传感器的结构原理.doc

2.5　电子控制系统主要部件的结构及检测诊断
（2）传感器的结构原理及检修
1）空气流量计
作用：空气流量传感器（MAF、AFS）又叫空气流量计，它是测量发动机进气量的装置。它将吸入的空气量转换成电信号送至ECU，作为决定喷油量的基本信号之一，主要用于L型EFI系统。
分类：叶片式、卡门旋涡式、热线式及热膜式。
热线式空气流量计结构原理
空气流量计的常见故障现象：空气流量传感器出现故障时，影响喷油量，造成发动机起动困准，怠速不稳，容易熄火，加速性能差等故障。在使用中会出现空气流量计性能下降导致发动机出现故障，但并不出现空气流量计的故障码。这是因为空气流量计并未断路或短路。
2）进气压力传感器
作用：根据发动机的负荷状态测出进气歧管内的绝对压力（真空度），并转换成电压信号，与转速信号一起输送到电控单元（ECU），作为确定基本喷油量的依据。
分类：半导体压敏电阻式、真空膜盒式、电容式和表面弹性波式。
结构原理：半导体压敏电阻式
3）节气门位置传感器
作用：节气门位置传感器（TPS）安装在节气门体上，主要作用是反映节气门的大小和变化的快慢，是ECU感知负荷大小的输入信号，它是怠速控制、急加速控制、减速控制、断油控制、异步控制和点火提前角修正控制的主要信号。
类型：线性可变电阻式　
4）温度传感器
温度传感器包括水温传感器、进气温度传感器、燃油温度传感器、排气温度传感器等。在汽车上广泛采用的是热敏电阻式。
①水温传感器（CTS、ECT）
水温传感器用于检测发动机冷却水的温度。通常采用热敏电阻检测水温。传感器安装在发动机冷却水通路上，水温的变化将引起电阻值的变化，水温升高，电阻值下降。
热敏电阻的阻值发生变化时，所得THW处的分压值随之改变。
水温低时，燃油蒸发性比较差，应供给浓的混合气。水温低时，热敏电阻阻值大，ECU检测到的THW处的分压值就高。根据该信号，ECU增加燃油喷射量，使发动机的冷机运转性能得以改善。
水温高时，发动机已经达到了正常工作温度，混合气形成条件比较好，可用较稀混合气。水温高时，热敏电阻阻值降低，则ECU检测到分压值就小。ECU根据此信号，ECU减少喷油量。
②进气温度传感器（ATS、IAT）
进气温度传感器采用热敏电阻式。进气温度传感器的作用就是检测进气温度，并将检测结果送给ECU，以便根据温度变化进行喷油量修正，获得最佳空燃比。D型EFI系统中进气温度传感器安装在空气滤清器壳体内或进气总管内。L型EFI系统中的进气温度传感器装在空气流量传感器内或者进气总管内。
5）曲轴位置传感器（CPS）和凸轮轴位置传感器（CIS）
曲轴位置传感器又称为发动机转速与曲轴转角传感器，安装在曲轴的前部、中部或飞轮上，其作用是采集曲轴转动角度信号、曲轴位置信号和发动机转速信号，并输入控制单元，以便确定点火时刻和喷油时刻。
凸轮轴位置传感器又称为判缸传感器，凸轮轴位置传感器安装在凸轮轴的前部、后部或分电器内，其作用是采集进气凸轮轴的位置信号，并输入控制单元ECU，以便控制单元ECU识别1缸压缩上止点，从而进行顺序喷油控制、点火时刻控制和爆震选择控制。此外，凸轮轴位置信号还用于发动机起动时识别出第一次点火时刻。
EFI系统常用的曲轴与凸轮轴位置传感器有霍尔式、磁感应式和光电式三种。
6）氧传感器——排气氧传感器（EGO）
作用：通过检测排气中氧离子的含量来获得可燃混合气的空燃比信号，并将该信号转变为电信号输入ECU。ECU根据氧传感器的信号，对喷油时间进行修正，实现空燃比反馈控制（闭环控制）。利用氧传感器对混合气的空燃比进行闭环控制后，能将过量空气系数控制在0.98～1.02之间的范围内（空燃比A/F约为14.7），使发动机能够得到最佳浓度的混合气，从而降低有害气体的排放量。
分类：氧化钛（TiO2）式、氧化锆（ZrO2）式；加热型、非加热型。
常见故障：含铅汽油中的铅离子以及汽油和润滑油硫化产生的硅酮，都可附着在铂金的表面而使氧传感器元件失效。铅离子附着在氧传感器表面导致氧传感器失效的现象称为铅中毒，硅酮附着在氧传感器表面导致氧传感器失效的现象称为硅中毒。
每当汽车行驶一定里程（一般为80 000km），应当更换氧传感器。更换氧传感器时，一定要用专用防黏胶液刷涂氧传感器安装螺纹，否则下次检修时很难拆下。刷涂防黏胶液，切勿涂到氧传感器的透气孔中。
检修：主要是检查加热元件和信号电压的变化频率是否正常。
开环时测信号电压：先将插头与插座连接，再将数字式万用表连接到氧传感器端子“3”、“4”连接的导线上，发动机工作时，电压应为0.45～0.55V；当供给发动机浓混合气（节气门踩到底或拔下油压调节器真空管）时，信号电压应为0.7～1.0V；当供给发动机稀混合气（拔下空气流量传感器至发动机之间的真空管或拔下PCV管），信号应为0.1～0.3V，否则说明氧传感器失效，应予以更换。
闭环时测信号变化频率：检测氧传感器信号电压变化的频率时，其值应不低于每分钟10次。信号电压不变或变化频率过低的原因有以下几个方面，这时需要更换氧传感器。
①氧传感器加热元件失效。②氧传感器壳体上的透气孔堵塞，或者表面脏污。③氧传感器热负荷过重。④长期使用含铅汽油导致传感器失效。
7）其他输入信号
起动信号（STA）：用来判断发动机是否处于起动状态。起动时，进气管内混合气的流速慢、温度低、燃油雾化差。为了改善起动性能，在起动发动机时必须使混合气浓度变浓。ECU利用起动信号，确认发动机处于起动状态，适当增加喷油量。
空挡起动开关信号（NSW）：在装有自动变速器的汽车中，发动机ECU用这个信号区别变速器是处于“P”或“N”，还是处于“L”、“2”、“D”或“R”状态，它用来怠速系统的控制。
空调信号（A/C）：用来检测空调压缩机是否工作，发动机ECU根据此信号控制发动机怠速时的点火提前角、怠速转速和断油转速等。
电负荷信号：用来检测大灯、后窗除雾器或其他装置是否通电，主要用来怠速系统的控制。