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1、第一章第一章 汽车传感器概述汽车传感器概述新型新型汽车汽车传感传感器、器、执行执行器原器原理与理与故障故障检测检测第一章 汽车传感器概述一、传感器的定义组成 1.传感器定义传感器是一种信号转化装置，它可以将非电信号转换为电信号，其主要作用是向汽车电脑提供运行的各种工况信息。汽车传感器过去单纯用于发动机上，现在已扩展到底盘、车身和灯光、电气等各个系统 2.组成传感器一般是由敏感元件、转换元件和其他辅助元件组成。有时也将信号调节与转换电路及辅助电源作为传感器的组成部分。第一章 汽车传感器概述1）信号调节与转换电路一般是指能把传感元件输出的电信号转换为便于显示、记录、处理和控制的有用电信号的电路，信
2、号调节与转换的电路选择要视传感元件的类型而定，常用电路有信号放大器电桥、振荡器、阻抗变换器等2）敏感元件指直接感受被测量（一般为非电量），并输出与被测量成确定关系的其他量（一般为电量）的元件。如应变式压力传感器的弹性膜片就是敏感元件，它的作用是将压力转换成膜片的变形。3）转换元件指传感器中能将敏感元件感受(或响应)的被测量转换成适合于传输和(或)测量的电信号部分。当输出为规定的标准信号时，则一般称为变送器，又称转换器，一 般情况下不直接接受被测量，而是将敏感元件输出的量转换为电量输出的元件。如应变式压力传感器的应变片，它的作用是将弹性膜片的变形转换为电阻值的变化。第一章 汽车传感器概述二、传感
3、器的分类 1）按能量关系分类传感器按能量关系分类可分为主动型和被动型两类。汽车上使用的传感器大多数属被动型传感器，这种被动型传感器需要外加输人电源才能产生电信号，所以这类传感器实际上是一个能量控制器。2）按信号转换关系分类按信号转换关系分类，可分为由一种非电量转换成另一种非电量的和由工种非电量转化为电量的两种。由一种非电量转换成另一种非电量的传感器，如弹性敏感元件和气动传感器;由非电量转换成电量的传感器，如热电偶温度传感器、压电式加速度传感器等。第一章 汽车传感器概述3）按输入量分类按输入量分类即按被测量分类，可分为位移、速度、加速度、角位移、角速度、力、力矩、压力、真空度、温度、电流、气体成
4、分、浓度传感器等。4）按工作原理分类按传感器的工作原理分类，有电阻式、电容式、应变式、电感式、光电式、光敏式、压电式、热电式传感器等。5）按输出信号分类按传感器的输出信号分类，有模拟式和数字式传感器两种。模拟电压信号是指随时间延续而连续变化的电信号。在汽车电脑控制系统中，大多数的传感器以产生模拟电压信号为主。数字电压信号是指随时间延续而不连续变化的电信号。该信号只有两种状态，即高电平和低电平，同时也包括一些开关信号。数宇电压信号不需要经过A/D转换即可以处理，能够被ECU直接处理。第一章 汽车传感器概述6）按使用功能分类汽车用各种传感器按其使用功能又可分为两类，一类是使驾驶员了解汽车各部分状态
5、的传感器；另一类是用于控制汽车运行状态的传感器。三、传感器的信号 汽车上传感器的电子信号可以分为直流、交流、频率调制、脉宽调制和串行数据信号。1）直流信号DC 在任何周期里，方向不随时间变化的电压、电流信号属于直流信号。直流信号可以分为恒压直流和非恒压直流信号两种。在汽车中产生恒压直流信号的电源装置有蓄电池电压和控制电脑PCM输出的传感器参考电压。如图1-1所示是非恒压直流信号波形。第一章 汽车传感器概述v2 2）频率调制信号）频率调制信号 保持波的幅度恒定而改变频率称为频率调保持波的幅度恒定而改变频率称为频率调制。在汽车中产生可变频率信号的传感器主要是光电式和霍制。在汽车中产生可变频率信号的
6、传感器主要是光电式和霍尔式传感器。尔式传感器。v 3 3）交流信号）交流信号AC AC 交流信号交流信号ACAC大小和方向随时间变化的信号属大小和方向随时间变化的信号属于交流信号。在汽车中产生交流信号的传感器主要是磁电式于交流信号。在汽车中产生交流信号的传感器主要是磁电式传感器和爆震传感器等，如图传感器和爆震传感器等，如图1-21-2所示磁电式传感器产生的交所示磁电式传感器产生的交流信号波形。流信号波形。第一章 汽车传感器概述4）串行数据多路信号 串行数据信号是按时序逐位将组成数据和字符的码元予以传输的信号。串行数据传输，所需通信线少，串行传送的速度低，但传送的距离可以很长，因此串行适用于长距
7、离而速度要求不高的场合。若汽车中具备有自诊断能力和其他串行数据送给能力的控制模块，则串行数据是由发动机控制电脑PCM、车身控制电脑BCM、防盗和防滑制动系统ABS或其控制模块产生，以及配各自我诊断的各种电脑之间传递的信号。第一章 汽车传感器概述在汽车发动机控制电脑和其他电子智能设各中用来通信的串行数字信号是最复杂的信号，在实际中，要用专门的解码器读取。发动机冷却液温度传感器故障时PCM输出的串行数据（多路）信号波形如图1-3所示。第一章 汽车传感器概述5）脉宽调制信号 脉冲宽度调制PWM的简称脉宽调制。脉宽调制信号就是经过脉冲宽度调制的信号。脉冲宽度就是在一个周期内元件持续的工作时间，如图1-
8、4所示。第一章 汽车传感器概述传感器检测方法及注意事项 1.解码检测法读取与清除故障码是解码器的主要功能，因此很容易判断出故障的大致方向和部位，为传感器的检测和排查提供了方向。但有以下几点需要注意。1）并不是所有的故障都会出现故障码。例如，三菱V73的6线式步进电机由于是ECU以脉冲方式进行控制，因此没有监控装置，所以出现故障后，没有故障码。又如，当水温传感器的电阻发生漂移而不准确时，如果电阻总值没有超出规定范围，虽然有故障，但不会显示故障码。项目一 汽车电路图的识读3）通过解码器查出的故障码，只是说明某一系统或相关系统有故障，不要看到故障码就断定是该传感器或执行器有故障，就要更换，其他与之相
9、关系统同样会造成同样故障而出现相同的故障码。例如在检查ABS系统时，如果出现“轮速传感器信号不良”故障码时，不要立即更换轮速传感器，首先要检查电路各连接插头与插座针脚接触是否良好，传感器触发轮是否有脏污、锈蚀、断路或短路等现象，有些安装在车轮上的传感器其磁芯经常会吸附一些制动鼓磨掉的铁屑而导致工作不良，此时只需拆下传感器并清除磁芯上的污垢即可解决问题。同时还要观察感应齿圈是否有变形、缺齿等现象，这些都是导致出现“轮速传感器信号不良”故障码的原因，而轮速传感器本身并不一定损坏。项目一 汽车电路图的识读4）要弄清楚是历史性故障码还是当前的故障码，以及故障码出现的次数。如果是历史性故障码，就表示故障
10、较早之前出现过，现在不出现了，但在ECU里面有一定的存储记忆；而当前故障码则表示是最近出现的故障，当前故障码绝大部分和目前出现的系统故障有很大关系。大众公司的解码器上故障码前显示“SP”，均表示临时的偶发性故障；故障发生的原因不外乎情况：发动机运转或点火钥匙打开的过程中拔下了某个电气插头，或者某个传感器或执行器的插头虚接，是软故障，不是硬故障。5）当读不出故障码但车辆依旧有故障症状，此时要利用解码器的数据流对传感器和执行器进行深入的分析和判断。所谓数据流，简单来说就是电控系统中的一些主要传感器和执行器的当前工作参数值（如发动机转速、蓄电池电压t空气流量、喷油时间、节气门开度、点火提前角、水温等
11、）。项目一 汽车电路图的识读2.测试灯检测法测试灯有自制的测试灯和检测专用的测试灯；可以自带电源，也可以不带电源。自制的测试灯可以用发光二极管（LED）外接650电阻串联制成，测试灯主要有以下几个功能。1）检查传感器、电控元件本体或连接电路的通、断。2）检测传感器参考电压供给是否正常。3）根据测试灯发光二极管频闪信号，可以检查传感器是否有脉冲输出，或ECU是否有执行信号输出。3.故障征兆现象判断法 依据故障征兆，运用经验判断，是最直观、方法。但其有两个缺点:一是经验积累时间长，果准确率低，误判的可能性较大。在维修大众车系发动机时，如果出现发动机油耗和排气污染增加，发动机出现怠速不稳、缺火、项目
12、一 汽车电路图的识读喘振等故障现象，则很大可能是氧传感器出现故障。这是因为：一是从车型来看，该车型出现氧传感器故障的概率比较高，二是从现象上来看，氧传感器出现故障，将使电子燃油喷射系统的电脑不能得到排气管中氧浓度的信息，因而不能对空燃比进行反馈控制，从而出现上述症状。4.万用表检测法汽车上使用万用表，一般都不主张使用指针式万用表，甚至在检测某些元件时，特别是半导体元件、有关ECU电路时，强调必须使用数字式万用表。这是因为数字式万用表阻抗大，通过元器件的电流小，可以避免在测量时烧毁其他元器件。项目一 汽车电路图的识读5.示波器检测法示波器主要用来显示控制系统中输入、输出信号的电压波形，以供维修人员根据波形分析判断电控系统故障。示波器比一般电子设各的显示速度快，是唯一能显示瞬时波形的检测仪器，是电控系统故障诊断中的重要设各。示波器检测是最准确、最直观的检测方法，可以将传感器的输出电流或电压以波形的形式显示出来，也是传感器等电气元件检测的发展方向。6.替代法替代法就是对于可疑传感器，通过试换的方法来查找故障，又称试换法。替代法可确定故障部位或缩小故障范围，但不一定能确定故障原因。在检修传感器时，最好使用相同车型、相同年款、相同型号、相同规格的传感器，暂时替代有疑问的传感器。