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发动机各传感器原理
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基于离散布置光电传感器的连续路径识别算法
[导读]　　引言　　全国高等学校自动化专业教学指导分委员会受国家教育部委托，举办第一届“飞思卡尔”杯大学生智能车邀请赛。在智能车赛事中，路径识别方法主要有两大类，一类是依靠红外光电传感器，一类是依靠摄像头。红
　　引言　　全国高等学校自动化专业教学指导分委员会受国家教育部委托，举办第一届“飞思卡尔”杯大学生智能车邀请赛。在智能车赛事中，路径识别方法主要有两大类，一类是依靠红外光电传感器，一类是依靠摄像头。红外光电传感器以其体积小、价格低廉、安装灵活方便且不受环境可见光干扰等特点得到了广泛的应用。　　对于该类传感器来说，相应于不同的路面条件(主要是黑白度)，接收管接收到地面漫反射红外线后其两端电压将有所不同，即传感器接收管正对白色路面，则其电压较高，若正对黑色的路径标记线，则电压较低。因此，基于这个原理可以提出一种比较常见的路径离散识别算法：通过普通I/O端口将接收管电压读入单片机，根据端口输入的高低电平逻辑来判断该传感器是否处于路径标记线上方，再筛选出所有处于标记线上方的传感器，便可以大致判断此时车身相对道路的位置，确定路径信息。　　这种离散算法简便易行，对硬件及算法要求都比较低，在传感器数目较多的情况下也可以实现较高的识别准确性。但它的一个致命缺陷在于路径信息只是基于间隔排布的传感器的离散值，对于两个相邻传感器之间的“盲区”无法提供有效的距离信息，因此在传感器数目受到限制的智能车赛事中，其路径识别精度极大地受制于传感器数目及其间距。　　即使传感器数目不受限制，路径识别精度足够高，离散路径识别算法仍有其难以克服的固有缺陷。由于离散算法得到的路径信息为离散值，如果直接应用到转向及车速控制策略中，势必造成转向及车速调节的阶跃式变化，这将会对赛车的性能产生以下不利影响：其一，转向及车速控制僵硬，对路径变化反应不灵敏，同时易产生超调及振荡现象;其二，舵机输出转角相对于路径为阶跃式延迟响应，对于追求高速性能的高车速短决策周期控制策略来说，很可能因为舵机响应不及而造成控制失效。　　为了解决以上问题，一方面可以从路径识别算法上着手，寻找识别精度高，不受传感器数目限制，识别信息连续的路径识别算法;另一方面也可以从控制算法上着手，寻找基于离散路径信息的连续控制算法。本文着眼于第一条思路，提出一种将有限间隔排布传感器采集的数据连续化的方法，来实现连续路径识别。　　光电传感器特性　　该连续化方法主要是建立在对光电传感器特性的深入研究的基础上。　　事实上，红外光电传感器特性并非如前文所述那样简单(白区高电压，黑线低电压)，其电压大小与传感器距离黑色路径标记线的水平距离有定量关系：离黑线越近，电压越低，离黑线越远，则电压越高，(具体的对应关系与光电管型号以及离地高度有关)，如图1所示。&&&&&&&&&&&&&&&& 　　&&&&&&&&&&&&&& & 图1 传感器电压与偏移距离关系示意图　　因此，只要掌握了传感器电压―偏移距离特性关系，就可以根据传感器电压上的大小确定各传感器与黑色标记线的距离(而不是仅仅粗略判断该传感器是否在线上)，进而获得车身相对路径标记线的位置，得到连续分布的路径信息。　　连续路径识别算法　　算法总流程框图如图2所示，分为光电传感器特性测定、比赛开始前预标定、正式比赛三个步骤。　　(1)传感器特性测定　　传感器电压―偏离距离曲线的测定是实现连续路径识别的基础，需在软件调试阶段预先完成。以下将以一套实际设计的传感器为实例，说明曲线测定的过程。　　传感器组参数如表1所示。　&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 　图2 连续路径识别算法总流程图　　表1 传感器组参数&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 　　&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 图3 实测传感器电压―偏离距离特性曲线&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 　　&&&&&&&&&&&&&&&&图4 归一化后的传感器电压―偏离距离特性曲线　　测定过程中，首先需要选择测试点，即选择与道路标记线远近距离不同的点，如10cm、9cm、8cm……2cm、1cm等;然后在这些点上进行传感器电压采样，得到这些点所对应的传感器接收管电压值;最后将电压值与距离参数一一对应，便可绘制出传感器电压―偏离距离曲线。实测曲线如图3所示。　　从曲线中不难看出，由于器件制造工艺的问题，各个光电管的性能特性存在很大差异，特别是电压波动范围相差较大。因此，为了给算法制定统一的标准，给数据处理带来方便，需对各传感器的特性曲线进行归一化处理，具体方法有很多，比如可以把各传感器的电压值都处理成相对该传感器最大电压(白区电压)和最小电压(黑区电压)的变化百分比，以使所有的特性曲线的范围都将在0到100之间。　　归一化处理后的特性曲线如图4。由曲线可知，该组光电管传感器的电压―偏离距离特性曲线基本上呈现三段形态：即两边偏离黑线较远处为斜率较小的直线段，中间为斜率较大的陡升段，黑线附近处底部呈现小平台(某些传感器特性曲线没有显示出平台是因为测试点间隔较大的原因)。利用软件工具对这些曲线进行分段直线拟合，以得到可供算法应用的简单线性关系曲线，结果如图5。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 　　&&&&&&&&&&&&&& 图5 线性拟合后传感器电压―偏离距离特性　　有了这些曲线，便可以根据传感器电压，来计算各传感器与赛道中心标记线之间的距离，进而得到连续分布的路径信息。在算法编写过程中，需将上述得到的传感器特性曲线参数写入程序，作为数据库进行保存。　　(2)预标定　　考虑到赛道差异以及传感器温漂对传感器电压整体变化产生的影响，每次赛车出发前需要进行赛道预标定，从而为下面算法路径识别部分中的归一化处理提供准确的归一化基本参数。　　在标定过程中，赛车处于停车状态，但传感器及其电压A/D转换通道仍在工作，单片机不断记录读入的电压值。在赛道上移动赛车使其所有传感器均能扫过白色的路面以及黑色的赛道标记线，这样单片机就能记录下在该赛道上道路传感器的电压最大值(白区电压)以及最小值(黑区电压)，为算法中的归一化处理提供基本参数。　　(3)路径识别　　路径识别(即路径信息获取)为控制算法的核心内容，各步骤在单个决策控制周期内完成。　　首先，在每个决策控制周期中，通过A/D转换将传感器电压转换为数字量读入单片机中。　　然后，利用在标定过程中得到的传感器电压最大、最小值将得到的传感器电压进行归一化处理。　　下面需要确定能够用于确定路径信息的有效传感器。从原始传感器特性曲线中不难看出，曲线在低电压值处的直线度较好，斜率较大，与我们所选取的分段直线模型较为近似，而在高电压值处则有较大偏差，因此为了保证路径信息准确性，需要对传感器信息进行筛选，选用那些所得电压值百分比较小，即与黑色赛道标记线相距较近那些传感器。例如可以选择电压百分比最小的三个传感器作为有效传感器。　　接着，就需要调用传感器特性曲线参数进行路径信息计算。从特性参数数据库中调用先前确定的有效传感器的陡升段斜率，传感器中心位置等参数信息。然后根据这些参数以及传感器电压百分比，就可以计算由每一个有效传感器得到的车身中心位置偏离路径标记线的距离。　　最后，为了能够提高路径信息的准确性，减小单个传感器探测及数据转换的误差，可以将根据三个有效传感器计算得到的三个偏移距离取平均，得到较为准确的路径信息。　　值得注意的是，这样得到的路径信息是车身中心偏移路径标记线的距离，是一个连续变化的量，不但能在传感器处于赛道标记线正上方时探测到赛道，也能在传感器偏移标记线时给出具体的偏移距离，因此消除了传感器间隙的“盲区”，实现了连续的路径识别。　　问题及展望　　连续路径偏差识别算法比起普通离散算法来说，不但具有定位精确、响应连续的特点，而且从理论上来说连续算法可以在任意数目传感器配置的控制系统中都保证较好的路径识别效果，为控制的流畅性提供了可能。　　同时需要指出的是，采用该算法时硬件设计上需要注意一些相关问题：　　(1)需要根据实际路径标记线宽度，以及传感器离地高度选择合适的光电传感器。具体来说，为了保证分段线性模型的准确性，最好选择那些传感器电压―偏离距离特性曲线中陡升段斜率较大的传感器，但同时若斜率过大，又将使得传感器最低到最高电压变化的距离范围过小，从而降低传感器信息的探测宽度。另外，尽量选用特性曲线无平台的传感器，以免影响路径识别准确性并给算法处理上带来麻烦。　　(2)为了保证算法的简单，使所有传感器能够共用一个分段线性模型，最好能够保证所有传感器的均一性，即所有传感器的特性曲线都具有大致相同的形状。这一点实际上很难做到，但若设计时稍加注意，如对元件进行分级筛选，仍可以部分改善问题，给算法实现上带来方便。
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电喷发动机传感器的检测
怠速控制阀卡死故障故障现象l)冷机启动需踩几脚油门；2)启动后不需踩油门，车速能达到7Okm/h；3)发动机怠速居高不下。故障分析经分析故障可能有几方面原因：1)发动机怠速调整螺钉调整不当；2)节气门开度过大或节气门传感器调整不当；3)怠速控制阀卡死或进气管漏气。检查处理经修理人员检查发现，怠速控制阀卡死，将其更换后，发动机工作正常。上述故障适用于1990年后生产的带有怠速自动控制的车型，例如：1、丰田系列：3.0 V6凌志L300 L400 ES300。2、尼桑系列：V2P千里马3、奔驰系列：450 500 560 S3004、通用系列：雪佛莱子弹头 卡迪拉克 别克 福特 林肯 水星 金牛 天霸 克莱斯勒 道奇案例总结由于电控汽油喷射发动机的正确怠速是通过一个电控怠速控制阀来保证的，而不是由人工调整节气门开度大小来决定的。电脑ECU根据发动机的水温、节气门的位置来决定发动机的怠速。一般发动机在怠速时，稳定转速为700±50r/min。当电脑接收到节气门位置、发动机负荷、水温及转速信号后，经过运算指令怠速控制阀进行调节。当怠速转速低于设定转速值(如700r/min)时，电脑指令怠速控制阀打开进气旁通道，使进气量增加，以提高发动机怠速，当怠速转速高于设定转速值时，电脑便指令怠速控制阀关小进气旁通道，使进气量减少，降低发动机转速。而怠速转速值的调节是在发动机工作情况下进行的，当节气门传感器调整不当或节气门开度过大时，节气门开关无法将正确的怠速转速工况传给电脑，电脑也就无法调节发动机正确的怠速转速值，怠速转速就会出现过高或过低现象。当节气门积碳过多，由于节气门关闭不到位，怠速控制阀卡死或进气歧管破裂及接口松动漏气时，也会造成怠速转速过高或过低。修理方法如下：1)测量节气门传感器的电压，正常值为0.4-0.5V；2)清洁节气门阀体，并调节节气门开度；3)清除怠速控制阀及进气孔内积碳；4)检查、坚固松动或破裂的进气管接口，防止歧管漏气。电喷发动机传感器的检测在现代汽车上，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，现将发动机常见的十几种传感器的检测方法介绍如下。一、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)来确定进入气缸内的空气量。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低小的信置上，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器部分不受污染，，因此通过橡胶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近节气门端找到橡胶管，便可在汽车上找到歧管压力传感器。首先在半闭点火锁的状态下，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，检查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)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，用手持直空泵向歧管压力传感器进气口处施以下不同的负压(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表所示：负压值(kPa)13.326.74053.566.7电压值(V)0.3-0.50.7-0.91.1-1.31.5-1.71.9-2.1二、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，它测试进入气缸的空气流量，是基本点火提前角的重要能数据。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的节气门体之间，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，压力变化的，为了防止因空气温度变化而引进质量的检测偏差，在空气流量计中装有进气气温度传感器。因此叶板式空气流量传感器的连接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)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，它位分别为：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VC的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)端子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，可用纸片帖近空气流量传感器，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)，用手拔动叶板看基摆动是否平顺，有无卡滞现象，若有应更换。②电压检测接通点火开前，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4-6VS-E2测量板全关3.7-4.3测量板全开0.2-0.5③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，列表如下供参数：测量端子叶板位置标准电阻(KΩ)E2-VS关闭0.02-0.10E1-FC从全开到全闭0.02-1.0完全关闭∞任何开度0E2-VC-0.10-0.30E2-VB-0.20-0.40E2-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的外壳安装成一体，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内进气温度，传感器，控制电脑ECU根据进气温度信号(THA)，对随气温度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)。为了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板。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电压值时为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度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，它是传感器内部信成电路的搭铁端子。(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(OFF)位置，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度)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半(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，负级接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。电喷发动机水温偏高分析汽车发动机水温偏高或者“开锅”是一种常见的故障现象，造成这种故障的原因很多，是否一定要有冷却系统的故障才能造成水温高呢？回答是否定的。冷却系统故障如节温器打不开、水道阻塞、水箱散热片脏堵和风扇耦合器失效等的确是造成水温高的直接原因，但是对电控燃油喷射发动机来说，情况就不是这么简单了。下面就其他一些原因进行分析。1.点火控制系统工作不良发动机的点火提前角过大或过小都会造成水温高，这是因为发动机燃烧室内的热机能量转换条件被破坏造成的。由于点火时间选择不当，能量转换受阻，无功热能的积蓄致使发动机迅速升温，大大超出了冷却系统的散热能力，使冷却液沸腾。ECU对点火提前角的选定是依据一系列的信号采集器来完成的，如曲轴转角传感器、凸轮轴位置传感器、车速传感器、节气门位置传感器、氧传感器以及爆传感器等，它们将采集的信号传给ECU，ECU经过计算比较后，选择最优化的点火提前角，并对点火执行器发出指令，完成点火。对于开环点火系统来说，由于缺少爆震传感器，对点火结果没有验证，当不同国家和地区燃油质量的差异使燃油爆震点产生不同时，这一微小的差异就会在高速运转的发动机中被放大，使热机能量转换损失而引起水温偏高。对于闭环点火系统，由于爆震传感器的介入，实现了ECU对点火结果的监控，使点火时间更接近爆震点而又不引起爆震，有效地保证了热机转换条件。但由于此系统中的大部分采集器和执行器的工作环境恶劣，器件的损坏是不可避免的，任何一部分出错，都会影响点火提前角，仍然存在水温高的隐患。总之，爆燃是生热的根源，只要有效地控制点火相位，保证系统完好，就会大大降低这一故障出现的机率。2.冷却系统电控元件失效这是指水温传感器、电子风扇继电器、电子风扇及其控制电路出现故障时造成的水温高故障。一般情况下，ECU对水温的信号采集是靠多个传感器来完成的，比较简单的系统包括以下两个水温传感器。(1)一个水温传感器在发动机上水管的附近，在水温变化时其电阻值呈线性响应，它是水温表显示水温的唯一依据。此传感器损坏或其电路不良，可导致水温表显示水温失控。如果此传感器与水温变化呈负比例关系，则短路时显示水温过高，断路时显示水温过低或无反应。与温度呈正比例关系的水温传感器与之正好相反。(2)另一个水温传感器对温度的响应有阶跃特性，即在某个温度区间，其电阻值陡然变小或变大。这种传感器在冷起动系统和控制电子风扇或继电器中常被采用，在某个水温区间，利用近似阶跃式的变化控制电子风扇或继电器电路的通断。如果此传感器或其电路出现故障，电子风扇不能在需要的时候被起动，就会造成水温过高。值得一提的是，很多高级轿车的冷却系统是由ECU参与工作的，还有的专为冷却系统配备了ECU，或用多个传感器监视水温、油温和气温，通过ECU或者多元继电器、继电器组组成的逻辑电路控制冷却系统的工作。这样的系统出现故障时，一定要从系统的原理入手，才可圆满解决问题。3.自动变速器出现故障汽车在同一档位的行驶速度与发动机的转速成正比，自动变速器作为发动机和行驶机构的中介系统，在同一模式、同一档位时也保持这种正比关系。如果自动变速器在规定的车速和转速时没有换档，此时高转速大转矩的发动机输出功率，对应变速器的小转矩传递，会造成发动机温度急剧上升，超出冷却系统的散热能力，使水箱“开锅”。电喷轿车怠速不稳故障现象：一辆进口电喷轿车，当水温上升到正常值时，怠速仍然不稳，转速波动很大。故障分析：怠速不稳是汽车常见故障，当排除点火提前角过小、点火高压漏电、火花塞烧蚀等非电控系统故障以后，首先应怀疑怠速步进电机及其阀门和氧传感器的故障。借助电控汽车诊断仪如“修车王”可以得到明确的诊断，并告诉您维修的方法。如果仪器显示怠速控制系统的故障，可卸下阀体，按汽车使用说明书测量各端子阻值，以确定是否损坏，如果阻值正确，则故障可能是阀体被污物卡死或阀门通道截面因尘埃附着而减小，使怠速调节过程远远偏离正常值，污物可以清除，但步进电机损坏只能更换。如果仪器显示氧传感器故障，只好更新，因氧传感器是不能修复的。电控系统的ECU是根据氧传感器的反馈信号对喷油量进行闭环控制的，正常工作时控制可燃混合气的空燃比在理想的范围内(λ=14.9-15.2)，这是汽车动力性和经济性的需要，也是控制排放指标的三元催化反应器高效工作环境的需要，但当燃油中的抗爆剂四乙基铅的氧化物附着于氧传感器上形成铅中毒现象时，传感器失去对排气中氧含量的敏感能力，致使ECU得不到氧的浓度信号而无法修正混合气浓度，致使怠速时无法加浓混合气而使怠速不能稳定运行。电喷系统喷油器故障诊断电控汽油喷射系统的喷油器实际上是一个电磁阀，作用是控制和雾化汽油。其针阀的升程量约为0.1mm，每次打开的时间约为2-10ms。喷油器的喷油量、开启时间和开启时刻，由电控单元根据发动机状况进行控制。故障现象喷油器的故障主要有以下几种形式：(1)喷油器针阀胶结，使喷油器无法喷油。(2)喷油器接线有油垢脏污，造成接触不良。(3)喷油器出现裂纹，产生泄漏。(4)喷油器线路出现故障。(5)喷油器其他元件损坏，导致工作失常。诊断与排除当发动机起动不良或运转不良时，就有可能是喷油器故障引起的，应对喷油器进行诊断与检查。步骤如下：(1)起动发动机，检查其速度和性能，逐一拔下与喷油器接线座相连的插件，如果发动机速度和性能发生了变化，证明该喷油器是正常的；如果发动机速度和性能未发生任何变化，则该喷油器是可疑的。(2)用万用表测量可疑喷油器接线座两个端子之间的电阻，看是否符合标准值。电流驱动喷油器的电阻值一般为3Ω左右，电压驱动喷油器的电阻值一般为15Ω左右。如果电阻值不相符，则喷油器有故障，如相符，则进行下一步检查。(3)检查与喷油器相连接的线路是否有故障。把12V的试验灯接在喷油器接插件两端之间，起动发动机，观察试验灯，如果试验灯不闪烁，则线路有故障，应检查喷油器的电源和接地线路；如果闪烁，则进行下一步检查。(4)检查喷油器进油口是否堵塞，如堵塞，则更换，否则进行下一步检查。(5)检查供油管路或供油总管，寻找有可能限制燃油流向喷油器的堵塞物。(6)检查喷油器的工作状况，将12V电源接到喷油器接线座的一个端子上，将另一个端子重复地与地接通和断开，如果每次接通地线时，喷油器都能发出短促的“咔嗒”声，则说明喷油器工作良好，否则更换。进气检测传感器故障分析就目前汽车发展的现状而言，能源消耗的降低和尾气排放污染的控制是汽车必须解决的两个前沿问题。采用多点汽油喷射取代化油器作为燃油供给装置，使得汽车发动机，每一个气缸可以得到相等的燃油量配给，从而使进入气缸中的混合气空燃比接近一致，因此，汽车发动机便可以在较稀薄的混合气下工作，不仅使汽油消耗减少，同时也可以便尾气排放中的HC和CO的含量降到最底限。汽油喷射目前采用电子集中控制系统。该控制系统的核心部件是控制电脑(ECU)，汽车研究机构的专家们经过大量的科学试验，采集了若干数据，并将这些数据存贮于控制电脑(ECU)内，以适应某些特定车型的具体要求。但是，若想使控制电脑很顺利地工作，则离不开发动机，不同工况、不同部位的瞬间信号输入，以便使控制电脑(ECU)分析判断和发出若干工作指令。这些输入信号则主要来源于安装在汽车有关部位的各个传感器。用于汽车发动机上电子控制系统的传感器，因不同型号或不同出产年份的发动机不同，所采用的数量多少不一，即使同一类型的传感器也有不同的结构型式，但大体上可分为以下几种类型，进气量检测传感器、性能特征传感器、驾驶控制传感器以及位置传感器等。在电子控制燃油发动机的使用中，一旦某一个传感器发生故障，都会影响到整个控制系统的良好工作。因此，本文将对进气检测传感器基本结构原理、故障检测方法以及传感器的维护保养进行系统的分析研究，以便给广大的电控燃油喷射汽车的使用者、维护者提供一点参考，使您的汽车发动机在强劲的动力下正常运转。进气量检测传感器电子控制燃油喷射发动机中，用于检测进入发动机内空气量多少的传感器有两大类，一类是用于间接测量空气量的进气歧管压力传感器(又称为真空度传感器)，另一类是直接测量空气量的空气流量传感器。(一)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)燃油喷射系统的非常重要的传感器，其作用是将进气歧管内的压力变化转换成电压信号。该信号在控制电脑(ECU)内根据发动机转速(由装在分电器内的发动机转速传感器提供信号)来确定进入气缸内的空气量。它不适用于具有废气再循环的发动机。进气歧管压力D传感器开始在沃尔沃164型车上使用，后来其改进型广泛应用于达特桑、杰戈娃、奔驰、雷诺、萨伯特、大众以及凯迪拉克等车型上。1.工作原理进气歧管压力传感器是集信号传感和信号放大于一体的部件。它是由压力转换元件和把压力转换元件输出信号进行放大的集成电路组成。压力转换元件是利用半导体的压电效应制成的硅膜片，该膜片的一面是真空室，另一面通过橡胶管接进气歧管，故承受的是进气歧管的气体压力。硅膜片会在进气胶管压力的作用下产生变形，压力越大，硅膜片的变形越大，其电阻值就越大。反之，进气压力越小，硅膜片产生的电阻值就越小。在歧管压力传感器内部硅膜片产生的电阻值变化量，通过惠斯通电桥电路可将其转接成为电压信号。由于该信号很微弱，因此在传感器内部设有放大电路进行放大处理，而后，便可以从传感器端子输出相应的电压信号(PIM)，该电压信号与进气歧管压力成线性关系。2.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，故需要电源线及电源地线、信号输出线其三根导线，相应地在接线端子上有三个接线端，分划为电源端子(VCC)、接地端子(E)和信号输出端子(PIM)三端子通过导线连接器及导线与控制电脑ECU相连。为减少歧管压力传感器内部电子元器件的震动，因此它通常安装在车辆相对振动较小的车体上，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内。另外，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。3.歧管压力传感器的故障分析由于歧管压力传感器所输出的信号直接影响着电喷发动机的喷油量，因此，传感器一旦发生故障，则应及时排除之。歧管压力传感器的故障一般多为三种情况：其一是传感器损坏失准，导致输出信号偏差太大；其二是导线连接器故障而导致电源不能输入(VCC)，信号不能输出(PIM)：其三是连接胶管压力传感器与进气管间的橡胶管脱落或漏气。4.单体检测汽车在使用中一旦发现汽车发动机动力不足、转动无力、性能下降，往往与歧管压力传感器有关，自诊断系统会提示有关故障码。(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，检查歧管压力传感器导线连接器的连接情况是否良好，橡胶软管是否脱落。然后启动发动机，查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档(DCV-20)测试接线端子Vcc与地线E2之间的电压值，该电压值即为ECU加在胶管压力传感器上的电源电压值。其值正常应为：4.5V-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，有时问题可能出在控制电脑ECU上。b)接通点火开关(ON位)，并从歧管压力传感器上拔下其空橡胶软管，使胶管压力传感器的进气口与大气相遇，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：3.3V-3.9V之间。若输出电压过高或过低，均说明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出电压信号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)13.326.74053.566.7电压值(V)0.3-0.50.7-0.91.1-1.31.5-1.71.9-2.1氧传感器损坏的检修氧传感器损坏的原因为了使装有三元催化转换器的发动机达到最佳的排气净化性能，必须将混合气的空燃比保持在理论空燃比附近。氧传感器的作用就是检测发动机排气中氧的含量，并输出信号给发动机控制单元ECU，ECU根据此输出信号的大小控制喷油量，以保持空燃比在理论空燃比附近。氧传感器早期损坏的主要原因有：(1)使用含铅汽油，引起氧传感器中毒，使其作用失效。造成氧传感器中毒的决定性因素是排气温度，如果在900℃的高温下侵入铅，就好像在传感器表面上涂了一层高温漆，它堵塞了氧传感器基准侧和排气侧之间氧离子的流动，从而使氧传感器失去检测排气中氧含量的能力。国外研究结果表明，装用电控汽油喷射闭环系统的汽车，在使用含铅汽油行驶480km后，氧传感器的整个性能已基本丧失，而三元催化转换器中毒后，其催化效率也会大大降低，甚至不起净化作用。在我国氧传感器早期故障率很高的原因即在于此，使用无铅汽油后，其故障率将会大大降低。(2)发动机维修中使用了不合要求的硅密封胶或硅橡胶密封垫，引起硅中毒。任何含有醋酸(作硫化剂用)的硅胶都会损害氧传感器。硅胶也叫温室硫化胶，含醋酸的硅胶如用于发动机上有润滑油流动的部位，醋酸就会蒸发进入曲轴箱或气门区，然后经废气再循环系统被吸入进气管，在正常情况下，就会由排气管排出，损坏氧传感器。检修注意事项在检修氧传感器时，应注意以下事项：(1)氧传感器一般使用氧化锆(ZrO2，一种陶瓷材料)作敏感元件。因为陶瓷硬而脆，甚至强烈的吹洗都会使它碎裂，所以，在拆装时，不要用扳手或撬扛敲打，以免损坏。(2)不要在氧传感器内部喷涂防锈层或使用溶剂，以防阻碍或堵塞外部空气进入传感器内部而改变其性能，甚至完全失效。其他油液如动力转向机油和制动液也会起同样的作用。(3)在维修发动机时，应按规定使用密封垫或密封胶。在有润滑油流动的部位，不要使用含有醋酸的硅密封胶或硅橡胶密封垫。除有厂商规定者外，不要在氧传感器的螺纹处使用防粘剂或溶剂
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