曲轴位置传感器用以检测发动机曲轴的转速、转角和压缩上止点位置,并将检测到的信号及时送至发动机电控单元,用以控制点火时刻和喷油正时。
按传感器产生信号的原理,曲轴位置传感器可分为磁感应式、光电式和霍尔式。
如图26-4所示,磁感应式曲轴位置传感器利用旋转切割磁力线产生交变电流、电压信号,该交变信号经过整形变为发动机ECU能识别的数字信号,用于发动机的系统控制。飞轮齿圈和信号轮安装在一起,信号轮为ECU提供转速、转角、上止点信号,连续缺口处为一缸上止点。
2.凸轮轴位置传感器
发动机的ECU要按顺序向各缸喷射燃油或点火,就必须先确定哪个缸即将做功,即判缸。发动机使用的凸轮轴位置传感器一般为霍尔效应式,它安装于凸轮轴附近(图26-5),与凸轮轴上的信号轮共同工作。信号轮对应着发动机特定位置,ECM通过该传感器测得的数字电压信号确定发动机工作的气缸,并实施点火和喷油时刻控制。
图26-4 曲轴位置传感器
图26-5 凸轮轴位置传感器
3.节气门位置传感器
我们知道,驾驶人操作加速踏板时,节气门的开度就会发生变化,通过这个方式改变发动机进气量,从而控制发动机的运转,即控制发动机的功率和转矩输出。节气门位置传感器工作原理见图26-6。不同的节气门开度标志着发动机的不同运转工况。
为了使喷油量满足不同工况的要求,电子控制汽油喷射系统在节气门体上设置有节气门位置传感器。它可以将节气门的开度转换成电信号输送给ECU,作为ECU判定发动机运转工况的依据。节气门位置传感器有开关量输出型和线性可变电阻输出型两种。线性可变电阻输出型滑触臂的转轴与节气门轴连接在同一个轴线上。滑触电阻的两端加上5V的电源电压。当节气门转动时,滑触臂跟着转动,同时在滑触电阻上移动,并且将触点的电位作为输出电压引出。所以它实际上是一个转角电位计,电位计输出与节气门位置成比例的电压信号。
图26-6 节气门位置传感器工作原理
4.进气歧管压力/温度传感器
采用速度密度式空气计量法的电控系统,是通过进气压力/温度传感器(图26-7)检测进入发动机内的空气量,进而控制喷油脉宽,精确控制发动机动力输出的。
进气压力(MAP)传感器把进气歧管压力转换成电压信号。发动机控制模块(ECM)利用这个信号确定发动机负荷的状况。进气温度(IAT)传感器内置在MAP传感器中,是一个负温度系数(NTC)的电阻,随着进气温度的升高电阻值降低,用来检测进气温度。根
从传感器发来的进气温度信号,ECM提供所需的燃油喷射量控制。
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图26-7 进气压力/温度传感器
5.空气流量(MAF)传感器
空气流量传感器安装在空气滤清器和节气门之间,作用同进气歧管压力传感器一样,也是用来测量进入气缸内的空气量。空气流量传感器将进气量信号转换成电气信号输入电控单元,从而由电控单元计算出喷油量,控制喷油器向节气门室(进气管)喷入与进气量成最佳比例的燃油。
目前汽车上所用的空气流量传感器主要有叶片式空气流量传感器、卡门涡旋式空气流量传感器、热线式空气流量传感器和热膜式空气流量传感器。热膜式空气流量传感器由热膜传感器、壳体、测量通道(桥接电路)组成。因为空气流量的变化使热膜探测表面与空气流间热交换量变化,所以通过检测热膜探测头的热交换,就可测量出空气流量。
6.冷却液温度传感器
如图26-8所示,冷却液温度传感器安装在发动机出水口上,其铜质导热套筒插入冷却液中,用来测量发动机冷却液的温度,其作用相当于一个体温计。该传感器是一个负温度系数(NTC)的热敏电阻,其电阻值随着冷却液温度上升而减小。
此传感器向发动机ECU提供冷却液温度信号,用于起动、怠速、正常运行时的点火正时、喷油脉宽的控制,同时向仪表提供冷却液温度信号,用于仪表的冷却液温度显示。冷却液温度信号是发动机冷起动最重要的信号,冷起动过程中的喷油量就是由冷却液温度传感器信号决定的。
7.爆燃传感器
图26-8 冷却液温度传感器
如图26-9所示,爆燃传感器安装在发动机气缸体上,一般安装在2、3缸(只有一个传感器时)或1、2和3、4缸之间(有两个传感器时)。
爆燃现象的特点是不良振动和噪声,可导致发动机损坏。爆燃传感器安装在气缸体上,检测发动机爆燃。爆燃时,气缸体的振动给压电元件施压。此时,传感器传送比规定值高的电压信号给ECM,ECM延迟点火提前角。如果延迟点火提前角后爆燃消失,ECM会增大点火提前角,这样一直循环的控制能提高发动机动力、转矩和燃油经济性。
图26-9 爆燃传感器
8.氧传感器
如图26-10所示,氧传感器安装在排气管上,用于检测发动机废气中的氧浓度,以获得喷入发动机气缸中的燃油在吸入的空气中完全燃烧后氧是否过剩的信息。ECU利用这一信息可以进行燃油定量的循环控制,使得发动机排气中三种主要的有毒成分即碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)都能在三元催化转化器中得到最大程度的转化和净化。
氧传感器的传感组件是一种带孔隙的陶瓷管,管壁外侧被发动机排气包围,内侧通大气。传感器根据内外侧的氧浓度差间接计算出燃油喷射的脉宽,传送给ECU,由ECU再次控制喷油。氧传感器的工作电压在0.1~0.9V之间波动,10s内应该变化5~8次,低于这个频率说明传感器老化,需要更换。
图26-10 氧传感器的安装位置
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