汽車電控發動機傳感器的原理與檢測

摘 要:汽車電控發動機傳感器將汽車發動機運行中各種工作狀況信息(非電量)轉化成電信號(電量)，并將其產生的模擬信號或數字信號輸入到電控單元(ECU)的輸入電路中，使發動機處于最佳工作狀態，使排放污染物為最小，提高發動機性能。理解汽車發動機電控系統傳感器的工作原理、傳感器與電控單元(ECU)之間的內在關系，才能夠正確進行故障分析和檢測傳感器，為科學修車奠定堅實的基礎。

關鍵詞:電控發動機 傳感器 原理 檢測

中圖分類號:U464文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)12(b)-0057-01

現代汽車電子技術發展使發動機傳感器朝多功能化、模塊化、智能化、微型化技術方向發展。汽車電控發動機傳感器是將汽車發動機運行中各種工作狀況信息轉化成電信號，并將其產生的模擬信號或數字信號輸入到電控單元(ECU)的輸入電路中，且隨時間和工況變化而變化，維修人員隨時可以了解電控發動機的工作狀況，為電控發動機故障及時診斷提供了依據。只有掌握傳感器的工作原理、傳感器與電控單元(ECU)之間的內在關系等，才能在診斷故障時分析出故障點所在。

1 汽車電控發動機傳感器的工作原理

現代汽車電控發動機采用了電子技術，在進一步提高汽車發動機性能的過程中，傳感器起到致關重要的作用。汽車電子技術應用成功與否的關鍵在于傳感器。要想使傳感器在汽車電控發動機上大量地裝用，傳感器的測定范圍、精度、分辨能力、響應性等基本因素應符合要求之外，還要考慮到參數的一致性、耐久性及經濟性。電控發動機各控制系統所用傳感器按其檢測項目分類，可分為:(1)溫度傳感器;(2)壓力傳感器;(3)空氣流量傳感器;(4)位置、角度傳感器;(5)氣體濃度傳感器;(6)轉速傳感器;(7)爆燃傳感器等。

1.1 傳感器工作機理

傳感器不僅能夠檢測出單一的變量，而且也可測量出各被測量量隨時間的變化情況，再進行計算與判斷。傳感器以什么樣的敏感度檢測實際數據的信號，變換后的信號與原實際數據信號相比，失真情況如何?這些項目都是用來評價傳感器的優劣。也就是說，要從傳感器處理信號的質與量上來評價傳感器的性能。傳感器的類型各種各樣，但是工作機理不外乎運用了下列幾種:(1)磁電效應;(2)霍耳效應;(3)壓電效應;(4)光電效應;(5)熱電效應等。

1.2 傳感器的工作原理

傳感器是指能感受規定的物理量(非電量)，并按一定規律轉換成電信號的器件或裝置。簡單地說，傳感器是把非電量轉換成電量的裝置。

傳感器通常由敏感元件、轉換元件和測量電路三部分組成，其與實際數據、電控單元(ECU)內在聯系如下:

(1)傳感器敏感元件是指能直接感受(或響應)被測量的實際數據的器件，即將被測量實際數據通過傳感器的敏感元件轉換成與被測量有確定關系的非電量或電量。

(2)傳感器轉換元件則將非電量轉換成電量。

(3)傳感器測量電路的作用是將轉換元件輸入的電量經過測量電路轉換成電壓或頻率(模擬信號或數字信號)輸入到電控單元(ECU)的輸入電路中。

2 汽車電控發動機傳感器的檢測

汽車電控發動機傳感器本身故障和線路故障是造成電控系統故障的主要原因之一，掌握傳感器組成部分及線路故障的檢修方法極為重要。

傳感器的檢測方法:元件在線檢測、單獨檢測和診斷儀檢測。

在線檢測:測量傳感器在線工作狀態時有關端子的電壓(主要檢查電源電壓和輸出信號電壓)及傳感器和發動機電控單元(ECU)之間連線情況的綜合檢測，常用的工具有汽車LED試燈、跨接線汽車數字萬用表、汽車故障診斷儀、汽車專用示波器等。

元件單獨檢測:將傳感器拆下或將其連接器脫開的情況下，對傳感器內部情況進行檢測。一般檢測有關端子之間的電阻值或通斷情況，常用汽車萬用表進行檢測。

傳感器的檢測一般都是檢測電源線、搭鐵線、信號線等，再與標準進行比較來判斷傳感器性能的優劣。

電源線:檢測電源電壓時，拔下傳感器插頭，接通點火開關，檢測傳感器與電控單元(ECU)線束插頭上兩端子間的電源電壓應為5V左右。

搭鐵線:點火開關OFF，0V。

信號線:檢測信號電壓時，插上傳感器插頭，接通點火開關。當發動機工作時，信號電壓應符合規定。再檢測電控單元(ECU)的測量數據，與實際數據進行比較來判斷傳感器是否失真，從傳感器處理實際數據的質與量上來評價傳感器的性能。

3 汽車電控發動機傳感器的故障分析

故障現象:一輛04款桑塔納2000GSi轎車，在入冬后的早晨無法起動。

故障檢測診斷:首先進行問診，車主反映:前幾天早晨起動很困難，有時經很長時間也能起動起來，起動后再起動就一切正常。

用金奔騰故障診斷儀連接發動機ECU診斷接口，讀取故障碼，無故障碼輸出。再讀取該車發動機電控單元(ECU)靜態測量數據發現，發動機電控單元(ECU)輸出的冷卻液溫度為95℃，而此時用紅外線測溫儀測得發動機的實際溫度只有3℃，很明顯，發動機電控單元(ECU)所收到的冷卻液溫度信號是錯誤的，進一步檢測，用汽車數字萬用表測量冷卻液溫度傳感器與電控單元(ECU)之間線束，既沒有斷路，也沒有短路，電控單元(ECU)給冷卻液溫度傳感器的5V參考電壓也正常，于是將冷卻液溫度傳感器更換，更換后起動正常，故障排除。

這起故障實際并不復雜，對于有經驗的維修人員，可能會直接從冷卻液溫度傳感器著手，找到問題的癥結。但它說明一個問題，那就是電控發動機的電控單元(ECU)對于某些故障是不進行記憶存儲的，比如該車的冷卻液溫度傳感器，既沒有斷路，也沒有短路，只是信號失真，電控單元(ECU)的自診斷功能就不會認為是故障。

以此類推如氧傳感器反饋信號失真，空氣流量計電壓信號偏差造成空氣流量計所檢測到的進氣量與實際進氣量出現差異等，都不能被電控單元(ECU)認可為故障。在這種情況下，讀取電控單元(ECU)測量數據與實際數據比較成為解決故障的關鍵。

運用傳感器的工作原理進行故障診斷分析，便于維修人員了解電控發動機電控單元(ECU)的綜合運行測量數據，可以定量分析電控發動機的故障，有目的地去檢測并更換有關元件，在實際維修工作中可以少走很多彎路，實現科學修車。

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①作者簡介:楊秀強(1973，9-)，男，江蘇姜堰，江蘇省徐州技師學院汽車工程系，汽車維修教研室主任，一級實習指導教師，高級技師，一直從事汽車維修專業理論和實訓教學工作，研究方向為汽車發動機電控技術檢測與診斷。