1、 第 1 页单位代码 学 号 分 类 号 密 级 传感器在汽车领域的应用与发展10 年 05 月 05 日院 （ 系 ） 名 称 工 学 院专 业 名 称 机 械 设 计 与 制 造学 生 姓 名指 导 教 师第 2 页目 录1 绪论.41.1 传感器市场规模大41.2 汽车传感器举足轻重.41.3 国内传感器生产水平低 .51.4 汽车上的主要传感器51.4.1 发动机控制传感器 61.4.2 胎压监测传感器61.4 .3 氧化传感器61.4 .4NOx 净化的传感器.61.4 .5 汽车 ABS 传感器71.5 汽车传感器的发展趋势72 发动机传感器.82.1 发动机冷却液温度传感器92.
2、2 进气温度传感器.92.3 节气门位置传感器.102.3.1 开关型节气门位置传感器102.3.2 线性节气门位置传感器112. 4 氧传感器.132.4.1 氧化锆式氧传感器.132.4.2 氧化钛式氧传感器 162.5 曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器.172.5.1 磁感应式曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器172.5.2 霍尔效应式曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器.182.5.3 光电式曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器192. 6 爆震传感器.193 胎压监测传感器.19第 3 页3.1 基本原理和发展.204 NOx 传感器.214.1 发展现状与趋势215 ABS（Anti-loc
3、ked Braking System）防抱死制动系统的传感器.215.1 .1 ABS 系统各组成部件的功能.225.2 传感器的结构型式与工作原理.225.2.1 转速传感器 235.2 横向加速度传感器.235.2.3 减速度传感器23结论.24致谢24参考文献24第 4 页传感器在汽车领域的应用与发展摘要在实际生产中，不同传感器测试内容又有着一定的近似性。因为从测试原理上来讲，汽车传感器主要分为主动式被动式、温度、压力等类型。这也是说对于不同的传感器，只要测试原理是一样的，那就意味着它们的测试仪器目前，汽车上所使用的控制系统从功能上可分为传感器单元、控制单元和执行单元部分。其中，传感器单
4、元是汽车智能化高技术的标志，具有独特而重要的地位，其质量的优劣直接影响着能否对汽车其它部位的有效监测和控制，从而影响汽车的整体性能。因此汽车生产厂商或整车生产厂商在传感器出厂或安装到整车前，需要一种手段来对传感器进行评价和验证。汽车传感器测试具有自身的特点，主要表现如下：被测对象的多样性及快速变化性汽车上常用的传感器类型包括轮速传感器、曲轴位置凸轮轴位置传感器、温度传感器、压力传感器、爆震传感器等。而且针对层出不穷的车型，每个功能相同的传感器在外形上又有着不同的差异。再加上测量指标，生产环境等要求越来越苛刻，都使得传统单一的测试工作台，无法兼顾如此多样的传感器生产。测试内容的近似性等设备也是一
5、样的。高效、灵活的测试设备对于汽车传感器生产线，要求的都是经济、高效、自动、灵活的测试设备，而且需要高自动化，高效率，高产能，高可靠性。传感器生产厂家希望一次性投入以后，测试设备还能不断的进行更新扩充，有效的支持最新产品和更高的性能指标要求，从而保证设备资本投入有效性。其她要求保证生产质量，设备需要具备一定的生产过程统计能力，并能够有助于减少由于人为原因造成的生产质量的降低。汽车传感器发展趋势也向集成化、智能化方向发展，如果只进行终检测试，发现问题为时已晚，所以往往测试会和生产过程交互进行。这样一方面，测试设备与生产线上其她设备良好衔接，另一方面要实现设备间的信息和数据共享。综上所述，汽车传感
6、器生产测试需要的不再是几台简单的测试仪器，而是一套机电软结合的、自动化的、便于扩展、对外开放的测试设备。而这些正是“柔性测试“技术所倡导的，采用柔性技术设计的汽车传感器测试系统能够符合传感器终检测试的要求，通过实践证明也正是如此。“柔性测试“技术实际上，随着科学技术的进步，不单单是汽车传感器，其她各种电子装置也日益智能第 5 页化、复杂化，以满足消费者舒适性、易用性的要求。在此情况下，泛华测控在总结过去经验的基础上，针对电子产品的生产测试，提出一揽子解决方案，称为“柔性测试“技术。“柔性测试“技术是以相关技术为依托，满足测试测量需求的技术。以虚拟仪器技术、测试测量技术、机电一体化技术、软件技术
7、以及通信及网络技术为核心，是现代测试技术的一个代表。它具有如下特性：适应性：满足多种测试环境要求，提供多种测试性能，融合多种信号测试能力灵活性：根据客户需求变换测试系统的功能及性能，应用多种技术满足测试要求拓展性：跟随相关技术的发展，保证应用系统的先进性，实现测试能力的不断进步。第 6 页Sensor in automobile domain application and development abstractIn the actual production, the different sensor test content also has certain approximate.Be
8、cause says from the test principle, the automobile sensor mainly divides into types and so on driving-type/passive form, temperature, pressure.This also is says regarding the different sensor, so long as the test principle is same, that meant their measuring instrument at present, on the automobile
9、uses the control system may divide into the sensor unit, the control unit and the execution unit part from the function. Among them, the sensor unit is the automobile intellectualization high-tech symbol, has unique and the important status, whether are its quality fit and unfit quality affecting di
10、rectly to the automobile other spot effective monitor and the control, thus affects the automobile the overall performance.Therefore automobile production manufacturer or entire vehicle production manufacturer or installs in front of the entire vehicle in the sensor exwork, needs one method to come
11、to the sensor to carry on the appraisal and the confirmation.第 7 页1 绪论 汽车传感器发展综述 20 世纪 60 年代，汽车上仅有机油压力传感器、油量传感器和水温传感器，它们与仪表或指示灯连接。进入 70 年代后，为了治理排放，又增加了一些传感器来帮助控制汽车的动力系统，因为同期出现的催化转换器、电子点火和燃油喷射装置需要这些传感器来维持一定的空燃比以控制排放。80 年代，防抱死制动装置和气囊提高了汽车安全性。今天，传感器已是无处不大。在动力系统中，有用来测定各种流体温度和压力(如进气温度、气道压力、冷却水温和燃油喷射压力等)的
12、传感器；有用来确定各部分速度和位置的传感器(如车速、节气门开 度、凸轮轴、曲轴、变速器的角度和速度、排气再循环阀(EGR)的位置等)；还有用于测量发动机负荷、爆震、断火及废气中含氧量的传感器；确定座椅位置的传感器；在防抱死制动系统和悬架控制装置中测定车轮转速、路面高差和轮胎气压的传感器；保护前排乘员的气囊，不仅需要较多的碰撞传感器和加速度传感器，还需要乘员位置、体重等传感器来保证其及时和准确的工作。面对制造商提供的侧量、顶置式气囊以及更精巧的侧置头部气囊，还要增加传感器。随着研究人员用防撞传感器(测距雷达或其她测距传感器)来判断和控制汽车的侧向加速度、每个车轮的瞬时速度及所需的转矩，使制动系统
13、成为汽车稳定性控制系统的一个组成部1.1 汽车传感器市场规模大 市场研究数据显示，2002 年全球汽车传感器的市场规模为 70.1 亿美元，预计 2005 年将达到 85.2 亿美元，年平均增长率为 6.7%；全球 2002 年汽车传感器的市场需求量为10.38 亿只，预计 2005 年将达到 12.83 亿只，年平均增长率为 7.3%。我国的汽车工业发展加快。估计 2010 年将达 600 万辆的生产能力，若每辆车用 10 只传感器，将需6000 万套传感器及其配套变送器和仪表。 我国现有汽车 2000 万辆，并且每年以 5%以上的速度递增，但是目前“电喷” 汽车还只占 10%左右，国家规定
14、停止“化油器” 汽车的生产，新出厂的汽车要求全部安装“电喷”系统。上海联合汽车电子现在年产 120 万套“电喷” 系统传感器，约 40006000 元/ 套，其中，汽车传感器占 60%以上的产值。国内电喷系统应用传感器占系统的 70%以上，ABS 传感器的成本为 50 元左右，国内产量为 100 万套，产值为 5000 万元；安全气囊的传感器占系统成本的 70%以上，安全气囊的传感器售价为 2000 元左右，需求量为100 万套/年，则传感器的产值可达 20 亿元。 、1.2 汽车传感器举足轻重 汽车传感器作为汽车电子控制系统的信息源，是汽车电子控制系统的关键部件，也是汽车电子技术领域研究的核
15、心内容之一。汽车传感器对温度、压力、位置、转速、加速度和振动等各种信息进行实时、准确的测量和控制。衡量现代高级轿车控制系统水第 8 页平的关键就在于其传感器的数量和水平。当前，一辆国内普通家用轿车上大约安装了近百个传感器，而豪华轿车上的传感器数量多达 200 只。 近年来从半导体集成电路技术发展而来的微电子机械系统（MEMS）技术日渐成熟，利用这一技术可以制作各种能敏感和检测力学量、磁学量、热学量、化学量和生物量的微型传感器，这些传感器的体积和能耗小，可实现许多全新的功能，便于大批量和高精度生产，单件成本低，易构成大规模和多功能阵列，非常适合在汽车上应用。 微型传感器的大规模应用将不仅限于发动
16、机燃烧控制和安全气囊，在未来 57 年内，包括发动机运行管理、废气与空气质量控制、ABS、车辆动力的控制、自适应导航、车辆行驶安 全系统在内的应用，将为 MEMS 技术提供广阔的市场。 1.3 国内汽车传感器生产水平低 自 20 世纪 80 年代以来，国内汽车仪表行业引进国外的先进技术及与之相配套的传感器生产技术，基本满足了国内小批量、低水平车型的配套需求。由于起步较晚，还没有形成系列化、配套化，尚未形成独立的产业，仍然依附于汽车仪表企业。 众多轿车、轻型车及部分载货车中采用新的电子产品，需要大批量、高水平的汽车传感器，但国内现有最高水平的汽车传感器产品比国外同类产品落后 10 多年，每年要进
17、口 50 万套以上的高性能汽车传感器。 许多传感器厂家为了增强产品的竞争力，采用与国外同行业进行合资经营的方式，消化吸收国外先进的传感器技术，使产品升级换代，从而逐步发展壮大，有的已成为几大“电喷”系统厂家的下游供应商。但绝大多数企业还只是配套生产其它车用传感器，处于利润少、产品单一、产品质量和技术水平低下的状况。 伴随着国内汽车产量的迅速增长，今后几年国内汽车工业对传感器及其配套变速器和仪表的需求亦将大大增加，实现汽车传感器国产化势在必行。为适应这一形势，应重点开发新型压力、温度、流量、位移等传感器，尽快为汽车工业解决电喷系统、空调排污系统和自动驾驶系统所需的传感器是十分迫切的任务。汽车传感
18、器对整车厂而言，是二级配套产品，必须以系统形式进入整车厂配套。一级系统配套商的实力关系到主机厂的品牌，所以必须建立系统平台，以系统带动传感器的发展。 1.4 汽车上的主要传感器 这里介绍汽车传感器的核心发动机控制传感器和几种传感器新产品。 1.4.1 发动机控制传感器 发动机管理系统（简称 EMS）其采用各种传感器，是整个汽车传感器的核心，种类很多，包括温度传感器、压力传感器、位置和转速传感器、流量传感器、气体浓度传感器和爆震传感器等。这些传感器将发动机吸入空气量、冷却水温度、发动机转速与加第 9 页减速等状况转换成电信号送入控制器，控制器将这些信息与储存信息比较、精确计算后输出控制信号。EM
19、S 不仅可以精确控制燃油供给量，以取代传统的化油器，而且可以控制点火提前角和带速空气流量等，极大地提高了发动机的性能。 通过喷油和点火的精确控制，可以降低污染物排放 50%；如果采用氧传感器和三元催化转化器，在 =1 的一个狭小范围内可以降低排放达 90%以上。在带速调节范围内，由于采用了带速调节器，带速转速降低约 l00r/min 到 150r/min，使油耗下降 3%4%。如果采用爆震控制，在满负荷范围内可提高发动机功率 3%5%，可适应不同品质的燃油。 1.4. 2 胎压监测传感器 胎压监测系统是在每一个轮框内安装微型压力传感器来测量轮胎的气压，并通过无线发射器将信息传到驾驶前方的监视器
20、上。轮胎压力太低时，系统会自动发出警报，提醒驾驶员及时处理。这样不但可以确保汽车在行驶中的安全，还能保护胎面，延长轮胎使用寿命并达到省油的目的。 轮胎智能监测系统的特色在于每个轮胎上均装有车压传感器及无线发射系统，它们能够精确地测量轮胎的气压和温度并将这些信息通过无线信号传输到安装在车内的接收器上。该系统让您领略轮胎智能监测的卓越品质。本系统胎压压力传感器采用压电原理，并在传感器的控制上采用加密技术，从而也可提高汽车的安全附加值。 根据美国汽车工程师学会统计，美国每年约有 26 万起交通事故是由于轮胎气压偏低或漏气造成的；而每年 75%的轮胎故障是由于轮胎漏气或充气不足所引起的。由于上述的原因
21、，美国立法规定新车必须安装轮胎压力监测系统。 1.4. 3 氧化传感器冷车运转时的发动机所排放的 CO 和 HC 是最多的，这就要求氧传感器尽快起动进入闭环控制状态。 NGK 火花塞有限公司研制出一种新型氧传感器，它能在 15s 内达到闭环控制。通过缩小加热区和降低阻抗，改进了传感器的加热装置。由于采用新材料和新的温控系统，使加热器的寿命与现有类型相近，改善了低温特性。1.4.4 NOx 净化的传感器 目前全球对于氮氧化物（NOx）、粒子状物质（PM）等柴油车尾气的限制越来越严格。在日本国内，继 2003 年的新短期尾气排放限制标准之后，预定于 2005 年推出新长期尾气排放限制标准。要想应对
22、这种限制，只改进柴油引擎的燃烧方式显然不够，因此后处理技术越来越受重视。选择还原催化剂（SCR)法是 NOx 净化技术之一，可以选择性地将尾气中的 NOx 吸附于催化剂，通过向催化剂喷射尿素，以还原反应将 NOx 分解成氮和水并排放。三井金属矿业开发的就是尿素 SCR 中需要的传感器，可检测 SCR所需的尿素水的剂量是否合适。这种传感器对于还原剂使用尿素水的氮氧化物（NOx）净化装置必不可少。 第 10 页1.4.5 汽车 ABS 传感器 ABS 的主要作用是改善整车的制动性能，提高行车安全性，防止在制动过程中车轮抱死（即停止滚动） ，从而保证驾驶员在制动时还能控制方向，并防止后轴侧滑。其工作
23、原理为：紧急制动时，依靠装在各车轮上高灵敏度的车轮转速传感器，一旦发现某个车轮抱死，计算机立即控制压力调节器使该轮的制动分泵泄压，使车轮恢复转动，达到防止车轮抱死的目的。ABS 的工作过程实际上是“ 抱死松开抱死松开”的循环工作过程，使车辆始终处于临界抱死的间隙滚动状态，有效克服紧急制动时由车轮抱死产生的车辆跑偏现象，防止车身失控等情况的发生。 ABS 的种类可分机械式和电子式两种。机械式 ABS 结构简单，主要利用其自身内部结构达到简单调节制动力的效果。该装置工作原理简单，没有传感器来反馈路面摩擦力和轮速等信号，完全依靠预先设定的数据来工作，不管是积水路面、结冰路面或是泥泞路面和良好的水泥沥
24、青路面，它的工作方式都是一样的。严格地说，这种 ABS只能叫做 “高级制动系统（Advanced Brake System） ”。目前，国内只有一些低端的皮卡等车型仍在使用机械式 ABS。机械式 ABS 只是用部件的物理特性去机械的动作，而电子式 ABS 是运用电脑对各种数据进行分析运算从而得出结果的。电子式 ABS 由轮速传感器、线束、电脑、ABS 液压泵、指示灯等部件构成。能根据每个车轮的轮速传感器的信号，电脑对每个车轮分别施加不同的制动力，从而达到科学合理分配制动力的效果。最早的 ABS 系统为二轮系统。所谓二轮系统就是将 ABS 装在汽车的两个后轮上。由于两后轮公用一条制动液压管路和一
25、个控制阀，所以又称做“单通道控制系统” 。这种系统是根据两个后车轮中附着力较小的车轮状态来选定制动压力，这被称为“低选原则”。也就是说，采用低选原则的 ABS 车辆的一个后轮有抱死趋势时，系统只能给两个后轮同时泄压。又由于前轮没有防抱死功能，因而，二轮系统难以达到最佳制动效果。随着相关技术的发展，后来出现了“三通道控制系统” ，该系统是在二轮系统基础上，将两前轮由两条单独的管路独立控制。虽然后轮还是采用“低选原则” ，但由于实现了紧急制动时的转向功能及防止后轴侧滑的功能，所以这种系统具备了现代 ABS 的主要特点。至今，市面上还有车辆采用这种三通道控制的 ABS 系统。目前，装备在车辆上最常见
26、的是四传感器四通道 ABS 系统，每个车轮都由独立的液压管路和电磁阀控制，可以对单个车轮实现独立控制。这种结构能实现良好的防抱死功能。1.5 汽车传感器的发展趋势 随着电子技术的发展和汽车电子控制系统应用的日益广泛，汽车传感器市场需求将保持高速增长，微型化、多功能化、集成化和智能化的传感器将逐步取代传统的传感器，成为汽车传感器的主流。 微型传感器利用微机械加工技术，将微米级的敏感元件、信号处理器、数据处理装置封装在一块芯片上，由于具有体积小、价格便宜、便于集成等特点，可以明显提高系统测试精度。当前，该技术逐步成熟，可以制作检测力学量、磁学量、热学量等各种微型传感器。 多功能化是指一个传感器能检
27、测两个或两个以上的特征参数或者化学参数，从而减少第 11 页汽车传感器的数量，提高系统的可靠性。 智能传感器是一种带微型计算机兼有检测、判断、信息处理等功能的传感器。与传统传感器相比，她具有很多特点。例如，她可以确定传感器工作状态，对测量资料进行修正，以便减少环境因素如温度引起的误差；用软件解决硬件难以解决的问题；完成资料计算与处理工作等等。世界各国都在车用传感器硬件的基础上，努力用软件来解决汽车电气干扰大、环境差（温度高、温度梯度大、污染厉害等）等问题造成的对汽车参数测量的影响。而且智能式传感器精度高、量程覆盖范围大、输出信号大、信噪比高、抗干扰性能好，有的还带有自检功能。不少汽车大公司在该
28、方面进行研制与开发，并取得了成就并加以应用。 其技术的发展方向是开展基础研究，发现新现象，采用新原理，开发新材料，采用新工艺；扩大传感器的功能与应用范围。开发新材料是发展汽车传感器技术的一个重要方向。由于材料科学的进步，在制造各种材料时，人们可以任意控制其成分，从而可以设计与制造出各种用于传感器的功能材料，例如控制半导体氧化物的成分，可以制造出各种气体传感器；光导纤维用于传感器是传感器功能材料的一个重大发现；引起专家关注。2 发动机传感器电控发动机控制系统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，因此掌握各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:一般有在线检测和
29、元件单独检测两种。元件单独检测:传感器拆下或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，常用万用表进行检测；在线检测:传感器在工作状态时检测有关端子的电压 (主要检查供电电压和输出信号电压)及传感器和发动机 ECU 之间连线情况的综合检测，常用的工具有万用表、诊断仪、示波器等。第 12 页2.1 发动机冷却液温度传感器发动机冷却液温度传感器简称水温传感器，它是双线的传感器，一般安装在发动机水套中与冷却液直接接触，用于检测发动机冷却液的温度。发动机 ECU 通过水温传感器信号修正喷油量和点火提前角。水温传感器内部是一个负温度系数的热敏电阻，温度低时电阻
30、值大，而温度高时电阻值小。水温传感器和 ECU 的连接如图 79 所示。如果水温传感器本身或其线路故障，将导致发动机冷车或热车起动困难、怠速不稳、耗油量和废气排放量增加。水温传感器的检修方法有：万用表检测(1)在线检测脱开水温传感器插头，打开点火开关，但不要起动发动机。用万用表测量 THW 与 E2端的电压，应为 5V。若无电压，则应检查 ECU 连接器端子 THW 与 E2 的电压。若无 5V 电压，应检查发动机 ECU 的电源电路和搭铁电路，若正常，则更换 ECu。将插头插回，起动发动机，测量传感器端子 THW 与 E2 之间在不同温度下的电压，其电压值应随冷却液温度的升高而逐渐降低。对丰
31、田车，当水温在 20时，电压值为1-3V； 80时电压为 02-1.0V。(2)元件检测拆下水温传感器，将水温传感器置于热水中。用万用表测量不同温度下水温传感器两端子之间的电阻值，其值应符合规定，否则应更换传感器。如丰田汽车水温传感器在 20时，电阻为 22k；80时为 025k 。2.2 进气温度传感器进气温度传感器也是双线的传感器，通常安装在空气滤清器之后的进气管上或翼板式空气流量计内，有的安装在谐振腔上。进气温度传感器的作用是检测发动机的进气温度，送给 ECU 作为修正喷油量的参考。传感器内部也是一个负温度系数的热敏电阻，温度升高时阻值下降，信号电压也下降。进气温度传感器和发动机 ECU
32、 的连接如图 7-11 所示。第 13 页如果进气温度传感器本身或其线路故障，将导致发动机起动困难、怠速不稳、废气污染物排放量增加，其检测方法同水温传感器。 2.3 节气门位置传感器节气门位置传感器又称节气门开度传感器，它安装在节气门体旁，由节气门轴操作。有些发动机节气门位置传感器的安装位置可调整。当重新安装节气门位置传感器时，应检测节气门位置传感器的信号，以确定节气门位置传感器安装位置是否正确。2.3.1 开关型节气门位置传感器早期日本车上使用的开关型节气门位置传感器电路如图 712 所示，有些早期美国车上也使用该类型的节气门位置传感器。开关型节气门位置传感器常见的故障是触点接触不良。若怠速
33、触点接触不良，则无怠速信号，会引起怠速不稳或无怠速；若功率触点接触不良，则无全负荷信号，会引起加速困难。开关型节气门位置传感器结构简单，只需测量其怠速触点和功率触点的通断情况即可判定其好坏。 怠速触点在节气门全闭时应闭合，节气门略打开时即断开。闭合时端子IDL 与 El 之间的电阻应为零，断开时端子IDL 与 E1 之间的电阻应为无穷大，否则为怠速触点故障。 功率触点在节气门开度小于 50时应断开，开度超过 50时应闭合。同样在闭合时端子 Psw 与 E1 之间的电阻第 14 页应为零，断开时端子 PSW 与 E1 之间的电阻应为无穷大，否则为功率触点故障。2.3.2 线性节气门位置传感器线性
34、节气门位置传感器内部结构是一个滑片电阻，ECU 通过节气门位置传感器可获得节气门由全闭到全开的所有开启角度连续变化的模拟信号，以及节气门开度的变化速率，从而可精确判定发动机运行的工况。线性节气门位置传感器的常见故障是滑片电阻值不准确、可动触点(触臂)与滑片电阻接触不良等。滑片电阻值不准确会使节气门位置传感器的节气门开度信号不正确，从而造成发动机怠速过高或过低，发动机加速不良等故障；可动触点(触臂)与滑片电阻接触不良会使节气门开度信号时通时断，从而造成发动机加速性能时好时坏，一般用示波器很容易检测这种故障。线性节气门位置传感器的接线有 3 线和 4 线两种，丰田车一般采用 4 线，其她车系采用
35、3 线。4 线的节气门位置传感器比 3 线的仅多一副怠速触点。节气门位置传感器与ECu 的连接如图 713 所示。(2)示波器检测 由于节气门位置传感器(TPS)是一个滑动电阻，在汽车长期运行过程中，滑动电阻的某一部分会出现接触不良的情况，如果使用汽车专用万用表可能测试不出这些缺陷，而使用汽车专用示波器则可以轻而易举的测试出，因而如果测试节气门位置传感器(TPS)的怠速触点或电路电阻，可以使用汽车专用万用表，而要测试传感器线性输出信号的全过程，则可以使用汽车专用示波器。把示波器的负极检测探针连接到节气门位置传感器(TPS)的负极搭铁线、发动机的缸体或蓄电池负极接线柱上；把示波器的正极检测探针连
36、接到传感器的信号输出端子上。测试时，打开点火开关，但不要启动发动机，用均匀的速度慢慢打开节气门，保持一定开度后，再以同样的速度慢慢关闭节气门，此时传感器应输出理想的波形。第 15 页用万用表检测时因信号类型不同应选用不同的挡位，电压信号选用直流电压挡，频率信号选用频率挡。拔下进气压力传感器插头，打开点火开关，测量线束端插头上 VCC 与 E2 端子之间的电压应为 45-55V。若无电压，则应检查 ECU 与传感器之间的线路和 ECU。将插头插回，拆下传感器上的真空软管，打开点火开关，测量 ECU 连接器上 PIM与 E2 端子在大气压下的输出电压，应符合图 724(b)所示的输出特性。拆下进气
37、歧管处的真空软管，并接在真空枪上，接通点火开关，用真空枪对传感器施以 133-667kPa 的负压，端子 PIM 与 E2 之间的信号电压应符合表 710。发动机怠速时信号电压约 15V 左右，随着节气门开度的增加，信号电压应上升。注意：随着节气门开度的增加，丰田车进气压力传感器的信号上升，但有些车(如本田)的进气压力传感器信号却下降。(2)示波器检测除了福特车进气压力传感器的输出信号是频率信号之外，几乎所有的进气压力传感器的输出信号都是电压信号，频率信号与电压信号的检查步骤是不同的。下面以电压信号输出的进气压力传感器为例说明示波器的检测过程。起动发动机并怠速运转，稳定后检查怠速时的输出信号，
38、见图 725 左侧波形；做加速和减速试验，将波形定位在屏幕上，应如图 725 所示。第 16 页一般怠速时信号电压约 125v，节气门全开时略低于 5v，全减速时接近 0v。通常四缸发动机的波形上有杂波，因为在两个进气行程问真空波动比较大，但这些杂波送至发动机控制电脑后，信号处理电路会清除杂波干扰 。其信号特点是随着进气歧管压力的上升，传感器输出信号的频率将不断增大。在没有真空供给的情况下，也就是正常的大气压条件下，传感器输出信号的频率大约为 160HZ，而在发动机怠速运转时，其信号频率为 105HZ。测试时，将汽车专用万用表或示波器的正极检测探针连接到传感器的信号输出线上，将汽车专用万用表或
39、示波器的负极检测探针连接到传感器的搭铁线或发动机的缸体上。利用汽车专用示波器进行动态测试，在不同发动机转速和负荷条件下，测量传感器的输出信号的频率，观察传感器的信号波形是否满足要求。2.4、氧传感器2.4.1 氧化锆式氧传感器有单线、双线、三线和四线四种，其电路如图 726 所示。单线氧传感器的导线是信号线，传感器外壳搭铁；双线氧传感器的两根导线分别是信号线与搭铁线；三线的氧传感器与单线和双线相比多一个加热线圈。由于氧传感器输出信号的强弱与工作温度有关，输出信号在 300左右时最明显，所以在氧传感器内增设加热元件，以保证发动机在进气量小、排气管温度低时即能输出信号。四线氧传感器为加热器两根线，
40、信号、接地两根线。第 17 页(1)氧传感器的检测氧传感器加热线圈电阻的检测。脱开氧传感器线束插头，测量插头中加热线圈两端子之间的电阻值，一般为 4-40Q。如不符合规定值，应更换氧传感器。氧传感器反馈信号电压的测量。有些车型可以从故障诊断座内测得氧传感器反馈电压，如丰田汽车公司生产的轿车，都可以从故障诊断座内的 OXl 或 OX2 插孔内直接测得氧传感器反馈电压(丰田 V 型 6 缸发动机两侧排气管上各有一个氧传感器，分别和故障诊断座内的 OXl 和 OX2 插孔连接)。检测氧传感器的反馈信号电压时，可采用低量程(通常为 2v)和高阻抗(阻抗太低会损坏氧传感器)的指针型电压表，以便直观地反映
41、出反馈信号电压的变化情况。口发动机起动后以 2500rmin 的转速连续运转 2-3min，使发动机和氧传感器达到正常工作温度。口把电压表的正极棒接故障诊断座内的 OXl 或 OX2 插孔，也可直接插入氧传感器的线束插头上。负极捧接故障诊断座的 E1 插孔或蓄电池负极。口发动机以 2500rmin 左右的转速保持运转，同时检查电压表指针能否在 01v之间来回摆动，记下 10s 内电压表指针摆动的次数。若电压表指针在 10s 内的摆动次数等于或多于 8 次，则说明氧传感器及反馈控制系统工作正常。口若电压表指针在 10s 内的摆动次数少于 8 次，说明氧传感器或反馈控制系统工作不正常，其可能原因是
42、氧传感器表面有积炭而使灵敏度下降。对此，应再让发动机以 2500rmin 的转速运转约 2min，以清除氧传感器表面的积炭，然后再检查反馈电压。若电压表指针变化依旧缓慢，则说明氧传感器损坏或电控单元反馈控制电路有故障。口检查氧传感器有无损坏。脱开氧传感器插头，发动机运转，使反馈控制系统进入开环控制状态，同时用电压表检测反馈电压。脱开节气门体上真空软管，使进气管漏气，以人为形成稀混合气，同时观察电压表，其指针读数应下降；接上脱开的真空软管，第 18 页然后拔下水温传感器接头，用 4-8k 的电阻代替水温传感器，以人为形成浓混合气，同时观察电压表，其指针读数应上升。也可以用突然踩下或松开加速踏板的
43、方法来改变混合气浓度，在突然踩下加速踏板时，混合气变浓，反馈信号电压应上升；突然松开加速踏板时，混合气变稀，反馈电压应下降。如果氧传感器的信号电压无上述变化，表明氧传感器已损坏。如果氧传感器反馈电压能按上述规律变化，说明氧传感器良好，反馈控制系统工作不正常是其她原因造成的。如氧传感器线路故障或发动机进气系统、燃油系统故障而造成混合气过浓或过稀，影响反馈控制系统的正常工作。此时应先检查空气供给系统和燃油供给系统有无导致混合气过稀或过浓的故障(如燃油压力过高、喷油器雾化状况及各缸喷油器喷油量是否均匀、空气流量计信号、节气门位置传感器信号等)。若混合气浓度正常，则故障在电控单元 ECu，应更换发动机
44、 Ecu。 氧传感器的拆卸检查。从排气管上拆下氧传感器，检查氧传感器外壳上的通气孔有无堵塞、陶瓷心有无破损。如有损坏，应更换氧传感器。检查氧传感器的颜色。拆下氧传感器，检查传感器的颜色，氧传感器正常颜色为淡灰色。若为白色，说明有硅污染，此时必须更换氧传感器；若为棕色，则为铅污染，此时必须更换氧传感器，并换用无铅汽油；若为黑色，则是由积炭造成，在排除发动机积炭故障后，一般可以自动清除氧传感器上的积炭。氧传感器的更换。若氧传感器损坏，应更换新件，不可采用拔下氧传感器线束插头或将插头短路的方法来消除故障。因为这样做会使发动机 ECU 得不到正常的反馈信息，使反馈控制系统转入开环控制状态，同样会使发动
45、机故障警告灯亮。更换氧传感器时，应在氧传感器上安装新的密封垫片，按 30-50Nm 的扭矩拧紧氧传感器。不要使用含硅的密封胶，以免氧传感器发生硅中毒而失效。(2)示波器检测氧传感器波形如图 727 所示，图 727(a)是从开环到闭环控制的氧传感器信号波形。起动后，传感器输出电压逐渐达到 450mv 时，开始进入浓、稀转换的闭环控制，带加热器的氧传感器从冷车到进入闭环需 23s。图 727(b)是良好的氧传感器信号波形，图 727(c)是损坏的氧传感器信号波形。一般可从三个方面检查氧传感器的好坏：最高电压、最低电压和响应时间。良好的氧传感器信号最高电压应大于 850mV，最低电压应为 7517
46、5n、V ，从浓到稀的响应时间应小于 100ms。任何一个方面不满足要求，均应更换氧传感器。可用急加速方法对氧传感器进行测试。首先将发动机运转至正常温度并怠速运转。在第 19 页2s 内从怠速加速至节气门完全打开(发动机转速一般不要超过 4000rmin)，再立即放开加速踏板使节气门全关，连续 5-6 次，即可得到图 7-28 所示波形。其中上升波形是急加速造成的，下降波形是急减速造成的。本图中氧传感器波形的最大幅值达到800mV 以上，最小幅值小于 200mv，从浓到稀的响应时间小于 ms，故该传感器良好。 如果汽车上安装有主、副两个氧传感器，则它们分别提供了催化转化之前和之后的氧含量输出电压，主氧传感器用作混合比控制的反馈信号，副氧传感器用于测试催化转化的效率。图 729 是催化转化器前后主副氧传感器波形，当催化转化效率降低时，副氧传感器信号的幅值2.4.2 氧化钛式氧化钛式氧传感器中包含一个可变电阻，可变电阻值根据周围的空燃比变化而改变电阻值，由发动机控制电脑读取电阻两端的电压降。通常发动机控制电脑提供给氧化钛传感器一个工作电压。有些传感器工作电压为 5V，因此传感器信号在 0-5v 间变化；而有些用 1V 工作电压，传感器信号在 0-1V 间变化。吉普(2herokee 汽车氧传感器信号波形如图 730 所示。其
