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第八章 爆震、碰撞和扭矩传感器

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第八章 爆震、碰撞和扭矩传感器. ◎ 学习目标 ◆掌握压电型爆震传感器的检测方法 ◆掌握碰撞传感器的检测方法 ◆掌握光电型扭矩传感器的工作原理和检测方法 ◆掌握分相型扭矩传感器的工作原理和检测方法. 第一节 爆震传感器. 一 概述. 爆震传感器与点火提前角的闭环控制.

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第八章 爆震、碰撞和扭矩传感器

◎学习目标

◆掌握压电型爆震传感器的检测方法

◆掌握碰撞传感器的检测方法

◆掌握光电型扭矩传感器的工作原理和检测方法

◆掌握分相型扭矩传感器的工作原理和检测方法

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第一节 爆震传感器
  • 一 概述
  • 爆震传感器与点火提前角的闭环控制

利用发动机爆燃信号作为反馈信息的闭环控制方式中,爆燃传感器将发动机的爆燃状况反馈给 ECU,一旦爆燃程度超过规定的标准,ECU立即发出点火系统推迟点火;当爆燃程度低于规定的标准时,ECU又会将点火时刻提前,循环调节点火时刻的结果,使发动机始终处于临界爆燃的工作状态,可使发动机获得最大的动力性能,经济性能也可以得到一定程度的改善。

1爆震判定期问;2爆震判定基准值;3-爆震传感器输出信号;4爆震判定值  

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检测发动机爆震的三种途径:

一、检测气缸压力

二、检测发动机振动

三、检测燃烧噪声。

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爆震传感器的分类:

电感式----磁致伸缩式(共振型爆燃传感器)

(1)压电式共振型爆燃传感器

(2)压电式非共振型爆燃传感器

(3)压电式火花塞座金属垫型爆燃传感器

压电式

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工作原理引入:
  • 恒定磁通式磁电感应式传感器按运动部件的不同可分为动圈式和动铁式。
  • 动圈式磁电传感器的线圈是运动部件,基本形式是速度传感器,能直接测量线速度或角速度,如果在其测量电路中接入积分电路或微分电路,那么还可以用来测量位移或加速;
  • 动铁式磁电感应式传感器的运动部件是铁芯,可用于各种振动和加速度的测量。
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磁致伸缩式爆震

传感器的其他型式

1—线圈 

2—铁心

3—壳体 

4—永久磁铁

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三、压电式爆震传感器
  • 压电效应:就是指当沿着一定方向向某些电介质施力而使其变形时,其内部会发生极化,同时在其表面产生电荷的现象。
  • 压电式爆震传感器是利用结晶或陶瓷多晶体的压电效应和硅压电阻效应,把爆震传到缸体上的机械振动转变成电信号。
  • 压电式爆震传感器从振动方式上可分为非共振式和共振式两种
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1 共振压电式(piezoelectric type)爆震传感器:

1压电元件 2振子 3基座 4O型密封圈 5连接器 6接头 7密封剂 8壳体 9引线

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压电共振式爆燃传感器的输出特性

动画:压电共振式爆震传感器工作原理

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(2)压电式非共振型爆燃传感器
  • 与共振式相比,非共振式内部无振荡片,但设一个配重块,以一定的预紧压力压紧在压电元件上。当发动机发生爆燃时,配重块以正比于振动加速度的交变力施加在压电元件上,压力元件则将此压力信号转变成电信号输送给ECU。

1、配重块 2、压电元件 3、引线

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四、压电爆震传感器的与检修

1套筒;2绝缘垫圈;3压电元件;仁平衡重·5-壳体;6固定螺栓,7插座;8电极

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传感器的检测方法:
  • 用汽车万用表检查爆震传感器:
  • 将汽车万用表拨到Hz档,即频率档;将其红线接爆震传感器的信号输出头,黑线按外壳。然后用硬器件(如板手等)敲击力大,显示的数字大;停止敲击,数字立即消失。这表示爆震传感器振动时有信号输出,传感器无故障,否则,传感器已损坏。
  • 将汽车万用表拨到交流电压档,将其红线接爆震传感器的信号输出头,黑线按外壳。然后用硬器件(如板手等)敲击力大,显示的数字大;停止敲击,数字立即消失。这表示爆震传感器振动时有信号输出,传感器无故障,否则,传感器已损坏。
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传感器的检测方法:
  • 爆震传感器的随车检查。在进行爆震传感器的检查时.可轻轻敲击该爆震传感器附近的缸体,当轻轻敲击时,发动机的转速应随之下降。
  • 用正时枪观察点火提前前角得变化:轻轻敲击该爆震传感器附近的缸体,当轻轻敲击时,此时点火提前应该突然往后推迟,然后又向前提前,此现象即说明爆震传感器在起作用,爆震传感器及其线路基本没有问题,反之,说明爆震传感器传感器或线路出现故障。
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传感器的检测方法:
  • 在发动机工作过程中,如果爆震传感器发生故障,监测爆振信号中断,电脑就会将点火提前角推迟一定角度,汽车在行驶过程中,驾驶员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到故障,并使故障指示灯点亮。
  • 电阻检查:关闭点火开关,分别拔下Ⅰ、Ⅱ号爆燃传感器的 3 芯插头,用万用表的电阻挡分别测量 3 芯插头各端子之间的电阻值, 各端子间的电阻值应都大于 1M Ω.
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传感器的检测方法:
  • 检测爆燃传感器线束的导通性。
  • 关闭点火开关 , 分别拔下Ⅰ、Ⅱ号爆燃传感器的 3 芯插头,然后拔下 ECU(J220) 的 60 芯插头。用万用表的电阻挡分别测量I号爆燃传感器3芯插座1、2、3号端子与 ECU (J220)的68、67及搭铁之间的电阻值,应均小于0.5Ω;用万用表的电阻挡分别测量Ⅱ号爆燃传感器 3 芯插座1、2、3号端子与ECU(J220) 的60、67及搭铁之间的电阻值,也应均小于0.5Ω;如果电阻值过大或为无穷大,则线束与端子可能接触不良或存在断路,应及时排除。
  • 用专用诊断仪V.A.G1551或V.A.G1552专用诊断仪,通过诊断插座读取有关故障的信息。,通过诊断插座读取有关故障的信息。00524 -G61传感器对地开路或短路,或者00540-G66传感器对地开路或短路
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传感器的检测方法:敲击法1
  • 检测爆震传感器的输出信号。检测爆燃传感器的输出信号时,应先关闭点火开关,拔下传感器的连接器插头,再打开点火开关,起动发动机使之怠速运转,用示波器或万用表电压挡检测传感器的两个接线端子1与 2, 应有脉冲电压信号输出,或者有如图波形输出。否则,应更换爆燃传感器。
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敲击法2
  • 也可打开点火开关,发动机不起动,用金属物轻敲爆震传感器顶部,此时,示波器应显示一突变波形,震动越大幅值越大,如图10所示。如果波形显示只是一条直线,则说明爆震传感器没有信号输出,应检修传感器或线路。
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使用注意事项:
  • 爆震传感器安装注意事项:为了避免爆震传感器误传输爆振信号,必须保证爆震传感器固定螺栓的拧紧力矩准确无误。
  • 在安装爆震传感器时若扭矩过大, 爆震传感器会感知气缸爆震信号电压太低,从而出现点火过早现象;若扭矩过小,爆震传感器会感知气缸爆震信号电压太高,出现点火过迟现象。
  • 例如,捷达、桑塔纳轿车爆震传感器固定螺栓标准力矩应为20N·m
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碰撞传感器一般用于安全气囊系统中

  • 碰撞传感器按其功用可分为碰撞信号传感器(Impact Sensor)和安全传感器(Safing Sensor)
  • 按照结构来分,碰撞传感器可分为机械式碰撞传感器、机电式碰撞传感器、电子式碰撞传感器。 。

第2节 碰撞传感器

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三、 偏心锤式碰撞传感器

1、8-偏心锤;2、15一锤臂,3、11转动触点臂;4、12一壳体;5、7、14、17一固定触点引线端子;6、13转动触点;9挡块;10、16固定触点;18一传感器轴;19-复位弹簧

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(a)静止状态 (b)碰撞状态

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四、电阻应变计式碰撞传感器

1密封树脂;2传感器底板;3壳体;4电子电路:5电阻应变计;⒍振动块:7缓冲介质;8硅膜片

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五 、 压电效应式碰撞传感器

当汽车遭受碰撞时,传感器内的压电晶体在碰撞产生的压力作用下,输出电压就会变化。SRS电脑根据电压信号强弱便可判断碰撞的强度。如果电压信号超过设定值,SRS电脑就会立即向点火器发出点火指令,引爆点火剂给气囊充气,SRS气囊膨开,达到保护驾驶员和乘员的目的。

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六 、水银开关式碰撞传感器

1接引爆管电极2密封圈3壳体4水银5接电源电极6螺塞7水银运动方向

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七 、阻尼弹簧式碰撞传感器

适宜与:机械式安全气囊系统

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电阻检查

  • 由于碰撞传感器内与触点并联的都有一个固定电阻,作为诊断检测电阻。因此先进行诊断端子电阻检查。断开前碰撞传感器,测量传感器本体两个端子间电阻,应为755~855Ω
  • 绝缘检查
  • 用万用表接传感器任一端子和外壳间的电阻,应不导通,否则,更换碰撞传感器
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2 检测注意事项
  • 碰撞传感器均应一次性使用,不能修复;左前和右前碰撞传感器更换时应同时更换,更换碰撞传感器时,应使用新品,不能使用其他不同型号车辆上的零部件。
  • 碰撞传感器安装时应注意传感器壳体上的箭头的指向,一定要按规定方向安装。日本尼桑和马自达汽车使用说明书规定指向汽车后方。丰田汽车前碰撞传感器安装时则要求传感器壳体上的箭头必须指向汽车前方。
  • 当碰撞传感器摔碰或其壳体、支架、导线连接器有损伤时,应当更换新件。
  • 水银开关式防护传感器在更换后,不能随意扔掉,因为水银有毒,应作有害物品处理。
  • 检查SRS安全气囊系统部件之前,应先关闭点火开关,拔下SRS系统熔断器,过90秒后进行操作,防止SRS系统电路触点误触。
  • SRS安全系统电器零件均一次性使用,绝不能修复碰撞传感器,碰撞传感器更换时应同时更换。在更换碰撞传感器时,应使用新品,不能使用其他不同型号车辆上的零部件。
  • 前碰撞传感器的导线连接器装有电路连接诊断机构。安装连接器时,插头和插座应当插牢固。当连接器插头与插座未插牢时,自诊系统会检测出来,视为故障,并将以故障码的形式存入存储器中。
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第3节 转矩传感器
  • 用途:

转矩传感器主要用于电子控制的转向系统中,如电动助力转向系统、主动转向系统、随速转向系统等。

转矩传感器用来测量驾驶员操纵方向盘的转向力矩,并将其转变为电子信号输出至控制单元,从而决定助力的程度和附加角度的大小

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测量原理:

转矩传感器过检测弹性扭转杆因方向盘的扭矩所产生的变形角度来测量方向盘操纵力矩。当操作转向盘时转向扭杆将产生扭转变形,其变形的扭转角与转矩成正比,所以只要测定扭转角大小,即可知道转向力的大小。

  • 分类:

按照测试元件是否与旋转部件接触,可以分为接触式扭矩传感器和非接触式扭矩传感器。按照工作原理的不同,扭矩传感器可以分为光电式、电位计式、电感式、分相式、磁阻式、等类型。

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一 、光电式转矩传感器

  • 间接测量方式 直接测量方式
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二 电位计式转矩传感器
  • 1 带有滑套(滑块)的电位计式转矩传感器

1 扭矩传感器 2 杠杆 3传感器轴 4 扭力杆 5 滑块 6球套 7环 8钢球 9涡轮 10 涡轮杆 11离合器 12 电机

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昌河北斗星CH7100A

  • 电路连接图

转向控制模块ECU插头

扭矩传感器插头

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检测方法
  • 供电电压检测

由电路图可知,扭矩传感器的d脚,即电动助力转向控制模块ECU得A3为电位计的5V电源,扭矩传感器的c脚,即电动助力转向控制模块ECU得A9为电位计的搭铁侧,因此,关闭点火开关,断开扭矩传感器插头,打开电源开关,用万用表测量d和c脚电压,应为5V,如果没有5V电压,用同样的方法在电动助力转向控制模块ECU的A3、A9测量,电压应为5V。如果有5V电压,应检查A3与d、 A9与c间是否有短路;如果没有5V电压,更换电动助力转向控制模块ECU。

  • 中位电压测量

因为在中位时,电位计应输出中值电压2.5V,因此,在点火开关打开,发动机怠速运转,转向盘固定在车辆直行位置的情况下,利用背插法检查两个传感器的信号输出端,即a、b端与搭铁间(或与A9端)的电压,应为2.5V

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电阻的检查:由于是电位计式传感器,因此可以用万用表的电阻档来测量扭矩传感器各端子之间的电阻方法来对扭矩传感器本体进行检测,其值应符合下表规定:电阻的检查:由于是电位计式传感器,因此可以用万用表的电阻档来测量扭矩传感器各端子之间的电阻方法来对扭矩传感器本体进行检测,其值应符合下表规定:

表8-1 电阻标准值

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2 直接测量式

转矩传感器的位置和组成

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转矩传感器的输出电压特性
  • 直行和转向时触点在滑动电阻上的位置
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检测
  • PRIUS有扭矩传感器的电位计的检测方法如上例北极星,主要内容也是供电电压、电阻、搭铁的检查,在此不再赘述。不同点在于:在系统出现异常时,警告灯点亮并记忆故障码,可以使用诊断仪器S2000对系统进行故障诊断。
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信号电压与转矩关系

飞度转矩传感器与EPS ECU的线路连接图

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故障代码检测

将点火开关置于OFF位置,将本田 PGM测试仪或本田诊断系统(HDS)与仪表板下的 16 芯数据传输插接器连接后,将点火开关置于ON位置, 如果转矩传感器有故障,应该存储以下故障代码:

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四 分相器式扭矩传感器
  • 分相器式扭矩传感器使用旋转变压器(简称旋变)
  • 旋变是一种输出电压随转子转角变化的信号元件。当励磁绕组以一定频率的交流电压励磁时,输出绕组的电压幅值与转子转角成正、 余弦函数关系, 或保持某一比例关系, 或在一定转角范围内与转角成线性关系

旋变由转子和定子绕组构成, 并且两者相互独立, 一次和二次极线圈都绕在定子上, 转子由两组相差90°线圈组成,采用无刷设计

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旋转变压器分类:

按输出电压与转子转角间的函数关系, 旋转变压器主要分三大类:

1)正-余弦旋转变压器:其输出电压与转子转角的函数关系成正弦或余弦函数关系。

2)线性旋转变压器:其输出电压与转子转角成线性函数关系。线性旋转变压器按转子结构又分成隐极式和凸极式两种。

3)比例式旋转变压器:其输出电压与转角成比例关系。

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数据流

使用智能测试仪Ⅱ连接到DLC3,打开电源开关,根据显示器上显示的步骤操作智能测试仪Ⅱ并选择“Data List”,读取数据流:

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五 磁阻式扭矩传感器

扭矩传感器外观和工作原理

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复习思考题:
  • 爆震传感器的功用是什么?
  • 爆震传感器可以分为几种类型?现在常见的爆震传感器是哪种类型?其工作原理是什么?
  • 碰撞传感器的功用是什么?可以分为几种类型?
  • 转矩传感器主要应用在汽车的哪些系统中?
  • 试分析一下,扭矩传感器与转角传感器有什么区别?
  • 常见的转矩传感器有哪些类型?
  • 简述分相型扭矩传感器的工作原理和检测方法。
  • 什么是绝对角度测量?什么是相对角度测量?
  • 简述光电型扭矩传感器的工作原理和检测方法
  • 如何对电感式扭矩传感器进行检测?