【doc】 电喷发动机传感器的工作原理与检修.doc
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1、电喷发动机传感器的工作原理与检修电喷发动机传感器的工作原理与检修王海波,周德全(中煤特殊工程公司特凿工程处,安徽淮北235000)摘要:系统地阐述了电喷发动机常用传感器的结构,种类及工作原理,给出了它们的输出特性并进行了归纳,同时也列举了各传感器的检修方法.关键词:电子控制器;传感器;输出特性;检修中图分类号:U472.43文献标识码:B文章编号:1003-8639(2005)11-0040-08WorkingPrincipleandMaintenanceofSensorsonElectronicFuelInjectionEnHeWANGHai?bo,ZHOUDequan(ChinaCoalS
2、pecialEngineeringCompany,Huaibei235000,China)Abstract:Thestructure,varietiesandworkingprincipleofcommonsensorsonelectronicfuelinjectionengiRearesystematicallyexpoundedhere.Theiroutputspecialitiesaresummarizedandthemaintenancemethodforeachsensorisgiven.Keywords:electroniccontroller;,sensor;outputspec
3、iality;maintenance传感器是电喷发动机的重要组成部分,它时刻监视着发动机当前的各种工况,向电子控制器ECU准确及时地反映发动机工作时的各种信息.因此传感器工作时的好坏,直接影响发动机能否正常工作.电喷发动机所用传感器很多,基本的传感器有:进气压力传感器,进气流量传感器,节气门位置传感器,进气温度传感器,冷却液温度传感器,曲轴位置传感器,氧传感器,爆震传感器,车速传感器.表1是笔者整理的部分有代表性车型的传感器的输出信号参数,供参考,见第44页.1各传感器的结构,种类及工作原理1.1进气压力传感器采用进气压力传感器的喷射系统称为D型喷射系统.进气压力传感器所检测的是节气门后方的进
4、气歧管的绝对压力(发动机的负荷).进气压力传感器种类较多,有压敏电阻式,膜盒传动可变电感式,电容式等,其中以压敏电阻式应用较多.图1是北京切诺基轿车压敏电阻式进气压力传感器的结构及其与ECU的工作电路简图.进气压力传感器的主要部件是一个随进气压力高低的变化而引起体形变化的硅膜片.进气压力传感器的安装位置较灵活,它与进气歧管用一根软管连接.压力传感器内的硅膜片一面是真空室,另一面通过软管感受进气歧管内压力的变化,由于硅膜片具有压阻效应,进气压力越高,硅膜片的变形越大,输出的信图1压敏电阻式进气压力传感器(D型)与ECU的工作电路号电压也越大.反之亦反,即进气压力传感器的输出信号电压与进气歧管压力
5、成正比.发动机工作期间,输出模拟信号电压的变化范围0.54.8V,电子控制器ECu依据此信号电压的大小控制着喷油量的大小.进气压力传感器的输出信号的大小,在发动机起动时表示大气压的高低;在发动机工作运转期间表示发动机负荷的大小.因此在发动机运转时,可用万用表检测传感器的输出信号电压,以判断传感器或线路是否正常.进气压力传感器为三接线端子,一个端子是ECU提供的5V电源电压,一个端子是05V的输出信号电压,另一个端子接搭铁.当发动机负荷小(即节气门开度小),怠速运转时,进气歧管的真空度高(绝对压力低),这时传感器的电阻值大,输出信号电压为12V.当节气门全开时,进气歧管的真空度低(绝对压力高),
6、这时传感器的电阻值小,输出信号电压为3.5-4.8V.如果检测传感器输出的信号电压不正常,在ECU提供修改稿收稿日期:200508-15作者简介:王海波(1977一),男,辽宁新宾人,吉林工业学院毕业,助理工程师,从事运输机械电控液压工作;周德全(1955一),男,安徽淮南人,技师,从事汽车驾驶与维修工作27年,发表论文数十篇.40<汽车电器)20o5年第11期的5V电源电压正常和连接软管无破损漏气的情况下,说明压力传感器内部可能有故障,应予修复或更换.1.2进气流量传感器采用进气流量传感器的喷射系统称为L型喷射系统.电子控制器ECU依据进气流量传感器控制着基本喷油量.它安装在进气总管前
7、端,用来检测进气流量.进气流量传感器的种类也较多,总的分类有体积流量型和质量流量型两大类.体积流量型又有翼片式,卡门旋涡光电式及超声波式.而质量流量型有热线式和热膜式.翼片式进气流量传感器由于结构简单,价格低廉,可靠性较高,在早期的电喷车上得到了广泛的应用.图2是丰田车型采用的翼片式进气流量传感器的结构与接线端子简图.翼片式进气流量传感器主要由测量叶片,电位计等组成.电位计是一个三端的滑动可变电阻,它的滑动臂在进气流的推动下,在电阻滑道片上滑动以改变其电阻值,即改变了输出信号电压的大小.它输出的是模拟信号电压,为05V或5V0.信号电压的大小与进气量大小的关系,根据不同的车型有的成正比,有的成
8、反比,应以随车的维修说明书为准.E1FcE2VBVcVsTHA.进气垦鏖感器传感器接线端(丰田车型)图2丰田车型采用的翼片式进气流量传感器(L型)结构与接线端子简图翼片式进气流量传感器的主要故障是其内部的电位计.电位计中的可变电阻的滑动端由于长期工作,造成滑动端触点脏污,电阻滑道片磨痕太深,从而引起接触不良,使输出信号电压不正常,最终使电子控制器控制的喷油量不精确,以致发动机工作不正常.检测时可起动发动机,用万用表首先检查可变电阻的一个端子,应有ECU提供的5V电源电压.滑动端子与另一个端子应有随进气量大小而变化的05v或5v0的信号电压,否则说明传感器或线路有故障.检修时可用化油器清洗剂清洗
9、触点和电阻滑道片.另外翼片式进气流量传感器的内部还有一个油泵开关.图3是丰田车型翼片式进气流量传感器与燃油泵工作的控制电路.图3翼片式进气流量传感器(L型)与燃油泵工作的控制电路发动机工作进气时,进气流量传感器内的叶片在进气流的推动下转动,使油泵开关的触点闭合,燃油泵才开始工作.因此当发动机不能起动时,也应检查进气流量传感器内的油泵开关的触点是否损坏.由于翼片式进气流量传感器工作时,有机械部分(叶片的转动,电位计的滑动)的参与,以及受大气压力和温度变化的影响,故测量精度不是很理想.目前电喷发动机广泛采用的是热线式或热膜式进气流量传感器.由于该进气流量传感器的检测部分完全是靠电流的热效应来完成的
10、,没有机械部分的参与,而且是直接检测,因此对空气流量的变化响应时间短,所以其检测精度高,已成为现代电喷发动机检测空气流量的主流.图4是热线式进气流量传感器的基本工作原理图.热线式进气流量传感器在其壳体内的主进气通道中间安装一个取样管,取样管内安置一个线径为70p.m的白金丝(热丝)R,热丝的前端安置一个随进气温度变化的温度补偿电阻R.在取样管外壳的塑料套上还粘接一个精密电阻RA(输出信号取自该电阻两端的变化电压),为了构成惠斯顿电桥和能够控制调节电路中的电流,在控制电路板上还有一只电阻RR和集成电路A.图4中的RH,RK,RA,RB构成惠斯顿电桥,集成电路A用于控制热线电流,使进气温度与热线温
11、度相差图4热线式进气流量传感器工作原理图专为个体设计的小小型,壁挂式蓄电池用水设备详见插3广告汽车电器)20o5年第11期;恒定在100oC.当发动ten-作进气时,热线(热丝)通电产生热量,其热量随即被进气空气吸收带走,因而热线温度下降.通过的空气流量越大,热线温度下降得也越大.为了保持进气温度与热线温度相差100,集成电路A将根据进气温度和空气流量的大d,JJll大或减小通过热线的电流.当空气流量增大时,为保持热线的温度,集成电路A控制加大热线电流;当空气流量减小时,集成电路A则控制减小热线电流.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.当热线电流通过惠斯顿电桥的电阻R时,
12、便在R上产生电压降,此电压降随着热线电阻R通过的电流(亦即空气流量)的变化而变化,即从电阻Rl信号电压一极.它的输出信号电压与进气流量的大小成正比,一般为0_34.5V.图5大众车系热线式进气流量传感器与ECU的工作电路热线式进气流量传感器的主要故障有进气管松动和破损造成漏气,或进气管阻塞以及白金丝上过度粘污,以至于靠自身的自洁能力无法去污,这时就要拆下来用化油器清洗剂来喷洗干净,以恢复其正常功能.1.3节气门位置传感器节气门位置传感器是检测节气门开度的.节气门开度的大小是向ECU反映发动机当前是处于何种工况(怠速,全负荷,加速和减速),ECU接收到这些不同的发动机工况信息时,就可根据需要精确
13、地控制喷油量.节气门位置传感器有开关式和线性式两种.开关式节气门位置传感器多用于自动变速器的车辆中,它根据节气门开度的大小向ECU提供发动机负荷信号,以控制自动变速器的换档时刻和主油42汽车电器zoo5年第11期路的油压.在防抱死与驱动防滑(ABS/ASR)控制的车辆中,有主副两个节气门,由副节气门的开度(步进电动机驱动)来控制发动机的输出功率,以实现驱动防滑转的控制.另外,在电子控制悬架高度系统中也需要节气门位置传感器的信号.线性式节气门位置传感器安装在节气门体上,位于进气传感器之后.它主要有两个随节气门联动的可滑动的触点.一个触点在电阻片基板上滑动(类似电位器)改变其电阻值,输出与节气门开
14、度相对应的线性电压给ECU,主要用来根据发动机不同的工况来控制喷油量.另一个触点称为怠速触点,它只有在节气门处于全关闭时才闭合,向ECU提供发动机处于怠速工况信息,这时ECU修正点火提前角,同时也改变喷油量.图6_图6线性式节气门位置传感器与ECU的工作电路节气门位置传感器的结构类似于上述翼片式进气流量传感器中的电位计部分,因此产生的故障(如滑动触点接触不良等)及检测的方法也类同于翼片式进气流量传感器,在此不再赘述.1.4进气温度传感器发动机的进气温度的变化会影响进气密度,所以非质量流量型(翼片式,卡门旋涡式)进气计量器都必须有进气温度传感器.为了精确地测量进气的温度以修正喷油量,进气流量型(
15、L型)传感器的电控燃油喷射系统都将进气温度传感器安装在进气(空气)测量的附近.进气压力式(D型)传感器的电控燃油喷射系统则安装在空气滤清器的壳体内或进气稳压箱内以及进气歧管上.进气温度传感器的主要部件是一个负温度(NTC)系数的热敏电阻,它的阻值随进气温度的升高而降低.其结构及特性曲线如图7所示.能够延长蓄电池使用寿命的制7巳设备详见|I3广鲁OperationeMaintenencec:区温度/(a)构造图(b)特性曲线图图7热敏电阻式温度传感器结构简图与其特性曲线图图8是进气温度传感器和水温传感器与ECu的工作电路.进气温度传感器为两接线端子,一端是ECU提供的5V电源电压,另一端通过EC
16、U内部搭铁.它输出的信号电压与进气温度成反比.当进气温度越低时(空气密度大),热敏电阻的阻值越大,传感器输出的信号电压越高(接近5V),这m3-ECU据此模拟信号电压增加喷油量.当进气温度越高时(空气密度-h),热敏电阻的阻值越小,传感器输出的信号电压越低,这m3-ECU小喷油量.u,砸J殳懋衙t电源5V一ECU搭铁.Lt电源5V一ECU搭铁.L(a鸯气EC温U箍虢与工作电路uJ|作电跆图8进气温度传感器和水温传感器与ECU的工作电路检测热敏电阻式温度传感器可采用一种简易方法,即把它拆下来放进热水中,在水中放人一温度计,不断改变水的温度,用万用表测量它的阻值是否变化.如果它的阻值能随水温的变化
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