传感器在发动机电子控制系统中,随时监测发动机及车辆的有关运行状态,将温度、压力、负荷、转速等工作状态通过电信号的方式传输给电控单元(ECU),为喷油时刻和喷油量提供精确的信息。参照上述图5-14和图5-16的电路,按输出信息的性质,传感器可分为开关型、模拟型和数字型,根据传感器的工作原理和检测方法,可分为温度传感器、电磁传感器、霍尔传感器、电位计传感器和电子式传感器几个类型。
1.温度传感器的检查
车辆上的温度传感器大多采用负温度系数的热敏电阻,受温度影响,电阻值而变化,温度高时电阻值小,反之,电阻值大,以冷却液温度传感器为例。在电控电路中温度传感器是ECU内部分压电路的一部分,工作时利用温度传感器电阻值的变化,改变内电路的电压,ECU就是利用这一变化来感知发动机的温度,用以控制燃油系统的喷油增量,冷却液温度传感器电路原理如图5-18所示。
冷却液温度传感器在电控系统电路中需要有静态和动态两种检查:
静态即传感器本身电阻值与温度变化的关系、传感器与ECU之间的线路连接。
传感器阻值正常与否可用万用表电阻档进行测量,就车检查时,关闭点火开关,拔下冷却液温度传感器线束连接器,用高阻抗万用表电阻档,两表笔分别触接传感器两个插脚,观察电阻值与温度的关系,作为粗略的检查;需要进一步确定时,可按照图5-19a所示进行检查,关闭点火开关,拔下传感器线束连接器,拆下冷却液温度传感器,将传感器置于烧杯中,加热杯中的水,同时用万用表电阻档测量不同温度条件下传感器两插脚之间的电阻值变化,然后将所测得值与标准值比较,如果不符合标准,则应更换冷却液温度传感器,表5-1所列为冷却液温度传感器电阻值与温度的关系。
冷却液温度传感器线束连接器与ECU之间的线路检查如图5-19b所示。关闭点火开关,将冷却液温度传感器从线束拔下,将ECU线束插头拔下,用万用表蜂鸣档测量其线路导通情况,用万用表的一表笔分别连接于ECU线束插头的55脚和155脚(表笔线长度不够,可连接延长线),另一表笔分别连接于冷却液温度传感器的线束连接器的两个插座,测量结果蜂鸣器应鸣响同时显示屏为0(或接近0),说明线路正常,否则,应查找线路故障。
图5-17 辅助开关信号及诊断输出端子(博世6DF36DL2)
图5-18 冷却液温度传感器原理图(电装6DL1)
图5-19 冷却液温度传感器静态检查
a)电阻值检查 b)线路检查
表5-1 水温与冷却液温度传感器阻值的关系
图5-20 冷却液温度传感器动态检查
a)测量5V参考电压 b)测量信号电压
动态即检查传感器侧信号端子的参考电源以及信号电压与温度的关系。
在确认传感器与ECU之间的线路连接正常的情况下,关闭点火开关,将ECU线束插头恢复,冷却液温度传感器保持断开状态,在冷却液温度传感器线束连接器侧,用万用表电压档测量两插座之间是否有5V参考电源,如图5-20a所示。接通点火开关,有5V电压为正常,否则,为ECU内部故障或ECU没有工作;关闭点火开关,将冷却液温度传感器恢复,用背插式方法检查传感器温度与信号电压的关系,所测得电压值应与冷却液温度成反比变化,如图5-20b所示,传感器在各种温度下的电压值如表5-2所示。
表5-2 温度与传感器信号电压的关系
2.电磁式传感器的检查
电磁式传感器在电控系统中常用于曲轴位置、凸轮轴位置、车速和转速传感器,传感器电路如图5-21所示。
图5-21 转速传感器电路(电装6DL1)
电磁式传感器是由永久磁铁和绕制在永久磁铁上的电磁感应线圈等组成,安装在能够检测曲轴或凸轮轴(其他转动的轴)的地方,当轴转动时,齿轮与感应线圈的磁头之间的间隙发生变化,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。以转速传感器为例介绍其静态和动态的两种检查方法。
电磁式传感器静态时需要检查其线圈阻值、绝缘程度以及传感器与ECU的线路连接情况,电磁线圈阻值用万用表电阻档就可测量,其线圈阻值因车型不同会有区别,一般以1000Ω作为经验参数,如图5-22a所示;绝缘程度的检查选用数字式万用表兆欧级档位,表笔的一端连接传感器外壳,另一表笔连接传感器的任意一脚,测量结果万用表应显示为1,或指针式万用表的10kΩ档,测量结果应为无穷大(表针基本不动),如图5-22b所示;线路检查即传感器与ECU之间的导通情况,选用万用表蜂鸣档,分别测量ECU/39脚、40脚、41脚与对应的转速传感器线束连接器的各个插座的导通情况,正常情况下蜂鸣档应鸣响显示屏数字为0,如图5-23所示。
电磁式传感器动态检查主要是指发动机工作时是否有信号电压输出,也就是说无论是曲轴、凸轮轴还是其他转动的轴,电磁式传感器的信号电压都和转速成正比关系,信号电压常用的检查方法是:电控系统电路连接正常的情况下,用万用表交流电压档(毫伏级),将两个表笔用背插式方法连接于传感器的线束插头,设法转动发动机,会有交流电压显示,转速越高,信号电压越高,如图5-24所示。
图5-22 转速传感器的静态检查
a)传感器电阻值检查 b)传感器绝缘检查
图5-23 转速传感器线路检查
图5-24 传感器信号电压测试
3.霍尔式传感器的检查
霍尔式传感器在发动机电控系统中大多用于曲轴位置或凸轮轴位置传感器,安装在曲轴或凸轮轴齿轮的外缘上,传感器的内部由永久磁铁、霍尔集成电路和导磁板等组成,传感器的齿顶与齿轮留有一定的间隙,利用霍尔效应的原理,转动的齿轮与传感器的齿顶之间的间隙改变,传感器内部永久磁铁的磁通会发生变化,这时产生霍尔电压,将霍尔元件间隙产生的霍尔电压经霍尔集成电路放大整形后,即向ECU输送电压脉冲信号,霍尔式传感器的电路如图5-25所示。(www.xing528.com)
霍尔式传感器上大多数有“+、-、0”标注,明确各端子的功能,“+、-”表示传感器的工作电压,电控系统传感器的工作电源一般为5V、8V、12V,目前采用5V的较多,“0”表示信号,信号电压在0到电源之间变化(例如:0~5V)。
霍尔式传感器与热敏电阻式、电磁式传感器不同,对传感器本身一般不作静态检查,所以重点检查传感器与ECU之间的线路连接、传感器的工作电源和输出信号。
图5-25 霍尔传感器电路(电装6DL1)
传感器的线路检查主要是传感器线束插头与ECU线束插头之间线路的导通情况,检查时将点火开关关闭,拔下传感器与ECU的线束插头,用万用表的蜂鸣档对传感器与ECU之间的连接线路分别进行导通检查,正常情况传感器侧与ECU侧的导线在蜂鸣器鸣响的同时应显示为0或接近0,否则应查找相关线路连接找到并排除故障,检查方法如图5-26所示。
图5-26 传感器线路检查
传感器工作电源的检查,关闭点火开关,拔下传感器线束插头,接通点火开关,用万用表直流电压档在传感器线束插头(标注+、-的插孔)上测量其工作电源,正常时应符合规定的工作电源电压等级,检查方法如图5-27a所示。
信号电压的检查是指发动机工作或曲轴转动时在传感器信号线上的电压变化,检查时用万用表的直流电压档,将某一表笔背插在传感器线束的信号端子(输出有时为正有时为负),另一表笔连接于传感器的电源正极(或负极),若是曲轴转动的慢一些,可在电压表上看到0到5V的脉冲信号(即0与5V之间变化),若是曲轴转动的快一些万用表显示为0到5V之间的平均值,这是粗略的检查(在没有示波器的情况下),检查方法如图5-27b所示。
4.电位计式传感器的检查
电位计式传感器在柴油电控系统中可用于加速踏板位置传感器或远程油门控制,在汽油机电控系统称节气门位置传感器,下面以加速踏板位置传感器为例介绍其工作情况。电位计式传感器内部主要由滑动触头和电阻器组成,驾驶人踩踏加速踏板时通过一些联动机构使滑动触头改变在电阻器上的位置,电阻器的阻值发生变化引起施加在电阻器上的电压变化,不同的加速踏板行程,电位计的电阻值也不同,从而将加速踏板行程的变化转变为电压信号输送给ECU,ECU通过加速踏板位置传感器可以获得加速踏板行程的多少和连续变化的电压信号以及变化速率,从而精确地判断发动机的运行工况,配合其他传感器的信号,对喷油器的喷油量进行控制,加速踏板位置传感器电路如图5-28所示。
图5-27 传感器电源与信号的检查
a)传感器工作电源的检查 b)传感器信号电压的检查
图5-28 加速踏板位置传感器电路(博世)
图5-29 传感器电阻值的检查
加速踏板位置传感器的静态检查主要是传感器本身电位计的电阻值是否为线性变化、是否与标准值相符以及传感器与ECU之间线路的导通情况。
传感器电阻值的检查,可用万用表电阻档,在关闭点火开关的状态下,将传感器线束插头拔下,用万用表的两个表笔按照图5-29所示的方法,分别检查传感器的固定电阻值(1.77脚与1.78脚,1.84脚与1.76脚)和传感器动作时可变电阻的线性变化(1.77脚与1.79脚,或1.78脚与1.79脚;1.84脚与1.80脚,或1.76脚与1.80脚),正常情况固定电阻和可变电阻线性变化应与标准值相符,否则,应将其更换。
传感器线路的检查,可采用万用表蜂鸣档,关闭点火开关,拔下传感器和ECU线束插头,表笔的一端连接传感器侧的线束插孔,另一表笔触碰ECU侧的线束插座,对传感器与ECU之间的每条导线进行检查,正常情况下导线的导通应该在蜂鸣器鸣响的同时显示屏显示为0或接近0,具体方法如图5-30所示。
图5-30 传感器线路的检查
动态检查主要是传感器的工作电源和踩加速踏板时的信号电压。传感器工作电源的检查是在关闭点火开关的情况下将传感器线束插头拔下,然后接通点火开关,用万用表的直流电压档,根据电路图端子功能的标注,在相应的线束插座检查工作电源是否正常,红表笔应接1.77脚、1.84脚,黑表笔应接1.78脚、1.76脚,如图5-31a所示。
信号电压的检查,在传感器恢复连接的情况下,用背插式方法将万用表的表笔连接于传感器线束插头上,红表笔连接1.79脚或1.80脚,黑表笔连接1.78脚或1.76脚,接通点火开关,踩加速踏板,观察信号电压的变化值是否符合标准值,如图5-31b所示。
图5-31 传感器电源与信号的检查
a)传感器工作电源的检查 b)传感器信号电压的检查
5.电子式传感器的检查
电子式传感器是众多传感器的统称,不同于热敏电阻、电位计、电磁式和霍尔式传感器,这种划分不一定准确,但在性能检查方面却有许多共同的特点,一般为三个脚,即传感器电源、传感器搭铁和信号端子,例如空气流量传感器、进气压力传感器、共轨压力传感器等,都不宜做传感器本身的静态检查,只能通电检查。以共轨压力传感器为例介绍其检查方法,图5-32所示为共轨压力传感器的电路原理图。
电子式传感器的检查主要是线路检查、工作电源检查和信号电压的检查。
图5-32 共轨压力传感器电路原理图(电装)
线路检查的方法是,关闭点火开关,将传感器和ECU分别从线束插头上拔下,用万用表蜂鸣档,表笔的一端接传感器线束插座,另一表笔接ECU的线束插座,按照线路连接的对应关系,对线路导通情况进行检查,正常情况下,传感器侧至ECU侧的线路在蜂鸣器鸣响的同时显示屏显示为0或接近0,否则,检查相关线路,如图5-33所示。
图5-33 传感器线路的检查
传感器工作电源的检查,将点火开关关闭,拔下传感器线束插头,接通点火开关,将万用表的红表笔连接于传感器线束插座的电源端子(连接于ECU的126脚),黑表笔连接于传感器线束插座的搭铁端子(连接于ECU的134脚),接通点火开关,一般为5V工作电源,否则,检查相关线路或ECU,如图5-34a所示。
传感器信号电压的检查,将传感器、ECU线束插头恢复,用万用表的电压档,采用背插式的方法,将红表笔、黑表笔分别连接于传感器的信号端(121、132)和搭铁端(134),接通点火开关,在发动机不同的负荷状态下,信号电压也不同,如图5-34b所示。
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