进气温度传感器的检测

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1、汽车传感器 汽车传感器作为汽车电子控制系统的信息源，是汽车电子控制系统的关键部件，也是汽车电子技术领域研究的核心内容之一。目前，一辆普通家用轿车上大约安装几十到近百只传感器，而豪华轿车上的传感器数量可多达二百余只。汽车传感器在汽车上主要用于发动机控制系统、底盘控制系统、车身控制系统和导航系统中。 发动机控制系统用传感器发动机控制系统用传感器是整个汽车传感器的核心，种类很多，包括温度传感器、压力传感器、位置和转速传感器、流量传感器、气体浓度传感器和爆震传感器等。这些传感器向发动机的电子控制单元（ECU）提供发动机的工作状况信息，供ECU对发动机工作状况进行精确控制，以提高发动机的动力性、降低油耗

2、、减少废气排放和进行故障检测。 由于发动机工作在高温(发动机表面温度可达150、排气歧管可达650)、振动(加速度30g)、冲击(加速度50g)、潮湿(100%RH，-40-120)以及蒸汽、盐雾、腐蚀和油泥污染的恶劣环境中，因此发动机控制系统用传感器耐恶劣环境的技术指标要比一般工业用传感器高1-2个数量级，其中最关键的是测量精度和可靠性。否则，由传感器带来的测量误差将最终导致发动机控制系统难以正常工作或产生故障。 1.温度传感器温度传感器主要用于检测发动机温度、吸入气体温度、冷却水温度、燃油温度以及催化温度等。温度用传感器有线绕电阻式、热敏电阻式和热偶电阻式三种主要类型。三种类型传感器各有特

3、点，其应用场合也略有区别。线绕电阻式温度传感器的精度高，但响应特性差；热敏电阻式温度传感器灵敏度高，响应特性较好，但线性差，适应温度较低；热偶电阻式温度传感器的精度高，测量温度范围宽，但需要配合放大器和冷端处理一起使用。已实用化的产品有热敏电阻式温度传感器(通用型-50130，精度1.5%，响应时间10ms；高温型6001000，精度5%，响应时间10ms)、铁氧体式温度传感器(ON/OFF型，-40120，精度2.0%)、金属或半导体膜空气温度传感器(-40150，精度2.0%、5%，响应时间20ms)等。冷却水温度传感器的检测冷却水温度传感器安装在发动机缸体或缸盖的水套上，与冷却水接触，用

4、来检测发动机的冷却水温度，冷却水温度传感器的内部是一个半导体热敏电阻（图 1（a），它具有负的温度电阻系数。水温越低，电阻越大;反之，水温越高，电阻越小电控单元根据这一电压的变化测得发动机冷却水的温度，和其他传感器产生的信号一起，用来确定喷油脉冲宽度、点火时刻等。冷却水温度传感器与电控单元的连接如图 2所示。1、结构和电路。冷却水温度传感器的内部是一个半导体热敏电阻（图 1（a），它具有负的温度电阻系数。水温越低，电阻越大;反之，水温越高，电阻越小（图 1（b）。 水温传感器的两根导线都和电控单元相连接。其中一根为地线，另一根的对地电压随热敏电阻阻值的变化而变化。电控单元根据这一电压的变化测得

5、发动机冷却水的温度，和其他传感器产生的信号一起，用来确定喷油脉冲宽度、点火时刻等。冷却水温度传感器与电控单元的连接如图 2所示。2、冷却水温度传感器的检测 （1）冷却水温度传感器的电阻检测 A、就车检查点火开关置于OFF位置，拆卸冷却水温度传感器导线连接器，用数字式高阻抗万用表档，按图 3所示测试传感器两端子（丰田皇冠3.0为THW和E2北京切诺基为B和A）间的电阻值。其电阻值与温度的高低成反比，在热机时应小于1k。 B、单件检查拔下冷却水温度传感器导线连接器，然后从发动机上拆下传感器;将该传感器置于烧杯内的水中，加热杯中的水，同时用万用表档测量在不同水温条件下水温传感器两接线端子间的电阻值，

6、如图 4所示。将测得的值与标准值相比较。如果不符合标准，则应更换水温传感器。 （2）冷却水温度传感器输出信号电压的检测 装好冷却水温度传感器，将此传感器的导线连接器插好，当点火开关置于“ON”位置时，从水温传感器导线连接器“THW”端子（丰田车）或从ECU连接器“THW”端子与E2间测试传感器输出电压信号（对北京切诺基是从传感器导线连接器“B”端子或从ECU导线连接器“2”端子上测量与接地端子间电压）。丰田车THW与E2端子间电压在80时应为0.25-1.OV。所测得的电压值应随冷却水温成反比变化。当冷却水温度传感器线束断开时，如从ECU导线连接器端子“2”（北京切诺基）上测试电压值，当点火开

7、关打开时，应为5V左右。进气温度传感器的检测 1、结构和电路 进气温度传感器通常安装在空气滤清器之后的进气软管上或空气流量计上，还有的在空气流量计和谐振腔上各装一个，以提高喷油量的控制精度。如图 1所示，进气温度传感器内部也是一个具有负温度电阻系数的热敏电阻，外部用环氧树脂密封。它和ECU的连接方式与水温传感器相同。 2、进气温度传感器的检测 （1）进气温度传感器的电阻检测 进气温度传感器的电阻检测方法和要求与冷却水温度传感器基本相同。单件检查时，点火开关置于“OFF”，拔下进气温度传感器导线连接器，并将传感器拆下;用电热吹风器、红外线灯或热水加热进气温度传感器;用万用表档测量在不同温度下两端

8、子间的电阻值，将测得的电阻值与标准数值进行比较。如果与标准值不符，则应更换。 （2）进气温度传感器的输出信号电压值检测 当点火开关置于“ON”位置时，ECU的THA端子与E2端子,进气温度传感器连接器THA与E2端子间的电压值在20时应为0.5-3.4V。 3.流量传感器流量传感器主要用于发动机空气流量和燃料流量的测量。空气流量的测量用于发动机控制系统确定燃烧条件、控制空燃比、起动、点火等。空气流量传感器有旋转翼片式（叶片式）、卡门涡旋式、热线式、热膜式等四种类型。旋转翼片式（叶片式）空气流量计结构简单，测量精度较低，测得的空气流量需要进行温度补偿；卡门涡旋式空气流量计无可动部件，反映灵敏，精

9、度较高，也需要进行温度补偿；热线式空气流量计测量精度高，无需温度补偿，但易受气体脉动的影响，易断丝；热膜式空气流量计和热线式空气流量计测量原理一样，但体积少，适合大批量生产，成本低。空气流量传感器的主要技术指标为：工作范围0.11103立方米/min，工作温度-40120，精度1%。燃料流量传感器用于检测燃料流量，主要有水轮式和循环球式，其动态范围060kg/h，工作温度-40120，精度1%，响应时间小于10ms。电子控制汽油喷射系统的空气流量传感器有多种型式，目前常见的空气流量传感器按其结构型式可分为叶片(翼板)式、量芯式、热线式、热膜式、卡门涡旋式等几种。 一、叶片式空气流量传感器的结构

10、、工作原理及检测 1、叶片式空气流量传感器结构及工作原理传统的波许L型汽油喷射系统及一些中档车型采用这种叶片式空气流量传感器，如丰田CAMRY(佳美)小轿车、丰田PREVIA(大霸王)小客车、马自达MPV多用途汽车等。其结构如图 1所示， 由空气流量计和电位计两部分组成。空气流量计在进气通道内有一个可绕轴摆动的旋转翼片(测量片)，如图 2所示， 作用在轴上的卷簧可使测量片关闭进气通路。发动机工作时，进气气流经过空气流量计推动测量片偏转，使其开启。测量片开启角度的大小取决于进气气流对测量片的推力与测量片轴上卷簧弹力的平衡状况。进气量的大小由驾驶员操纵节气门来改变。进气量愈大，气流对测量片的推力愈

11、大，测量片的开启角度也就愈大。在测量片轴上连着一个电位计，如图 3所示。电位计的滑动臂与测量片同轴同步转动，把测量片开启角度的变化(即进气量的变化)转换为电阻值的变化。电位计通过导线、连接器与ECU连接。ECU根据电位计电阻的变化量或作用在其上的电压的变化量，测得发动机的进气量，如图 4所示。 在叶片式空气流量传感器内，通常还有一电动汽油泵开关，如图 5所示。当发动机起动运转时，测量片偏转，该开关触点闭合，电动汽油泵通电运转；发动机熄火后，测量片在回转至关闭位置的同时，使电动汽油泵开关断开。此时，即使点火开关处于开启位置，电动汽油泵也不工作。 流量传感器内还有一个进气温度传感器，用于测量进气温

12、度，为进气量作温度补偿。叶片式空气流量传感器导线连接器一般有7个端子，如图 5中的39、36、6、9、8、7、27。但也有将电位计内部的电动汽油泵控制触点开关取消后，变为5个端子的。图 6示出了日产和丰田车用叶片式空气流量传感器导线连接器端子的“标记”。其端子“标记”一般标注在连接器的护套上。进气量愈大，气流对测量片的推力愈大，测量片的开启角度也就愈大 2、叶片式空气流量传感器的检测 （1）丰田车叶片式空气流量传感器的检测 图 7所示为丰田PREVIA(大霸王)车2TZ-FE发动机用叶片式空气流量传感器电路原理图。其检测方法有就车检测和单件检测两种。 A、就车检测 点火开关置“OFF”，拔下该

13、流量传感器导线连接器，用万用表档测量连接器内各端子间的电阻。其电阻值应符合表 1所示；如不符，则应更换空气流量传感器。表 1 叶片式空气流量传感器各端子间的电阻（丰田PREVIA车）端子标准电阻(k)温度()VS-E20.2-0.60-VC-E20.20-0.60-10.00-20.00-204.00-7.000THA-E22.00-3.00200.90-1.30200.40-0.7060FC-E1不定- B、单件检测 点火开关置“OFF”，拔下空气流量传感器的导线连接器，拆下与空气流量传感器进气口连接的空气滤清器，拆开空气流量传感器出口处空气软管卡箍，拆除固定螺栓，取下空气流量传感器。 首先

14、检查电动汽油泵开关，用万用表档测量E1-FC端子:在测量片全关闭时，E1-FC间不应导通，电阻为；在测量片开启后的任一开度上，E1-FC端子间均应导通，电阻为0。 然后用起子推动测量片，同时用万用表档测量电位计滑动触点Vs与E2端子间的电阻(如图 8):在测量片由全闭至全开的过程中，电阻值应逐渐变小，且符合表 2所示；如不符，则须更换空气流量传感器。丰田CROWN 2.8小轿车5M-E发动机的叶片式空气流量传感器各端子间电阻标准值如表 3所示。表 2 叶片式空气流量传感器各端子间的电阻（丰田PREVIA车）端子标准电阻()测量片位置FC-E1测量片全关闭0测量片开启VS-E220-600全关闭

15、20-1200从全关到全开 表 3 叶片式空气流量传感器各端子间的电阻(丰田CROWN2.8小轿车5M-E发动机)端子温度()测量片位置标准电阻(k)E2-VS-完全关闭0.02-从关闭到全开0.02-1.00E1-FC-完全关闭-任何开度0E2-THA0-4.00-7.0020-2.00-3.0040-0.90-1.3060-0.40-0.70E2-VC-0.10-0.30E2-VB-0.20-0.40E2-FC-（2）日产车叶片式空气流量传感器的检测 图 9所示为日产车叶片式空气流量传感器电路的检测(端子“标记”有新旧两种)。用万用表档测量各端子之间的电阻时，旧“标记”端子之间应符合表 4

16、所示的标准值，新“标记”端子之间应符合表 5所示的标准值。否则，应更换空气流量传感器。表 4 空气流量传感器旧“标记”各端子间电阻值（日产车）触点端子标准电阻值()测量片位置电动汽油 泵开关测量片关闭 (触点打开)36-390测量片打开 (触点关闭)电位计6-9250-350-6-8150-250-8-950-150-7-80- 测量片由全闭到全开表 5 叶片式空气流量传感器新“标记”各端子间电阻值（日产车）端子电阻值()测量片位置33-35约100-33-34约200-32-330-测量片滑动时32-340-测量片滑动时25-34阻值随外界温度而定（3）五十铃车叶片式空气流量传感器的检测 电

17、位计与空气流量计的内部接线如图 10所示。工作时，滑动臂在电位计的电阻片上滑动，端子7与8之间的电压U和端子6与9之间的电压UB作为输入信号输入电控单元中。 在检查时，取下空气流量传感器的导线连接器，将万用表(电阻档)接在6、7端子上，使测量片平稳地张开，其间的电阻值是逐渐变化的；6与9端子之间的阻值为350-400，空气温度传感器27与6之间的电阻值为0.30-1OK。 电动汽油泵触点39和36端子之间在测量片全闭时不导通(断开)；测量片只要稍一转动，39和36端子之间便导通。二、卡门涡旋式空气流量传感器的检查 1、卡门涡旋式空气流量传感器结构和工作原理卡门涡旋式空气流量传感器的结构和工作原

18、理如图 11所示。在进气管道正中间设有一流线形或三角形的涡流发生器，当空气流经该涡流发生器时，在其后部的气流中会不断产生一列不对称却十分规则的被称为卡门涡流的空气涡流。根据卡门涡流理论，这个旋涡行列是紊乱地依次沿气流流动方向移动，其移动的速度与空气流速成正比，即在单位时间内通过涡流发生器后方某点的旋涡数量与空气流速成正比。因此，通过测量单位时间内涡流的数量就可计算出空气流速和流量。测量单位时间内旋涡数量的方法有反光镜检出式和超声波检出式两种。图 12所示是反光镜检出式卡门涡旋流量传感器，其内有一只发光二极管和一只光敏三极管。发光二极管发出的光束被一片反光镜反射到光敏三极管上，使光敏三极管导通。

19、反光镜安装在一个很薄的金属簧片上。金属簧片在进气气流旋涡的压力作用下产生振动，其振动频率与单位时间内产生的旋涡数量相同。由于反光镜随簧片一同振动，因此被反射的光束也以相同的频率变化，致使光敏三极管也随光束以同样的频率导通、截止。ECU根据光敏三极管导通、截止的频率即可计算出进气量(图 11)。凌志LS400小轿车即用了这种型式的卡门涡旋式空气流量传感器。 图 13 所示为超声波检出式卡门涡旋式空气流量传感器。在其后半部的两侧有一个超声波发射器和一个超声波接收器。在发动机运转时，超声波发射器不断地向超声波接收器发出一定频率的超声波。当超声波通过进气气流到达接收器时，由于受气流中旋涡的影响，使超声

20、波的相位发生变化。ECU根据接收器测出的相应变化的频率，计算出单位时间内产生的旋涡的数量，从而求得空气流速和流量，然后根据该信号确定基准空气量和基准点火提前角。 2、卡门涡旋式空气流量传感器的检测 以丰田凌志LS400轿车1UZ-FE发动机用反光镜检出式空气流量传感器为例。该传感器与ECU的连接电路如图 14所示。 （1）电阻检测 点火开关置“OFF”，拔下空气流量传感器的导线连接器，用万用表电阻档(如图 14所示)测量传感器上“THA”与El端子之间的电阻，其标准值如表 6所示。如果电阻值不符合标准值，则更换空气流量传感器。 表 6 卡门涡旋式空气流量传感器THA-E1端子间的电阻（丰田凌志

21、LS400轿车）端子标准电阻(k)温度()THA-E110.0-204.0-7.002.0-3.0200.9-1.3400.4-0.760 （2）空气流量传感器的电压检测 插好此空气流量传感器的导线连接器，用万用表电压档检测发动机ECU端子THA-E2、Vc-E1、KS-E1间的电压，其标准电压值见表 7所示。若电压不符合要求，则按图 15所示进行故障诊断。表 7丰田凌志LS400轿车1UZ-FE发动机 ECU THA-E2、VC-E1、KS-E1端子电压端子电压（V）条件THA-E20.5-3.4怠速、进气温度204.5-5.5点火开关ONKS-E12.0-4.0(脉冲发生)怠速VC-E14

22、.5-5.5点火开关ON 三、热线式空气流量传感器的检查 1、结构和工作原理热线式空气流量传感器的基本结构由感知空气流量的白金热线(铂金属线)、根据进气温度进行修正的温度补偿电阻(冷线)、控制热线电流并产生输出信号的控制线路板以及空气流量传感器的壳体等元件组成。根据白金热线在壳体内的安装部位不同，热线式空气流量传感器分为主流测量、旁通测量方式两种结构形式。图 18所示是采用主流测量方式的热线式空气流量传感器的结构图。它两端有金属防护网，取样管置于主空气通道中央，取样管由两个塑料护套和一个热线支承环构成。热线线径为70m的白金丝(RH)，布置在支承环内，其阻值随温度变化，是惠斯顿电桥电路的一个臂

23、(图 19)。热线支承环前端的塑料护套内安装一个白金薄膜电阻器，其阻值随进气温度变化，称为温度补偿电阻(RK)，是惠斯顿电桥电路的另一个臂。热线支承环后端的塑料护套上粘结着一只精密电阻(RA)。此电阻能用激光修整，也是惠斯顿电桥的一个臂。该电阻上的电压降即为热线式空气流量传感器的输出信号电压。惠斯顿电桥还有一个臂的电阻RB安装在控制线路板上。 热线式空气流量传感器的工作原理是:热线温度由混合集成电路A保持其温度与吸入空气温度相差一定值，当空气质量流量增大时，混合集成电路A使热线通过的电流加大，反之，则减小。这样，就使得通过热线RH的电流是空气质量流量的单一函数，即热线电流IH随空气质量流量增大

24、而增大，或随其减小而减小，一般在50-120mA之间变化。波许LH型汽油喷射系统及一些高档小轿车采用这种空气流量传感器，如别克、日产MAXIMA(千里马)、沃尔沃等。 2、热线式空气流量传感器的检测 （1）日产MAXIMA车VG3OE发动机热线式空气流量传感器的检测图 20所示为日产VG3OE发动机热线式空气流量传感器的电路。 A、检查空气流量传感器输出信号 拔下此空气流量传感器的导线连接器，拆下空气流量传感器；按图 21所示，将蓄电池的电压施加于空气流量传感器的端子D和E之间(电源极性应正确)，然后用万用表电压档测量端子B和D之间的电压。其标准电压值为(1.60.5)V。如其电压值不符，则须

25、更换空气流量传感器。在进行上述检查之后，给空气流量传感器的进气口吹风，同时测量端子B和D之间的电压。在吹风时，电压应上升至2-4V。如电压值不符，则须更换空气流量传感器。 B、检查自清洁功能 装好热线式空气流量传感器及其导线连接器，拆下此空气流量传感器的防尘网，起动发动机并加速到2500r/min以上。当发动机停转后5s，从空气流量传感器进气口处，可以看到热线自动加热烧红(约1000)约1s。如无此现象发生，则须检查自清信号或更换空气流量传感器。 （2）日产CA18E型发动机热线式空气流量传感器的检查 A、就车检查先拆下空气流量传感器的导线连接器(如图 22所示)，检查线束一侧B端子与搭铁间的

26、电压，其基准电压为12V。其次，则按单件检查方法检查端子31与搭铁端之间的电压。 B、单件检查 如图 23(a)所示，在B、C两端子间加上12V电压，然后检查D、C两端子间的输出电压。这时应该注意，外加电压的端子不能搞错(B端子与蓄电池的正接线柱相连，C端子与蓄电池的负接线柱相连)。如果接错就有可能损坏空气流量传感器。然后按图 23(b)所示，在吹入空气的情况下，测量空气流量传感器输出电压的变化，其标准为:当没有空气吹入时，电压约为0.8V；当有空气吹入时，电压约为2.OV。 2.压力传感器 压力传感器主要用于检测气缸负压、大气压、涡轮发动机的升压比、气缸内压、油压等。吸气负压式传感器主要用于

27、吸气压、负压、油压检测。汽车用压力传感器应用较多的有电容式、压阻式、差动变压器式（LVDT）、表面弹性波式（SAW）。电容式压力传感器主要用于检测负压、液压、气压，测量范围20100kPa，具有输入能量高，动态响应特性好、环境适应性好等特点；压阻式压力传感器受温度影响较大，需要另设温度补偿电路，但适应于大量生产；LVDT式压力传感器有较大的输出，易于数字输出，但抗干扰性差；SAW式压力传感器具有体积小、质量轻、功耗低、可靠性高、灵敏度高、分辨率高、数字输出等特点，用于汽车吸气阀压力检测，能在高温下稳定地工作，是一种较为理想的传感器。压力传感器 压力传感器检测的量程为10kPA 真空（车载诊断O

28、BD蒸发漏油检测）到180mPA。满量程压力测量变化的要求是18000：1。压力传感器主要用于检测气缸负压、大气压、涡轮发动机的升压比、气缸内压、油压等。吸气负压式传感器主要用于吸气压、负压、油压检测。汽车用压力传感器应用较多的有电容式、压阻式、差动变压器式（LVDT）、表面弹性波式（SAW）。LVDT式压力传感器易于数字输出，但抗干扰性差；SAW式压力传感器具有体积小、质量轻、功耗低、可靠性高、灵敏度高、分辨率高、数字输出等特点，用于汽车吸气阀压力检测，能在高温下稳定地工作，是一种较为理想的传感器。1）压阻式压力传感器应用半导体键合工艺和背蚀工艺,在一块硅片上可以大批量制作上千或更多的电子敏

29、感元件。20年来，由于传感器的尺寸向小型化发展，而硅片的尺寸变大，降低了传感器的价格和成本。压阻式传感器具有信号调制、自校、非线性和温漂、信号输出的功能，全温度范围内达到高精度，几乎达到了产品完全互换的程度。一、半导体压敏电阻式进气歧管绝对压力传感器的检测 1、结构原理半导体压敏电阻式进气歧管绝对压力传感器（图 1）由压力转换元件（硅膜片）和把转换元件输出信号进行放大的混合集成电路组成。压力转换元件是利用半导体的压阻效应制成的硅膜片。硅膜片的一侧是真空室，另一侧导入进气歧管压力，所以进歧管内绝对压力越高，硅膜片的变形越大，其变形量与压力成正比。附着在薄膜上的应变电阻的阻值则产生与其变形量成正比

30、的变化。利用这种原理，可把进气歧管内压力的变化变换成电信号。 2、半导体压敏电阻式进气歧管压力传感器的检测 （1）皇冠3.0轿车2JZ-GE发动机用半导体压敏电阻式进气歧管绝对压力传感器的检测。皇冠3.O轿车2JZ-GE发动机用半导体压敏电阻式进气歧管绝对压力传感器与ECU的连接电路如图 2所示。 A、传感器电源电压的检测点火开关置于“OFF”位置，拔下进气歧管绝对压力传感器的导线连接器，然后将点火开关置于“ON”位置（不起动发动机），用万用表电压档测量导线连接器中电源端VCC和接地端E2之间的电压如图 3，其电压值应为4.5-5.5V。如有异常，应检查进气歧管绝对压力传感器与ECU之间的线路

31、是否导通。若断路，应更换或修理线束。B、传感器输出电压的检测将点火开关置于“ON”位置（不起动发动机），拆下连接进气歧管绝对压力传感器与进气歧管的真空软管（图 4）。在ECU导线连接器侧用万用表电压档测量进气歧管绝对压力传感器PIM-E2端子间在大气压力状态下的输出电压（图 5），并记下这一电压值；然后用真空泵向进气歧管绝对压力传感器内施加真空，从13.3kPa（100mmHg）起，每次递增13.3kPa（100mmHg），一直增加到66.7kpa（500mmHg）为止，然后测量在不同真空度下进气歧管压力传感器（PIM-E2端子间）的输出电压。该电压应能随真空度的增大而不断下降。将不同真空度下

32、的输出电压下降量与标准值相比较，如不符，应更换进气歧管压力传感器。皇冠3.0轿车2JZ-GE发动机和丰田HIACE小客车2RZ-E发动机进气歧管压力传感器的标准输出电压值如所示。表 1 进气歧管绝对压力传感器的真空度与输出电压的关系真空度kpa（mmHg）13.3（100）26.7（200）40.0（300）53.5（400）66.7（500）电压值（V）0.3-0.50.7-0.91.1-1.31.5-1.71.9-2.1 （2）北京切诺基轿车用半导体压敏电阻式进气歧管绝对压力传感器的检测北京切诺基轿车用半导体压敏电阻式进气歧管绝对压力传感器与ECU的连接如图 6所示。传感器与ECU有三根导

33、线相连：ECU向传感器供电的电源线（输入传感器的电压为4.8-5.1V），传感器的信号输出线和传感器的接地线。在发动机怠速运转时，进气歧管的真空度高（绝对压力低），传感器的电阻值大，如图 7所示，传感器输出1.5-2.1V的低电压信号；当节气门全开时，歧管真空度低（绝对压力高），传感器电阻小，传感器输出3.9-4.8V的高电压信号。 A、传感器电源电压的检测 用万用表电压档测试ECU线束端子6的电压值。当点火开关接通（ON）时，该电压应为5V0.5V；再用万用表测试传感器端子C电压值，其电压值也应为5V0.5V。如不符，则为传感器电源线断路或连接器接触不良。 B、传感器、输出电压信号值的检测

34、用万用表的电压档测试传感器端子B的输出电压。当点火开关接通（ON）而发动机未起动时，传感器的输出电压值应为4-5V；当发动机在热机空档怠速运转时，输出电压应降到1.5-2.1V。此时，如从ECU线束侧1端子处测试，其电压值也应是上述数值；如不符，则为传感器信号连线断路或连接器接触不良。 C、测试传感器的接地情况 用万用表档，从传感器的端子A处，测试其接地电阻。如电阻值不为零或电阻值较大，多数为导线断线或ECU插接件连接不良，应予修理或更换线束。 D、测试ECU传感器地线的接地情况 用万用表档测试ECU传感器地线（端子4）与ECU电源地线（端子11或12）间的电阻值及ECU电源地线（端子11或1

35、2）与发动机地线接柱（发动机接地线在气缸体右侧机油尺管的安装螺栓上）之间的电阻值。若它们之间的电阻值均为0或1或更大，则传感器地线接地不良，应查明原因并予以排除。若ECU传感器地线与ECU电源地线间断路，且查不出原因，则应更换ECU。 二、真空膜盒式进气歧管绝对压力传感器的检测 1、结构和工作原理真空膜盒传动的可变电感式进气歧管绝对压力传感器（图 8）主要由膜盒、铁心、感应线圈和电子电路等组成。膜盒是由薄金属片焊接而成，其内部被抽成真空，外部与进气歧管相通。外部压力变化将使膜盒产生膨胀和收缩的变化。置于感应线圈内部的铁芯和膜盒联动。感应线圈由两个绕组构成（图 9），其中一个与振荡电路相连，产生

36、交流电压，在线圈周围产生磁场，另一个为感应绕组，产生信号电压。当进气歧管压力变化时，膜盒带动铁心在磁场中移动，使感应线圈产生的信号电压随之变化。该信号电压由电子电路检波、整形和放大后，作为传感器的输出信号送至ECU。 2、传感器输出信号电压值的检测 由于这种传感器（早期波许D-Jetronic系统用）是利用12V电源完成变压作用的，所以拔下插座就无法检查传感器的好坏。检测时，将万用表（电压档）的表笔分别插入导线连接器与两端子接触（图 10），测量其输出电压。测量方法如下：在不动插座的情况下闭合点火开关（ON），将万用表表笔与Vs、E端子接触。在开放真空管道、加上大气压的情况下，电压值约为1.5

37、V，而在用嘴巴对真空管道吸气的情况下，电压值应从1.5V起向降低方向变化；发动机怠速运转时，电压值约为0.4V，而当发动机转速升高时，此电压值也升高。进气歧管压力传感器简称为进气压力传感器，它的种类较多，就其信号产生原理，可分为压阻式、电容式、膜盒传动的差动变压器式和表面弹性波式等，其中电容式和压阻式进气压力传感器在当今发动机电子控制系统中应用较为广泛。1压阻式进气压力传感器该进气压力传感器利用的是半导体的压阻效应，因其具有尺寸小，精度高，成本低和响应性、再现性、抗振性较好等优点，现今得到了广泛的应用。它是由压力变换元件和把变换元件输出信号进行放大的混合集成电路等构成的。 (1)压阻效应 单晶

38、硅材料在受到应力作用后，其电阻率发生明显变化的现象，称为压阻效应。利用硅的压阻效应和微电子技术制成的压阻式传感器，具有灵敏度高、动态响应好、精度高、易于微型化和集成化等特点，因此目前得到广泛应用。早期的压阻式传感器是利用半导体应变片制成的粘贴型压阻式传感器。20世纪70年代以后，研制出了圆周边缘固定的硅膜片与力敏电阻一体化的扩散型压阻式传感器。这种传感器易于批量生产，能够方便地实现微型化、集成化和智能化，因而受到人们普遍重视，并重点开发具有代表性的新型传感器，发动机燃油喷射系统采用的压阻式歧管压力传感器就是其中的一种。(2)压阻式歧管压力传感器的结构 歧管压力传感器的全称是进气歧管绝对压力传感

39、器(Manifold Absolute Pressure Sensor，MAPS)，其功用是通过检测进气歧管或稳压箱内空气压力来反映发动机的负荷状况，并将发动机负荷状况转变为电信号输入发动机电子控制单元(ECU)。MAPS是一种间接测量发动机进气量的传感器。燃油喷射式发动机采用的歧管压力传感器主要有压阻式和电感式(即波纹管与差动变压器组合式)两种。其压力转换元件是利用半导体的压阻效应制成的硅膜片。硅膜片的一面是真空室，另一面导入进气歧管压力。硅膜片约为3mm的正方形，其中部经光刻腐蚀形成直径约2mm、厚约50mm的薄膜，薄膜周围有4个应变电阻，以单臂电桥方式连接。由于薄膜一侧是真空室，因此薄膜

40、的另一侧即进气歧管内绝对压力越高，硅膜片的变形越大，其应变与压力成正比，附着在薄膜上的应变电阻的阻值随应变成正比地变化，这样就可以利用单臂电桥将硅膜片的变形变成电信号。因为输出的电信号很微弱，所以需用混合集成电路进行放大后输出。这种压阻式进气压力传感器输出的信号电压，具有随进气歧管绝对压力的增大呈线性增大的特性。图2-17中的4个应变电阻为提高传感器的灵敏度一般都采用差动电桥方式。即R2和R4在膜片变形时受到拉力，电阻是随压力加大而变化的；R1和R3是受压力的，电阻是随着压力的增大而减小的，这种接法比单桥臂(即一个桥臂接应变片)和双桥臂式的接法提高输出电压2倍和4倍左右(各桥臂用相同电阻的应变

41、片情况下)。早期也有采用单臂式电桥，双臂式电桥(即R2、R3或R1、R4分别采用受拉和受压的桥臂)。这种半导体应变片比金属应变片有精度高、尺寸小、重量轻、易于生产、通用性强、测量范围广等优点。所以4个半导体应变片臂接成差动电桥形式是目前进气压力传感器最先进的一种。硅膜片一般用线膨胀系数接近于单晶硅(线膨胀系数为24410-6)的铁镍锆合金(线膨胀系数为4710-7)制成，设置在硅膜片与传感器底座之间，用于吸收由于底座材质与硅膜片热膨胀系数不同而加到硅膜片上的热应力，从而提高传感器的测量精度。硅膜片与壳体以及底座之间组成的腔室为真空室。壳体顶部设有排气孔，利用排气孔将该腔室抽真空后，再用锡焊密封

42、排气孔，从而形成真空室。真空室为基准压力室，基准压力为0。在真空管的进气口，一般设有滤清器，用于过滤进气中的尘埃或杂质，以免膜片受到腐蚀和脏污而导致传感器失效。(3)压阻式歧管压力传感器工作原理 压阻式歧管压力传感器的工作原理如图2-18所示，硅膜片一面通真空室，另一面导入进气歧管压力。在压力作用下，硅膜片就会产生机械应变而产生应力，应变电阻的阻值在膜片应力的作用下就会发生变化，单臂电桥上电阻值的平衡就被打破(为了便于理解，下面将硅膜片由机械应变而产生应力的现象夸大为产生变形)，当电桥的输入端输入一定的电压或电流时，在电桥的输出瑞就可得到变化的信号电压或信号电流。在圆形硅膜片周边固定的情况下，

43、均匀分布的压力p作用到膜片上的应力分布表达式为 由r、t的计算公式作出圆形平面膜片上各点应力分布曲线可得：当x0，即为拉应力；当x=0635r时，r=0，即没有压应力；当x0635r时，r0，即为压应力；当x=0812r时，t=0，r0，即仅有压应力。在制作四个阻值相等的应变电阻时，如果将电阻R1、R4。制作在x0635r的位置上，将电阻R1、R3制作在x=0812r的位置上，那么在膜片拉应力作用下，R2、R4将产生正向增量(R)，R1、R3将产生负向增量(-R)，如图2-17所示。当电桥的输入端加上固定的电压Ucc时，在电桥的输出端得到的信号电压Uo为当圆形硅膜片的半径比应变电阻的几何尺寸大

44、得多时，电阻阻值的变化率为因为x=0812r时，t=0，所以由式(2-2)式(2-5)可得电桥输出电压Uo为由此可见，当传感器结构和输人电压一定时，作用在圆形硅膜片上的压力越高，则输出电压越高。 当发动机工作时，进气歧管内的部分空气经传感器进气口和滤清器作用在硅膜片上，硅膜片就会产生变形，应变电阻的阻值就会发生变化，电桥输出电压随之变化。因为进气压力随进气流量的变化而变化，当节气门开度增大(即进气流量增大)时，空气流通截面积增大，气流速度降低，进气压力升高，膜片的变形量增大，应变电阻的变化率增大，电桥输出的电压升高，经集成电路进行比例放大后，传感器输入电子控制单元(ECU)的信号电压升高。反之

45、，当节气门开度由大变小(即进气流量减小)时，进气流通截面积减小，气流速度升高，进气压力降低，膜片的变形量减小，应变电阻的变化率减小，电桥输出电压降低，经过比例放大后，传感器输入：ECU的信号电压降低。由于压阻式歧管压力传感器的功能部件是硅膜片和应变电阻，其工作参数取决于作用在膜片上的压力大小，因此传感器的取样压力应从压力波动较小的部位选取。桑塔纳2000Gli型轿车进气压力从稳压箱(动力腔)处取样，可以避免压力波动对检测信号产生的影响。2电容式进气压力传感器电容式进气压力传感器是使氧化铝膜片和底板彼此靠近排列，形成电容，利用电容依膜片上下的压力差而改变的性质，获得与压力成正比的电容值信号，如图

46、2-19所示。它事实上是一个变间隙电容式压力传感器。两个极板之间的电容与其两极板之间的间隙成反比(在其他参数不变的条件下)。在它受外力时，极板之间的间隙发生变化，其电容随之变化。把电容式传感器作为振荡器谐振回路的一部分，当进气压使电容发生变化时，电振荡回路的谐振频率发生相应的变化，其输出信号的频率与进气歧管绝对压力成正比。其频率大约在80120Hz内变化。微机控制装置根据信号的频率便可算出进气歧管的绝对压力。3声表面波(SAW)式进气压力传感器该进气压力传感器的结构如图2-20a所示。它是在一块压电基片上用超声波加工出一薄膜敏感区，上面刻制换能器(压敏SAW延时线)，换能器与电路组合成振荡器。

47、为了提高测量精度，补偿温度对基片的影响，在薄膜敏感区边缘设置一个性能相同的换能器(温基SAW延时线)。换能器是在抛光的压电基片上设置两个金属叉指构成的，如图2-20b所示。若在输入换能叉指T1上加电信号，便由逆压电效应在基片表面上激励起声表面波，传播到换能叉指T2变换成电信号，经放大后反馈到T1，以便保持振荡状态。声表面波(SAW)在两个换能叉指之间的传播时间即是所获得的延迟时间，其大小取决于两换能叉指间的距离。由于导入的歧管压力作用于压电基片上，压力变化将在薄膜敏感区产生应变，即使换能叉指间距离发生变化，因而声表面波传播的延迟时间相应变化。根据与延迟时间成反比的振荡频率，即可输出压力信号。4

48、膜盒传动的差动变压器式进气压力传感器膜盒传动的差动变压器式进气压力传感器主要由膜盒、铁心、感应线圈和电子电路等组成。膜盒是由薄金属片焊接而成，其内部被抽成真空，外部与进气歧管相通，膜盒外表压力变化将使其产生膨胀和收缩的变化。置于变压器感应线圈内部的铁心与膜盒联动，如图2-2l所示。 差动变压器由一次绕组(接振荡器的线圈)与两个二次绕组和插入可移动的铁心组成。两个二次绕组反相串联。当一次绕组加上振荡器产生的交流电压时，在二次绕组中产生感应电动势。当铁心在中间位置时(即在发动机无负荷时)，两个二次绕组产生大小相等的电动势，由于它们反相串联，输出的电压为两个电动势之差，所以为零；在发动机有负荷时，进

49、气歧管压力变化，则膜盒带动铁心向一个方向移动，这时两个二次绕组中电动势大小不等，相减后不为零，即有一定的输出交流电压。负荷越大，铁心移动距离亦越大，两个二次绕组中的电动势相差越大，即输出越大。再将这个随进气歧管压力变化而变化的输出交流电压，经整流滤波后，送至微机2）电容式压力传感器电容式压力传感器主要用于检测负压、液压、气压，测量范围20100kPa，具有输入能量高，动态响应特性好、环境适应性好等特点。主要有接触型微机械加工电容式压力传感器和陶瓷电容式压力传感器等类型。3）不锈钢多晶硅压力传感器不锈钢多晶硅压力传感器用在汽车上测量高压达到180mPa。这种传感器的不锈钢柱体末端封闭，其下部是很

50、薄的硬膜片。当流体压力增大时，作用于膜片的内表面，使膜片产生变形，多晶硅应变敏感元件通过蒸发工艺淀积在不锈钢膜片的外部，并和惠斯顿电桥电路连接。 4.位置和转速传感器位置和转速传感器主要用于检测曲轴转角、发动机转速、节气门的开度、车速等。目前汽车使用的位置和转速传感器主要有交流发电机式、磁阻式、霍尔效应式、簧片开关式、光学式、半导体磁性晶体管式等，其测量范围0360，精度0.5以下，测弯曲角达0.1 。曲轴位置传感器是发动机电子控制系统中最主要的传感器之一，它提供点火时刻（点火提前角）、确认曲轴位置的信号，用于检测活塞上止点、曲轴转角及发动机转速。曲轴位置传感器所采用的结构随车型不同而不同，可

51、分为磁脉冲式、光电式和霍尔式三大类。它通常安装在曲轴前端、凸轮轴前端、飞轮上或分电器内。 一、磁脉冲式曲轴位置传感器的检测 1、磁脉冲式曲轴位置传感器的结构和工作原理 （1）日产公司磁脉冲式曲轴位置传感器该曲轴位置传感器安装在曲轴前端的皮带轮之后，如图 1所示。在皮带轮后端设置一个带有细齿的薄圆齿盘（用以产生信号，称为信号盘），它和曲轴皮带轮一起装在曲轴上，随曲轴一起旋转。在信号盘的外缘，沿着圆周每隔4有个齿。共有90个齿，并且每隔120布置1个凸缘，共3个。安装在信号盘边沿的传感器盒是产生电信号信号发生器。信号发生器内有3个在永久磁铁上绕有感应线圈的磁头，其中磁头产生120信号，磁头和磁头共

52、同产生曲轴1转角信号。磁头对着信号盘的120凸缘，磁头和磁头对着信号盘的齿圈，彼此相隔了曲轴转角安装。信号发生器内有信号放大和整形电路，外部有四孔连接器，孔“1”为120信号输出线，孔“2”为信号放大与整形电路的电源线，孔“3”为1信号输出线，孔“4”为接地线。通过该连接器将曲轴位置传感器中产生的信号输送到ECU。发动机转动时，信号盘的齿和凸缘引起通过感应线圈的磁场发生变化，从而在感应线圈里产生交变的电动势，经滤波整形后，即变成脉冲信号（如图 2所示）。发动机旋转一圈，磁头上产生3个120脉冲信号，磁头和各产生90个脉冲信号（交替产生）。由于磁头和磁头相隔3曲轴转角安装，而它们又都是每隔4产生

53、一个脉冲信号，所以磁头和磁头所产生的脉冲信号相位差正好为90。将这两个脉冲信号送入信号放大与整形电路中合成后，即产生曲轴1转角的信号（如图 3所示）。 产生120信号的磁头安装在上止点前70的位置（图 4），故其信号亦可称为上止点前70信号，即发动机在运转过程中，磁头在各缸上止点前70位置均产生一个脉冲信号。 （2）丰田公司磁脉冲式曲轴位置传感器丰田公司TCCS系统用磁脉冲式曲轴位置传感器安装在分电器内，其结构如图 5所示。该传感器分成上、下两部分，上部分产生G信号，下部分产生Ne信号，都是利用带有轮齿的转子旋转时，使信号发生器感应线圈内的磁通变化，从而在感应线圈里产生交变的感应电动势，再将它

54、放大后，送入ECU。Ne信号是检测曲轴转角及发动机转速的信号，相当于日产公司磁脉冲式曲轴位置传感器的1信号。该信号由固定在下半部具有等间隔24个轮齿的转子（N0.2正时转子）及固定于其对面的感应线圈产生（如图 6（a）所示）。当转子旋转时，轮齿与感应线圈凸缘部（磁头）的空气间隙发生变化，导致通过感应线圈的磁场发生变化而产生感应电动势。轮齿靠近及远离磁头时，将产生一次增减磁通的变化，所以，每一个轮齿通过磁头时，都将在感应线圈中产生一个完整的交流电压信号。N0.2正时转子上有24个齿，故转子旋转1圈，即曲轴旋转720时，感应线圈产生24个交流电压信号。Ne信号如图 6（b）所示，其一个周期的脉冲相

55、当于30曲轴转角（72024=30）。更精确的转角检测，是利用30转角的时间由ECU再均分30等份，即产生1曲轴转角的信号。同理，发动机的转速由ECU依照Ne信号的两个脉冲（60曲轴转角）所经过的时间为基准进行计测。G信号用于判别气缸及检测活塞上止点位置，相当于日产公司磁脉冲式曲轴位置传感器120信号。 G信号是由位于Ne发生器上方的凸缘转轮（No.1正时转子）及其对面对称的两个感应线圈（G1感应线圈和G2感应线圈）产生的。其构造如图 7所示。其产生信号的原理与Ne信号相同。G信号也用作计算曲轴转角时的基准信号。G1、G2信号分别检测第6缸及第1缸的上止点。由于G1、G2信号发生器设置位置的关

56、系，当产生G1、G2信号时，实际上活塞并不是正好达到上止点（BTDC），而是在上止点前10的位置。图 8所示为曲轴位置传感器G1、G2、Ne信号与曲轴转角的关系。 2、磁脉冲式曲轴位置传感器的检测以皇冠3.0轿车2JZ-GE型发动机电子控制系统中使用的磁脉冲式曲轴位置传感器为例说明其检测方法，曲轴位置传感器电路如图 9所示。 （1）曲轴位置传感器的电阻检查 点火开关OFF，拔开曲轴位置传感器的导线连接器，用万用表的电阻档测量曲轴位置传感器上各端子间的电阻值（表 1）。如电阻值不在规定的范围内，必须更换曲轴位置传感器。表 1 曲轴位置传感器的电阻值端子条件电阻值（）G1-G-冷态125-200热

57、态160-235G2-G-冷态125-200热态160-235Ne-G-冷态155-250热态190-290 （2）曲轴位置传感器输出信号的检 拔下曲轴位置传感器的导线连接器，当发动机转动时，用万用表的电压档检测曲轴位置传感器上G1-G-、G2-G-、Ne-G-端子间是否有脉冲电压信号输出。如没有脉冲电压信号输出，则须更换曲轴位置传感器。 （3）感应线圈与正时转子的间隙检查 用厚薄规测量正时转子与感应线圈凸出部分的空气间隙（图 10），其间隙应为0.2-0.4mm。若间隙不合要求，则须更换分电器壳体总成。 二、光电式曲轴位置传感器 1、光电式曲轴位置传感器的结构和工作 （1）日产公司光电式曲轴

58、位置传感器的结构和工作日产公司光电式曲轴位置传感器设置在分电器内，它由信号发生器和带缝隙和光孔的信号盘组成（图 11）。信号盘安装在分电器轴上，其外围有360条缝隙，产生1（曲轴转角）信号；外围稍靠内侧分布着6个光孔（间隔60），产生120信号，其中有一个较宽的光孔是产生对应第1缸上止点的120信号的，如图 12所示。信号发生器固装在分电器壳体上，主要由两只发光二极管、两只光敏二极管和电子电路组成（图 13）。两只发光二极管分别正对着光敏二极管，发光二极管以光敏二极管为照射目标。信号盘位于发光二极管和光敏二极管之间，当信号盘随发动机曲轴运转时，因信号盘上有光孔，产生透光和遮光的交替变化，造成信

59、号发生器输出表征曲轴位置和转角的脉冲信号。图 14所示为光电式信号发生器的作用原理。 当发光二极管的光束照射到光敏二极管上时，光敏二极管感光而导通；当发光二极管的光束被遮挡时，光敏二极管截止。信号发生器输出的脉冲电压信号送至电子电路放大整形后，即向电控单元输送曲轴转角1信号和120信号。因信号发生器安装位置的关系，120信号在活塞上止点前70输出。发动机曲轴每转2圈，分电器轴转1圈，则1信号发生器输出360个脉冲，每个脉冲周期高电位对应1，低电位亦对应1，共表征曲轴转角720。与此同时，120信号发生器共产生6个脉冲信号。 （2）“现代SONATA”汽车用光电式曲轴位置传感器的结构和工作“现代

60、SONATA”，汽车光电式曲轴位置传感器的工作原理与日产公司光电式曲轴位置传感器相似，其信号盘的结构稍有不同，如图 15所示。 对于带有分电器的汽车，传感器总成装于分电器壳内；对于无分电器的汽车，传感器总成安装在凸轮轴左端部（从车前向后看）。信号盘外圈有4个孔，用来感测曲轴转角并将其转化为电压脉冲信号，电控单元根据该信号计算发动机转速，并控制汽油喷射正时和点火正时。信号盘内圈有一个孔，用来感测第1缸压缩上止点（在有些SONATA车上，设有两孔，用来感测第1、4缸的压缩上止点，目的是为了提高精度），并将它转换成电压脉冲信号输入电控单元，电控单元根据此信号计算出汽油喷射顺序。其输出特性如图 16所

61、示。曲轴位置传感器的线路连接如图 17所示。其内设有两个发光二极管和两个光敏二极管，当发光二极管照射到信号盘光孔中的某一孔时，光线便照射到光敏二极管上，使电路导通。 2、光电式曲轴位置传感器的检测（1） 曲轴位置传感器的线束检查图 18所示为韩国“现代SONATA”汽车光电式曲轴位置传感器连接器（插头）的端子位置。检查时，脱开曲轴位置传感器的导线连接器，把点火开关置于“ON”，用万用表的电压档（图 19）测量线束侧4#端子与地间的电压应为12V，线束侧2#端子和3#端子与地间电压应为4.8-5.2V，用万用表的电阻档测量线束侧1#端子与地间应为0（导通）。 （2）光电式曲轴位置传感器输出信号检测 用万用表电压档接在传感器侧3#端子和1#端子上，在起动发动机时，电压应为0.2-1.2V。在起动发动机后的怠速运转期间，用万用表电压档检测2#端子和1#端子电压应为1.8-2