电喷发动机传感器单体故障分析

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1、电喷发动机传感器单体故障分析 随着我国交通道路的改善，汽车做为人们出行的主要代步工具，其作用愈来愈明显。就目前汽车发展的现状而言，能源消耗的降低和尾气排放污染的控制是汽车首要必须解决的两个前沿问题。汽车的出现和发展已愈百年，而电子技术和计算机技术的发展和成熟，为汽车能源和排放的良好解决，提供了较为可靠的保障前提。做为汽车心脏的发动机，采用电子控制汽油喷射系统已是大势所趋，势不可挡。在传统的发动机中，使用化油器做为汽车发动机燃油供给装置的矛盾越来越突出，其主要困难在于，如何将相同空燃比的混合气均匀地送达到每一个气缸里，因为汽油和空气所形成的可燃混合气必须经过不同长度和宽度的进气管。很显然，空气若

2、通过不同形状的通道及若干转角时很容易，而燃油颗粒由于其惯性的作用，要经过如此众多的弯道的进气歧管是较为困难的，其结果使汽油颗粒连续地移动到进气歧管的末端，造成歧管末端的混合气过浓。但若为了使其余各缸也有足够的混合气浓度，则必须供给相对过浓的混合气，这样一来进气歧管末端气缸的排气中将会有过多的未完全燃烧的有害成份一氧化碳（CO）和碳氢化合物（HC）。现在，采用多点汽油喷射取代化油器做为燃油供给装置，刚好解决了各气缸中混合气分配不均的问题。这样将喷油器安装于发动机气缸靠近进气门的位置，如此使得每一个气缸可以得到相等的燃油量配给，从而使吸入气缸中的混合气空燃比接近一致，因此，汽车发动机便可以在较稀薄

3、的混合下工作，不仅使汽油消耗减少，同时也可以使尾气排放中的HC和CO的含量降到最底限。然而，怎样才能保证汽车发动机各缸进入的混合气是均匀有效的？怎样才能使这些喷油器按时按要求喷油（即正确的喷油时刻和喷油持续时间）怎样保证进入气缸的可燃混合气迅速准确地得以点燃？怎样使得混合气燃烧与汽车所处行驶环境相适应？如此等等，都是汽油喷射必须要很好解决的问题。就目前汽车发展现状而言，采用电子集中控制系统，便较好地解决了上述的诸多问题。电子集中控制系统的核心部件是控制电脑（ECU），其内经过汽车研究机构的专家们经过大量的科学试验，采集了若干数据，并将这些数据存贮于控制电脑（ECU）内，以适应某些特定车型的具体

4、要求。但是，若想使控制电控很顺利地工作，则离不开发动机不同工况，不同部位的瞬间信号输入，以便使控制电脑（ECU）分析判断和发出若干工作指令。这些输入信号则主要来源于安装在汽车有关部位的各个传感器用于汽车发动机上电子控制系统的传感器，因不同型号或不同出产年份的发动机不同，所采用的数量多少不一，即使同一类型的传感器也有不同的结构型式，但大体上可分为以下几种类型，即进气量检测传感器、性能特征传感器、驾驶控制传感器以及位置传感器等。在电子控制燃油发动机的使用中，一旦有某一个传感器发生故障，都会影响到整个控制系统的良好工作，因此，本文将对每一个传感器基本结构原理、故障检测方法以及传感器的维护保养进行系统

5、的分析研究，以便给广大的电控燃油喷射汽车的使用者、维护者提供一点参考，使您的汽车发动机在强劲的动力下正常运转一、进气量检测传感器 电子控制燃油喷射发动机中，用于检测进入发动机内空气量多少的传感器有两大类，一类是用于间接测量空气量的进气歧管压力传感器（又称为真空度传感器），另一类是直接测量空气量的空气流量传感器。（一）进气歧管压力传感器 进气歧压力传感器，是D型（速度密度型）燃油喷射系统的非常重要的传感器，其作用是将进气歧管内的压力变化转换成电压信号。该信号在控制电脑（ECU）内和发动机转速（由装在分电器内的发动机转速传感器提供信号）来确定进入气缸内的空气量。它不适用于具有废气再循环的发动机。进

6、气歧管压力传感器开始在沃尔沃164型车上使用，后来其改进型广泛应用于达特桑、杰戈娃、梅塞德斯、奔驰、雷诺、萨伯特、大众以及凯迪拉克等车型上。 1、工作原理 进气歧管压力传感器是集信号传感和信号放大于一体的部件。它是由压力转换元件和把压力转换元件输出信号进行放大的集成电路组成。压力转换元件是利用半导体的压电效应制成的硅膜片，该膜片的一面是真空室，另一面通过橡胶管接进气歧管，故承受的是进气歧管的气体压力。硅膜片会在进气歧管压力的作用下产生变形，压力越大硅膜片的变形越大，其电阻值就越大。反之进气压力越小，硅膜片产生的电阻值就越小。在歧管压力传感器内部硅膜片产生的电阻值变化量，通过惠斯通电桥电路可将其

7、转接成为电压信号。由于该信号很微弱，因此在传感器内部设有放大电路进行放大处理，之后，便可以从传感器端子输出相应的电压信号（PIM），该电压信号与进气歧管压力成线性关系。 2、安装部位与接线端子 由于歧管压力传感器内部有放大电路，故需要电源线及电源地线，信号输出线共三根导线，相应地在接线端子上有三个接线端，分别为电源端子（Vcc）、接地端子（E）和信号输出端子（PIM），三端子通过导线连接器及导线与控制电脑ECU相连。 为减少歧管压力传感器内部电子元器件的震动，因此它通常安装在车辆相对振动较小的车体上，并处于进气总管的上方，以防来自进气歧管的窜气侵入压力传感器内，另外歧管压力传感器从下边接受进气

8、管压力也可防止信号传感部分不受污染，因此，通过橡胶管从进气歧管靠近节气门处所采集的进气管气体，是从歧管压力传感器下端接入的。 3、歧管压力传感器的故障分析 由于歧管压力传感器所输出的信号，直接影响着电喷发动机的喷油量，因此，传感器一旦发生故障，则应及时排除之。歧管压力传感器的故障一般多为三种情况，其一是传感器损坏失准，导致输出信号偏差太大，其二是导线连接器故障而导致电源不能输入（Vcc），信号不能输出（PIM），其三是连接歧管压力传感器与进气管间的橡胶管脱落或漏气。 4、单体检测 汽车在使用中一旦发现汽车发动机动力不足，转动无力，性能下降，往往与歧管压力传感器有关，自诊断系统会提示有关故障码。

9、（1）外观检视 检视时，只需从进气歧管靠近节气门端找到橡胶软管，便可在汽车上是找到歧管压力传感器。首先，在关闭点火锁的状态下，检查歧管压力传感器导线连接器的连接情况是否良好，橡胶软管是否脱落。然后启动发动机，查看橡胶软管有无密封不严和漏气现象。（2）仪表测试 A、接通点火开关（ON位），用万用表的直流电压挡（DCV-20）测试接线端子Vcc与E2之间的电压值，该电压值即为ECU加在歧管压力传感器上的电源电压值，其值正常应为：4.5V5.5V之间，若该值不正确，则应检查蓄电池电压或导线间的连接情况，必要时问题可能出在控制电脑ECU上。 B、接通点火开关（ON位），并从歧管压力传感器上拨下真橡胶软

10、管，使歧管压力传感器的进气口与大气相通，此时测试接线端子输出电压信号（PIM与地线E2之间的电压值），其正常值为：3.33.9V之间，若输出电压过高或过低，均说明歧管压力传感器有故障，应予更换。 C、接通点火开关（ON位），拆下歧管压力传感器上的真空橡胶软管，用手持真空泵向歧管压力传感器进气口处施以不同的负压（真空度），边施压边测试接线端子输电压信号PIM与地线E2之间电压值。该电压值应随所施加负压的增长呈线性增长，否则，说明传感器内的信号检测电路有故障，应予以更换。例如皇冠3.0型轿车2JZ-GE发动机有关正常数据如下表所示：负压值（Kpa）13.326.74053.566.7电压值（V）0

11、.30.50.70.91.11.31.51.71.92.1（二）空气流量传感器 空气流量传感器，是L型（质量流量型）电子燃油喷射发动机中最主要的传感器之一。用它测试到的进入气缸的空气流量是用来确定发动机基本喷油持续时间和基本点火提前角的重要参数。因此，空气流量传感器单体的故障检测与分析，对电喷发动机而言，是至关重要的。目前，用来检测空气流量的传感器型式较多，但就其测量原理不同，大致分为三种，即叶板式、涡流式和热线式空气流量传感器。由于三种传感器的结构差异，其单体故障检测各异，现分别加以分析。 1、叶板式空气流量传感器 叶板式空气流量传感器，由于其测量精度高，工作可靠，因此广泛应用于中档汽车的电

12、控发动机上，如丰田佳美、丰田、马自达MPV多用途汽车，都装有该传感器。（1）工作原理： 叶板式空气流量传感器，是利用空气流动产生的压力差推动其内的测量板转动的原理进行测量进入气缸内空气量的。和测量板同轴旋转的电位器将进气量转换成电压信号输送给控制电脑ECU。发动机转动时，当被吸入的空气，经空气滤清器流入空气流量传感器，吸入的空气便推动传感器的测量板转动一定角度，当空气推力与装在测量板后的回位弹簧所产生的弹力相平衡时，测量板即停止转动。测量板打开的角度，随进气量的多少而变化。与测量板同装一轴并随测量板同时在印刷电路板上转动的电位计，随转动角度的不同所计量的电压值也不同，即电位计计量的电压值也随进

13、气量的多少而变化。（2）安装部位及接线端子 叶板式空气流量传感器安装在空气滤清器和节气们体之间，以便准确测量吸入发动机的空气量。在发动机控制中，为了精确求出发动机需要的空气质量流量，需要考虑空气的密度，而空气的密度是随空气的温度、压力而变化的。为了防止因空气温度变化而引起进气质量的检测偏差，在空气流量计中装有进气温度传感器。故叶板式空气流量传感器的接线端子上有空气温度信号（THA）输出（有关进气温度传感器的情况将另外加以分析）。 为了保证电喷发动机的电动燃油泵只在发动机运转时工作，以防误操作，因此在叶板式空气流量传感器内，装有电动燃油泵控制开关，只是在发动机转动时，有空气流入空气流量传感器后，

14、油泵开关才闭合，从而启动燃油泵工作。当发动机停止转动，即使点火开关打开（ON位置），空气流量传感器叶板不转动，油泵也不工作。因此，在叶板式空气流量传感器接线端子上有电动燃油泵控制信号（FC、E1）输出。 叶板式空气流量传感器共有7个接线端子，通过导线连接器，用导线与控制电脑相连，它们分别为：用于燃油泵控制的FC和E1端子，用于输出空气温度信号的THA端子；用于向传感器输入电源电压和接地的VC和E2端子；以及向电脑ECU输出进气量信号的VB和VS端子（采用双信号输出，在ECU中以VB/VS的电压比形式分析进气量，可以消除因电源电压VC的波动而使测量出的进气信号失准的现象）。（3）叶板式空气流量传

15、感器故障分析 叶板式空气流量传感器常见故障可分为五类，其一是叶板故障，通常表现为摆动不灵活，有卡滞现象；其二是因空气流量传感器密封不严导致空气计量不准，如壳体裂纹、接头漏气等；其三是电位器故障，如电位器滑动触点磨损或接触不良；其四是电动汽油泵开关失灵或触点烧蚀；最后是导线连接故障，如接触不良或脱落等。（4）传感器单体检测 汽车行驶中，一旦出现发动机动力不足，行驶无力，转速下降等较为明显的故障，往往会与空气流量传感器有关。 空气流量传感器外观检测 首先检查导线连接接器接触是否良好（插接传感器时，要关闭点火开关），再检查空气流量传感器外壳有无破裂，与进气管连接处有无漏气的现象（在发动机行驶时，可用

16、纸片贴近空气流量传感器，看有无吸力，若有，则漏气，应加以密封紧固，对裂纹可粘修或更换）。发动机停转后，关闭点火开关（OFF位置），用手拨动叶板看其摆动是否平顺，有无卡滞现象，若有应更换。 传感器的电压检测 接通点火开关，但不要起动发动机，然后在控制电脑ECU的相应端子上测量叶板式空气流量传感器输入输出电压值（以判断其性能特征如何），应符合下表规定：端子条件标准电压VVC-E2测量板在任何开度4-6VS-E2测量板全关3.7-4.3测量板全开 0.2-0.5 电阻检测 关闭点火开关（OFF位置），拔下叶板式空气流量传感器上导线连接器，测量对应端子的电阻值，若阻值不符，应更换空气流量传感器，因车型

17、不同，各端子间的电阻值略有差异，现仅以丰田 CROWN 2.85M-E 发动机为例，例表如下供参考：测量端子叶板位置标准电阻（k）E2-VS关闭0.02-0.10E1-FC从全开到全闭0.02-1.0完全关闭任何开度0E2-VC0.10-0.30E2-VB0.20-0.40E2-FC 2、涡流式空气流量传感器 涡流式空气流量传感器直接用电子方法测量进气量。与叶板式空气流量传感器相比具有体积小、重量轻、响应速度快、测量精度高、进气阻力小、无磨损等诸多优点，再加之它输出信号为脉冲值，便于电脑进行处理。但它的制造成本较高，所以目前只有个别高档车装用，如凌志LS400和部分三菱车装用。（1）工作原理

18、涡流式空气流量传感器通常与空气滤清器外壳安装成一体，在其空气通道中央设置一锥体状的涡流发生器。当有空气进入时，便 会在涡流发生器后部不断地产生涡流串，通过测出涡流串的频率即可感知空气流量的大小。用来检测涡流频率的方法有两种，一种是用反光镜检测，另一种是用超声波检测。它们都是将测得的空气流量信号，以与涡流产生相同步的脉冲信号的形式输送给控制电脑ECU。使用反光镜检测涡流频率是把涡流发生器两侧的压力变化，通过导压孔引向由薄金属制成的反光镜表面，使反光镜产生振动，反光镜振动时将发光管（发光二极管）投射的光反射给光电管（光敏三极管），通过电路处理，便可将光电管接受到的反光信号与涡流频率、空气流速相联系

19、，最后确定出进入气缸内的空气体积流量。 超声波检测方式，是利用涡流引起的空气密度变化进行测量的。在空气流动方向的垂直方向装有超声波信号发生器，在其对面安装有超声波信号接收器。从超声波信号发生器发出的超声波，因受涡流造成的空气密度变化的影响，到达超声波接收器时，有时间上的差异，通过测量其相位差并通过放大电路处理使之成为矩形波，由于该矩形波脉冲频率与空气流速相联系，从而确定出进气量的体积流量。目前，汽车上常用的是反光镜检测方法，而未来发展的趋势将是超声波检测方式。（2）安装部位与连接端子 涡流式空气流量传感器通常与空气滤清器外壳安装成一体，并与进气总管上的节气门体相连接。为了便于对进气温度适时检测

20、，涡流式空气流量传感器内，装有进气温度传感器，控制电脑ECU根据进气温度信号（THA），对随气温变化的空气密度进行修正，因此，涡流式流量传感器接线端子上有进气温度信号端子（THA）和进气温度传感器接地端子（E1）。 为保证涡流式空气流量传感器内电路正常工作，通过控制电脑ECU给传感器输入工作电压，其信号端子VC，以及传感器接地端子E2。 涡流式空气流量传感器输出信号端子上常以“KS”为符号来表示。（3）故障分析 汽车在行驶中，一旦发现发动机运转无力，发动机动力变差，往往与空气流量传感器有关，这是由于来自它的信号（KS）是保证发动机基本喷油持续时间和基本点火正时的主要参数。由于涡流式空气流量传感

21、器在制造时，充分考虑了多方影响因素，因而它出现故障的机率较低。在以下的仪表检测中，一旦出现数据与原规定值偏离较大，则需更换新的涡流式空气流量传感器。（4）单体检测 现仅以丰田凌志LS400型轿车所装配的IUEEF发动机用反光镜式涡流空气流量传感器为例，进行传感器单体检测分析。 首先接通点火开关（ON位置），但不启动发动机。此时测量ECU向传感器供电电压，即导线连接器端子VC与E2接地端子间电压，正常值为：4.5V5.5V。 当确定上述电压正常后，便可测量涡流空气流量传感器输出信号端子KS与接地端子E2之间的电压值。测量时，分为两个步骤，第一步是在打开点火开关，发动机不启动时，KS与E2电压值为

22、：4.5V5.5V。第二步，启动发动机，在怠速状态下（1000分/转），Ks与E2端子间电压为脉冲电压，电压值为0.20.4V之间为合适。 3、热线式空气流量传感器 在发动机通道中若放置一发热体，由于热量被空气吸收，发热体变冷。发热体周围通过的空气流量越多，被带走的热量就越多。热线式空气流量传感器就是利用发热体与空气之间的这种热传递现象进行空气流量测量的。由于它测量精度高、响应速度快、进气阻力小、且不会磨损等优点，故广泛用于不同车型上，如别克、尼桑、沃尔沃等车型均采用了这种传感器。（1）工作原理 在热线式空气流量传感器空气通道内，装有热线和冷线，热线为70m粗的白金丝构成，其电阻值随温度而变化

23、，用于感知空气流量的多少。冷线是一个白金薄膜电阻器，其电阻值随进气温度的不同而变化，它是修正进气温度的温度补偿电阻。在传感器内部还装有控制热线电流（以便控制其温度）并产生输出信号的集成线路板。集成电路将热线温度与吸入空气的温度差保持在一特定温度值（100）。当空气流量增大时，由于空气带走的热量增多，为保持热线温度，集成电路使热线通过的电流增大，反之，则减小。这样，流过热线的电流大小便与空气流量之间构成了一定的比例关系，即热线电流随空气流量的增大而增大，随空气流量的减小而减小。热线加热电流在50120mA之间变化，具体值取决于进气空气的质量流量。集成电路不仅控制着热线电流，同时将流过热线的电流大

24、小转换成传感器的输出电压信号输送给控制电脑ECU。 （2）安装部位与接线端子 热线式空气流量传感器安装在发动机空气滤清器与进气总管之间，其后端为节气门体。由于热线安装在进气管路中，在使用一段时间后，热线表面会受空气中灰尘的沾污，从而引起空气流量传感器输出信号的偏差，使其测量精度降低。为克服此问题，在集成电路中设置了一个传感器热线自清洁电路，使得每次关闭发动机时，控制电脑ECU便控制着电路给热丝输送一极限电压值，使热线迅速加热 到1000左右以清除其上的脏物，从而达到自清洁作用，因此，在热线式空气流量传感器导线连接器端子中，有一个由ECU输入自清洁信号的端子。 由于热线式空气流量传感器的热线所需

25、电流较大，其电源的供给是不通过控制电脑ECU的，而是直接取自于蓄电池电压（当然要通过有关继电器）因此，接线端子中有蓄电池供电端子，同时也相应地增设了不通过控制电脑内部的搭铁端子，它做为热丝加热电路的搭铁端子。 热线式空气流量传感器，通过两个接线端子，分别给控制电脑ECU输送热线电流变化的电压信号和冷线电阻变化的电压信号（该信号相当于进气温度传感器THA信号）热线式空气流量传感器除上述搭铁端子外，还另有一个搭铁端子是通过控制电脑ECU内部来搭铁的，它是传感器内部集成电路的搭铁端子。 （3）故障分析 电子控制燃油喷射发动机工作性能的好坏，与空气流量传感器密切相关，就热线式空气流量传感器而言，由它输

26、出的热丝电流变化的电信号以及冷丝电阻变化的电信号，直接影响着发动机燃油喷射和点火正时的确定，由于热线式空气流量传感器所测试的是空气质量流量，因此它便避免了海拔高度的误差。在使用中它出现故障的机率很低，即使有也可通过以下的故障单体检测加以确定，除接线端子接触不良外，往往是其内部测试电路中的电子元器件性能偏移。（4）热丝式空气流量传感器单体检测热丝式空气流量传感器的检测数据，因车型不同略有差异，但是检测方法基本相同，现仅以日产尼桑VG 30E发动机所用热线式空气流量传感器为例，加以测试说明。 热丝自清洁功能的检查 该车自清洁功能信号端子用“F”表示，在不拔下导线连接器的情况下，拆下空气滤清器，拆下

27、空气流量传感器的防尘网。启动发动机，并加速到2500转/分钟以上，之后关闭点火开关（OFF位），此时从拆下防尘网的进气通道处观察热丝能否自动烧红（关闭点火开关5秒后，热丝能加热到1000），并持续大约1秒钟。如无此现象，说明空气流量传感器热丝自清洁功能有故障，若“F”端子接线良好，则需更换空气流量计。 输出信号特性检查 在关闭点火开关（OFF位）前提下，拔下空气流量传感器的导线连接器，并拆下空气流量传感器总成，进行单体测量。测量输出信号之前，需在传感器蓄电池电压输入端子“E”与搭铁端子“D”之间加蓄电池电压（蓄电池正极接E，负极接D），然后按步骤测量传感器输出电压值。 第一步，测静态输出信号值

28、。用电压表测热丝电压输出信号端子“B”与搭铁端子“D”之间电压值，正常值为1.60.5v，如电压不符，则应更换空气流量传感器。 第二步，用嘴或电扇将热空气吹入空气流量计内，同时测量“B”端子与“D”端子间电压值，应有所上升，在吹气时测量的电压值应保持在 2.04.0 V之间,否则应更换之。 第三步，用电吹风分别向空气流量传感器吹热 风和冷风，并测量冷丝信号端子“A”与“D”之间电压值，应有波动变化为合适，否则应更换空气流量传感器。（三）进气温度传感器 进气温度传感器的功用是测量进入气缸内的空气温度，并把该信号输送给控制电脑ECU，以便 使ECU对喷油量进行分析修正，从而获得最佳的空燃比。 1、

29、工作原理 目前，电喷发动机所安装的进气温度传感器，大多是采用热敏电阻做元件的热敏式温度传感器。传感器中装有用半导体材料做成的热敏电阻。将传感器安装在发动机进气管道内，热敏电阻的阻值将随进气温度的变化而变化，控制电脑ECU通过检测来自进气温度传感器内热敏电阻阻值变化而引起其测试电路电压的波动，进而对进气温度进行检测。 2、安装部位与接线端子 在D型电喷系统中（是靠进气压力的变化对进气量进行检测），进气温度传感器无论安装或信号输出都是独立的，它通常安装在空气滤清器的壳体或进气管内，与控制电脑ECU有两个接线端子。其一是进气温度信号线“THA”其二是搭铁接柱“E”。 在采用叶板式或涡流式空气流量传感

30、器的电控系统（L型电喷系统）中，由于吸入空气温度的变化会引起空气密度发生变化，因此需要进气温度传感器和空气流量传感器配合使用，以便于进气量的准确检测。这时，通常将进气温度传感器做为空气流量传感器的一个零件置于其内，因此，进气温度的信号便从空气流量传感器接线端子“THA”处输出。同时，还设有专门的进气温度传感器搭铁端子“E”与控制电脑通过导线相连。 3、故障分析 进气温度传感器出现故障的主要原因往往是其内热敏电阻输出特性偏移，导致检测失准，从而使控制电脑ECU对喷油量的控制指令发生偏差，但进气温度传感器的故障，由于结构较为简单，电喷系统的自诊断系统往往能准确地加以判断。 4、单体检测 为了兼顾“

31、L”型和“D”型电喷系统进气温度传感器的共同特点，在下述的检测时仅以“THA”端子和“E2”端子为统称加以分析。（大多数车型的进气温度传感器接地端子用“E2”） （1）电压检测 打开点火开关，但不要启动发动机，在控制电脑ECU处的“THA”与端子“E2”间测量电压值，在20左右时, 其值应为0.53.4V。否则，则需拆下传感器进行电阻检测。 （2）电阻检测 电阻检测是判定进气温度传感器较为有效的检测方法。不同传感器数据略有不同，但其基本范围大致相同，检测时可用电热吹风或红外线灯向进气温度传感器加热，然后在传感器THA和E2端子测电阻变化值，20时R=2.03.0；40时，R=0.91.3； 6

32、0时，R=0.40.7；检测后，若电阻值不随温度升高而下降，则应更换进气温度传感器。二、发动机性能特征传感器 为保证电子控制燃油喷射发动机能达到节能、降污、动力强劲等目的，电子控制电脑ECU在对点火和喷油进行控制时，要依据安装在发动机不同部位检测到的有关发动机状况性能的信号，对点火和喷油随时加以修正。这些性能信号由诸多传感器加以检测，它们能否及时无误地采集有关信号，直接影响着控制电脑ECU所发出指令是否与发动机状况相符的可靠性和真实性。由于这类传感器往往是反映发动机瞬时所处工况，是发动机所特有的信号反馈器件，因此，对它们的单体检测，有时显得非常重要。另一方面，随着汽车电喷技术的不断发展和完善，

33、将有更多的这类传感器加入其中，从而能较为准确的对发动机工况进行更加全面的检测。但是，对发动机电控系统较具影响力的传感器，目前基本已具备了完整的系统。我们将在下文中对几种常见的易出现故障的发动机性能特征传感器进行分析。 （一）水温传感器 水温传感器的功用是测量发动机冷却水的温度，在发动机低温时给控制电脑ECU提供低温信号，以使喷油器喷出额外的供油量，使发动机快速起动和将发动机快速预热完毕。 1、工作原理 水温传感器通常安装在发动机冷却水通路上，直接与冷却水相接触。水温传感器探头上装有非常敏感的热敏电阻。该热敏元件的电阻值，随冷却水的温度变化而变化，冷却水温度越高，其阻值越低；反之冷却水温度越低，

34、其电阻值越大。当水温低到一定值时，热敏电阻值增大到一特定值，控制电脑将检测到的该电压信号（ECU内有测试电阻与之相串联）进行处理，并向喷油器发出增加喷油量的指令，用以改善冷机的驱动性能。反之，当水温升高到一定值时，ECU使喷油量减少。 2、安装部位及接地端子 水温传感器通常安装在发动机缸体（或缸盖）的冷却水通道上，以便准确检测水温的变化。 水温传感器不需外加电源，因此，只有两个接线端子与控制电脑ECU相连，其一是输出信号端子“THW”，另一个是通过控制电脑搭铁的搭铁端子“E2”。 3、故障分析 水温传感器的故障往往是其热敏电阻感知温度时性能偏移，感知不准，但通过单体电阻值测试可确定其性能优劣。

35、 4、单体检测 （1）电阻检测 水温传感器单体检测时，需关闭点火开关（OFF位），从水温传感器处拔下导线连接器，然后将水温传感器拆下。将拆下的水温传感器置于便于加热的容器内，容器内放上水温表，然后在传感器两接线端子上接电阻表。当水在加热过程中观察并记录水温变化时，水温传感器的电阻值变化情况。不同车型其变化有不同要求，例如丰田系列水温传感器电阻正常值如下表，当测试阻值与标准值偏差较大时，应更换水温传感器。冷却水温度（）电阻值（） 06000 202200 401100 60 600 80250 （2）传感器电路的电压检测 装好水温传感器，并将传感器的导线连接器插好。找到控制电脑ECU上端子“TH

36、W”与“E2”。打开点火开关（ON位）测量“THW”与“E2”间电压值。发动机冷机时（20）时其值应在1.03.0V之间；当发动机水温在热机（80）时，其值应有明显的减小，约为0.11.0V（具体数值因车型而异）。 （二）氧传感器 氧传感器用来检测发动机尾气中氧气分子的浓度，并将其转换为电压信号或电阻信号反馈给控制电脑ECU，控制电脑ECU将根据得到的氧气浓度的反馈信号，对喷油器的计算结果进行修正，使混合气的空燃比更接近理论空燃比。从而保证了燃油的充分燃烧，使尾气排放中有害气体有所减少。 1、工作原理 目前，在电喷发动机中广泛应用的是氧化锆固体电解质式氧传感器。它的基本元件是专用陶瓷体（即二氧

37、化锆ZrO2）。陶瓷体制成“管状”，亦称锆管。锆管内、外表面都附有铂金属层。锆管内侧通大气，外侧暴露在发动机尾气中。发动机运行时，锆管内外氧气发生电离。由于发动机尾气与大气中氧离子含量不一致，因此，含氧量较高的大气中的氧离子便通过锆管渗透到含氧量较低的发动机尾气侧。由于氧离子的转移，使得锆管内外侧金属铂间产生电位差（锆管相当于一个微电池），即电动势。 上述电动势，与发动机尾气中氧的含量有关。当混合气较稀薄时，尾气中氧含量较高，因此，锆管内外侧氧浓度差小，它产生的电动势很小（接近0v），而当混合气较浓时，尾气中氧的含量就少，同时伴有较多的未完全燃烧的CO、HC等，这些成分在铂的催化的作用下，在排

38、气管中又与氧发生反应，几乎将尾气中的本来不多的氧全部耗完，锆管内外侧氧的浓度差突然增大，这时，它产生的电动势较大，接近1.0V。 2、安装部位及接线端子 氧传感器因车型不同，安装数量不一，有的在排气歧管安装一只，有的分别在左右排气管上各装一只；而有些高级轿车，除左右排气管各装一只外，还在经三元催化器转换后的排气管，另外各安装一只辅助氧传感器，以进一步检测排放。 由于氧离子的产生的程度与氧气所处的温度有关，氧传感器的输出电压也将随它所处温度不同而不同。为了保证氧传感器检测信号的精度，在氧传感器内部普遍采用装加热器的方法使其升温，在控制电脑ECU控制下，保证氧传感器温度不随发动机工况变化而变化，从

39、而保持相对恒定，因此它的接线端子上有两个端子是专为给加热器供电的，其一是来自电控主继电器的电源端子“B”，其二是用来控制加热器导通的通向控制电脑ECU的控制端子“HT”。氧传感器输出信号另有两个端子，其一是电压信号端子“OX”，其二是电路搭铁端子“E1”，两端子均与控制电控相应端子相连。 3、故障分析 电控发动机中，氧传感器除通过ECU向供油系统发出反馈信号，以控制空燃比外，在使用三元催化转换器的发动机中，氧传感器的作用更加重要，因为一旦实际空燃比偏离理论空燃比较多，则三元催化转换器对CO、HC和NOx净化能力将急剧下降，排放将严重超标。正是由于氧传感器的重要性，几乎所有的电喷汽车的故障自诊断

40、系统都要对氧传感器进行多项自测，有的车辆还专门设有氧传感器维护指示灯，以提示驾驶员定时对氧传感器进行维护。因此，可以这样认为：利用电控自诊断系统对氧传感器故障进行确认，是一种快速准确而又简便的方法。 汽车在行驶中，一旦出现怠速不稳，耗油量增加，废气排放超标以及由于三元催化转换器堵塞而导致发动机动力下降，甚至启动困难时，可能与氧传感器有关。氧传感器故障往往是信号导线连接不良或脱落，以及氧传感器本身性能失准而无法正常检测而导致信号失效。 4、单体检测（1）氧传感器加热电阻的检测 在关闭点火开关（OFF位）的情况下，拔下氧传感器上的导线连接器，用万用表欧姆挡测量氧传感器加热器两端子“B”与“HT”间

41、的电阻值，该值因车型不同相差较大，但其范围一般在4.040.0之间，如出现断路（R=）或短路（R=0）时，则应更换氧传感器。（2）氧传感器输出信号电压的检测 关闭点火开关(OFF位)，拔下氧传感器导线连接器，将一根长细导线的一端装入氧传感器信号电压输出端子（可参考车型电路图加以确认），然后插好线束插头。 将电压表（最好是指针式，以便于直观观察）负极接蓄电池负极，正极表笔接上述引出导线。 启动发动机，并运转到正常温度（8595），让发动机保持在2500转/分的车速下运转，这时观察电压表指针能否在01.0V之间来回摆动。 记录在10秒内电压表指针摆动次数。在正常情况下，电压表应在0.45V上下不断

42、摆动，10秒内其摆动次数不应少于8次。若少于8次，则说明氧传咸器有故障。这时，可以使发动机以2500转/分的速度运转2分钟以上（自动清除积炭），然后再测试，若仍少于8次，说明氧传感器有故障，则需更换之。 （3）察看氧传感器顶尖端颜色 正常使用的氧传感器与发动机尾气相接触的端面呈淡灰色顶尖，而在汽车使用中，由于汽车维修不当或使用含铅汽油，都会导致氧传感器“中毒”而失效，通过拆下氧传感器而观察其顶尖的颜色，基本上可以了解其性能变化的有关情况。 若氧传感器顶尖呈红棕色，则说明氧传感器“铅中毒”。这是由于汽车使用了含铅汽油所致。凡遇此情况，则应更换新品，不能继续使用，否则，在氧传感器中毒的基础上，还会

43、导致三元催化转换器失效，不仅会使尾气排放超标，严重时还将导致三元转换器堵塞而阻碍发动机尾气排放，使发动机运转无力。 若氧传感器顶尖呈白色，则说明氧传感器“硅中毒”这是由于发动机在维修时，使用了不合要求的硅密封胶。硅胶又叫室温流化胶（RVT），这种密封胶中含有醋酸，醋酸经某些渠道（曲轴箱或气门区）进入尾气之后，会污染氧传感器，使其中毒而失效。凡发现这种情况，在检明原因的基础上，一定要更换氧传感器。 若氧传感器顶尖呈黑色，这是积炭所致。一般情况仍可继续使用。（三）爆震传感器 爆震传感器是将发动机爆震时产生的压力波转变成电信号输送给电脑，电脑ECU中的反馈控制电路根据爆震传感器传来的反馈信号，来调整

44、控制电脑ECU中的点火提前角，使其处于接近发生爆震的最佳角度。 1、工作原理 爆震传感器是利用压电晶体的压电效应制成的传感器，它把燃油燃烧所产生的爆震而传到缸体上的机械震动转换成电信号。 当传感器的敏感元件压电晶体受到外部机械力作用时，晶体的两个极面上就会产生电压。而发动机在爆震时，发动机的震动会传给传感器，压电晶体由于机械震动产生压力的变化，传感器将此压力的变化转换成电压信号，输送控制电脑ECU。考虑到汽车发动机爆震频率一般在7KHZ附近，所以设计上保证了传感器在7KHZ附近输出的电压值最高。 2、安装位置与接线端子 爆震传感器一般安装在发动机缸体而且靠近燃烧室的部位，以便更准确的感知发动机

45、爆震的信号。 由于传感器外壳搭铁较好，因而它的输出信号线仅一根，通过导线连接器与控制电脑ECU相连，其信号常以“KNK”表示。 为了更加准确地检测发动机爆震，通常发动机上装有两个爆震传感器，分别安装在缸体的两个部位，相应地便向控制电脑各输送一个电压信号，即“KNK1”和“KNK2”。 3、故障分析 汽车在行驶中，一旦发现发动机有明显的爆震声，往往是爆震传感器失效所致，爆震传感器一般不易出现故障，大多数情况是导线连接不良，而传感器内部故障也往往是其内导线的断路，或因某种原因而导致的线路故障。 4、单体检测 （1）爆震传感器的故障指示灯检测 电控发动机控制电脑ECU内设有对爆震传感器故障检测的电路

46、，一旦出现故障会通过指示灯提醒驾驶员注意。因此对于爆震传感器而言，维修人员可以用模拟故障的方法，借助故障指示灯对其进行测试。方法如下； 起动发动机，并暧机，使水温达85-95； 按下空调开关，并使发动机怠速运转3分钟； 快速踩下加速踏板，使发动机从怠速状态突然加速到 5000转/分，然后突然松开加速踏板，使发动机回到怠速状态，紧接着再快速踩下加速踏板，又使发动机加速到5000转/分，再突然松开加速踏板，如此重复三次。 如果爆震传器有故障，此时驾驶室内的发动机故障指示灯将闪亮。（2）爆震传感器的电阻检查 在关闭点火开关的情况下，拆下爆震传感器的导线 连接器，用万用表电阻档测量传感器信号端子与外壳

47、间的电阻值，正常时应不导通，为无限大；若导通，则说明其内部有短路故障，应更换之。（3）爆震传感器输出信号的电压检测 关闭点火开关（OFF位），拔开爆震传感器上的导线连接器。起动发动机并怠速运转，用万用表电压档（或示波器）检查爆震传感器的接线端子与搭铁的电压，传感器正常时应有脉冲电压（波形）输出，否则说明传感器已损坏，应更换之。（四）车速传感器 车速传感器用来测量汽车的行驶速度。车速信号主要用于对发动机怠速以及汽车加速与减速期间空燃比的控制。 1、工作原理 车速传感器目前有两种基本形式。一种是舌簧开关型，另一种是光电藕合型。 舌簧开关型车速传感器靠转速表软轴驱动，与转速表软轴一同旋转的是由两块磁

48、铁组成的磁铁机构，舌簧开关固定在传感器底盘上，并感知磁铁的磁场变化。因此，相对于固定的舌簧开关，转速表软轴每转一圈，磁铁的极性变换4次，而极性的变换相应地使舌簧开关触点打开或闭合。这时传感器通过转速表软轴感知车速变化情况，并将车速信号输送给控制电脑ECU。 光电藕合型车速传感器由装在转子上的光栅和在壳内固定的光电藕合器组成，转子由转速表软轴驱动。转子转动时，光栅间断地遮档安装在传感器壳体内的发光二极管的光源，从而使光电藕合器中的光敏晶体管的输出电压发生变化，转速表软轴转一圈，输出20个脉冲电压，再经分频处理后变为4个脉冲，输送给控制电脑ECU。 2、安装部位及接线端子 车速传感器通常装在驾驶室

49、的组合仪表盘上与车速表相连。传感器有二个接线端子，其一是与控制电脑相连 的信号端子“SPD”；其二是搭铁端子。 3、故障分析 在车速表软轴转速正常的情况下，车速传感器一般不出现故障，而较为常见的仅是连接导线脱落或内部导线接触不良， 4、单体检测 现仅以舌簧型车速传感器为例加以说明。 （1）触点通断检测关闭点火开关（OFF位），拔下车速传感器导线连接器，测量信号端子与搭铁间导通情况，传感器触点正常时应处于导通（R0）或断开（R=）两种状态（可以转动车轮测出两种不同状态）。（2）传感器电压检测找出控制电脑ECU导线连接器的SPD端子，用电压表测SPD端子的对地电压。将换档杆置于“N”档，慢慢转动车

50、轮，测量电压值，应为低电平（U0.8V），或为高电平（U4.5），且两种电压值交替变化为合适，否则说明传感器有故障。 三、位置传感器 为了确保电子控制燃油喷射发动机能适时喷油点火，要求控制电脑对汽车发动机内部的曲轴、凸轮轴以及某缸活塞所处的位置加以确定，完成该项工作的是发动机位置传感器。这类传感器为电喷控制电脑ECU提供了最基本的参考信号，是电控发动机最为重要的传感元件，因此对它们的检测也显得较为重要，位置传感器主要由曲轴位置传感器以及发动机转速传感器等组成。发动机转速传感器用来检测发动机转速，曲轴位置传感器用来检测曲轴的转角，控制电脑ECU将这两个传感器信号进行综合分析判断，进而确定发动机各

51、缸活塞所处位置，便于适时点火和喷油。 目前，安装在汽车发动机上的曲轴位置传感器，因检测原理不同，可分为磁脉冲式、光电式和霍尔式三种基本形式。现仅以磁脉冲式为例加以分析。（一）曲轴端的磁脉冲曲轴位置传感器。 1、工作原理： 安装在曲轴前端皮带轮之后的磁脉冲式曲轴位置传感器（如日产公司部分汽车上采用这种型式），它是在皮带轮后端设置一个带有细齿的薄园盘，用以产生信号，因此称之为信号盘。信号盘与曲轴飞轮一同装在曲轴上，并随曲轴一同旋转。在信号盘的外缘，沿着圆周每隔4加工一个轮齿，共有90个轮齿，此外，在信号盘上每隔120布置一个凸缘，共三个凸缘。安装在信号盘边沿的曲轴位置传感器盒，是产生电信号的信号发

52、生器，在传感器盒内有三个在永久磁铁上绕有线圈的磁头，其中一个磁头检测产生曲轴120转角信号，另外二个磁头检测的信号经组合产生曲轴旋转1的转角信号。当信号盘传动时，信号盘的轮齿和凸缘便通过磁头切割磁力线，使感应线圈内磁场变化，从而在感应线圈上产生交变电动势。同时，传感器内有信号放大与成形电路，通过处理将信号输出送给控制电脑ECU，以确定曲轴位置和发动机转速。 2、安装部位与接线端子。 曲轴端磁脉冲曲轴位置传感器，安装在发动机曲轴皮带轮后端的正时齿轮端盖上。它对外有四个接线端子，其中有供给放大整形电路的电源端子“B”和接地端子“E”，另有两个信号输出端子，即曲轴120转角信号端子和曲轴1转角信号端

53、子。 3、故障分析与单体检测。 安装在曲轴端的磁脉冲曲轴位置传感器，因其工作环境较为恶劣，因而出现的故障往往是导线连接器与接线端子接触不良。而对于传感器本身，主要有两个方面需引起注意，其一是轮齿是否有断缺齿现象，发动机拆装时是否有因不甚撬动信号盘而使其变形，进而使信号检测出现偏差；其二是传感器盒内信号发生器以及放大整形电路故障，它们的故障在控制电脑的自诊断系统中有明确的指示，若有问题应更换之。（二）分电器壳内的曲轴位置传感器 1、工作原理 分电器壳内的曲轴位置传感器，由固定在分电器上的转子、托架以及安装在托架上的永久磁铁和耦合线圈组成。转子上制有不同的凸齿，当它随同分电器轴一同转动时，凸齿便切

54、割磁力线，使装在永久磁铁上的耦合线圈产生交变感应电动势，该感应电动势信号输送给控制电脑后，经电脑ECU分析处理，从而确定曲轴即时转角以及发动机转速。 为了便于控制电脑ECU对曲轴转角信号的采样分析，该传感器一般设有三个耦合线圈，并两个转子，其中Ne转子大多采用24个齿并同Ne耦合线圈配合，以测量发动机转速；G转子通常采用一个齿并同两个耦合线圈（G1线圈，G2线圈）配合，用以测定曲轴转角。（通过合理设计使G转子凸齿与G1、G2线圈的最小气隙设定在一缸或某一缸上止点位置）。 2、安装部位及接线端子 该曲轴位置传感器安装在分电器壳内，Ne转子与G转子与分电器轴装在一起，并随分电器轴一同转动，G1线圈

55、与G2线圈在分电器壳内合理布置（4缸发动机对称180布置），Ne线圈单独安装并与Ne转子位于G转子及G1、G2线圈之下。 由于分电器壳内电磁感应曲轴位置传感器无需外加电源，故它的接线端子一般有四根信号线输出，它们分别是G1、G2、Ne和通过控制电脑ECU搭铁的接地线G-。（个别车型采用一个G耦合线圈，相应地输出端子少一个）。其中G1、G2信号提供给控制电脑ECU一个曲轴转角参考信号，用来确定相对于每缸上止点的喷油定时和点火定时，控制电脑用Ne信号检测实际曲轴转角和发动机转速，用以确定基本喷油持续时间和基本点火提前角。 3、故障分析 由于曲轴位置传感器装于分电器壳内部，改善了传感器的外部环境（相

56、对曲轴端传感器而言），因此它出现故障的机会大大降低。若有问题可以通过下述的传感器单体检测对它的故障进行分析。 4、单体检测 电阻检测 关闭点火开关（OFF位），拆下曲轴位置传感器的导线连接器，用欧姆表分别测试G1、G2、Ne与G-端子间的电阻值（耦合线圈电阻），正常阻值一般应在9501250之间，反之，应更换传感器。 检查气隙 取下分电器盖，转动分电器轴（可用手转动发动机皮带轮，或拆下分电器），测量G转子与Ne转子与感应线圈磁头对正时的气隙，标准值为0.20.4mm，如不符合标准值，应调整或更换曲轴位置传感器。 转动分电器轴，不应松旷，否则将影响输出信号的准确性，若松旷严重，应更换分电器总成。

57、 电压检测 关闭点火开关（OFF位），拔下传感器导线连接器，去掉分电器盖，将万用表拨到交流电压（20V）档，用两只表笔分别测试传感器端子G1与G、G2与G、Ne与G间电压值，转动分店器轴，测试万用表都应有脉冲电压产生（02V之间）。这时，说明传感器产生信号正常，否则说明传感损坏应更换之。 四、驾驶控制传感器 为了将驾驶员的控制动作或意志能正确地反馈到控制电脑，以便控制电脑ECU能适时对各控制单元实施良好地控制，以达到人的驾驶愿望与发动机较好地匹配。因此电子控制燃油喷射发动机中，专门设有驾驶控制传感器，即节气门位置传感器。该传感器的检测也很重要，若出现问题，将导致发动机电控部分非正常工作，控制电

58、脑就不能在人与发动机工况之间搭好“桥梁”。 电喷发动机的节气门，大多是由驾驶员通过加速踏板进行操纵的。节气门位置传感器安装在空气滤清器之后的节气门体内，与节气门相连。它为控制电脑提供节气门开度信号，以及节气门处于怠速的电压或电阻信号。ECU根据该信号增加或减少发动机喷嘴喷油量，以完善驾驶者对汽车和发动机功率的不同要求。而怠速信号则主要用于发动机减速断油控制和点火提前角的修正。目前，电喷汽车上装有两种不同结构型式的节气门位置传感器，其一为开关型节气门位置传感器，其二为线性输出型节气门位置传感器。后者对节气门变化情况检测更为全面，更为精确，是今后发展的主导产品。 (一) 开关型节气门位置传感器 1

59、、工作原理 开关型节气门位置传感器，是依靠同节气门轴一同转动的活动触点，与固定在传感器底盘内的怠速触点、大负荷触点相接触，而使连接电路导通的方式对节气门所处位置进行检测的。当节气门处于怠速状态，怠速触点闭合，发动机处于怠速运转工况，此时从传感器内输出因闭合而导通所产生的低电平；同理，当发动机处于大负荷状态，节气门开度增大到一定值时（例如50%左右），传感器大负荷触点与活动触点相通而闭合，因此从该触点输出的信号也为低电平。若节气门处于怠速与设定的大负荷之间区域，活动触点同这两个触点都不接触，此时怠速触点与大负荷触点均输出高电平信号给控制电脑ECU。 2、安装位置与接线端子 开关型节气门位置传感器

60、安装在空气滤清器之后的节气门体内，并与节气门相连。 由于开关型节气门位置传感器信号端子在触点开闭时要向控制电脑输出高低电平信号，因此，在它的接线端子上有电源接线端子“VC”和通过控制电脑搭铁的搭铁端子“E”，另外还有两个信号输出端子，其一是输出确定节气门怠速位置的信号端子“IDL”，其二是输出确定节气门在大负荷位置的信号端子“PSW”。 3、故障与单体检测 由于开关型节气门位置传感器结构简单，其内部仅相当于一个简单的电位器，因此它的故障往往是导通与不导通，故单体检测应从以下入手： 关闭点火开关（OFF位），拔下节气门位置传感器上的导线连接器，用万用表欧姆档测试各端子的通断情况； 关闭节气门（全

61、关或接近全关），此时怠速节气门位置端子“IDL”应导通（即“IDL”与“VC”或“E”之间）； 打开节气门（全开或接近全开）时，大负荷节气门位置端子“PSW”应导通（即“PSW”与“VC”或“E”之间）； 当节气门处于其它位置时（最好在小于50%时测量），两信号端子都应不导通。若检测结果与上述要求不一致，则应调整或更换节气门位置传感器。（二）线性输出型节气门位置传感器。 1、工作原理 线性输出型节气门位置传感器有两个同节气门联动的可动电刷触点，一个是用来检测发动机节气门接近全闭（怠速）时的怠速电刷触点，另一个是检测发动机节气门开度范围的电刷触点。传感器内装有固定不动的与活动电刷触点相接触的基板

62、，它的两端分别与蓄电池正极及搭铁端相连。电刷触点与基板组成一电位器。当节气门转动时，用来检测节气门开度范围的电刷触点随节气门位置的变化而在基板上移动，电位器相应端子输出的电压值发生变化，而且输出电压与节气门位置变化成线性关系。当节气门处于怠速位置时，怠速电刷触点闭合，与怠速触点相连通的信号端子便输出低电平，而其它工况均为高电平。 2、安装位置及接线端子 线性输出型节气门位置传感器安装在空气滤清器之后的节气门体内，与节气门相连。它的接线端子上有四个端子，其中“VC”与“E”为电源端子和接地搭铁端子，另外两端子是节气门怠速位置端子“IDL”和节气门开度检测端子“VTA”。 3、故障与单体检测 电阻检测关闭点火开关（OFF位），拔下节气门位置传感器上导线连接器，分别在节气门不同位置时，测量各端子间电阻值，应与下表相符，否则应调整或更换节气门位置传感器。节气门开度端子VTA-E端子IDL-E端子VC-E全 闭0.20.8k小于2.3k车型固定电阻值全 开2.88.0k无穷大车型固定电阻值从全闭逐渐到全开逐渐增大无穷大车型固定电阻值