桑塔纳汽车传感器原理与故障分析

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1、汽车传感器原理与故障分析-桑塔纳发动机传感器检测目录刖言1第一章汽车传感器ECU执行器的关系概述3 1.1电子控制组件(ECU) 31.2传感器31.3执行器3第二章传感器的检测5 2.1空气流量计52.1.1空气流量计的结构和工作原理52.1.2空气流量计的检测 52.2节气门位置传感器72.2.1节气门位置传感器的作用72.2.2节气门位置传感器的结构与工作原理72.2.3节气门位置传感器的检测 82.3爆震传感器92.3.1爆震传感器的应用背景92.3.2爆震传感器的工作原理 92.3.3爆震信号的判定92.3.4爆震传感器的检测 92.4曲轴位置传感器102.4.1 概述102.4.2

2、曲轴位置传感器的结构和工作原理102.4.3曲轴位置传感器的检测112.5凸轮轴位置传感器112.5.1 概述112.5.2凸轮轴位置传感器的结构和工作原理112.5.3凸轮轴位置传感器的检测 13第三章AJR发动机的电控系统的常见故障143.1蓄电池电压和起动机工作正常，但发动机不能起动或冷起动困难.153.2发动机怠速时抖动153.3喷油器、曲轴位置传感器的检查 15结论16参考文献17致谢18 1前言桑塔纳2000Gsi轿车是上海大众汽车制造厂在上世纪末推出的新车 型，其结构具有一定的普遍性和代表性。(1)概述桑塔纳2000GSi型轿车的AJR 型发动机采用了德国波许(BOSCH)公司最

3、先进的Motronic3.8.2电子控制多点 汽油顺序喷射系统。它是在AFE型发动机Motronic1.5.4系统基础上发展起来 的。该系统采用热膜式空气流量计检测发动机进气流量，可直接反映发动机负荷， 比Motronic1.5.4系统所采用的绝对压力传感器检测进气歧管压力并推算流量 的方法更精确。AJR型发动机的曲轴上装有1个58齿的信号触发轮，用于产 生曲轴转角信号，它比AFE型发动机的分电器中由4齿触发轮产生的转角信号 更为准确。M3.8.2系统能依据进气流量信号和曲轴转角信号准确地控制发动机 混合气空燃比和点火时间，从而极大地降低了汽车排气污染。M3.8.2电子控制 汽油喷射系统由空气

4、供给系统、汽油供给系统、控制系统组成，AJR型发动机电 子控制系统的结构示意图如图1所示。（2）怠速系统的主要部件介绍节气门控 制单元：由节气门电位计G69、怠速节气门电位计G88、怠速开关F60、怠速电 机、应急弹簧组成。节气门控制单元是一个整体，不能拆开，不能调整。节气门 控制单元有四种工作状况:非怠速工况、怠速调节、减速调节和机械应急怠速工 作状况。（3）传感器与附加信号：图1 AJR型发动机电子控制系统的结构示意 图1-热膜式空气流量计2-电子控制单元3-电动汽油泵4-节气门控制组件5- 怠速电机（与节气门控制组件一体）6-进气温度传感器7-油压调节器8-喷油器 9-爆震传感器10-汽

5、油滤清器11-点火线圈12-氧传感器13-冷却液温度传感 器14-转速传感器2热膜式空气流量计G70向发动机控制单元提供进入发动 机汽缸的空气量，使之确定喷油量和点火时间;发动机转速和曲轴位置传感器 G28向发动机控制单元提供发动机转速和曲轴转角信号，起动机转动时若无此信 号则发动机不能发动。凸轮轴位置传感器G40是点火控制的主信号;水温传感器 G62、进气温度传感器G72为喷油和点火正时的修正信号;氧传感器G39向发动 机控制单元提供废气中“剩余氧含量”信号，控制单元根据这个信号修正下一 时刻的喷油量。爆震传感器G61、G66将爆震信号传给控制单元，控制单元对该 缸的点火时间向后推迟。附加信

6、号是与发动机控制单元有关的输入和输出信号， 可以是传感器或开关信号，也可以是与其他控制单元交换的信号。主要有:发动 机转速信号、空调压缩机信号、空调开关信号、车速信号、诊断信号等。（4） 汽车故障自诊断系统：汽车故障自诊断是指汽车控制系统在正常工作时，电控单 元ECU的输入和输出信号都是在一个规定的范围内运行，当控制电路的信号出 现异常时，ECU中的诊断系统就判定该电路信号出现故障并把的故障码储存在随 机储存器（RAM）中，故障码可长期保存，清除故障码需要断开专门的随机储存器 连接电路或者直接断开蓄电池。第一章汽车传感器ECU执行器的关系概述1.1电子控制组件（ECU） ECU以微机为中心。还

7、包括前置的A/D转换器、数字 信号缓冲器以及后置的信号放大器等。微机运算速度快、精度高，能实时控制， 并具备多中断响应等功能。目前除了8位、16位微机外，32位特别是64位微 机已开始逐步使用。而且，不仅有通用型微机和单片机，专用的汽车微机也已研 制出来。正是微机技术突飞猛进的发展促进了汽车电控技术的不断完善。可以说， 当前ECU的发展总趋势是从单系统单机控制向多系统集中控制过渡。不久以后， 汽车电控系统将采用计算机网络技术，把发动机电控系统、车身电控系统、底盘 电控系统及信息与通信系统等各系统的ECU相联结，形成机内分布式计算机网 络，实现汽车电子综合控制。实物如图1-1所示图1-1 ECU

8、实物图 1.2传感器汽车传感器的工作条件极为恶劣，因此，传感器能否精确可靠地工作 至关重要。近年来在该领域中，理论研究及材料应用发展较为迅速，半导体和金 属膜技术、陶瓷烧结技术等迅猛发展。毋庸置疑，智能化、集成化和数字化将是 传感器的未来发展趋势。例如氧传感器，结构图1-2,实物图1-3所示。图1-2 氧传感器结构图图1-3氧传感器实物图1.3执行器执行器用来精确无误地执行ECU发出的命令信号。因此，执行器工 作的精确与否将最终影响电控的成败，正因如此，其工作可靠性和精确性一直作 为研究重点而倍受关注。目前，汽车电控系统的执行器类型繁多，有电磁阀、电 动机、压电元件、点火器、电磁继电器、热电偶

9、等，结构与功能不尽相同。执行 器的发展方向是智能化执行器和固态智能动力装置。综上所述：电控系统主要由 传感器、电子控制组件(ECU)、执行器3个部分组成。传感器作为输入部分，用 于测量物理信号(温度、压力等)，将其转换为4电信号;ECU的作用是接收传感 器的输入信号，并按设定的程序进行计算处理，输出处理结果;执行器则根据ECU 输出的电信号驱动执行机构，使之按要求变化。传感器，ECU，执行器之间的关 系如图1-4所示。图1-4传感器ECU执行器的关系图5第二章传感器的检测 2.1空气流量计2.1.1空气流量计的结构和工作原理热膜式空气质量计安装在空气滤清器和进 气软管之间，主要由导流隔栅、金属

10、滤网、外壳、温度补偿电路、混合电路盒和 线束插座等组成。热膜式空气流量计的实物如图2-1所示图2-1热膜式空气流 量计的实物图桑塔纳AJR发动机是使用热膜式空气流量计，本节主要介绍热膜 式空气流量计的工作原理。热线式空气流量计工作为:当无空气流动时，电桥处 于平衡状态，控制电路输出某一加热电流至热线电阻RH;当有空气流动时，由于 RH的热量被空气吸收而变冷，其电阻值发生变化，电桥失去平衡，如果保持热 线电阻与吸入空气的温差不变并为一定值，就必须增加流过热线电阻的电流IH。 因此，热线电流IH就是空气质量流量的函数。热膜式空气流量计和热线式空气 流量计一样也是利用惠斯登电桥工作的，所不同的是:热

11、膜式不使用白金丝作为 热线，而是将热线电阻、补偿电阻及桥路电阻用厚膜工艺制作在同一陶瓷基片上 构成的。2.1.2空气流量计的检测空气流量计连接电路图2-2 6图2-2空气流量计连接电路图1. 电阻测试(1) 线束导通性测试:将点火开关置于OFF，拔下ECU插接器，拔下热膜式空气 流量计插接器，根据电路图找到空气流量计图形下面的针脚号与ECU信号测试 端口图相应的针脚号，分别测试空气流量计3、4、5号针脚对应至电控单元12、 11、13号针脚的电阻，所有电阻都应低于1Q，否则，更换线束。在实际测量 中，由于测量手法、万用表本身的误差以及被测物体表面的氧化与灰尘等因素， 发生几个欧姆的误差属正常现

12、象，不必拘泥于具体数字。(2) 线束短路性测试:将数字万用表设置在电阻200KQ档，测量空气流量计针脚 2与电控单元针脚11、12、13之间电阻应为8。测量空气流量计针脚与电控单 元针脚:3-11、13;4-12、13;5-11、12之间电阻均应为8。2. 电压测试本项目电压测试有电源电压测试和信号电压测试两部分，其中信号电压测试是 确定空气流量计是否失效的主要依据。(1) 电源电压测试:打开点火开关，将数字万用表设置在直流电压20V档，红色 表针置于空气流量计针脚2,黑色表针置于电瓶负极或发动机进气歧管壳体，打 起动机时应显示12V ;红色表针置于空气流量计针脚4，黑色表针置于电瓶负极 或发

13、动机进气歧管壳体，应显示5V。在实际维修中，应拔下传感器插头，打开 点火开关，测量2号端子与接地间电压，打起动机时应显示12V。此时电控单 元会记录空气流量计的故障码，测试完毕后要使用诊断仪清除故障码。(2) 信号电压测试:分单件测试和就车测试两部分。A. 单件测试:将点火开关置于OFF，拆下空气流量计。将12V电瓶电压施加在空 气流量计电器插座针脚2上，将5V电压施加在空气流量计电器插座针脚4上， 将数字万用表设置在直流电压20V档，测量空气流量计电器插座针脚3和针脚 5,应有1.5V左右电压;用电吹风的出风口紧靠传感器的空气入口，用冷风档向 传感器内吹风时，电压值为2.30.2V;吹风机缓

14、慢远离热膜式空气流量计，随 着距离的增大，电压值应逐渐减小；当吹风机距传感器入口端0.2m时，电压值 应为1.5V左右，。若不能满足上述条件，可以判定空气流量计有故障。B. 就车测试:起动发动机至工作温度，将数字万用表设置在直流电压20V档，测 量空气流量计针脚5的反馈信号，红色表针置于空气流量计针脚5,黑色表针 搭铁，怠速时应显示电压1.5V左右;急踩加速踏板应显示2.8V左右。若不符 合上述变化，或电压反而下降，在电源电压与参考电压完好的前提下，可以断定 空气流量计损坏，必须更换。2.2节气门位置传感器2.2.1节气门位置传感器的作用节气门位置传感器的作用是把汽油机运转过程 中节气门的位置

15、或开启变化率转换成电压信号。该信号输入ECU后用于(1) 修正喷油量(2) 修正点火提前角(3) 影响废气再循环系统的工作(4) 控制自动变速器的工作等2.2.2节气门位置传感器的结构与工作原理桑塔纳AJR发动机的节气门位置传 感器的结构及控制组件如图2-3所示。节气门轴带动滑动电刷在电阻片上滑动， 从而将节气门开度的变化转变为电压的变化。桑塔纳AJR发动机的节气门位置 传感器的工作原理为:当节气门处于怠速开度时，怠速开关触点闭合，3号端子 的电位为0，这样ECU就可以根据此信号确定怠速状态。ECU根据收到5号端 子、3号端子传来的信号判断出发动机的工作状态。电路连接如图2-4所示。 ECU不

16、仅可以根据怠速触点的信号确定怠速状态，而且可以在节气门位置传感器 安装位置发生变化、电阻有误差等情况，将其作为ECU校正节气门开度信号的 基准点。图2-3节气门位置传感器结构图1 1节气门拉索轮2节气门控制器 电位计3紧急运行弹簧4怠速电机5节气门电位计6整体式怠速稳定装置 7怠速开关8 2.2.3节气门位置传感器的检测1)电阻检测线束导通性的检测。 将点火开关置于OFF，拔下此传感器的导线插头，检查节气门控制组件插头端子 至发动机控制单元ECU相应端子(ECU66号端子与传感器1号端子、ECU 59号 端子与传感器2号端子、ECU69号端子与传感器3号端子、ECU62号端子与传 感器4号端子、ECU75号端子与传感器5号端子、ECU67号端子与传感器7号 端子、ECU74号端子与传感器8