传感器与执行器.docx
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传感器与执行器
传感器与执行器
1、传感器的定义：
传感器是一种信号转换装置，它可以将非信号转换为电信号，其作用是向ECU提供汽车运行的各种工况信号。
2、传感器的组成：
由敏感元件，转换元件和其他辅助元件组成，有时候也将信号调节与转换电路及辅助电源作为其组成成分。
3、传感器的分类
按能量关系分类
主动型，被动型
按信号转换关系分类
一种非电量转换成另一种非电量，同种非电量转换成电量的传感器。
按输入量分类
位移传感器，速度传感器，加速度传感器，角位移传感器，角速度传感器，力传感器，力矩传感器，压力传感器，真空度传感器，温度传感器，电流传感器，气体成分传感器，浓度传感器。
按工作原理分类
电阻式，电容式，应变式，电感式，光电式，光敏式，压电式，热电式。
按输出信号分类
模拟式传感器，数字式传感器
按使用功能分类
一类是使驾驶人了解汽车各部分状态的传感器；一类是用于控制汽车运行状态的传感器。
4、传感器的信号：
直流信号（DC）、频率调制信号、交流信号、交流信号（ＡＣ）、串行数据多路信号
5、传感器检测的注意事项P6
1蓄电池搭铁极性切不可接错，必须是负极搭铁。
严禁在发动机高速转动时将蓄电池从电路中断开，以防产生瞬时过电压使ECU和传感器损坏。
2在车身上进行电弧焊时，应先断开ECU电源。
在靠近ECU或传感器的地方进行车身修理作业时，更应特别注意。
3必须防止ECU和传感器受潮。
不许将ECU或传感器的密封装置损坏，更不许用水冲洗，此外，ECU必须防止受剧烈震动。
4电控系统中，故障多的不是ECU，传感器和执行部件，而是插接器。
插接器常会因为松旷脱焊烧蚀锈蚀或脏污而导致接触不良或瞬时短路，因此，当出现故障时不要轻易地更换电子元器件，而应首先检查插接器的连接情况。
5当断开蓄电池时，需注意以下几点:
一是必须关闭点火开关，如果在点火开关接通的状态下断开蓄电池连接，则电路中的自感应电动势会有击穿电子元器件的危险；二是检查自诊断故障码是否存在，若有故障码，则应记下故障码后再断开蓄电池；三是断开蓄电池前，应牢记带防盗码的影像设备的编码，否则在下次使用中，影像系统自锁会影响其使用。
6在安装或拆卸电感式传感器时，应将点火开关断开，以防止其自感应电动势损伤ECU以及产生新的故障。
7注意检查搭铁线的连接状况，其电阻值一般不应大于1.5Ω。
8带有安全气囊系统的汽车，对其安全气囊进行检修时，如果操作不当，则会使安全气囊意外X开而造成乘员受伤，因此必须严格按操作程序进行。
对安全气囊进行检修作业时，先将电火开关置于关闭位置，断开蓄电池负极，等待90s再进行操作，以免发生意外。
9检修氧传感器时，注意不要让氧传感器跌落或碰撞到其他物体，不要用水进行冷却。
更换氧传感器时，一定要用专用防粘胶液刷涂螺纹，以免下次拆卸困难。
10某些故障警告灯的功率不得随意改变，否则会出现异常情况。
11注意屏蔽线。
对于电磁式凸轮轴位置传感器，仅通过测量其电压或电阻来确定其好坏是不全面的，有很多电磁式传感器的测量电阻和电压都正常，但若线路屏蔽不好，则也会导致故障的发生。
12在点火开关接通的情况下，不要进行断开任何电气设备的操作，以免电路中产生自感应电动势而损坏电子元器件。
6、通过空气流量传感器获得的进气量信号是ECU进行喷油控制的主要依据，若空气流量传感器损坏或其电路连接出现故障，则会使发动机进气量的测量不准确，使进入气缸的混合气过浓或过稀，从而导致ECU无法对喷油量进行准确的控制，进而导致发动机运转不正常，排放超标。
7、测量空气流量的方法分为两种类型：
D型（即压力型）和L型（空气流量型）
8、热模式空气流量传感器的工作原理
传感器的热膜电阻RH温度补偿电阻RT精密电阻R1及R2信号取样电阻Rs在电路板上以惠斯顿电桥的方式连接。
当空气气流流经发热元件并使其冷却时，发热元件（即热膜电阻）的温度降低，阻值减小，电桥电压失去平衡，控制电路将增大供给发热元件的电流，使其温度保持在高与温度补偿电阻温度的一个固定值（一般仍为100℃）。
电流增量的大小取决于发热元件受冷却的程度，取决于流过传感器的空气流量。
当电桥电流增大时，信号取样电阻Rs上的电压就会升高，从而将空气流量的变化转换为电压信号Us的变化。
该信号电压输入ECU后，可根据信号电压的高低计算出空气流量的大小。
9、检测传感器的电源电压及信号电压：
检测电源电压、检测信号电压、检测线束导通性（断路）
10、温度传感器
温度传感器
热敏电阻：
按陶瓷半导体与温度之间的特性关系不同可分为3类
负温度系数热敏电阻（ＮＴＣ）
其电阻值随温度的升高而减小
正温度系数热敏电阻（ＰＴＣ）
其电阻值随温度的升高而按指数函数增加
临界温度系数热敏电阻（CRT）
其电阻值随温度的升高而按指数函数减小
11、进气温度传感器的检测方法：
单体检测、就车检测法、检测进气温度传感器与ＥＣＵ之间连接线束的电阻值
12、冷却液温度传感器的工作原理
ECU使5V电压通过阻值为1kΩ的电阻与晶体管串联后再与阻值为10kΩ的电阻并联的电路，然后经过传感器搭铁。
当温度比较低时，传感器热敏电阻的阻值比较大，此时ECU使晶体管截止，5V电压仅仅通过10kΩ电阻及传感器后搭铁，由于传感器热敏电阻的阻值与10kΩ相差不大，因此传感器所测得的数据比较准确；而当温度达到特定值51.6℃时，热敏电阻的阻值发生了很大的变化，此时其阻值相对于10kΩ电阻的阻值已经变较小，传感器所测得的数据不再准确，而ECU使晶体管导通，5V电压通过1kΩ电阻与晶体管串联后再与10kΩ电阻并联的电路，然后经过传感器搭铁，由于并联后的阻值与1kΩ相差不大，即与温度升高后传感器的阻值相差不大，这样即使温度升高后热敏电阻的阻值发生了变化，该电路也能保证测量结果的准确性。
13、热敏铁氧体温度传感器的工作原理P39-40图b
在散热器的冷却系统中，舌簧开关的闭合却使冷却风扇的继电器断开，进而使冷却风扇停止工作；反之，冷却风扇则工作。
其中热敏铁氧体的规定温度为0~130℃.
14、热敏铁氧体温度传感器的检测：
a将热敏铁氧体温度传感器拆下，置于玻璃烧杯中并加冷却液进行加热，并将万用表连接好
b在加热的同时检测传感器的工作情况
c当冷却液温度高于规定值时，热敏铁氧体温度传感器舌簧开关断开，传感器不导通，万用表指示的电阻值为无穷大，否则说明热敏铁氧体温度传感器已经损坏，应予以更换。
15、半导体压敏电阻式压力传感器
1优点：
体积小，精度高，响应性、再现性和稳定性较好，一般不易锁坏
缺点：
若损坏或其连接线路不良，则易使发动机出现怠速不良、不易起动和起动后熄火的故障
2检测方法：
a拔下传感器的插接器插头，接通点火开关（不起动发动机），用万用表电压档检测插接器头电源和搭铁之间的电压
b检测进气压力传感器的输出电压。
16、发动机机油压力传感器的检测方法：
检测时拔下机油压力传感器的插头，在发动机熄火后，用欧姆表检测机油压力传感器插头与搭铁线之间的电阻值，当发动机起动后，油压达到20kpa以上时，在测上述电阻值，该阻值应变小，否则应更换机油压力传感器。
17、轮胎压力监控系统的优点：
a轮胎气压过低时会提前指示，因此车辆的安全性得到提高。
b不需要定期检查轮胎的压力，因此车辆的舒适性得到提高。
c提高了轮胎的使用寿命。
d正确的轮胎压力相应的也就降低了燃油消耗。
18、位置与角度传感器主要类型：
曲轴位置传感器、节气门位置传感器、车高与转角传感器、液位传感器、溢流环位置传感器、超声波距离传感器、方位传感器、座椅位置传感器等。
19、节气门位置传感器（TPS）的作用：
主要用于发动机电控燃油喷射系统和电控自动变速系统。
安装在节气门体上节气门轴的一端，用于探测或监测节气门开度大小，并把位置信号转变为电信号后输入ECU,用于判别发动机的各种工况，从而控制不同的喷油量和点火正时。
节气门位置传感器的类型：
电阻式怠速开关与滑动电阻整合的综合式
新型智能电子节气门控制系统所用的节气门位置传感器：
双滑动电阻式和线性双霍尔式
节气门系统的优点：
a实现发动机全X围的最佳转矩输出（最大优点）
b提高车辆动力性、经济性、操纵稳定性、排放控制盒乘坐舒适性，保证了车辆的最佳动力性和燃油经济性
电子节气门的控制策略:
a基于发动机转速需求的节气门控制
b传感器冗余设计
c可选工作模式
d海拔高度补偿
e控制功能的扩展及其原理
20、曲轴位置传感器（CKP或CPS）的功能：
是采用曲轴转动角度和发动机转速信号，并输入ECU，以便确定喷射顺序、喷射正时、点火顺序、点火正时，然后根据信号检测到的曲轴转角波动大小来判断发动机是否有失火现象
曲轴位置传感器按其工作原不同可分为磁脉冲式曲轴位置传感器、光电式曲轴位置传感器和霍尔式曲轴位置传感器等
21、霍尔式曲轴位置传感器的原理见下图
22、凸轮轴位置传感器的作用：
检测凸轮轴位置和转角，从而确定第一缸活塞的压缩上止点位置，在起动时，发动机ECU根据凸轮轴位置传感器和曲轴位置传感器提供的信号，识别出各个气缸活塞的位置和冲程，控制燃油喷射顺序和点火顺序，进行准确的喷油和点火控制。
23、蓄电池液面正常和下降时的电路分析
1传感器（即铅棒）浸入蓄电池液中产生电动势，晶体管VT1处于导通状态。
蓄电池电流按图中箭头方向从正极经过点火开关晶体管VT1流向蓄电池负极。
由于A点电位接近于零，晶体管VT2处于截断状态，警告灯不亮。
见图1
2当蓄电池液量不足时，由于此时传感器未浸入蓄电池液中，不能产生电动势，晶体管VT1处于OFF状态。
同时，又由于A点电位升高，VT2得到正偏压而导通电流按箭头方向流过晶体管VT2基极，从而使VT2处于ON状态，警告灯亮，警告驾驶人蓄电池不足。
见图2
24、超声波的测距原理：
是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，由单片机实时监测出超声波传播所用的时间ΔT利用超声波在同种介质中传播速度不变的性质，在声速V已知的条件下，得到障碍物与传感器之间的距离。
S=ΔT.V/2
式中V为超声波速度，常温下取344m/s，ΔT为自发射出超声波到接受到反射回波的时间差。
25、检测发动机爆燃通常的途径：
a检测气缸压力：
精度好，但是存在传感器耐久性差和难以安装的问题。
b检测发动机振动（最好的途径）：
可获得高输出信号，灵敏度高，安装简单。
c检测燃烧噪声：
由于是非接触式的，传感器的耐久性很好，但是精度和灵敏度偏低。
26、压电式爆燃传感器的检测方法：
a爆燃传感器的随车检查
b用正时灯观察点火提前角的变化
c在发动机工作中，如果爆燃传感器发生故障，则监测爆燃信号中断，ECU就会将点火提前角推迟一定角度，在汽车行驶过程中驾驶人就会明显感觉到发动机动力不足，这时发动机电控系统会诊断出有故障，并使故障指示灯亮。
d电阻检查
e检测爆燃传感器线束的导通性
f用专用诊断仪VAS5052专用诊断仪，通过诊断插座读取有关故障信息，00524-G61搭铁开路或短路。
g检测爆燃传感器的输出信号
h敲击缸体，正常情况下爆燃传感器端子间电压大于0.5V；当发动机正常怠速时小于0.6V；当发动机起动时，大于0.8V；当发动机爆燃时，大于1.2V。
i爆燃传感器的安装注意事项
若在安装时，紧固转矩过大，爆燃传感器感知气缸爆燃信号电压太低，从而出现点火过早现象；紧固转矩过小，会感知气缸爆燃信号电压太高，出现点火过迟现象。
27、碰撞传感器一般用在安全气囊系统中，其作用是在汽车发生碰撞时，检测汽车的碰撞强度，提高成员的乘坐安全性。
28、轮速传感器主要用于制动防抱死装置ＡＢＳ、牵引力控制装置ＴＣＳ、电子制动力分配装置EBD、电子稳定程序ESP等。
29、轮速传感器主要有电磁感应式、励磁式、霍尔效应式、电涡流式、磁阻元件式等
30、电磁感应式轮速传感器检测：
a故障征兆检测
b电阻检测轮速传感器与ABSECU的连接线路
c检测传感器线束的电阻
d检测传感器信号电压
31、点火系统执行器作用和原理：
点火模块（点火控制器）实际是一个功率电子开关，控制点火的信号为方波或磁脉冲信号，输送到点火模块的信号输出端，通过整形来驱动功率电子开关，用脉宽来控制功率电子开关的导通时间，导通后，点火线圈电流近似指数上升，导通时间长，断电电流就大，以此来控制线圈的点火能量，用脉冲信号的后沿时刻控制功率电子开关的关断时刻，即控制点火时刻。
32、点火线圈的结构特点：
a、单缸独立点火线圈磁路由内部的圆铁心两端的永磁铁以及圆筒形的外铁心组。
b、内铁心前端是高压端子，后端是模块引线，它们之间的电位差就是高压输出的电压，要考虑前后有足够的绝缘距离。
c、由于体积限制，笔式线圈初次级骨架外壳的壁厚多为0.7--1mm,而且与发动机接触，温度高。
d、为了避免因内应力开裂，在内贴心两端加发泡胶垫。
e、为了提高绝缘强度，在内铁心加绝缘套管，初级骨架绕线前包一层耐高温耐高压的绝缘薄膜。
f、带点火模块的笔式线圈，在模块的元器件应附一层硅胶，防止因热应力损坏元器件。
g、为防止初级电路接通瞬间产生正向高压2KV左右而造成误点火，有两种方式：
⑴是加耐压3-4KV的高压二极管⑵是加15ＫＶ的瞬态电压抑制二极管。
33、点火系统故障检修的步骤：
检查次级点火线圈搭铁状况，测量插测量导线是否发生断路或短路故障。
头2到搭铁间的电阻，该电阻阻值应
不大于1.5Ω。
检查点火线圈供电，打开点火开关，检查熔丝SB14是否熔断或导线是否
测量点火线圈插头触点3和搭铁间断路。
的电压，该电压约为蓄电池电压。
34、雨量传感器的工作原理
①如果玻璃处于干燥状态，则红外线按照全反射原理进行反射，红外线光由玻璃的表面反射回来，则集成在G397中央的光敏二极管能接收到较多的光，记录了高的光的强度。
②如果玻璃湿润，则玻璃表面的光学特性发光二极管和光敏二极管就发生了变化，玻璃表面因水滴的作用会发生散射，则光线发生折射，反射的光量将会减少，这样光敏二极管接收到的光也就减少，于是信号电压发生了改变，光敏二极管记录了低的光的强度。
35、卡罗拉巡航控制系统的组成及功用：
巡航控制ECU与发动机控制ECU合为一体。
ECU根据各种传感器送来的信号判断汽车的运行工况，并通过执行元件自动调节节气门的开度。
使汽车的行驶速度与设定的车速保持一致。
巡航控制系统主要由巡航控制开关、安全开关、传感器、发动机ECU和执行元件等组成。
36、太阳能天窗的作用：
它可以将吸收的太阳能转换成电能，通过空调ECU可以将其输送到汽车电器系统中，主要完成车内换气通风和蓄电池的补充充电工作。
①新鲜空气鼓风机V2的工作条件：
Δ点火开关处在OFF位置时，因为只要发动机工作，发电机就发电，V2就不需要由太阳能天窗提供电能。
Δ滑动天窗关闭或外翻时，这是因为在以上两种状态下动触点与近触点接通导电，电能才能引到车内电路系统。
Δ要具备一定的阳光照射强度（阳光照射强度约在70w/m2以上）否则所产生的电能不足以使V2转动。
②太阳能运行模式的三大功能：
Δ降温、除臭、排毒功能。
Δ节能环保功能。
Δ保护电气、减少意外事故发生的功能。
37、制动器摩擦片磨损检测传感器的作用：
磨损检测传感器用一个安装在摩擦片中的U形金属丝检测，U形金属丝的顶端就处在制动器摩擦块的磨损极限位置上，知道器摩擦片没有磨损但极限位置时，输出的电压为0，当摩擦片磨损到规定限度时，U形金属丝部分被磨断，电路断开，这时输出电压为高电平，使制动系统报警指示灯点亮。
38、汽车电子信号的五个判断依据
幅值
电子信号在一定点上的及时电压。
频率
电子信号在两个事件或循环之间的时间，一般指每秒的循环数Hz。
脉冲宽度
电子信号所占的时间或占空比。
形状
电子信号的外形的特征，如曲线、轮廓和上升沿、下降沿等。
阵列
组成专门信息信号的重复方式。
39特殊传感器中英文缩写
DC
直流
MAP
进气压力传感器
EPC
电子功率控制
CYP/CIS
缸位传感器/
气缸识别传感器
CID
气缸位置传感器
AC
交流
ESP
电子稳定程序
ASR
牵引力控制系统
NTC
负温度系数热敏电阻
FIS
驾驶人信息系统
CKP/CPS
曲轴位置传感器
MRE
磁阻元件
EBD
电子制动力分配装置
PTC
正温度系数热敏电阻
TPS
节气门位置传感器
CMP
凸轮轴位置传感器
DS
爆燃传感器
CRT
临界温度系数热敏电阻
VSS
车速传感器
ABS
制动防抱死装置
TCS
牵引力控制装置
升级会员 