沃爾沃B5254T12發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)元件結(jié)構(gòu)與工作原理（上）

王宇超

1.發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器（如圖1所示）

發(fā)動機(jī)控制模塊（ECM）由脈沖傳感器的信號計算曲軸的位置和轉(zhuǎn)速，由此確定活塞何時接近上止點(diǎn)（TDC）。然而它并無法由脈沖傳感器的信號確定活塞是否位于燃燒位置（壓縮沖程）或是排氣門是否開啟（排氣沖程）。若要判定發(fā)動機(jī)在哪一運(yùn)作周期，必須也取得凸輪軸傳感器的信號才行。曲軸飛輪上的參考蓋通過脈沖傳感器時，電壓和頻率暫時降至零。發(fā)動機(jī)控制模塊（ECM）由此可判定曲軸的位置。飛輪主體（固定在曲軸上的部分）的輪圈上焊有一個帶沖印孔的鋼環(huán)，沖印孔每隔6°一個。這種編排使得每個輪齒有一個孔，一個旋轉(zhuǎn)有360°，每個孔之間6°意味著有60個孔。然而有兩個孔沒有沖印，以產(chǎn)生曲軸的參照位置（長間隔——輪齒缺失），參照位后的第一個輪齒位于汽缸1的上止點(diǎn)（TDC）前84°。發(fā)動機(jī)控制模塊（ECM）也利用來自發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速感測器的信號來計算出發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，其計算方法是算出每個時間單元的孔數(shù)量，以及車輛的方向。脈沖感測器使用的是霍耳效應(yīng)。在飛輪上有一個含南北極的磁盤。當(dāng)飛輪轉(zhuǎn)動時，會產(chǎn)生朝向感測器的南北極交替，并產(chǎn)生一個正弦曲線。在脈沖感測器中，該正弦曲線會被轉(zhuǎn)換成一個PWM 信號，并提供發(fā)動機(jī)控制模塊（ECM）有關(guān)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的信息。脈沖傳感器位于飛輪處（汽缸5處）。發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器可以用發(fā)動機(jī)控制模塊（ECM）做故障診斷，傳感器信號（發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速）可以讀取。

┃圖1

2.凸輪軸傳感器（如圖2所示）

┃圖2

凸輪軸位置（CMP）傳感器的功能是探測凸輪軸齒側(cè)面。該傳感器的信號被發(fā)動機(jī)控制模塊（ECM）用于確定凸輪軸的角度。每個凸輪軸都按照凸輪軸的旋轉(zhuǎn)分成數(shù)個側(cè)面（部分）。凸輪軸位置傳感器利用由齒（齒按照每個側(cè)面排列）組成的凸輪軸上的一個脈動輪來檢測凸輪軸的側(cè)面和位置。在凸輪軸調(diào)整（CVVT）期間也可使用關(guān)于凸輪軸位置的資料。請參閱：該傳感器是一個具有永久性磁鐵的磁性電阻器，在控制模塊中接地并從控制模塊獲得5V 的電源。在凸輪軸脈動輪上的其中一個輪齒經(jīng)過凸輪軸位置傳感器時，信號從凸輪軸位置傳感器傳送到控制模塊。信號在0和5V 之間變化。一個輪齒接觸到凸輪軸傳感器時信號高，而該輪齒離開凸輪軸傳感器時信號低。每個凸輪軸都有一個凸輪軸位置傳感器。凸輪軸位置傳感器位于發(fā)動機(jī)右側(cè)的凸輪軸旁。發(fā)動機(jī)控制模塊（ECM）可以診斷凸輪軸位置傳感器。

3.爆震傳感器（如圖3所示）

┃圖3

爆震傳感器（K S）的功能是監(jiān)測發(fā)動機(jī)上的燃燒爆震。爆震可能會損壞發(fā)動機(jī)并降低發(fā)動機(jī)燃燒的效率。如果發(fā)動機(jī)控制模塊（ECM）記錄到任何一個汽缸上有爆震，在下一個燃燒階段時在那個汽缸上的點(diǎn)火將被延遲。如果重復(fù)的點(diǎn)火延遲不能防止爆震，將會增加噴射時間。這有一個冷卻的作用。該傳感器由壓電晶體所構(gòu)成。如果有發(fā)動機(jī)爆震，震動（聲波）穿過汽缸體傳到爆震傳感器。在爆震傳感器壓電材料中所引起的機(jī)械應(yīng)力會產(chǎn)生一個電壓。這信號被傳送到發(fā)動機(jī)控制模塊。信號對應(yīng)于聲波的頻率和振幅。這使發(fā)動機(jī)控制模塊可以確定發(fā)動機(jī)是否有爆震。發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器用于確定發(fā)動機(jī)（哪個汽缸正在點(diǎn)火）的操作周期，從而確定哪個汽缸有爆震。凸輪軸傳感器位于發(fā)動機(jī)左側(cè)凸輪軸旁最靠近飛輪的位置。發(fā)動機(jī)控制模塊可以診斷爆震傳感器。

4.發(fā)動機(jī)溫度傳感器（如圖4所示）

┃圖4

發(fā)動機(jī)冷卻液溫度（ECT）傳感器檢查發(fā)動機(jī)冷卻液的溫度。需要發(fā)動機(jī)冷卻液的溫度使得發(fā)動機(jī)控制模塊可以調(diào)節(jié)：

◆噴射時間

◆怠速速度

◆電動冷卻風(fēng)扇

◆點(diǎn)火提前

◆空調(diào)（A/C）壓縮機(jī)的接合及分離

◆診斷功能

傳感器是一個負(fù)溫度系數(shù)（NTC）類型，由控制模塊（信號）供應(yīng)電源并在控制模塊中接地。傳感器中的電阻根據(jù)冷卻液的溫度改變。取決于傳感器中的電阻，電壓（信號）被傳送到發(fā)動機(jī)控制模塊。溫度越低，電壓越高（高電阻）。高的溫度導(dǎo)致低的電壓（低電阻）。發(fā)動機(jī)溫度傳感器位于進(jìn)氣歧管下方的節(jié)溫器旁。發(fā)動機(jī)溫度傳感器可以用發(fā)動機(jī)控制模塊做故障診斷，傳感器測值可以讀取。

5.充氣壓力傳感器（如圖5所示）

┃圖5

（1）概覽

增壓壓力傳感器是一個組合式傳感器，在同一組件中包含兩個傳感器：

◆空氣壓力傳感器

◆溫度傳感器

增壓壓力傳感器位于充氣冷卻器的上方部分。

（2）空氣壓力傳感器

空氣壓力傳感器檢測充氣冷卻器（CAC）下游進(jìn)氣歧管中的壓力。該傳感器的信號主要由發(fā)動機(jī)控制模塊用來檢查確定達(dá)到了正確的增壓壓力。增壓壓力由渦輪增壓器控制閥控制。該傳感器是一個壓電電阻器，在控制模塊中接地并從控制模塊獲得5V的電源供應(yīng)。

傳感器電阻隨進(jìn)氣歧管中的壓力而改變，并且發(fā)出0.5～4.5V之間的信號。壓力低時，電壓也低；壓力高時，電壓也高。發(fā)動機(jī)控制模塊（ECM）可以診斷空氣壓力傳感器，傳感器信號可以使用診斷工具用來讀取。

（3）溫度傳感器

溫度傳感器檢測充氣冷卻器之后的進(jìn)氣溫度。發(fā)動機(jī)控制模塊利用這一信息來計算增壓壓力控制并且計算噴注時間?？刂颇K還利用溫度傳感器信號來控制某些診斷功能。該傳感器是一個NTC電阻器，在控制模塊中接地并從控制模塊獲得電源（信號）。傳感器電阻隨進(jìn)氣溫度而改變，并且向控制模塊發(fā)出0.5～5V之間的信號。溫度低時，電壓高（高電阻）；溫度高時，電壓低（低電阻）。發(fā)動機(jī)控制模塊可以診斷溫度傳感器。傳感器信號可以用診斷工具讀取。

6.渦輪控制閥（如圖6所示）

┃圖6

渦輪增壓器（TC）控制閥用于打開和關(guān)閉進(jìn)氣歧管和渦輪增壓器的壓力伺服器之間的連接。該閥控制壓力伺服器，影響增壓壓力控制（BPC）閥，從而影響增壓壓力。閥門是電磁閥，由系統(tǒng)繼電器供電。當(dāng)閥門要打開時，閥門在發(fā)動機(jī)控制模塊中內(nèi)部接地。通過用脈沖寬度調(diào)諧信號將閥門接地，可對閥門進(jìn)行無級控制。該閥在備用位置（開路）時是關(guān)閉的。發(fā)動機(jī)控制模塊可以對渦輪增壓器閥進(jìn)行診斷。渦輪增壓器控制閥位于發(fā)動機(jī)的上方部分（在上方發(fā)動機(jī)底座附近）。

7.質(zhì)量空氣流量（MAF）傳感器/進(jìn)氣溫度（IAT）傳感器（如圖7所示）

┃圖7

（1）概覽

質(zhì)量空氣流量傳感器是一個組合式傳感器，在同一組件中包含兩個傳感器：

◆質(zhì)量空氣流量傳感器

◆進(jìn)氣溫度傳感器

空氣流量傳感器位于空氣過濾器罩殼旁。

（2）空氣質(zhì)量流量傳感器

空氣流量傳感器計量被吸入到發(fā)動機(jī)中的空氣量。它連續(xù)地傳遞關(guān)于進(jìn)氣空氣量的信號到發(fā)動機(jī)控制模塊。發(fā)動機(jī)控制模塊使用該資料來計算：

◆噴射時間

◆燃油壓力

◆點(diǎn)火正時

◆發(fā)動機(jī)負(fù)載

變速器控制模塊（TCM）也用這資料來計算換擋。資料經(jīng)由 CAN的高速側(cè)從發(fā)動機(jī)控制模塊傳送到變速器控制模塊。

質(zhì)量空氣流量傳感器為熱絲型。不同于其他類型的熱絲，Denso系統(tǒng)中質(zhì)量空氣流量傳感器使用的熱絲有一陶瓷層。這就免除了對清潔燃燒功能的要求。質(zhì)量空氣流量傳感器通過系統(tǒng)繼電器提供蓄電池電壓，并且在發(fā)動機(jī)控制模塊內(nèi)接地。來自傳感器的信號為類比信號，約在0.5～4.5V之間變化。低空氣流量（低質(zhì)量）會造成低電壓，高空氣流量（高質(zhì)量）會帶來高電壓。質(zhì)量空氣流量傳感器可以通過發(fā)動機(jī)控制模塊進(jìn)行診斷，傳感器的信號可以讀取。

（3）進(jìn)氣溫度（IAT）傳感器

溫度傳感器檢查進(jìn)氣歧管中進(jìn)氣的溫度。發(fā)動機(jī)控制模塊利用該資料來計算噴射時間。控制模塊還使用溫度傳感器上的信號控制某些診斷功能。該傳感器是一個NTC電阻器，在控制模塊中接地并從控制模塊獲得電源（信號）。傳感器中的電阻根據(jù)進(jìn)氣空氣的溫度而改變。這會為控制模塊提供一個0.5～5V之間的信號。溫度越低電壓越高（高電阻）。高的溫度導(dǎo)致低的電壓（低電阻）。溫度傳感器可以通過發(fā)動機(jī)控制模塊進(jìn)行診斷，傳感器的信號可以讀取。

8.加熱式含氧傳感器（HO2S）

（1）前部加熱式含氧傳感器（如圖8所示）

┃圖8

小心！ 不可擠壓或以任何其他方式損壞加熱式含氧傳感器的配線。也不可讓加熱式含氧傳感器接觸到油脂，因?yàn)橹局械挠蜁绊懣諝獾膮⒖家约凹訜崾胶鮽鞲衅鞯墓δ堋Ｍ瑫r，傳感器主體連接電線所附著的區(qū)域也必須基于相同的理由應(yīng)防止其受到污染。前方加熱式含氧傳感器用來為發(fā)動機(jī)控制模塊提供關(guān)于三元觸媒轉(zhuǎn)換器（TWC）之前廢氣中剩余氧氣含量的信息。這樣發(fā)動機(jī)控制模塊可以連續(xù)地檢查燃燒狀況使得λ= 1。λ= 1 對于觸媒轉(zhuǎn)換器的運(yùn)作而言是理想的燃油 - 空氣比率，即每1kg燃油含有14.7kg的空氣。 加熱式含氧傳感器使用電流控制，其信號特征是線性的。在線性信號特征下，改變廢氣中含氧量時信號曲線振幅較低。探針由一個預(yù)熱元件（請參閱“預(yù)熱加熱式含氧傳感器”）和實(shí)際的含氧傳感器組成。除其他成分之外含氧傳感器是一個含有二氧化鋯的氧敏感陶瓷體?？刂颇K向陶瓷體供電，后者與廢氣中所含的氧發(fā)生反應(yīng)。這繼而影響了發(fā)送到發(fā)動機(jī)控制模塊的信號。為了確定排氣管中的含氧量，加熱式含氧傳感器需要從周圍空氣獲得參考空氣。參考空氣會經(jīng)由空氣管道或與傳感器主體相連的電線附著區(qū)到達(dá)加熱式含氧傳感器當(dāng)中。有一個前部加熱式含氧傳感器。加熱式含氧傳感器可以由發(fā)動機(jī)控制模塊進(jìn)行診斷并且讀取其信號。控制模塊可以用來讀取計算出的lambda值，其來自加熱式含氧傳感器信號。

（2）后部加熱式含氧傳感器（如圖9所示）

┃圖9

小心！ 不可擠壓或以任何其他方式損壞加熱式含氧傳感器的配線。也不可讓加熱式含氧傳感器接觸到油脂，因?yàn)橹局械挠蜁绊懣諝獾膮⒖家约凹訜崾胶鮽鞲衅鞯墓δ?。同時，傳感器主體連接電線所附著的區(qū)域也必須基于相同的理由應(yīng)防止其受到污染。后方加熱式含氧傳感器用來為發(fā)動機(jī)控制模塊提供有關(guān)三路觸媒轉(zhuǎn)換器之后的殘留廢氣含氧量的信息。發(fā)動機(jī)控制模塊利用這一信息來檢查三路觸媒轉(zhuǎn)換器的功能。這一檢查是在滿足了觸媒轉(zhuǎn)換器診斷條件時進(jìn)行的。后方加熱式含氧傳感器對燃油/空氣混合的調(diào)節(jié)有微調(diào)的作用以及幾乎無法測量到的影響。發(fā)動機(jī)控制模塊可利用該信號優(yōu)化來自于前方加熱式含氧傳感器的信號。加熱式含氧傳感器使用電壓控制。信號特征是二元的。二元的信號特征使得在改變廢氣中的氧氣含量時信號曲線的振幅明顯地改變。否則它的組件和功能與前部加熱式含氧傳感器一樣。有一個后部加熱式含氧傳感器。加熱式含氧傳感器可以由發(fā)動機(jī)控制模塊進(jìn)行診斷并且讀取其信號。

（3）加熱式含氧傳感器的預(yù)熱

加熱式含氧傳感器僅能在高于特定溫度，后方大約 300℃與前方大約 700℃ 的溫度下運(yùn)作。正常的運(yùn)作溫度分別是在 300～900℃和700～900℃之間。加熱式含氧傳感器用電來預(yù)熱以快速地達(dá)到運(yùn)作溫度。預(yù)熱也是為了確保加熱式含氧傳感器能保持正常的運(yùn)作溫度并且防止發(fā)生冷凝而損壞加熱式含氧傳感器。傳感器的加熱線圈包含一個PTC電阻器。加熱線圈由系統(tǒng)繼電器供電，并且在發(fā)動機(jī)控制模塊內(nèi)部接地。為避免產(chǎn)生凝結(jié)而損壞加熱式含氧傳感器，一開始是從發(fā)動機(jī)控制模塊提供脈動電流。視溫度而定，其涉及凝結(jié)時的溫度以及因?yàn)?PTC 電阻器內(nèi)的溫度會增加，故由于電阻器內(nèi)的電阻增加，電流會降低并逐漸轉(zhuǎn)變成為非脈動電流。前方加熱式含氧傳感器的加熱時間很短，大約為 5～20s（視應(yīng)用程序而定）。加熱元件將加熱式含氧傳感器分別加熱到大約 350℃或 700℃。探針維持這個度數(shù)以作為最低溫度。 發(fā)動機(jī)控制模塊可以診斷加熱元件。

9.停車燈開關(guān)（如圖10所示）

┃圖10

停車燈開關(guān)的任務(wù)是提供關(guān)于制動踏板位置的信息給發(fā)動機(jī)控制模塊。當(dāng)按下制動踏板時信號會發(fā)送到發(fā)動機(jī)控制模塊并關(guān)閉巡航定速控制（倘若其已啟動）。有些版本類型則已結(jié)合停車燈開關(guān)并搭配制動踏板傳感器而成為一個組件。其他類型則是以兩個單獨(dú)的零組件彼此共同安裝在一起。停車燈開關(guān)從啟動控制模塊（SCU）（端子3 0）獲得電源。在踩下制動踏板時，開關(guān)閉合，并有一個高信號（12V）被傳送到發(fā)動機(jī)控制模塊。發(fā)動機(jī)控制模塊可以診斷停車燈開關(guān)。開關(guān)的狀態(tài)可以用診斷工具讀取。停車燈開關(guān)位于踏板盒上、在制動踏板旁邊。

10.空調(diào)壓力傳感器（如圖11所示）

┃圖11

空調(diào)（A/C）壓力傳感器探測空調(diào)系統(tǒng)高壓側(cè)的壓力。該傳感器是線性的。它在控制模塊中接地并且從控制模塊獲得5V的電流供應(yīng)。一個線性的信號（在0～5V之間，取決于空調(diào)中的壓力）被傳送到控制模塊。低壓力產(chǎn)生低電壓，高壓力產(chǎn)生高電壓?？照{(diào)壓力傳感器受空調(diào)系統(tǒng)中高壓管（細(xì)管）壓力的作用。發(fā)動機(jī)控制模塊可以診斷空調(diào)壓力傳感器。傳感器數(shù)值可用診斷工具讀取。

11.加速踏板位置傳感器（如圖12所示）

┃圖12

加速踏板（A P）位置傳感器的功能是提供加速踏板位置的相關(guān)信息給發(fā)動機(jī)控制模塊和中央電子模塊（CEM）。發(fā)動機(jī)控制模塊使用該信息來展開節(jié)氣門單元中的節(jié)氣門至正確角度。加速踏板傳感器是由一個具有兩個非接觸性感應(yīng)式傳感器的塑料支架所組成。傳感器內(nèi)最常見的可移動部分是與加速踏板相連，它會影響傳感器內(nèi)的固定零件以便提供踏板的位置。輸出信號是一種脈沖寬度調(diào)諧信號即一種類比信號，這些輸出信號均跟隨加速踏板的位置。這些信號表示加速踏板的位置。脈沖寬度調(diào)諧信號會被傳送到發(fā)動機(jī)控制模塊。類比信號則會通過控制區(qū)域網(wǎng)絡(luò)被傳送到中央電子模塊以及發(fā)動機(jī)控制模塊。脈沖寬度調(diào)諧信號通常用于調(diào)節(jié)節(jié)氣門角度。如果脈沖寬度調(diào)諧信號發(fā)生故障，模擬信號將被用作替代，除非它也被診斷為有故障。該傳感器經(jīng)由保險絲由系統(tǒng)繼電器供應(yīng)12V電源并且在車身接地。這一PWM信號與模擬信號一起用于加速踏板位置傳感器的診斷。加速踏板位置傳感器的信號可以使用診斷工具來讀取。如果發(fā)動機(jī)控制模塊檢測到模擬信號和PWM信號之間有差異，就會產(chǎn)生一個診斷故障碼（DTC），發(fā)動機(jī)控制模塊然后會使用具有最低值的信號來進(jìn)行控制。加速踏板位置傳感器位于加速踏板托件上。

12.車外溫度傳感器（如圖13所示）

┃圖13

車外溫度傳感器的功能是探測車輛的環(huán)境溫度。環(huán)境溫度是需要來使發(fā)動機(jī)控制模塊可以在其他之外，調(diào)節(jié)：

◆發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)扇（FC）

◆空調(diào)壓縮機(jī)的排量

環(huán)境溫度還在某些組件或功能出現(xiàn)故障時用作替代值及控制某些診斷功能。發(fā)動機(jī)控制模塊會經(jīng)由控制區(qū)域網(wǎng)絡(luò)傳送信息以便對其他的模塊提供目前的車外溫度。溫度傳感器是一個帶負(fù)溫度系數(shù)的電阻器，所謂的NTC型。它從控制模塊獲得供電。傳感器中的電阻隨車輛的環(huán)境溫度而改變。這提供給發(fā)動機(jī)控制模塊一個介于0～5V之間的信號。低溫導(dǎo)致高電阻（高電壓）。高溫導(dǎo)致低電阻（低電壓）。車外溫度傳感器位于左側(cè)車門后視鏡中。發(fā)動機(jī)控制模塊可以診斷車外溫度傳感器。傳感器數(shù)值可用診斷工具讀取。

13.空氣壓力傳感器進(jìn)氣（如圖14所示）

┃圖14

歧管絕對壓力傳感器用于探測節(jié)氣門之后進(jìn)氣歧管中的快速壓力變化。發(fā)動機(jī)控制模塊在計算噴射時間時將來自該傳感器的信號用作對質(zhì)量空氣流量傳感器信號的補(bǔ)充。進(jìn)氣歧管絕對壓力傳感器是位于進(jìn)氣歧管的上方部分。這種半導(dǎo)體傳感器在控制模塊中接地，并從控制模塊獲得電源供應(yīng)。進(jìn)氣歧管中的阻力使得傳感器中的矽膜移動，發(fā)出一個0.5～4.5V的信號到控制模塊。低壓力導(dǎo)致低電壓，高壓力造成高電壓。壓力傳感器可以用發(fā)動機(jī)控制模塊做故障診斷，傳感器信號可以讀取。

14.燃油壓力傳感器/燃油溫度傳感器（如圖15所示）

┃圖15

（1）概覽

燃油壓力、燃油溫度傳感器是組合式的，既包括了燃油壓力傳感器，又包括了燃油溫度傳感器。該傳感器探測燃油分配管中的燃油壓力（絕對壓力）和燃油溫度。

燃油壓力傳感器位于燃油分配管末端上。燃油壓力/燃油溫度傳感器可以通過發(fā)動機(jī)控制模塊進(jìn)行診斷，而它的信號（壓力和溫度）可以讀取。