桑塔纳汽车传感器原理与故障分析

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前言..............................................................1第一章汽车传感器ECU执行器的关系概述...............................31.1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.................................................52.1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...........................................................181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1AJR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1-1ECU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2-26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1Ω，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200KΩ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∞。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∞。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