发动机上常见的十几种传感器的检测方法

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在现代汽车上，传感器的使用越来越普遍，为了方便维修人员对发动机的检修，现将发动机上常见的十几种传感器的检测方法介绍如下。进气歧管压力传感器
　　进气歧管压力传感器，是D型（速度密度型）燃油喷射系统中非常重要的传感器，其作用是将进气歧管内的压力变化转换成电压信号。控制电脑（ECU）依据该信号和发动机转速（由装在分电器内的发动机转速传感器提供的信号）来确定进入汽缸内的空气量。
1、安装部位与接线端子
　　由于歧管压力传感器内部有放大电路，故需要电源线、地线和信号输出线共三根导线，它们相应地在接线端子上有三个接线端，分别为电源端子（Vcc）、接地端子（E）和信号输出端子（PIM），三个端子通过导线连接器及导线与控制电脑ECU相连。
　　为了减少进气歧管压力传感器内部电子元器件的振动，它通常安装在车辆振动相对较小的位置上，并处于进气总管的上方，以防来自进气歧管的窜气侵入压力传感器。另外进气歧管压力传感器从下边接受进气管压力也可防止信号传感部分不受污染，因此，通过橡胶管从进气歧管靠近节气门处所采集的进气管气体，是从歧管压力传感器下端接入的。
2、单体检测
　（1）外观检视
　　检视时，只需从进气歧管靠近节气门端找到橡胶软管，便可在汽车上找到歧管压力传感器。首先，在关闭点火锁的状态下，检查进气歧管压力传感器导线连接器的连接是否良好、橡胶软管是否脱落。然后启动发动机，查看橡胶软管有无密封不严和漏气现象。
　（2）仪表测试
　　A、接通点火开关（ON位），用万用表的直流电压挡（DCV-20）测试接线端子Vcc与E2之间的电压值，该电压值即为ECU加在歧管压力传感器上的电源电压值，其正常值应为：4.5～5.5V之间，若该值不正确，则应检查蓄电池电压或导线间的连接情况，有时问题也可能出在控制电脑ECU上。
　　B、接通点火开关（ON位），并从进气歧管压力传感器上拔下真空橡胶软管，使进气歧管压力传感器的进气口与大气相通，此时测试接线端子输出电压信号（PIM与地线E2之间的电压值），其正常值为：3.3～3.9V之间，若输出电压过高或过低，均说明进气歧管压力传感器有故障，应予更换。
　　C、接通点火开关（ON位），拆下进气歧管压力传感器上的真空橡胶软管，用手持真空泵向歧管压力传感器进气口处施以不同的负压（真空度），边施压边测试接线端子输电压信号PIM与地线E2之间电压值。该电压值应随所施加负压的增长呈线性增长，否则，说明传感器内的信号检测电路有故障，应予以更换。例如皇冠3.0型轿车2JZ-GE发动机有关正常数据如下表所示：

负压值（kPa）
13.3
26.7
40
53.5 66.7

电压值（V）
0.3～0.5 0.7～0.9 1.1～1.3 1.5～1.7 1.9～2.1


空气流量传感器
　　空气流量传感器，是L型（质量流量型）电子燃油喷射发动机中最主要的传感器之一。它测试进入汽缸的空气流量是用来确定发动机基本喷油持续时间和基本点火提前角的重要参数。因此，空气流量传感器单体的故障检测与分析，对电喷发动机是至关重要的。目前，空气流量传感器的种类较多，但就其测量原理的不同，大致分为三种：叶板式、涡流式和热线式空气流量传感器。由于三种传感器的结构差异，其单体故障检测各异，现分别加以分析。
1、叶板式空气流量传感器
　（1）安装部位及接线端子
　　叶板式空气流量传感器安装在空气滤清器和节气门体之间，以便准确测量吸入发动机的空气量。
　　在发动机控制中，为了精确得出发动机所需要的空气质量流量，需要考虑空气的密度，而空气的密度是随空气的温度、压力而变化的。为了防止因空气温度变化而引起进气质量的检测偏差，在空气流量计中装有进气温度传感器。因此叶板式空气流量传感器的接线端子上有空气温度信号（THA）输出（有关进气温度传感器的情况将另外加以分析）。
　　为了保证电喷发动机的电动燃油泵只在发动机运转时工作，防止误操作，因此在叶板式空气流量传感器内，装有电动燃油泵控制开关，只是在发动机转动时，有空气流入空气流量传感器后，油泵开关才闭合，从而启动燃油泵工作。当发动机停止转动，即使点火开关打开（ON位置），空气流量传感器叶板不转动，油泵也不工作。因此，在叶板式空气流量传感器接线端子上有电动燃油泵控制信号（FC、E1）输出。
　　叶板式空气流量传感器共有7个接线端子，通过导线连接器，用导线与控制电脑相连，它们分别为：用于燃油泵控制的FC和E1端子；用于输出空气温度信号的THA端子；用于向传感器输入电源电压和接地的VC和E2端子；以及向电脑ECU输出进气量信号的VB和VS端子（采用双信号输出，在ECU中以VB/VS的电压比形式分析进气量，可以消除因电源电压VC的波动而使测量出的进气信号失准的现象）。
　（2）传感器单体检测
　　①外观检测
　　首先检查导线与接线器接触是否良好（插接传感器时，要关闭点火开关），再检查空气流量传感器外壳有无破裂、与进气管连接处有无漏气的现象（在发动机行驶时，可用纸片贴近空气流量传感器，看有无吸力，若有，则漏气，应加以密封紧固，对裂纹可粘修或更换）。发动机停转后，关闭点火开关（OFF位置），用手拨动叶板看其摆动是否平顺，有无卡滞现象，若有应更换。
　　②电压检测
　　接通点火开关，但不要起动发动机，然后在控制电脑ECU的相应端子上测量叶板式空气流量传感器输入输出电压值（以判断其性能特征如何），应符合下表规定：

端子
条件
标准电压(V)

VC-E2
测量板在任何开度
4～6

VS-E2
测量板全关
3.7～4.3

测量板全开 0.2～0.5


　　③电阻检测
　　关闭点火开关（OFF位置），拔下叶板式空气流量传感器上的导线连接器，测量对应端子的电阻值，若阻值不符，应更换空气流量传感器，因车型不同，各端子间的电阻值略有差异，现仅以丰田CROWN2.85M-E发动机为例，列表如下供参考：

测量端子
叶板位置
标准电阻（kΩ）

E2-VS
关闭
0.02～0.10

　 从全开到全闭
0.02～1.0

E1-FC
完全关闭
∞

　
任何开度
0

E2-VC
------
0.10～0.30

E2-VB
------
0.20～0.40

E2-FC
------ ∞



2、涡流式空气流量传感器
　（1）安装部位与连接端子
　　涡流式空气流量传感器通常与空气滤清器外壳安装成一体，并与进气总管上的节气门体相连接。
　　为了便于对进气温度进行适时检测，涡流式空气流量传感器内装有进气温度传感器。控制电脑ECU根据进气温度信号（THA），对随气温变化的空气密度进行修正。因此，涡流式流量传感器接线端子上有进气温度信号端子（THA）和进气温度传感器接地端子（E1）。
　　为保证涡流式空气流量传感器内电路正常工作，通过控制电脑ECU给传感器输入工作电压，其信号端子为VC，传感器接地端子为E2。
　　涡流式空气流量传感器输出信号端子上常以“KS”符号来表示。
　（2）单体检测
　　现仅以丰田凌志LS400型轿车所装配的IUE－EF发动机上的反光镜式涡流空气流量传感器为例，进行传感器单体检测分析。
　　首先接通点火开关（ON位置），但不启动发动机。此时测量ECU向传感器供电电压，即导线连接器端子VC与E2接地端子间的电压，正常值为：4.5～5.5V。
　　当确定上述电压正常后，便可测量涡流空气流量传感器输出信号端子KS与接地端子E2之间的电压值。测量时，分为两个步骤，第一步是在打开点火开关，发动机不启动时，KS与E2电压值为：4.5～5.5V。第二步，启动发动机，在怠速状态下（1000rad/min），KS与E2端子之间的电压为脉冲电压，电压值在0.2～0.4V之间为合适。
3、热线式空气流量传感器
　（1）安装部位与接线端子
　　热线式空气流量传感器安装在发动机的空气滤清器与进气总管之间，其后端为节气门体。
　　由于热线安装在进气管路中，在使用一段时间后，热线表面会受空气中灰尘的沾污，从而引起空气流量传感器输出信号的偏差，使其测量精度降低。为克服此问题，在集成电路中设置了一个传感器热线自清洁电路，使得每次关闭发动机时，控制电脑ECU便控制着电路给热线输送一极限电压值，使热线迅速加热到1000℃左右以清除其上的脏物，从而达到自清洁作用，因此，在热线式空气流量传感器导线连接器端子中，有一个由ECU输入自清洁信号的端子。
　　由于热线式空气流量传感器的热线所需电流较大，其电源的供给是不通过控制电脑ECU的，而是直接取自于蓄电池（当然要通过有关继电器），因此，接线端子中有蓄电池供电端子，同时也相应地增设了不通过控制电脑内部的搭铁端子，用它作为热线加热电路的搭铁端子。
　　热线式空气流量传感器通过两个接线端子，分别给控制电脑ECU输送热线电流变化的电压信号和冷线电阻变化的电压信号（该信号相当于进气温度传感器THA信号）。
　　热线式空气流量传感器除上述搭铁端子外，还另有一个搭铁端子是通过控制电脑ECU内部来搭铁的，它是传感器内部集成电路的搭铁端子。
　（2）单体检测
　　热线式空气流量传感器的检测数据，因车型不同略有差异，但是检测方法基本相同。
　　①热线自清洁功能的检查
　　该车自清洁功能信号端子用“F”表示，在不拔下导线连接器的情况下，拆下空气滤清器和空气流量传感器的防尘网。启动发动机，并加速到2500rad/min以上，之后关闭点火开关（OFF位），此时从拆下防尘网的进气通道处观察热线能否自动烧红（关闭点火开关5s后，热线能加热到1000℃），并持续大约1s。如无此现象，说明空气流量传感器热线自清洁功能有故障，若“F”端子接线良好，则需更换空气流量计。
　　②输出信号特性检查
　　在关闭点火开关（OFF位）的前提下，拔下空气流量传感器的导线连接器，并拆下空气流量传感器总成，进行单体测量。测量输出信号之前，需在传感器蓄电池电压输入端子“E”与搭铁端子“D”之 间加蓄电池电压（蓄电池正极接E，负极接D），然后按下述步骤测量传感器输出电压值。
　　1． 测静态输出信号值。用电压表测热线电压输出信号端子“B”与搭铁端子“D”之间电压值，正常值为1.6±0.5V，如电压不符，则应更换空气流量传感器。
　　2． 用嘴或电吹风将热空气吹入空气流量计内，同时测量“B”端子与“D”端子间电压值，应有所上升，吹气时测量的电压值应保持在2.0～4.0V之间，否则应更换之。
　　3． 用电吹风和电扇分别向空气流量传感器吹热风和冷风，并测量冷丝信号端子“A”与“D”之间电压值，应有波动变化为合适，否则应更换空气流量传感器。
一、各种空气流量计基本结构及性能特点
随着对发动机汽车尾气排放要求的提高，越来越多的发动机采用精密的空气计量传感器计量进入发动机的空气量，发动机ECU根据空气计量传感器信号初步设定基本供油量，以满足发动机各种工况空燃比，进而保证发动机各种工况对混合气的要求。空气计量传感器按测量空气流量的方法可分为两种：①直接测量方法传感器——空气流量计。②间接测量方法传感器——进气歧管压力传感器(负压传感器)。
直接测量方法传感器按其测量信号转化形式又可分为3种。
(1)机械式空气流量计，即可动叶片式空气流量计。其特点是将燃油泵控制开关、空气温度传感器、CO调节器及空气流量计等功能融为一体，结构较复杂，但精度较高。不过由于叶片具有弹簧阻力增加了进气阻力，使它对发动机在急加速时的响应不够理想，故现在很少使用。
(2)卡尔曼涡流式空气流量计。它是通过采集涡流频率完成空气流速测量，主要是通过光电(如丰田车型)和超声波采集(如韩国现代、日本三菱等)进气涡流，具有进气阻力小、计量准确的特点，但因其结构复杂、不耐振动且造价高，现已逐步被热线式空气流量计取代。


(3)热线式空气流量计。热线式空气流量计按其热线形又分为3种。
①热丝式——将加热丝均匀分布在计量通道内。热丝式空气流量计(图1)精度高、分布均匀，可精确计量空气量，但由于热丝很细(0．01~0．05mm)且暴露在空气中，在空气高速流动时，空气中的沙粒很容易击断热丝。
②热膜式——将加热丝印刷在一块线路板上，并将线路板固定在空气通道中间。由于热丝被固定且受到保护膜的保护，寿命提高，但由于保护膜热传导较差，影响计量精度。
③热阻式——将加热丝绕成线圈形式固定在石英玻璃管内或暴露在空气通道内。由于热阻式空气流量计热丝被固定，故热线寿命延长，但由于热阻面积很小，只能部分采空气流量，要求空气通道内空气流速均匀，所以常在进气侧安装梳流格栅。
由于热膜式和热阻式空气流量计均是部分采集空气计量空气量，故精度较热丝式较差。另外，热丝式、热膜式和热阻式空气流量计还都易受空气中水分及灰尘的污染，所以在控制电路上都做了专门的设计，每次打开点火开关或关闭点火开关后，流量计中的热丝会由电路提供瞬时大电流加
热，使热丝瞬间产生高温(700-1 000℃)，烧掉污染在热丝、热膜或热阻表面的杂质，保持空气流量计量精度。
二、空气流量ff常见故障分析
1．叶片式空气流量计故障分析
(1)空气流量计与节气门体连接胶管不密封故障
叶片式空气流量计集燃油泵开关、空气温度传感器和C0调节等功用于一体，所以空气流量计与节气门体连接用胶管的良’好密封是保证正确计算进气量工作的必要条件，一旦胶管密封不严或损坏，常会造成以下故障。
发动机冷起动能着车，热机后怠速熄火；发动机热起动着车后，怠速迅速熄火；发动机起动着车，怠速抖动，挂挡时熄火(自动变速器)；发动机怠速正常(经调CO装
置)，加速时混合气过稀产生回火o
(2)叶片式空气流量计断线故障
叶片式空气流量计断线后，发动机一般存有故障码，内容多为下列几种。
①地线断路。由于地线断路，造成空气流量计输出电压保持在最高，空气温度传感器也保持在输出电压最高，电脑供油过量，CO排放超标，发动机运转时冒黑烟o
②供电火线断路。由于供电火线断路，空气流量计始终保持输出电压最低，发动机怠速可以运转，最高空转转速低于2 500r／min，加速无力o
③参考电压线断路。由于参考电压线断路，使空气流量计输出电压偏高，发动机排放C0严重超标。
④燃油泵开关损坏或开路。发动机起动时燃油泵供油，起动后，燃油泵继电器不工作，发动机熄火。
(3)叶片式空气流量计调整故障
叶片式空气流量计应保持叶片及滑道的清洁。在调整时，通过调节空气旁通道的开度即可调节发动机CO排放当确认进气无漏气及叶片无卡滞现象时，调节CO以满足怠速尾气排放要求o
2．卡尔曼涡流式空气流量计故障分析
卡尔曼涡流式空气流量计是将经过传感器上端集成电路处理后的信号传送给电脑，一般是以频率输出，故测量输出电压一般为2，2-2，8V。当空气流量变化时，电压始终不变，而输出的脉冲频率发生变化，因此不能根据测量电压高低确定流量变化。
此种空气流量计一般应注意以下·2项 的检查o
(1)检查线路电压——I供电电压4，5-5，5V，信号电压2，2-2，8V，空气温度传感器开路时5V，短路时0，1Vo
(2)检查进气通道清洁及梳流格栅清洁性。空气通道及梳流格栅不清洁将直接影响空气流动的平稳性，特别是在发动机高速运转时，这些污染将造成空气产生振动而被记作流量信号，从而影响空气流量计精度。
3．热线式空气流量计故障分析
热线式空气流量计计量方式主要以空气质量为主，一般不受进气温度影响。另外，由于它在开机和关机时需要自清洁，供电电压一般为12V，信号参考电压为5V，输出信号电压为0，3,-,4，5Vo
由于现代电控发动机ECU具备自学习和记忆功能，能对空气流量计的污染情况进行记忆修正(用输入值反馈信号修正)。因此在对系统进行检测时，要注意检查空气流量数据变化情况，因为进气道漏气及节气门(图2)脏污将造成空气流量计数据失准，时常也会记忆故障码，所以不能简1{单凭故障码判断空气流量计是否损坏。 11
(1)节气门过脏，气缸及气门严重积I炭造成发动机ECU记忆空气流量计故障I及氧传感器故障，这个故障在大众系列I车系较多(捷达、桑塔纳和奥迪等)o 1
之所以这样，是因为节气门过脏后I直接影响了进气通道的截面积，从而使I进气量减少。为了稳定发动机怠速转速，L电脑只能将电动节气门开度调大，以满足发动机怠速工况下对空气量的需求。电脑一方面接收来自空气流量计的进气量信号，一方面通过节气门开度与发动机转速来判断空气流量计准确程度，当2个计算差值超过预设值时，判断为流量计失准，便报空气流量计超值。当节气门严重污染时，节气门势必开得更大，但此时的实际进气量并未增加，故节气门位置传感器信号值会高于空气流量计信号值。而同时电脑也会修正空气流量计差值，但随着时间的延续，当修正值超过电脑预设值时，将报流量计失准故障。因此，应适时清洁节气门体，以保证空气流量计的准确性。
在车辆发生此类故障后，不要急于更换空气流量计，应首先对进气道、节气门、气缸和气门进行免拆清洁，然后再用专用设备清除电脑中的故障记忆(故障码和运行数据记录)，并重新运行车辆进行初步设定，故障一般便可排除o
(2)空气流量计进气梳流格栅故障
很多维修人员一般认为热线式空气流量计有了自洁功能后，热线部分便不易被污染，应该说这个观点是不对的。原因在于，曲轴箱蒸气及空气滤芯若过脏，空气流量计格栅也易受到污染(图3)。由于热阻式空气流量计是取中间部分空气进行采样计算，所以就要求进入空气流量计通道内空气须均匀。而当格栅过脏时，因空气在高速流动时产生扰流，空气不能被准确计量，从而导致发动机加速时混合空气过稀产生回火现象。这种情况下就需要正确清洁空气流量计格栅。
总之，当电脑报空气流量计故障后，不能单一用更换的方法进行简单处理。要进行分析，找出影响空气流量计失准的原因，才能彻底解决故障，否则故障还会再次发生，造成返修事故。


一、各种空气流量计基本结构及性能特点
随着对发动机汽车尾气排放要求的提高，越来越多的发动机采用精密的空气计量传感器计量进入发动机的空气量，发动机ECU根据空气计量传感器信号初步设定基本供油量，以满足发动机各种工况空燃比，进而保证发动机各种工况对混合气的要求。空气计量传感器按测量空气流量的方法可分为两种：①直接测量方法传感器——空气流量计。②间接测量方法传感器——进气歧管压力传感器(负压传感器)。
直接测量方法传感器按其测量信号转化形式又可分为3种。
(1)机械式空气流量计，即可动叶片式空气流量计。其特点是将燃油泵控制开关、空气温度传感器、CO调节器及空气流量计等功能融为一体，结构较复杂，但精度较高。不过由于叶片具有弹簧阻力增加了进气阻力，使它对发动机在急加速时的响应不够理想，故现在很少使用。
(2)卡尔曼涡流式空气流量计。它是通过采集涡流频率完成空气流速测量，主要是通过光电(如丰田车型)和超声波采集(如韩国现代、日本三菱等)进气涡流，具有进气阻力小、计量准确的特点，但因其结构复杂、不耐振动且造价高，现已逐步被热线式空气流量计取代。


(3)热线式空气流量计。热线式空气流量计按其热线形又分为3种。
①热丝式——将加热丝均匀分布在计量通道内。热丝式空气流量计(图1)精度高、分布均匀，可精确计量空气量，但由于热丝很细(0．01~0．05mm)且暴露在空气中，在空气高速流动时，空气中的沙粒很容易击断热丝。
②热膜式——将加热丝印刷在一块线路板上，并将线路板固定在空气通道中间。由于热丝被固定且受到保护膜的保护，寿命提高，但由于保护膜热传导较差，影响计量精度。
③热阻式——将加热丝绕成线圈形式固定在石英玻璃管内或暴露在空气通道内。由于热阻式空气流量计热丝被固定，故热线寿命延长，但由于热阻面积很小，只能部分采空气流量，要求空气通道内空气流速均匀，所以常在进气侧安装梳流格栅。
由于热膜式和热阻式空气流量计均是部分采集空气计量空气量，故精度较热丝式较差。另外，热丝式、热膜式和热阻式空气流量计还都易受空气中水分及灰尘的污染，所以在控制电路上都做了专门的设计，每次打开点火开关或关闭点火开关后，流量计中的热丝会由电路提供瞬时大电流加
热，使热丝瞬间产生高温(700-1 000℃)，烧掉污染在热丝、热膜或热阻表面的杂质，保持空气流量计量精度。
二、空气流量ff常见故障分析
1．叶片式空气流量计故障分析
(1)空气流量计与节气门体连接胶管不密封故障
叶片式空气流量计集燃油泵开关、空气温度传感器和C0调节等功用于一体，所以空气流量计与节气门体连接用胶管的良’好密封是保证正确计算进气量工作的必要条件，一旦胶管密封不严或损坏，常会造成以下故障。
发动机冷起动能着车，热机后怠速熄火；发动机热起动着车后，怠速迅速熄火；发动机起动着车，怠速抖动，挂挡时熄火(自动变速器)；发动机怠速正常(经调CO装
置)，加速时混合气过稀产生回火o
(2)叶片式空气流量计断线故障
<span style="color:#444444;font-family:punctuation, 微软雅黑, Tohoma;font-size:14px;line-height:14.666666984558105px;"> 叶片式空气流量计断线后，发动机一般存有故障码，内容多