汽车电控发动机传感器的原理与检测
摘要:汽车电控发动机传感器将汽车发动机运行中各种工作状况信息(非电量)转化成电信号(电量),并将其产生的模拟信号或数字信号输入到电控单元(ECU)的输入电路中,使发动机处于最佳工作状态,使排放污染物为最小,提高发动机性能。理解汽车发动机电控系统传感器的工作原理、传感器与电控单元(ECU)之间的内在关系,才能够正确进行故障分析和检测传感器,为科学修车奠定坚实的基础。
关键词:电控发动机  传感器  原理  检测
现代汽车电子技术发展使发动机传感器朝多功能化、模块化、智能化、微型化技术方向发展。汽车电控发动机传感器是将汽车发动机运行中各种工作状况信息转化成电信号,并将其产生的模拟信号或数字信号输入到电控单元(ECU)的输入电路中,且随时间和工况变化而变化,汽车传感器维修人员随时可以了解电控发动机的工作状况,为电控发动机故障及时诊断提供了依据。只有掌握传感器的工作原理、传感器与电控单元(ECU)之间的内在关系等,才能在诊断故障时分析出故障点所在。
1 汽车电控发动机传感器的工作原理
现代汽车电控发动机采用了电子技术,在进一步提高汽车发动机性能的过程中,传感器起到致关重要的作用。汽车电子技术应用成功与否的关键在于传感器。要想使传感器在汽车电控发动机上大量地装用,传感器的测定范围、精度、分辨能力、响应性等基本因素应符合要求之外,还要考虑到参数的一致性、耐久性及经济性。电控发动机各控制系统所用传感器按其检测项目分类,可分为:(1)温度传感器;(2)压力传感器;(3)空气流量传感器;(4)位置、角度传感器;(5)气体浓度传感器;(6)转速传感器;(7)爆燃传感器等。
1.1 传感器工作机理
传感器不仅能够检测出单一的变量,而且也可测量出各被测量量随时间的变化情况,再进行计算与判断。传感器以什么样的敏感度检测实际数据的信号,变换后的信号与原实际数据信号相比,失真情况如何?这些项目都是用来评价传感器的优劣。也就是说,要从传感器处理信号的质与量上来评价传感器的性能。传感器的类型各种各样,但是工作机理不外乎运用了下列几种:(1)磁电效应;(2)霍耳效应;(3)压电效应;(4)光电效应;(5)热电效应等。
1.2 传感器的工作原理
传感器是指能感受规定的物理量(非电量),并按一定规律转换成电信号的器件或装置。简单地说,传感器是把非电量转换成电量的装置。
传感器通常由敏感元件、转换元件和测量电路三部分组成,其与实际数据、电控单元(ECU)内在联系如下:
(1)传感器敏感元件是指能直接感受(或响应)被测量的实际数据的器件,即将被测量实际数据通过传感器的敏感元件转换成与被测量有确定关系的非电量或电量。
(2)传感器转换元件则将非电量转换成电量。
(3)传感器测量电路的作用是将转换元件输入的电量经过测量电路转换成电压或频率(模拟信号或数字信号)输入到电控单元(ECU)的输入电路中。
2 汽车电控发动机传感器的检测
汽车电控发动机传感器本身故障和线路故障是造成电控系统故障的主要原因之一,掌握传感器组成部分及线路故障的检修方法极为重要。
传感器的检测方法:元件在线检测、单独检测和诊断仪检测。
在线检测:测量传感器在线工作状态时有关端子的电压(主要检查电源电压和输出信号电压)及传感器和发动机电控单元(ECU)之间连线情况的综合检测,常用的工具有汽车LED试灯、跨接线汽车数字万用表、汽车故障诊断仪、汽车专用示波器等。
元件单独检测:将传感器拆下或将其连接器脱开的情况下,对传感器内部情况进行检测。一般检测有关端子之间的电阻值或通断情况,常用汽车万用表进行检测。
传感器的检测一般都是检测电源线、搭铁线、信号线等,再与标准进行比较来判断传感器性能的优劣。
电源线:检测电源电压时,拔下传感器插头,接通点火开关,检测传感器与电控单元(ECU)线束插头上两端子间的电源电压应为5V左右。
搭铁线:点火开关OFF,0V
信号线:检测信号电压时,插上传感器插头,接通点火开关。当发动机工作时,信号电压应符合规
定。再检测电控单元(ECU)的测量数据,与实际数据进行比较来判断传感器是否失真,从传感器处理实际数据的质与量上来评价传感器的性能。
3 汽车电控发动机传感器的故障分析
故障现象:一辆04款桑塔纳2000GSi轿车,在入冬后的早晨无法起动。
故障检测诊断:首先进行问诊,车主反映:前几天早晨起动很困难,有时经很长时间也能起动起来,起动后再起动就一切正常。
用金奔腾故障诊断仪连接发动机ECU诊断接口,读取故障码,无故障码输出。再读取该车发动机电控单元(ECU)静态测量数据发现,发动机电控单元(ECU)输出的冷却液温度为95,而此时用红外线测温仪测得发动机的实际温度只有3,很明显,发动机电控单元(ECU)所收到的冷却液温度信号是错误的,进一步检测,用汽车数字万用表测量冷却液温度传感器与电控单元(ECU)之间线束,既没有断路,也没有短路,电控单元(ECU)给冷却液温度传感器的5V参考电压也正常,于是将冷却液温度传感器更换,更换后起动正常,故障排除。
这起故障实际并不复杂,对于有经验的维修人员,可能会直接从冷却液温度传感器着手,到问
题的症结。但它说明一个问题,那就是电控发动机的电控单元(ECU)对于某些故障是不进行记忆存储的,比如该车的冷却液温度传感器,既没有断路,也没有短路,只是信号失真,电控单元(ECU)的自诊断功能就不会认为是故障。
以此类推如氧传感器反馈信号失真,空气流量计电压信号偏差造成空气流量计所检测到的进气量与实际进气量出现差异等,都不能被电控单元(ECU)认可为故障。在这种情况下,读取电控单元(ECU)测量数据与实际数据比较成为解决故障的关键。
运用传感器的工作原理进行故障诊断分析,便于维修人员了解电控发动机电控单元(ECU)的综合运行测量数据,可以定量分析电控发动机的故障,有目的地去检测并更换有关元件,在实际维修工作中可以少走很多弯路,实现科学修车。
参考文献
[1]张西振.汽车发动机电控技术[M].北京:机械工业出版社,2009,2.
[2]张吉国.汽车典型电控系统的结构与维修.[M].北京:金盾出版社,2005,8.