2-汽车电控发动机构造与检修整体实训教案 - 图文

项目01 发动机电控系统总体结构认识

一、目的和要求

1．了解发动机电子控制系统总体组成。

2．区分与识别发动机电子控制系统的主要传感器和执行器。 3．了解发动机电子控制系统的工作原理。

4．了解实习用发动机电控单元的型号及对其编码的识别。

图1 发动机电子控制系统示意图

1-电动燃油泵；2-燃油滤清器；3-活性碳罐电磁阀；4-活性碳罐；5-带输出驱动机级的点火线圈；6-凸轮轴位置传感器；7-喷油器；8-燃油压力调节器；9-节气门控制组件；10-空气流量计；11-氧传感器12-冷却液温度传感器；13-爆震传感器；14-曲轴位置传感器；15-进气温度传感器；16-发动机控制单元

二、实训课时

实训共安排1.5课时。

三、实训条件

1．工具：常用工具1套。

2．设备：桑塔纳AJR电喷发动机故障实验台一台，动态或静态解剖发动机台架一台。桑塔纳时代超人或超越者故障汽车整车一辆。

3．教具：STN-AJR发动机教学挂图一套，STN-2汽车电控系统示教台。

四、原理与应用

电喷汽车的发动机控制，是由发动机电子控制系统（EngineElectronicControlSystem，EECS或EEC）来完成的，其主要功能是控制空燃比、喷油时刻与点火时刻。除此之外，还控制发动机的冷热车起动、怠速转速、最大转速、废气再循环、二次空气喷射、爆震、电动燃油泵、故障自诊断以及给其它电控系统发送状态信号等功能。其工作性质是采集发动机各部位的工况信号，根据采集到的信号计算确定最佳喷油量、最佳喷油时刻和最佳点火时刻。发动机电子控制系统的组成：由传感器、电控单元和执行器三部分组成。传感器是一种信号检测与转换装置，安装在发动机的各个部位，其功能是：检测发动机运行状态的各种电量参数、物理量和化学量等，并将这些参量转换成计算机能够识别的电量信号输入电控单元。电子控制单元（Electronic Control Unit，ECU）又称为电子控制器，俗称电脑，简称ECU，是

发动机电子控制系统的核心部件，其功能是：根据各种传感器和控制开关输入的信号参数，对喷油量、喷油时刻和点火时刻等进行实时控制。执行器是控制系统的执行机构，其功能是：接受电控单元的控制指令，完成具体的控制动作，从而使发动机处于最佳的运行状态。

图2 发动机控制系统的主要组成部件

五、实训步骤

1.讲解顺序

传感器—从进气（空气流量计）开始，到排放（氧传感器）结束；执行器—从电子油泵开始，到节气门控制器结束；电控单元—ECU和防盗控制器。 2.演示

由辅导教师起动STN-2汽车电控系统示教台或桑塔纳AJR发动机实验台或整车，结合实物，让学生现场观察各传感器与执行器的工作情况。 3.考核

采用点名抽查、举手问答或单独回答的方式，结合发动机实验台，由学生回答发动机电子控制系统组成，传感器（按顺序）、执行器（按顺序）、电控单元的名称以及在实物发动机上的安装部位。 4.教学延伸

辅导教师结合现有其它型号的发动机实验台，介绍欧、美、亚各国典型发动机电子控制系统的类型与特点。

传感器讲解顺序：1、空气流量计；2、节气门定位计与节气门电位计；3、进气温度传感器；4、霍尔传感器；5、冷却液温度传感器；6、曲轴位置传感器；7、爆震传感器；8、辅助信号（车速信号和空调器开关信号）；9、由辅导教师讲解桑塔纳AJR电喷发动机电子控制系统的总体组成。按照挂图或者

用发动机台架上的实物、示教板上的实物来讲解汽车发动机电子控制系统的总体组成。包括传感器、执行器、电控单元、燃油系统、点火系统、碳罐系统、爆震和反馈控制等。

电磁离合器）；5、节气门控制组件（怠速阀）

执行器讲解顺序：1、电子油泵；2、碳罐电磁阀；3、喷油器；4、辅助控制（氧传感器加热器、空调

六、安全注意事项

1．遵守实验室规章制度，未经许可，不得移动和拆卸仪器与设备。 2．注意人身安全和教具完好。

3．严禁未经许可，擅自板动教具、设备的电器开关、点火开关和起动开关。 4．严格按照本书相关要求进行操作。

七、实训小结

项目02 电子汽油泵的检测

一、目的和要求

1．掌握电动燃油泵的结构和工作原理。 2．掌握电动燃油泵的检测方法和检测项目。

二、实训课时

实训共安排1.5课时，其中辅导教师讲解0.5课时，学生实训、实验、填检测报告1.0课时。《检测报告》作为考评时的主要依据，分数记入个人实训总成绩。

三、实训条件

1.工具：数字万用表，V.A.G1348，常用工具一套。

2.设备：桑塔纳AJR发动机故障实验台，汽车故障诊断中心，进口或国产故障诊断仪。 3.教具：STN-AJR发动机教学挂图一套，良好的或故障的桑塔纳3000型轿车燃油泵8～10只。

四、原理与应用

1．电动燃油泵的类型

电动燃油泵是一种由小型直流电动机驱动的燃油泵，其作用是给电控燃油喷射系统提供具有一定压力的燃油。电动燃油泵的电动机和燃油泵连成一体，密封在同一壳体内。

电动燃油泵按安装位置不同，可分为内置式和外置式两种。

内置式电动燃油泵安装在油箱中，具有噪声小、不易产生气阻、不易泄漏、安装管路较简单等优点，应用更为广泛。有些车型在油箱内还设有一个小油箱,并将燃油泵置于小油箱中，这样可防止在油箱燃油不足时，因汽车转弯或倾斜引起燃油泵周围燃油的移动，使燃油泵吸入空气而产生气阻。

外置式电动燃油泵串接在油箱外部的输油管路中，优点是容易布置，安装自由度大，但噪声大，且燃油供给系统易产生气阻，所以只有少数车型上应用。

目前各车型装用的电动燃油泵按其结构不同，有涡轮式、滚往式、转子式和侧槽式。内置式电动燃油泵多采用涡轮式，外置式电动燃油泵则多数为滚柱式。

2．电动燃油泵的构造 （1）涡轮式电动燃油泵 如图1所示，涡轮式电动燃油泵主要由燃油泵电动机、涡轮泵、出油阀、卸压阀等组成。油箱内循燃油进入燃油泵内的进油定前,首先经过滤网进行初步过滤。

图1 涡轮式电动燃油泵

1-轴承 2-电动机定子 3-后轴承 4-出油阀 5-出油口 6-卸压阀 7-电动机转子 8-叶轮 9-进油口 10-泵壳体 11-叶片

涡轮泵主要由叶轮、叶片、泵壳体和泵盖组成，叶轮安装在燃油泵电动机的转子轴上。 油泵电动机通电时，燃油泵电动机驱动涡轮泵叶轮旋转，由于离心力的作用。使叶轮周围小槽内的叶片贴紧泵壳，并将燃油从进油室带往出油室。由于进油室燃油不断被带走，所以形成一定的真空度，将油箱内的燃油经进油口吸入；而出油室燃油不断增多，燃油压力升高，当油压达到一定值时，则顶开出油阀经出油口输出。出油阀还可在燃油泵不工作时，阻止燃油倒流回油箱，这样可保持油路中有一定的残余压力，便于下次起动。

燃油泵工作中，燃油流经燃油泵内腔，对燃油泵电动机起到冷却和润滑的作用。燃油泵不工作时，出油阀关闭，使油管内保持一残余压力，以便于发动机起动和防止气阻产生。卸压阀安装在进油室和出油室之间，当燃油泵输出油压达到0.4MPa时，卸压阀开启，使油泵内的进、出油室连通，燃油泵工作只能使燃油在其内部循环，以防止燃油压力过高。涡轮式电动燃油泵具有泵油量大、泵油压力较高（可达600kPa以上）。供油压力稳定、运转噪声小、使用寿命长等优点，所以应用最为广泛。

（2）滚柱式电动燃油泵

如图2所示，滚柱式电动燃油泵主要由燃油泵电动机、滚柱式燃油泵、出油阀、卸压阀等组成。滚柱式电动燃油泵的输油压力波动较大，在出油端必须安装阻尼减振器，这使燃油泵的体积增大，所以一般都安装在油箱外面，即属外置式。

图2 滚柱式电动燃油泵

1—卸压阀2—滚柱泵3—燃油泵电动机 4—出油阀 5—进油口6—出油口

阻尼减振器主要由膜片和弹簧组成，它可吸收燃油压力波的能量，降低压力波动，以便提高喷油控制精度。

滚柱泵的工作原理为：装有滚柱的转子呈偏心状，置于泵壳内，由直流电动机驱动，当转子旋转时，位于转子槽内的滚柱在离心力的作用下，紧压在泵体内表面上，对周围起密封作用，在相邻两个滚柱之间形成了工作腔。在燃油泵运转过程中，工作腔转过出油口后，其容积不断增大，形成一定的真空度。当转到与进油口连通时，将燃油吸入；而吸满燃油的工作腔转过进油口后，其容积又不断减小，使燃油压力提高，受压燃油流过电动机，从出油口输出。出油阀和卸压阀的作用与涡轮式电动燃油泵相同。

五、实训步骤

1.讲解

由辅导教师结合喷油器实物、教学挂图、桑塔纳AJR发动机故障实验台、实车等讲解电动燃油泵的结构与工作原理，检测方法（工作状况测试、供油量的检测），工艺流程，技术规范。（按照教学挂图、实物和实车进行）

2.演示

（1）汽油泵工作状况的测试

测试汽油泵工作状况时应保证蓄电池电压正常、汽油泵保险丝正常、汽油滤清器正常。 ①接通点火开关，应该能够听到汽油泵起动的声音。

②如果汽油泵没有起动，应关闭点火开关，从中央线路板上拔下汽油泵继电器，使用接头导线V.A.G1348／3-2将遥控器V.A.G1348／3A接到汽油泵继电器的触点和蓄电池正极端子上，起动发动机。如果汽油泵工作，应检查汽油泵继电器。

③汽油泵继电器（J17）在中央电器继电器板2号位（如图3），汽油泵继电器保险丝在保险丝盒5号位，S5=10A。汽油泵继电器控制着汽油泵、喷油器、空气质量计、活性碳罐电磁阀和加热氧传感器的电压供应。检查前应确保蓄电池电压正常，汽油泵继电器保险正常。用测试线短接测试盒上的端子2和4，接通点火开关，汽油泵继电器必须有动作声否则检查汽油泵继电器线路，如果线路正常，则应更换汽油泵继电器。

图3 汽油泵继电器位置测试盒端子图

④如果汽油泵继电器良好，汽油泵仍然不工作，打开行李箱饰板，从密封凸缘拔下3个端子的导线插头。起动发动机，用万用表测量导线上端子1和3端子之间的电压，电压的额定值约为蓄电池的电压（12V左右）。

图4 汽油泵线束插头

如果电压没有达到额定值，则根据电路图查找并清除电路中的断路故障；如果达到了额定值，旋下密封凸缘紧固大螺母，检查密封凸缘和汽油泵之间的导线是否有断路故障，如图5所示。如果没有发现断路情况，说明汽油泵有故障，应更换汽油泵。

图5 检查密封凸缘与汽油泵导线是否有短路故障

（2）测量汽油泵供油量

测试汽油泵供油量时应保证蓄电池电压正常， 汽油泵保险丝正常和汽油滤清器工作正常。

①关闭点火开关。

②使用接头导线V.A.G1348／3-2将遥控器V.A.G1348／3A接到汽油泵继电器的触点和蓄电池正极端子上。

③从汽油分配管上拔下输油管。汽油系统是有压力的，在打开系统之前先在开口处放置抹布，然后小心地松开接头以释放压力。

④将压力表V.A.G1318及接头V.A.G1318／10 连接到输油管上。

⑤将软管V.A.G1318／l接到压力表的接口V.A.G1318／11上，并伸到量杯内。 ⑥打开压力表的截止阀（使其接通）。

⑦操作遥控器V.A.G1348／3A，缓慢关上截止阀，直到压力表上显示0.3MPa的压力，然后保持这一位置。

⑧排空量杯，将遥控器接通30s。

⑨将排出的油量与额定值相比较。额定值应大于0.58L／3Os。如果没有达到最低的输油量，故障原因可能为输油管弯曲或阻塞、汽油滤清器阻塞、汽油泵故障等。

3.学生实操

按指导教师示范的方法步骤，实际练习至少一次。在进行数据分析时，按照现有品牌汽车故障诊断仪的使用说明书进行，虽然各种品牌诊断仪的操作界面和路径不同，但读取的参数应该与指导教师演示的内容是一致的。

4.考核

（1）采用点名抽查、举手问答或单独回答的方式，由学生口述电动燃油泵的结构原理、工作过程、检修流程、工艺规范与标准参数。

（2）主要依据学生填制的《检测报告》确定实训分数。 5.教学延伸

辅导教师结合现有其它型号的发动机实验台，介绍欧、美、亚各国典型电动燃油泵的类型、结构与特点。

六、注意事项

1.在发动机停止工作后，供油管路保持有压力，在修理燃油系统之前，这个压力必须被释放。

2．严格按照本书相关要求进行操作。

七、实训小结

项目03 电子燃油系统的检测

一、目的和要求

1．掌握电子燃油系统的结构组成及工作原理。 2．通过结构原理能检测出燃油系统的常见故障。

3．能够通过燃油系统的工作原理分析故障所产生的原因。

二、实训课时

实训共安排2课时，其中辅导教师讲解0.5课时，学生实训、实验、填写检测报告1.5课时。《检测报告》作为考评时的主要依据，分数记入个人实训总成绩。

三、实训条件

1．工具：组合工具一套、燃油压力表一只、真空表一只。

2．设备：AJR电控发动机实验台一套。

3．教具：STN-AJR发动机教学挂图一套，节气门位置传感器解剖教具一只，测量用桑塔纳3000型轿车节气门位置传感器8～10只。

四、原理与应用

电控燃油喷射系统形式多样，但其组成相同。都是由三个子系统组成：空气供给系统、燃油供给系统和控制系统，如图1所示。

图1 汽油机电控燃油燃油喷射系统的组成

1．空气供给系统

空气供给系统的功用是为发动机提供清洁的空气并控制发动机正常工作时的进气量。系统工作原理如图2所示。发动机工作时，空气经空气滤清器过滤后，通过空气流量计（L型）、

节气门体进入进气总管，再通过进气歧管分配给各缸。节气门体中设有节气门，用以控制进入发动机的空气量，从而控制发动机的输出功率（负荷）。在节气门体的外部或内部设有与主进气道并联的旁通怠速进气通道，并由怠速控制阀控制怠速时的进气量。

在L型电控燃油喷射系统中（图2a），流经怠速控制阀的空气首先经过空气流量计测量。而在D型喷射系统中（图2b），绝对压力传感器测量的是进气管内的绝对压力，流经怠速控制阀的空气也在检测范围内。怠速控制阀由ECU直接控制

图2 进气系统原理图

2．燃油供给系统

燃油供给系统的功用是供给喷油器一定压力的燃油，喷油器则根据电脑指令喷油。燃油供给系统原理如图3所示。电动燃油泵将汽油自油箱内吸出，经滤清器过滤后，由压力调节器调压，通过油管输送给喷油器，喷油器根据电脑指令向进气管喷油。燃油泵供给的多余汽油经回油管流回油箱。燃油泵一般装在油箱内。喷油器由电脑控制，有些发动机上还装有冷起动喷油器。冷起动喷油器安装在进气总管上，仅在发动机低温起动时喷油，以改善发动机的低温起动性能。

图3 燃油控给系统原理图

3．控制系统

在电控燃油喷射系统中，喷油量控制是最基本的也是最重要的控制内容，其控制原理如图4所示。ECU根据空气流量信号和发动机转速信号确定基本的喷油时间（喷油量），再根据其他传感器（如冷却液温度传感器、节气门位置传感器等）对喷油时间进行修正，并按最后确定的总喷油时间向喷油器发出指令，使喷油器喷油（通电）或断油（断电）。

图4 控制系统原理图

五、实训步骤

1．讲解

由辅导教师结合电子燃油系统实物、教学挂图、桑塔纳AJR发动机故障实验台、实车等讲解电子燃油系统的结构与工作原理，检测方法，工艺流程，技术规范。（按照教学挂图、实物和实车进行）

2．演示

（1）燃油系统的压力释放

汽油喷射发动机为便于再次起动，在发动机熄火后，燃油系统内仍保持有较高的残余压力。在拆卸燃油系统内任何元件时，都必须首先释放燃油系统压力，以免系统内的压力油喷出，造成人身伤害或火灾。燃油系统压力的释放方法如下：

①起动发动机，维持总速运转。

图5 燃油压力控制阀电路

②在发动机运转时，拔下油泵继电器或电动燃油泵电源接线，使发动机自行熄火。

③再使发动机起动2～3次，即可完全释放燃油系统压力。 ④关闭点火开关，装上油泵继电器或电动燃油泵电源接线。 （2）燃油系统压力预置

在拆开燃油系统进行维修之后，为避免首次起动发动机时，因系统内无压力而导致起动时间过长，应预置燃油系统残余压力。燃油系统压力预置可通过反复打开和关闭点火开关数次来完成，也可按下述方法进行：

①检查燃油系统所有元件和油管接头是否安装良好。

②用专用导线将诊断座上的燃油泵测试端子跨接到12V电源上，如：日本丰田车系直接将诊断座上的电源端子“＋B”与燃油泵测试端子“FP”跨接。

③将点火开关转至“ON”位置，使电动燃油泵工作约10s。 ④关闭点火开关，拆下诊断座上的专用导线。 （3）燃油系统压力测试 通过测试燃油系统压力，可诊断燃油系统是否有故障，进而根据测试结果确定故障性质和部位。测试时需使用专用油压表和管接头，测试方法如下：

①检查油箱内燃油应足够，释放燃油系统压力。

②检查蓄电池电压应在12V左右（电压高低直接影响燃油泵的供油压力），拆开蓄电池负极电缆线。

③将专用油压表连接到燃油系统中。不同车型测试压力表的连接方式有所不同，主要有两种连接方式：一种是日本丰田等车型，用专用接头将油压表连接在输油管的进油管接头处，如图6所示。另一种是韩国大宇和美国通用等车型，用专用接头将油压表连接在燃油滤清器与输油管之间安装脉动阻尼器的位置（进行压力测试时拆下脉动阻尼器）。

图6 燃油压力表的连接

1-真空软管2-燃油压力调节器3-回油管4-软管5-压力油管6-燃油泵 7-油泵滤网8-燃油滤清器9-管接头10-三通管接头11-燃油表接头

④将溅出的汽油擦净，重新接好蓄电池负极电缆线，起动发动机并维持怠速运转。 ⑤拆开燃油压力调节器上的真空软管，并用手指堵住进气管一侧的管口。检查油压表指示压力应符合标准：一般多点喷射系统压力应为0.25～0.35MPa，单点喷射系统压力应为0.07～0.10Mpa。

若燃油系统压力过低，可夹住回油软管以切断回油管路，再检查油压表指示压力，若压力恢复正常，说明燃油压力调节器有故障，应更换；若仍压力过低，应检查燃油系统有无泄漏，燃油泵滤网、燃油滤清器和油管路是否堵塞，若无泄漏和堵塞故障，应更换燃油泵。

若油压表指示压力过高，应检查回油管路是否堵塞；若回油管路正常，说明燃油压力调节器有故障，应更换。

⑥如果测试燃油系统压力符合标准，使发动机运转至正常工作温度后，重新接上燃油压力调节器上的真空软管，检查燃油压力表指示压力应略有下降（约0.05MPa），否则应检查真空管路是否堵塞或漏气；若真空管路正常，说明燃油压力调节器有故障，应更换。

⑦使发动机熄火，燃油泵停止工作，等待10min后，观察燃油压力表压力（即燃油系统残余压力）；多点喷射系统压力应不低于0.20MPa，单点喷射系统压力应不低于0.05MPa。若压力过低，应检查燃油系统是否有泄漏，若无泄漏，说明燃油泵出油阀、燃油压力调节器回油阀或喷油器密封不良。

⑧检查完毕后，释放燃油系统压力，并拆下油压表，装复燃油系统。然后，预置燃油系统压力，并起动发动机检查有无泄漏。

3.学生实操

按指导教师示范的方法步骤，实际练习至少一次。在进行数据分析时，按照现有品牌汽车故障诊断仪的使用说明书进行，虽然各种品牌诊断仪的操作界面和路径不同，但读取的参数应该与指导教师演示的内容是一致的。

4.考核

⑴采用点名抽查、举手问答或单独回答的方式，由学生口述电控燃油系统的结构原理、工作过程、检修流程、工艺规范与标准参数。

⑵主要依据学生填制的《检测报告》确定实训分数。 5.教学延伸

辅导教师结合现有其它型号的发动机实验台，介绍欧、美、亚各国典型发动机电子燃油系统的类型与特点。

六、注意事项

1．检测燃油系统压力时，注意不要让燃油喷射出来，以免引起火灾及人身伤害，起动发动机时，单次打起动机的时间不能过长，两次起动时间要相隔15s，以免引起起动机过热，烧毁起动机。

2．在实物台架上，测试端口与电控单元直接相连，不要将任何电压加在发动机实验台的测试端口上，以免损坏电控单元。

3．严格按照本书相关要求进行操作。

七、实训小结

项目04 空气流量计的检测

一、目的和要求

1.了解空气流量计的结构与工作原理。

2.了解空气流量计故障对整个电控系统的影响。

3.掌握空气流量计的检测方法（电阻测试、电压测试、波形测试、数据流测试），工艺流程，技术规范。

4.掌握空气流量计数据分析的方法。

二、实训课时

实训共安排1.5课时，其中辅导教师讲解0.5课时，学生实训、实验、填写检测报告1.0课时。《检测报告》作为考评时的主要依据，分数记入个人实训总成绩。

三、实训条件

1.工具：数字万用表，汽车示波器，家用电热吹风机，普通温度计，12V～5V变压器。

2.设备：桑塔纳AJR发动机故障实验台，汽车故障诊断中心，进口或国产故障诊断仪。 3.教具：STN—AJR发动机教学挂图一套，空气流量计解剖教具一只，测量用桑塔纳3000型轿车空气流量计8～10只。

四、原理与应用

空气流量计AFM（AirFlowMeter，AFM）是进气歧管空气流量计（ManifoldAirFlowMeter，MAFM）的简称，又称为空气流量传感器（AirFlowSensor，AFS），其功用是检测发动机进气量大小，并将进气量信息转换成电信号输入电控单元（ECU）以供计算确定喷油量。进气量信号是电控单元精确计算喷油量的主要依据，如果空气流量计发生故障，电控单元将启动备用模式，把空气流量值设定在5g/s，同时记录故障代码。此时将造成怠速不稳、发动机喘抖、怠速游车、怠速转速偏高、燃油脉宽增加、行驶费油、点火推迟、尾气排放恶劣等。

在多点燃油喷射系统中，根据检测进气量的方式不同，空气流量计又分为“D”型（即压力型）和“L”型（即空气流量型）两种类型。字母“D”是德文“Druck（压力）”的第一个字母，是利用压力传感器检测进气歧管内的绝对压力，测量方法属于间接测量法。控制系统利用检测到的绝对压力与发动机的转速来计算吸入气缸的空气量，又称为速度/密度型燃油喷射控制系统。由于空气在进气歧管内流动时会产生压力波动，发动机怠速（节气门关闭）时的进气量与汽车加速（节气门全开）时的进气量之差可达40倍以上，进气气流的最大流速可达80m／s，因此，“D”型燃油喷射系统的测量精度不高，但控制系统的制造成本较低。字母“L”是德文“Luftmengen（空气）”的第一个字母，是利用流量传感器直接测量吸入进气管的空气流量。由于采用直接测量的方法，因此进气量的测量精度较高，控制效果优于“D”型燃油喷射系统。当前各车型采用的“L”型传感器分为体积流量型（如翼板式、量芯式、涡流式）传感器和质量流量型（如热线式和热膜式）传感器。质量流量型传感器工作性能稳定、测量精度高、使用效果好，但制造成本相对“D”型要高。由于热膜式空气流量传感器内没有运动部件，因此没有流动阻力，而且使用寿命远远高于热线式流量传感器。

本次实训选用的是桑塔纳3000型超越者轿车使用的空气流量计，属“L”型热膜式空气流量计（AirFlowMeter），安装在空气滤清器壳体与进气软管之间。其核心部件是流量传感元件和热电阻（均为铂膜式电阻）组合在一起构成热膜电阻。在传感器内部的进气通道上设有一个矩形护套，相当于取样管，热膜电阻设在护套中。为了防止污物沉积到热膜电阻上而影响测量精度，在护套的空气入口一侧设有空气过滤层，用以过滤空气中的污物。为了防止进气温度变化使测量精度受到影响，在护套内还设有一个铂膜式温度补偿电阻，温补电阻设置在热膜电阻前面靠近空气入口一侧。温度补偿电阻和热膜电阻与传感器内部控制电路连接，控制电路与线束连接器插座连接，线束插座设在传感器壳体中部，如图所示。

4线束插座5混合电路盒6温度补偿电阻7外壳8金属滤网9导流格栅

1.空气流量测量原理

热膜式空气流量计的测量原理是：空气流量计内部电路连接成惠斯登电桥电路。热膜电阻Rh和温度补偿电阻Rt分别连接到电桥的一个臂上，电桥各个臂的电流由控制电路A控制。电桥电压平衡时，控制电路供给热膜电阻的电Ih(Ih=50～120mA)使其温度Th保持恒定。（Th=120℃左右），供给温度补偿电阻的电流使热膜电阻的温度与温度补偿电阻的温度Tr之差保持恒定（△=T=Th—Tr=100℃左右）。当空气流经温度补偿电阻和热膜电阻，热膜电阻和温度补偿电阻受到冷却，温度降低，阻值减小。当热膜电阻的阻值减小时，电桥电压就会失去平衡，控制电路将增大供给热膜电阻的电流，使其温度保持恒定（120℃）。电流增加值的大小，取决于热膜电阻受到冷却的程度，即取决于流过流量传感器的空气量。当电桥电流增大时，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信号电压Us的变化。由于电阻为线性元件，因此取样电阻上信号电压Us将随空气流量的变化而呈线性变化，信号电压输入电控单元ECU后，ECU便可根据信号电压的高低计算空气流量的大小。当发动机怠速或空气为热空气时，因为怠速时节气门关闭或接近全闭，所以空气流速低，空气量少，又因空气温度越高，空气密度越小，所以在体积相同的情况下，热空气的质量小，因此热膜电阻受到冷却的程度小，电阻值减小少，保持电桥平衡需要的电流小，故取样电阻上的信号电压低。电控单元ECU根据信号电压即可计算出空气量，桑塔纳AT、GSI型轿车怠速时的空气流量标准值为0.39g／s左右。当发动机负荷增大或空气为冷空气时，因为节气门开度增大空气流速加快使空气流量增大；而冷空气密度大，在体积相同的情况下冷空气质量大，所以热膜电阻受到冷却的程度增大，电阻值减小多，保持电桥平衡需要的电流增大，因度变化时，热膜电阻的温度就会发生变化，测量进气量的精度就会受到影响。设置此当发动机负荷增大时，信号电压升高。

2.温度补偿原理

当进气温温度补偿电阻后，从电桥电路上可以看出，当进气温度降低使热膜，电阻上的电流增大时，为了保持电桥平衡，温度补偿电阻上的电流相应增大，以保证热膜电阻的温度

与温度补偿电阻的温度之差保持恒定，使传感器测量精度不受进气温度变化的影响。热膜式与热线式空气流量传感器的响应速度很快，能在几毫秒时间内反映出空气流量的变化，因此其测量精度不会受到进气气流脉动的影响（气流脉动在发动机大负荷、低转速运转时最为明显），此外还具有进气阻力小、无磨损部件等优点。热膜式传感器热膜的面积远比热线大，并与热电阻制作在一起，因此不会因沾染污物而影响测量精度。

电路接线图和插头端子如图所示。

检测条件与标准参数如下表所示

电压 2脚～搭铁 4脚～搭铁 5脚怠速时 5脚急加速时

空气流量计各管脚定义

1脚空 2脚12V 3脚ECU机内搭铁 4脚5V参考电压 5脚传感器反馈信号 线路侧 12V 5V 1.4V 2.8V

五、实训步骤

1.讲解

由辅导教师结合空气流量计实物、教学挂图、桑塔纳AJR发动机故障实验台、实车等讲解空气流量计的结构与工作原理，检测方法（电阻测试、电压测试、数据流测试），工艺流程，技术规范。（按照教学挂图、实物、实验台架和实车进行）。

2.演示

由辅导教师演示空气流量计实测。在空气流量计电器插头的针脚根部标有针脚号。 （1）电阻测试

本项目电阻测试为辅助性测试，主要是检测线束的导通性，以确认线束通畅，无断路短路，插接器牢靠，各信号传递无干扰。测试在汽车微机控制故障检测诊断实验系统的发动机实验台上进行。

①线束导通性测试：将数字万用表设置在电阻200Ω档，在面板上按电路图找到空气流量计图形下面的针脚号与ECU信号测试端口图相应的针脚号，分别测试空气流量计3、4、5号针脚对应至电控单元12、11、13号针脚的电阻，所有电阻都应低于5Ω。

②线束短路性测试：将数字万用表设置在电阻200KΩ档，测量空气流量计针脚2与电控单元针脚11、12、13之间电阻，应为∞。测量空气流量计针脚与电控单元针脚：3—11、13；4—12、13；5—11、12之间电阻均应为∞。

注意：在实际维修中，欲测试各条线束的导通性，应关闭点火开关，拔下传感器插头与

电控单元插接器，使用数字万用表分别测量各线束间的电阻，相连导线电阻应当小于5Ω，不相连导线电阻应∞为正常。而在汽车微机控制故障检测诊断实验系统的发动机实验台上，进行本项测试不用拔传感器与电控单元插头。在实际测量中，由于测量手法、万用表本身的误差以及被测物体表面的氧化与灰尘等因素，发生几个欧姆的误差属正常现象，不必拘泥于具体数字。

（2）电压测试

本项目电压测试有电源电压测试和信号电压测试两部分，其中信号电压测试是确定空气流量计是否失效的主要依据。 ① 电源电压测试

在汽车微机控制故障检测诊断实验系统的发动机实验台上进行。打开点火开关，将数字万用表设置在直流电压20V档，红色表针置于空气流量计针脚2，黑色表针置于电瓶负极或发动机进气歧管壳体，打起动机时应显示12V；红色表针置于空气流量计针脚4，黑色表针置于电瓶负极或发动机进气歧管壳体，应显示5V。注意：在实际维修中，应拔下传感器插头，打开点火开关，测量2号端子与接地间电压，打起动机时应显示12V。此时电控单元会记录空气流量计的故障码，测试完毕后要使用诊断仪清除故障码。而在汽车微机控制故障检测诊断实验系统的发动机实验台上，进行本项测试不用拔传感器插头。

②信号电压测试

分单件测试和就车测试两部分，就车测试在汽车微机控制故障检测诊断实验系统的发动机实验台上进行。

a.单件测试：取一空气流量计总成部件，将12V/5V变压器12V电压或电瓶电压施加在空气流量计电器插座针脚2上，将5V电压施加在空气流量计电器插座针脚4上，将数字万用表设置在直流电压20V档，测量空气流量计电器插座针脚3和针脚5，应有1.5V左右电压；使用吹风机从空气流量计隔珊一端向空气流量计吹入冷空气或加热的空气，测量空气流量计电器插座针脚3和针脚5，电压应瞬时上升至2.8V回落。不能满足上述条件，可以判定空气流量计有故障。

b.就车测试：起动发动机并使其达到工作温度，将数字万用表设置在直流电压20V档，测量汽车微机控制故障检测诊断实验系统的发动机实验台上的空气流量计针脚5的反馈信号，红色表针置于空气流量计针脚5，黑色表针置于空气流量计针脚3、电瓶负极或进气歧管壳体，怠速时应显示电压1.5V左右；急踩加速踏板应显示2.8V变化。若不符合上述变化，或电压反而下降，在电源电压与参考电压完好的前提下，可以断定空气流量计损坏，必须更换。

注意：在实际维修中，反馈信号电压的就车测试应在传感器插头尾部，挑开防水胶堵或刺破导线外皮，接万用表后踩动油门踏板，观察电压变化。而在汽车微机控制故障检测诊断实验系统的发动机实验台上，进行本项测试不用挑开防水胶堵或刺破导线外皮。

(3)数据流测试

本项目的数据流测试是使用进口或国产的汽车故障诊断仪，登录发动机控制单元直接读取空气流量计的各项参数，测试条件是发动机在运行中并达到工作温度。数据流的检测方法简便易行，数据直观准确，并能够随时观察到数据的动态变化，是当代汽车电子控制系统故障检测诊断的重要方法，也是当前汽车维修一线急缺的技术。

①诊断平台的操作

打开“多媒体教学软件”；点击“诊断中心”，系统会弹出“故障诊断中心”软件主界面。 点击“选择系统”弹出“常见控制系统”按钮组，选择“[01]发动机系统”，软件会自动与发动机电控单元通讯联接。此时，一般需要数秒钟的时间。

②数据分析

读取测量数据流第二组第四项，数据应显示为在怠速下应为2.0～4.0g/s,如果小于2.0g/s说明进气系统有泄漏，如果大于4.0g/s说明发动机负荷过大。

3.学生实作

按指导教师示范的方法步骤，实际练习至少一次。在进行数据分析时，按照现有品牌汽车故障诊断仪的使用说明书进行，虽然各种品牌诊断仪的操作界面和路径不同，但读取的参数应该与指导教师演示的内容是一致的。

4.考核

（1）采用点名抽查、举手问答或单独回答的方式，由学生口述空气流量计的结构原理、工作过程、检修流程、工艺规范与标准参数。

（2）主要依据学生填制的《检测报告》确定实训分数。 5.教学延伸

（1）由辅导教师介绍翼板式空气流量传感器、量芯式空气流量传感器、涡流式空气流量传感器、热线式空气流量传感器的工作原理，结构特点。 （2）比较空气流量传感器与进气歧管压力传感器的优劣。

（3）由辅导教师结合现有其它型号的发动机实验台，介绍欧、美、亚各国典型发动机采用的空气流量计的类型与特点。

六、注意事项

1．空气流量计是精密电子器件，要轻拿轻放，避免空气流量计掉在地上摔坏内部电路和元件。

2．用电热吹风机注意不要将出风口离空气流量计太近，以免烫坏零部件。防止烫伤手指、衣物和其它实验设备。

3．上实验台测试电压信号时，注意操作流程和相对应的测试端口。原则上只做本次实验相关的测试，其它无关的部位不要测试，否则按原理不清或看不懂电路图扣分。

4．在实物台架上，测试端口与电控单元直接相连，不要将任何电压加在发动机实验台的测试端口上，以免损坏电控单元。

5．严格按照本书相关要求进行操作。

七、实训小结

项目05 节气门位置传感器的检测

一、目的和要求

1．了解节气门位置传感器的结构与工作原理。

2．了解节气门位置传感器的故障对整个电控系统的影响。

3．掌握节气门位置传感器的检测方法（电阻测试、电压测试、波形测试、数据流测试），工艺流程，技术规范。

4．掌握节气门位置传感器数据分析的方法。

二、实训课时

实训共安排1.5课时，其中辅导教师讲解0.5课时，学生实训、实验、填写检测报告1.0课时。《检测报告》作为考评时的主要依据，分数记入个人实训总成绩。

三、实训条件

1．工具：数字万用表，汽车示波器，12V～5V变压器。

2．设备：桑塔纳AJR发动机故障实验台，进口或国产故障诊断仪。

3．教具：STN-AJR发动机教学挂图一套，节气门位置传感器解剖教具一只，测量用桑塔纳3000型轿车节气门位置传感器8～10只。

四、原理与应用

1、节气门控制组件的组成和作用 节气门控制组件内实际是由:

(1)节气门电位计（G69）和②节气门定位电位计（G88），这两个部件起着确定节气门开度的作用，我们通常说的节气门位置传感器通常是指节气门电位计。节气门控制组件有两个与节气门联动的可动电刷触点，一个触点在节气门全闭时与怠速触点接触，另一个触点为可在电阻体上滑动的可动触点，节气门开度的大小与电阻的变化成比例。将节气门开度对应的线性输出电压送给ECU，电脑就会感知节气门位置。图1所示为节气门位置传感器的输出特性图。

图1 节气门位置传感器输出特性

1.怠速触点信号 2.节气门开度输出特性

(2)节气门定位器（V60）起着控制怠速的作用，能适当开大或关小节气门，所以本机没有怠速控制阀。

(3)怠速开关（F60）用以向发动机ECU提供怠速位置信号。怠速开关闭合时， 由节气门定位器来决定怠速时节气门的开度。

2．节气门控制组件与发动机ECU的匹配 发动机ECU具有基本怠速设定功能，它能记录点火开关断开时节气门控制组件的停止位置。

如果拆装或更换了新的节气门控制组件、或者发动机ECU出了故障，都必须重新进行基本怠速设定，即完成发动机ECU与节气门控制组件的匹配工作。

这一匹配工作要用故障诊断仪来完成。下列情况会使节气门控制组件基本设定产生问题：①节气门转动不灵活，如因油泥沉积；②节气门拉索调整不当；③蓄电池电压过低；④节气门控制组件线束或插接器接触不良。

3．测量节气门控制组件供电电压

测量节气门控制组件供电电压即是测量节气门定位电位计和节气门电位计的电源电压。打开点火开关，测量节气门控制组件插头，端子4和7间电压应约为5V（用20V量程档）。 节气门控制组件的电路如图2所示。

图2 节气门控制组件电路

五、实训步骤

1.讲解

由辅导教师结合节气门控制组件实物、教学挂图、桑塔纳AJR发动

机故障实验台、实车等讲解节气门控制组件的结构与工作原理，检测方法（电阻 测试、电压测试、波形测试、数据流测试），工艺流程，技术规范。（按照教学挂 图、实物、实验台架和实车进行）。

2.演示

由辅导教师演示节气门控制组件实测。在节气门控制组件电器插头的针脚根部标有针脚号。

(1)电阻测试

本项目电阻测试为辅助性测试，主要是检测线束的导通性，以确认线束通畅，无断路短路，插接器牢靠，各信号传递无干扰。测试在汽车微机控制故障检测诊断实验系统的发动机实验台上进行。

①线束导通性测试：将数字万用表设置在电阻200Ω档，在面板上按电路图找到节气门控制组件图形下面的针脚号与ECU信号测试端口图相应的针脚号，分别测试节气门控制组件针脚对应至电控单元针脚的电阻，所有电阻都应低于5Ω。

②线束短路性测试：将数字万用表设置在电阻200KΩ档，测量节气门控制组件针脚与其不相对应的电控单元针脚之间电阻，应为∞。

注意：在实际维修中，欲测试各条线束的导通性，应关闭点火开关，拔下传感器插头与电控单元插接器，使用数字万用表分别测量各线束间的电阻，相连导线电阻应当小于5Ω，不相连导线电阻应∞为正常。而在汽车微机控制故障检测诊断实验系统的发动机实验台上，进行本项测试不用拔传感器与电控单元插头。在实际测量中，由于测量手法、万用表本身的误差以及被测物体表面的氧化与灰尘等因素，发生几个欧姆的误差属正常现象，不必拘泥于具体数字。

(2)电压测试

本项目电压测试有电源电压测试和信号电压测试两部分，其中信号电压测试是确定节气门控制组件是否失效的主要依据。

①电源电压测试：

在汽车微机控制故障检测诊断实验系统的发动机实验台上进行。打开点火开关，将数字万用表设置在直流电压20V档，红色表针置于节气门控制组件针脚2，黑色表针置于电瓶负极或发动机进气歧管壳体，打起动机时应显示12V；红色表针置于节气门控制组件针脚4，黑色表针置于电瓶负极或发动机进气歧管壳体，应显示5V。

注意：在实际维修中，应拔下传感器插头，打开点火开关，测量2号端子与接地间电压，打起动机时应显示12V。此时电控单元会记录节气门控制组件的故障码，测试完毕后要使用诊断仪清除故障码。而在汽车微机控制故障检测诊断实验系统的发动机实验台上，进行本项测试不用拔传感器插头。

②信号电压测试：就车测试在汽车微机控制故障检测诊断实验系统的发动机实验台上进行。

就车测试： 起动发动机至工作温度，将数字万用表设置在直流电压20V档，测量汽车微机控制故障检测诊断实验系统的发动机实验台上节气门控制组件针脚3、5、5V左右；急踩加速踏板应显示2.8V变化。若不符合上述变化，或电压反而下降，在电源电压与参考电压完好的前提下，可以断定节气门控制组件损坏，必须更换。

(3)数据流测试

本项目的数据流测试是使用进口或国产的汽车故障诊断仪，登录发动机控制单元直接读取节气门控制组件的各项参数，测试条件是发动机在运行中并达到工作温度。数据流的检测方法简便易行，数据直观准确，并能够随时观察到数据的动态变化是当代汽车电子控制系统故障检测诊断的重要方法，也是当前汽车维修一线急缺的技术。

①诊断平台的操作

打开“多媒体教学软件”；点击“诊断中心”，系统会弹出“故障诊断中心”软件主界面。点击“选择系统”弹出“常见控制系统”按钮组，选择“[01]发动机系统”，软件会自动与发动机电控单元通讯联接。此时，一般需要数秒钟的时间。

②数据分析

读取测量数据流04组第一项：

在怠速时，节气门数据应显示数据＜5，如果＞5说明a.节气门没有做基本

设定b.节气门拉索太紧c.节气门控制部件损坏。读取测量数据流04组第四项:在怠速时应显示leerlauf或中文怠速两字，如果显示不对，说明节气门控制部件可能损坏。

3.学生实操

按指导教师示范的方法步骤，实际练习至少一次。在进行数据分析时，按照现有品牌车故障诊断仪的使用说明书进行，虽然各种品牌诊断仪的操作界面和路径不同，但读取的参数应该与指导教师演示的内容是一致的。

4.考核

采用点名抽查、举手问答或单独回答的方式，结合发动机实验台，由学生测

量转速传感器的电压，电阻，要求学生掌握通过检测能判断出转速传感器的好坏。

5.教学延伸

辅导教师结合现有其它型号的发动机实验台，介绍欧、美、亚各国典型发动机电子控制系统的类型与特点，以及其它转速传感器的组成及测量方法。

六、注意事项

1.节气门组件要轻拿轻放，避免节气门组件掉到地上摔坏。

2.上实验台测试电压信号时，注意操作流程和相对应的测试端口。原则上只 做本次实验相关的测试，其它无关的部位不要测试，否则按原理不清或看不懂电 路图扣分。

3.在实物台架上，测试端口与电控单元直接相连，不要将任何电压加在发动机实验台的测试端口上，以免损坏电控单元。

4．严格按照本书相关要求进行操作。

七、实训小结

项目06 进气温度传感器的检测

一、目的和要求

1.了解进气温度传感器的结构与工作原理。

2.了解进气温度传感器故障，对整个电控系统的影响。

3.掌握进气温度传感器的检测方法（电阻测试、电压测试、波形测试、数据流测试），工艺流程，技术规范。

4.掌握进气温度传感器数据分析的方法。

二、实训课时

实训共安排1.5课时，其中辅导教师讲解0.5课时，学生实训、实验、填写检测报告1课时。《检测报告》作为考评时的主要依据，分数记入个人实训总成绩。

三、实训条件

1.工具：数字万用表，汽车示波器，家用电热吹风机，普通温度计，12V～5V变压器。

2.设备：桑塔纳AJR发动机故障实验台，汽车故障诊断中心，进口或国产故障诊断仪。 3.教具：STN-AJR发动机教学挂图一套，良好的或故障的桑塔纳3000型轿车进气温度传感器8～10只。

四、原理与应用

进气温度传感器（IntakeAirTemperatureSensor，IATS）的功能是检测进气温度，并将温度信号转换为电信号输入发动机电控单元。进气温度信号是多种控制功能的修正信号，包括燃油脉宽、点火正时、怠速控制和尾气排放等，若进气温度传感器信号中断，将导致发动机热起动困难，燃油脉宽增加，尾气排放恶化。

温度是反映发动机热负荷状态的重要参数，为了保证电控单元能够精确地控制发动机正常运行，必须随时监测发动机的进气温度，以便修正诸控制参数，准确计算吸入气缸空气的质量流量以及进行排气净化处理等。空气质量大小与进气温度（密度）和大气（进气）压力高低密切相关。当进气温度低时空气密度大，相同体积气体的质量增大；反之，当进气温度升高时，相同体积气体的质量将减小。在采用各种歧管压力式或空气流量式传感器的燃油喷射系统中，都需要加装进气温度传感器，有些还需要加装大气压力传感器，以便随时监测周围环境温度和大气压力的变化，修正喷油量，使电控单元自动适应外部环境寒冷或高温温度 以及不同海拔高度大气压力的变化情况。温度传感器的种类很多，常用的有热敏电阻式、金属热电阻式、线绕电阻式、半导体晶体管式等等。热敏电阻又可分为正温度系数（PTC）型热敏电阻、负温度系数（NTC）型热敏电阻、临界温度型热敏电阻和线性热敏电阻。汽车上常用的是负温度系数型热敏电阻式温度传感器，如进气温度传感器、冷却液温度传感器、排气温度传感器和润滑油温度传感器等。热敏电阻是利用陶瓷半导体材料的电阻随温度变化而变化的特性制成的，其突出优点是灵敏度高、响应及时、结构简单、制造方便、成本低廉。其结构主要由热敏电阻、金属或塑料壳体、接线插座与连接导线组成。

本次实验采用的是桑塔纳3000型超越者轿车使用的负温度系数热敏电阻进气温度传感器。传感器壳体上制有螺纹，安装在进气系统的动力腔上。当进气温度传感器发生故障时，电控单元能够检测到，将设置P00527号故障码，同时电控单元启动备用模式，将进气温度恒定在19.5℃，使发动机进入故障应急状态下运行。利用进口或国产故障诊断仪，通过连接16端子诊断插座可以读取此故障的有关信息。

AJR型发动机进气温度传感器连接电路如图1所示。

图1 进气温度传感器连接电路图

发动机怠速工况，进入08功能“读测量数据块”，选择03显示组检查进气温度传感器，如果显示数据不真实（显示区域4数据显示19.5℃不变），关闭点火开关，检查传感器插头上端子（图2）和发动机控制单元线束插头间的线路是否有断路或短路，如果线路正常，更换进气温度传感器。

图2 进气温度传感器端子

检测条件与标准参数如下所示。 利用负温度系数热敏电阻的特性，可以对进气温度传感器进行电阻测试、电压测试和数据流测试，以确定进气温度系统工作是否正常。进气温度传感器的阻值可直接用万用表电阻档进行测试。检测时，断开点火开关，拔下进气歧管压力传感器插头，检测传感器插座上端子“1”与“2”间的电阻值，应当符合规定值。如阻值过大、过小或为无穷大，说明传感器失效，应予更换新品。

检修温度传感器时，可用万用表就车检测传感器的电源电压和信号输出电压，拔下歧管压力传感器插头，接通点火开关，检测传感器ECU一侧插头上端子“2”与“1”间的电压应为5V左右。插上进气压力传感器插头，接通点火开关，检测传感器ECU一侧端子“2”与“1”间的信号电压应为0．5～3．0V。如电压值不符合规定，说明传感器失效，应予更换。

五、实训步骤

1．讲解

由辅导教师结合进气温度传感器实物、教学挂图、桑塔纳AJR发动机故障实验台、实车等讲解进气温度传感器的结构与工作原理，检测方法（电阻测试、电压测试、波形测试、数据流测试），工艺流程，技术规范。（按照教学挂图、实物和实车进行）。

2．演示

由辅导教师演示进气温度传感器实测。

（1)用数字式万用表测量在各种温度下的阻值，方法是，取一电吹风，给进气温度传感器进行加热，用万用表电阻档，测量进气温度传感器电阻值的变化。

进气温度传感器电阻值的如下： 20℃阻值应为2.2～2.7kΩ 30℃时应为1.4～1.9kΩ 40℃时应为1.1～1.4kΩ （2）测量发动机线束的阻值 至进气温度传感器（G72） 电脑接脚 54 67 传感器接脚 1 2 阻值 <0.5 <1 （3）测量发动机线束的电压 断开接线，线路侧应为5V

动态检测应为0.5～3V之间变化 （4）读取测量数据流

读取测量数据流第三组第四项。

正常情况下显示正常的进气温度，当显示值为19.5℃不变时，说明线路故障或进气湿度传感器故障。

3．学生实操

按指导教师示范的方法步骤，实际练习至少一次。在进行数据分析时，按照现有品牌汽车故障诊断仪的使用说明书进行，虽然各种品牌诊断仪的操作界面和路径不同，但读取的参数应该与指导教师演示的内容是一致的。

4．考核

采用点名抽查、举手问答或单独回答的方式，结合发动机实验台，由学生回答发动机电子控制系统组成，传感器（按顺序）、执行器（按顺序）、电控单元的名称以及在实物发动机上的安装部位。

5．教学延伸

辅导教师结合现有其它型号的发动机实验台，介绍欧、美、亚各国典型进气温度传感器的类型、结构与特点。找一个桑塔纳2000Gli进气温度-歧管压力传感器，介绍其结构特点、检修方法。

六、注意事项

1.进气温度传感器要轻拿轻放，避免进气温度传感器掉到地上摔坏。

2.使用电热吹风机注意不要将出风口离进气温度传感器传感头太近，以免烫坏零部件。防止烫伤手指、衣物和其它实验设备。

3.上实验台测试电压信号时，注意操作流程和相对应的测试端口。原则上只做本次实验相关的测试，其它无关的部位不要测试，否则按原理不清或看不懂电路图扣分。

4．在实物台架上，测试端口与电控单元直接相连，不要将任何电压加在发动机实验台的测试端口上，以免损坏电控单元。

5．严格按照本书相关要求进行操作。

七、实训小结

项目07 凸轮轴位置传感器的检测

一、目的和要求

1．了解凸轮轴位置传感器的结构与工作原理。

2．了解凸轮轴位置传感器故障，对整个电控系统的影响。

3．掌握凸轮轴位置传感器的检测方法（电阻测试、电压测试、波形测试、数据流测试）根据工艺流程技术规范术测试。

4．掌握凸轮轴位置传感器数据分析的方法。

二、实训课时

实训共安排1.5课时，其中辅导教师讲解0.5课时，学生实训、实验、填写检测报告1.0课时。《检测报告》作为考评时的主要依据，分数记入个人实训总成绩。

三、实训条件

1．工具：数字万用表，汽车示波器，一字或十字螺丝刀，12V/5V变压器。

2．设备：桑塔纳AJR发动机故障实验台，汽车故障诊断中心，进口或国产故障诊断仪。 3．教具：STN-AJR发动机教学挂图一套，凸轮轴位置传感器解剖教具一只，测量用桑塔纳3000型轿车凸轮轴位置传感器8～10只。

四、原理与应用

霍尔效应（HallEffect）是美国约翰·霍普金斯大学物理学家爱德华·霍尔博士（Dr·EdwardH·Hall）于1879年首先发现的。霍尔效应是指将一个通电流I的长方形白金导体垂直于磁力线放入磁感应强度为B的磁场中，如图1所示，在白金导体的两个横向侧面上就会产生一个电流方向和磁场方向的电压，当取消磁场时电压立即消失。产生的电压后来被称之为霍尔电压UH，UH与通过白金导体的电流I和磁感应强度B成正比。

图1 霍尔效应原理

利用霍尔效应制成的元件称为霍尔元件，利用霍尔元件制成的传感器称为霍尔效应式传感器，简称霍尔传感器。由于半导体材料也存在霍尔效应，其霍尔系数远远大于金属材料的霍尔系数，因此一般都采用半导体材料制作霍尔元件。利用霍尔效应不仅可以通过接通和切断磁场来检测电压，而且还可以检测导线中流过的电流，因为导线周围的磁场强度与流过导线的电流成正比关系。八十年代以来，汽车电子产品应用的霍尔式传感器与日俱增，主要原因在于霍尔式传感器有两个显著的优点：一是输出电压信号近似于方波信号；二是输出电压高低与被测物体的转速无关。霍尔效应式传感器与磁感应式传感器的不同之处是需要外加电源。霍尔式传感器主要由触发叶轮、霍尔集成电路（IC，IntegratedCircuit）、导磁钢片（磁轭）与永久磁铁组成，其基本结构如图2所示。

（a）叶片进入气隙，磁场被旁路 （b）叶片离开气隙，磁场饱和

图2 霍尔效应传感器基本结构与原理 1-永久磁铁 2-触发叶轮 3-磁轭 4-霍尔集成电路

霍耳集成电路由霍耳元件、放大电路、稳压电路、温度补偿电路、信号变换电路和输出电路等组成。霍耳元件目前用硅半导体材料制成，与永久磁铁之间留有1mm左右的气隙，当信号转子随凸轮轴一同转动时，隔板和缺口便从霍耳集成电路与永久磁铁之间的间隙中转过。每当信号转子的隔板（叶片）进入气隙时，霍耳集成电路中的磁场便被隔板（叶片）旁路，霍耳元件上没有磁力线穿过，霍耳电压Uh为零，集成电路输出级的三极管截止，传感器输出的信号电压UＯ为高电平（约为4.0V）。每当信号转子的隔板离开气隙（即缺口进入气隙）时，永久磁铁的磁通便经导磁钢片和霍耳集成电路构成回路，此时霍耳元件产生霍耳电（约为2.0V），集成电路输出级的三极管导通，传感器输出的信号电压Uo为低电平(约为0.1V)。由此可见，当隔板（叶片）进入气隙（即在气隙内）时，霍耳元件不产生电压，传感器输出高电平信号；当隔板（叶片）离开气隙（即缺口进入气隙）时，霍耳元件产生电压，传感器输出低电平信号。

凸轮轴位置传感器（CrankshaftPositionSensor，CPS）又称为判缸传感器，为了区别于曲轴位置传感器CPS，凸轮轴位置传感器一般使用缩写CIS来表示，在形式上分为光电式、磁感应式和霍尔式三种。凸轮轴位置传感器的功用是采集配气机构凸轮轴的位置信号并输入电控单元，以便电控单元识别一缸压缩上止点位置，从而精确计算顺序喷油控制、点火正时控制和燃烧爆震控制。此外，凸轮轴位置信号还用于发动机刚起动时识别出第一次点火时刻。

本次实验使采用的是桑塔纳3000型轿车使用的霍耳式凸轮轴位置传感器（CIS）图3，在大众车系的电路原理图上标注为G40元件，其接线插座上有三个引线端子，端子“1”为传感器电源正极端子，与电控单元“62”端子连接；端子“2”为传感器信号输出端子，与电控单元“76”端子连接，端子“3”为传感器电源负极端子，与电控单元“67”端子连接，连接电路如图所示。

图3 霍尔传感器

凸轮轴位置传感器安装在发动机气门室盖靠近传动带的一端，其结构如图4所示，主要

由霍耳式传感器2和信号转子5组成。信号转子又称为触发叶轮，安装在凸轮轴上，用定位螺栓和座圈定位固定。信号转子的隔板又称为叶片，在隔板上制有一个缺口，缺口对应产生的信号为低电平信号，隔板（叶片）对应产生的信号为高电平信号。

1-进气凸轮轴 2-凸轮轴位置传感器 3-传感器固定螺钉

4-定位螺栓和座圈 5-信号转子 6-发动机缸盖

图4 霍尔式凸轮轴位置传感器的结构

凸轮轴位置传感器输出的信号电压与曲轴位置传感器输出的信号电压之间的关系为发动机曲轴每转一转（360°），霍耳传感器信号转子就转两转（720°），对应产生一个低电平信号和一个高电平信号，其中低电平信号对应于1缸压缩上止点前一定角度。

发动机工作时，磁感应式曲轴位置传感器（CPS）和霍耳式凸轮轴位置传感器（CIS）产生的信号电压不断输入电控单元ECU。当ECU同时接收到曲轴位置传感器大齿缺对应的低电平（15°）信号和凸轮轴位置传感器缺口对应的低电平信号时（通过“对正时”被固定下来），便可识别出此时为1缸活塞处于压缩行程、4缸活塞处于排气行程，并根据曲轴位置传感器小齿缺对应输出的信号控制点火提前角。控制单元识别出1缸压缩上止点位置后，便可进行顺序喷油控制和各缸点火时刻控制。如果发动机产生了爆震，控制单元还能根据爆震传感器输入的信号判别出是哪一缸产生了爆震，从而减小点火提前角，以便消除爆震。

当霍耳传感器出现故障而导致信号中断时，发动机会继续运转，也能再次起动。但是，喷油不是在进气门打开时完成，而是在进气门关闭之前完成，由此对混合气品质产生的影响不大，也不会过于影响发动机的总体性能。与此同时。由于电控单元不能判别即将到达压缩上止点的是哪一缸，因此爆震调节将停止，而为了防止发动机产生爆震，电控单元将自动推迟点火提前角。当霍耳传感器信号中断时，电控单元ECU能够检测到故障信息，用故障诊断仪可以读取传感器故障的有关信息。如故障代码显示霍耳传感器有故障，可用万用表检测传感器电源电压和导线电阻进行判断与排除。

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