發動機上主要傳感器的位置、原理以及典型故障案例分析

空氣汙染 電腦 邁騰 現代汽車 大眾捷達 汽車維修技術與知識 2019-04-02
(以邁騰B8L/高爾夫A7第三代EA888 1.8/2.0TFSI 發動機為例)

1. 冷卻液傳感器

冷卻液溫度傳感器一般安裝在冷卻液分流管上,它將冷卻液信息發送給發動機控制單元。部分車型在散熱器出口的管路上還安裝了散熱器出口冷卻液溫度傳感器,用於測量散熱器出口的冷卻液溫度。通過比較兩個傳感器信號來控制散熱器風扇的工作。冷卻液溫度傳感器和散熱器出口溫度傳感器的安裝位置如下圖所示。

發動機上主要傳感器的位置、原理以及典型故障案例分析

冷卻液溫度傳感器安裝位置圖▲

發動機上主要傳感器的位置、原理以及典型故障案例分析

散熱器出口處冷卻液溫度傳感器安裝位置圖▲

2. 增壓壓力傳感器

增壓壓力傳感器一般和進氣溫度傳感器製成一體,通過螺釘擰緊在壓力管路上。此壓力管路位於節氣門組件的前方,傳感器檢測此區域內的壓力和溫度。發動機控制單元使用來自增壓壓力傳感器的信號並對渦輪增壓器的增壓壓力進行調節。增壓壓力的調節是通過電子增壓定位器進行的。帶有進氣溫度傳感器的增壓壓力傳感器安裝位置如下圖所示。

發動機上主要傳感器的位置、原理以及典型故障案例分析

3. 進氣歧管壓力/溫度傳感器

帶進氣溫度傳感器的進氣歧管壓力傳感器通過螺釘擰緊到增壓空氣冷卻器後方的進氣歧管上,如下圖所示。傳感器檢測此區域內的壓力和溫度。發動機控制單元使用來自兩個傳感器和發動機轉速的信號,以計算進入的空氣量。

發動機上主要傳感器的位置、原理以及典型故障案例分析

案例:大眾捷達汽車在怠速時發動機轉速突然上升
故障現象:在怠速時,發動機轉速有時突然升至1200r/min,然後又降至800r/min,反覆幾次。
故障診斷:
① 使用VAS5051查詢發動機管理系統,控制單元內有故障碼:“17547離合器開關不可靠信號偶發”;
② 檢查離合器開關線路,正常。更換新離合器開關,故障未排除;
③ 初步分析此種情況可能為進氣系統漏氣導致,故對進氣系統進行檢查,未發現進氣歧管漏氣;
④ 使用VAG1381汽油壓力錶檢測汽油壓力。怠速時油壓為2.5bar,加油時達到3.0bar,正常;
⑤ 檢查點火系統,正常;
⑥ 檢查凸輪軸位置傳感器、進氣壓力傳感器、節氣門,未發現異常;
⑦ 使用VAS5051讀取發動機10-08-04組數據流,發現進氣壓力在290~340mbar之間不停跳動變化,互換進氣壓力傳感器,故障依舊;懷疑故障可能在發動機線束或發動機電腦本身,採用模擬法抖動進氣壓力傳感器插頭的線束,該車怠速轉速突然上升至1500r/min,於是剝開線束,檢查發現進氣壓力傳感器的線束銅絲部分斷裂,外面的絕緣層沒有斷裂。修復後故障排除。
故障分析:
由於進氣壓力傳感器的線束銅絲部分斷裂,外面的絕緣層沒有斷裂,使斷裂的銅絲沒有完全斷開導致接觸不良產生信號偏差,導致發動機怠速突然提升。

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進氣歧管壓力/溫度傳感器▲

4. 燃油壓力傳感器

大眾EA888 1.8/2.0T 發動機採用雙噴射系統,高壓直噴噴油器直接將燃油噴射到氣缸內,低壓噴油器像其他發動機一樣在進氣歧管內完成燃油噴射。高壓直噴噴油器由高壓泵提供高壓燃油壓力,再通過燃油高壓燃油分配管分配給高壓直噴噴油器;低壓燃油由高壓泵的引導連接裝置供油,燃油再進入低壓燃油油軌。在高低壓燃油油軌上分別安裝有高壓燃油壓力傳感器和低壓燃油壓力傳感器,發動機控制單元根據這兩個信號分別調節高低壓燃油系統的壓力。高低壓燃油壓力傳感器安裝位置如下圖所示。

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5. 氧傳感器

現代汽車發動機在三元催化轉換器前後分別安裝一個氧傳感器。催化器前氧傳感器是一個寬頻氧傳感器,可在一個較大範圍內測定出廢氣中的氧氣濃度,從而推斷出燃燒室內的空燃比,發動機控制單元根據氧傳感器信號計算噴油時間;三元催化轉換器後氧傳感器用於測量廢氣中的剩餘氧含量,發動機控制單元根據廢氣中剩餘氧含量可以推斷出催化轉換器的催化功能。為了使傳感器更快地進入工作狀態,每個氧傳感器都安裝有加熱器。氧傳感器的安裝位置如下圖所示。

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EA211發動機氧傳感器的安裝位置▲

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A888發動機氧傳感器的安裝位置▲

6. 爆燃傳感器

爆燃傳感器安裝在曲軸箱上,如下圖所示。爆燃傳感器用於識別氣缸內的爆燃燃燒。為了避免爆燃燃燒,除了電子調節點火時刻外,同時還伴有一個針對某氣缸的爆燃調節。

發動機上主要傳感器的位置、原理以及典型故障案例分析

發動機控制單元根據爆燃信號來調節發生爆燃的氣缸的點火角,直至不再出現爆燃。

若爆燃傳感器損壞或裝配不良導致信號中斷了,發動機管理系統就進入爆燃調節應急狀態,這時點火角都減小了,也就無法發揮出發動機的全部功率了。

若採用兩個爆燃傳感器的發動機某個爆燃傳感器信號發生中斷,相應氣缸組的點火角就減小,也就是說向“延遲”方向調整了一個安全點火角。這可能導致燃油消耗升高。爆燃傳感器正常的那個氣缸組的爆燃調節仍能正常工作。

7. 霍爾傳感器(凸輪軸位置傳感器)

霍爾傳感器也叫凸輪軸位置傳感器,安裝在凸輪軸殼體上的飛輪側或正時鏈條蓋板處,進氣和排氣凸輪軸的上方。該傳感器掃描具有特殊的凸輪外形的傳感器脈衝輪。

發動機上主要傳感器的位置、原理以及典型故障案例分析

霍爾傳感器(安裝在飛輪側凸輪軸蓋殼體上)▲

發動機上主要傳感器的位置、原理以及典型故障案例分析

霍爾傳感器(安裝在正時鏈條蓋板處)▲

其信號用於確定兩個凸輪軸的位置以及單個氣缸在工作循環中的位置。凸輪軸位置傳感器的信號以及發動機轉速傳感器的信號可用於識別1號氣缸的點火上止點以及凸輪軸的位置。這些信號用於確定噴射時間、點火時間以及調節凸輪軸。

如果兩個傳感器中的一個發生故障,則來自其他傳感器的相應信號將用作替代信號。如果兩個傳感器都發生故障,下一次發動機啟動的持續時間將明顯更長。在這兩種情況下,發動機轉速都會被限制在3000r/min,而且凸輪軸調節將停止。

8. 發動機轉速/曲軸位置傳感器

發動機轉速/曲軸位置傳感器集成在變速箱側的密封凸緣中。凸緣通過螺栓固定到氣缸體上,如下圖所示。該傳感器掃描曲軸上的傳感器脈衝輪。發動機控制單元可使用這些信號辨識發動機轉速。

發動機控制單元使用該信號確定計算所得的噴射時間、噴射持續時間和點火正時。此信號還和霍爾傳感器一起使用,用於確定曲軸和凸輪軸的位置關係以及凸輪軸調節的相關位置。

如果發動機轉速傳感器信號發生故障,會使用來自霍爾傳感器(凸輪軸位置傳感器)的信號作為替代信號。下一次發動機啟動會耗時更長,發動機轉速會被限制在3000r/min,扭矩將減少。

發動機上主要傳感器的位置、原理以及典型故障案例分析

發動機轉速/曲軸位置傳感器安裝位置▲

案例:發動機轉速/曲軸位置傳感器導致奧迪A6L發動機不好啟動,熄火後再也無法啟動
故障現象:該車上次更換離合器後就不好發動,“嗒嗒”地就是發動不了車,最後勉強啟動,再熄火後一直無法啟動。
故障檢測:
① 用VAG5052檢查發動機,電控系統有故障“曲軸位置傳感器信號不可信”。更換曲軸位置傳感器後故障依舊。
② 檢查發動機電腦J623至曲軸位置傳感器的電路,正常,供油壓力正常,高壓有火。
③ 通過曲軸位置傳感器安裝孔搖轉曲軸觀察到曲軸位置傳感器信號輪齒圈上有劃傷並且有兩個齒已斷裂。
④ 根據上述情況判斷為曲軸位置傳感器信號輪損壞。
⑤ 拆檢發動機後發現高壓油泵也損壞了。
原因分析:該車由於高壓油泵損壞後碎屑掉落,剛好卡在曲軸位置傳感器信號輪處,導致信號輪劃傷,因此引發了此故障。
故障排除:大修發動機,更換曲軸位置傳感器信號輪。

9. 凸輪軸調節閥

凸輪軸控制調節閥安裝在凸輪軸殼體內,並集成在發動機機油迴路中。如下圖所示為不同的發動機凸輪軸控制調節閥的安裝位置。

發動機上主要傳感器的位置、原理以及典型故障案例分析

發動機上主要傳感器的位置、原理以及典型故障案例分析

凸輪軸控制調節閥的作用是激活凸輪軸控制閥,將機油分配到葉輪式調節器中。根據所開啟的潤滑油道,將內轉子向“提前”或“延遲”方向進行調節,或將內轉子保持在原位。內轉子通過螺栓固定在進氣凸輪軸上,通過相同的方式進行調節。

如果某一個凸輪軸控制閥發生故障,將無法再進行凸輪軸調節。進氣凸輪軸保持在“延遲”位置,排氣凸輪軸保持在“提前”位置,會導致損失扭矩。

案例:凸輪軸調節閥引起的速騰發動機怠速不穩
故障現象:行駛中磕碰油底後,發動機怠速不穩。怠速時“遊車”現象嚴重,排氣管尾部能夠明顯聽到類似缺缸發出的“突突”聲。加速到中速和高速時一切正常。
故障診斷:
① 用VAS6150讀取發動機控制單元故障記憶,存有故障碼:P0016——氣缸列1,凸輪軸位置傳感器G40/發動機轉速傳感器G28佈置錯誤;
② 檢查正時狀態為正常;
③ 使用VAS6356讀取發動機凸輪軸位置傳感器G40和發動機轉速傳感器G28對應信號波形。根據發動機轉速傳感器G28和凸輪軸位置傳感器G40的波形狀態及對應關係,發現G40的波形有反應滯緩,檢查凸輪軸調整電磁閥工作波形(該波形為PWM控制波形)。通過凸輪軸位置傳感器G40與凸輪軸調節閥N205佔空比的對應狀態,說明凸輪軸調節閥N205的PWM信號正常,凸輪軸的信號雜波對應的凸輪軸調節閥N205的PWM信號無變化,說明是機械部件的凸輪軸位置傳感器致G40產生雜波。由於凸輪軸調整系統需要由機油驅動,因此檢查機油及壓力狀態條件,為正常;
原因分析:故障車由於凸輪軸調節機械閥卡滯導致配氣相位錯亂,引起氣門關閉時刻錯誤導致該故障的產生。
故障排除:根據以上分析檢查,拆檢凸輪軸調整的機械閥,發現機械閥中出現機械嚴重卡滯。將機械閥更換後啟動車輛並行駛測試,一切正常。
發動機上主要傳感器的位置、原理以及典型故障案例分析

本期內容來自:《汽車發動機維修入門到精通全圖解》(作者:於海東),更多精彩汽修知識,請關注“汽車維修技術與知識”(公號同名),每天為你推送一手、原創的優質內容,還可下載免費電子資料、加入維修交流探討群。

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