈电阻和输出信
13、号检查。v线圈电阻约几百欧姆至1千欧左右，v输出信号采用交流电压档测量，信号电压随 转速升高而升高。v磁感应式曲轴位置传感器若以电压表测量， 只能获得平均电压数值，而用示波器检测则能 得到感应波形。图2-24所示是磁感应冲式曲轴 位置传感器的波形。099 091_3.14v图中显示发动机转速88lrmin时，频率为596Hz，峰值 173V，脉宽158ms。v良好的波形在0V上下的幅值应基本一致，且随发动机转速增 加而增大，幅值、频率和形状在确定的条件(等转速)下是一致 的、可重复的、有规律的和可预测的。v用双踪示波器，可在显示屏上同时显示被检测的曲轴位置传 感器和凸轮轴位置传感器两个波形，从
14、而可检查凸轮轴与曲轴 之间的正时关系。霍尔效应：把一个通有电 流I的长方体形白金导体垂 直于磁力线放入磁感应强 度为B的磁场中时，如图2 - 45所示，在白金导体的 两个横向侧面上就会产生 一个垂直于电流方向和磁 场方向的电压UH，当取消 磁场时电压立即消失。该 电压称为霍尔电压。 3、霍尔式凸轮轴/曲轴位置传感器 霍尔效应.rm凸轮轴位置传感器.swf组成：由转子、永久磁 铁、霍尔晶体管和放大器 组成。永久磁铁霍尔元件触发轮v美国GM公司的霍尔式曲轴v位置传感器安装在曲轴前端，采用触发叶片的结构 型式，在发动机的曲轴皮带轮前端固装着内外两个 带触发叶片的信号轮，与曲轴一起旋转。外信号轮 外缘
15、上均匀分布着18个触发叶片和18个窗口，内信 号轮外缘上设有3个触发叶片和3个窗口，由于内 信号轮外缘上设有3个触发叶片 和3个窗口，由于内信号轮的安 装位置关系，宽度为100弧长 的触发叶片前沿位于第1缸和第4 缸上止点（TDC）前75，90 弧长的触发叶片前沿在第6缸和 第3缸上止点前75，110弧长的 触发叶片前沿在第5缸和第2缸上 止点前75。 v3) 霍尔式曲轴位置传感 器检测v 霍尔式曲轴位置传感器的 检测方法有一个共同的特点 ，v即主要通过测量有无输出脉 冲信号来判断其工作性能是 否良好。v以别克君威的霍尔式曲轴位 置传感器为例。v曲轴位置传感器的控制电路 。v三端子分别为：电源
16、、信号 和搭铁。v当飞轮齿槽通过传感器时， 霍尔传感器输出脉冲信号， 高电位为12V，低电位为 0.3V。v霍尔式曲轴位置传感器检测端子测试条 件测试值A-C点火开 关置 ON”12VB-C发动机 运转O.312V之间变 化A-B A-C拔下传感 器上插头 点火开关 置 “OFF”R=v霍尔式曲轴位置传感器的信号波形 奥迪 v4）快速起动识别功能v有些发动机利用曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感 器有快速起动识别功能，利用发动机转速传感器的信 号识别发动机转速和各相关缸确切的曲轴位置，利用 来自霍尔传感器的信号识别各缸，下面以宝来柴油轿 车为例。v起动发动机时，发动机控制单元必须知道哪缸处于 压缩冲程，以便激活相应的泵喷嘴。发动机控制单元 计算由霍尔传感器产生的信号，该信号监测凸轮轴传 感器上凸齿并确定凸轮轴位置，从而识别各缸。v因为每一个工作循环凸轮轴旋转360，在传感器轮 上有四个凸齿分别代表四个缸的位置，它们相隔90 。为
