汽修毕业论文 大众迈腾传感器的检测与维修.doc

大众迈腾传感器的检测与维修摘要本文对大众汽车和车用传感器中常用的传感器作了简介并就大众车系中各系列轿车的传感器故障产生原因及对汽车发动机的影响并提出了检测维护方法以及对现代汽车传感器的发展趋势作了介绍关键字大众迈腾传感器检测维修目录第一章引言第二章发动机常见传感器第三章氧感器的故障与检测氧传感器的作用及其故障原因氧传感器的故障诊断第四章迈腾轿车自动空调系统检修案例第五章现代汽车传感器的发展趋势结束语参考文献第一章引言大众汽车公司是世界十大汽车公司之一1937年5月28日创始人世界著名的汽车设计大师费尔迪南特波尔舍在奔驰公司的支持下创建了大众开发公司同年9月改为大众汽车股份有限公司大众汽车公司是德国最大也是最年轻的汽车公司是一家国际性集团公司总部位于德国沃尔夫斯堡的大众集团是全球领先的汽车制造商之一同时也是欧洲最大的汽车生产商在全球最大的汽车市场西欧大约每5辆新车中就有1辆来自大众集团大众公司生产汽车以外同时兼营汽车销售汽车运输汽车租凭汽车信贷银行以及住宅等作为汽车产品以生产大众型小轿车和轻型货车著称于世其著名汽车品牌有甲壳虫马球高尔夫奥见面礼80奥迪100奥迪200海风帕塞特波尔舍桑塔纳捷达等大众汽车公司经营汽车产品占主要地位是一个在全世界许多国家都有汽车活动的跨车汽车集团大众汽车顾名思义是为大众生产的汽车在沃尔斯堡的大众汽车城里第一批甲壳虫问世但仅仅生产了630辆就因二次世界大战而停产二战后大众公司划归西德政府汽车生产又逐步恢复由于甲壳虫车价格低廉这种汽车很快风靡德国和欧洲1955年甲壳虫出口到100多个国家1981年甲壳虫停产时已经累计生产2000万辆打破福特T型车的世界纪录随着甲壳虫的畅销大众汽车公司也成长为一个强大的世界汽车生产集团它在西班牙墨西哥等许多国家都建立起汽车生产厂和销售公司继甲壳虫后大众公司推出80年代世界最畅销的高尔夫汽车从而成为欧洲最大的汽车商1974年用新技术装备起来的新型高尔夫车诞生高尔夫车生产线1983年创下了在不足5个月的时间里生产10万辆轿车的世界纪录截止1988年6月累计生产1000万辆成为取代甲壳虫的畅销车种大众集团的业务分为两大品牌在集团之下奥迪和大众各自独立管理其品牌群并负责从中创造利润奥迪品牌群包括奥迪SEAT和兰博基尼Lamborghini3个品牌大众品牌群包括大众客车斯柯达Skoda宾利Bentley和布加迪Bugatti4个品牌各个品牌均有其自己的标识自主经营产品从超经济的紧凑车型耗油率仅为3升100公里到豪华型小轿车应有尽有商用车品牌负责集团的商用车产品大众汽车公司的德文VolksWagenwerk意为大众使用的汽车标志中的VW为全称中头一个字母标志象是由三个用中指和食指作出的V组成表示大众公司及其产品必胜必胜必胜早在1978年大众汽车集团就与中华人民共和国代表团进行谈判并于1984年10月在人民大会堂签订第一个合资合同成立上海大众汽车有限公司简称上海大众合资企业的首期工程自1984年至1990年共投资10亿元人民币它使上海大众当时具有年单班生产3万辆整车和10万台发动机两班的生产能力当1994年二期工程完成时二期工程又追加投资25亿人民币上海大众已形成年产20万台桑塔纳轿车和15万台发动机的生产能力1997年其整车年生产能力达到了30万台上海大众自开始成立就坚持走零部件国产化的道路继1991年率先突破60实现五大总成国产化成为全国轿车行业第一家获散件进口免许可证单位后1993年国产化率进一步突破801994年又达到了851997年增至929据统计仅1995年由于国产化所节省的外汇额就高达147亿5千万人民币上海大众连续十余年始终荣居全国十大最佳合资企业金榜如今已有一百多万辆桑塔纳轿车奔驰在中国的大地上1997年上海大众实现产值311亿元利润32亿元这一切成就与合资各方真诚合作不断扩大再生产分不开的双方坚持将盈利留在企业内不断滚动投入累计投资额由1985年的近5千万元增至1996年的56亿元增加了100多倍使上海大众的生产能力在短短的七年中增加五倍一汽大众汽车有限公司简称一汽大众是大众汽车公司与中国第一汽车集团公司的合资公司也是大众集团在中国的第二家合资企业1990年11月20日在人民大会堂合资双方签订合资合同1991年2月8日合资公司正式成立项目总投资约89亿元人民币注册资本约225亿元其中大众集团占40一汽占601997年8月通过国家验收1998年4月30日通过德国莱茵技术监督顾问有限公司tuev公司和中国汽车认证委员会质量体系认证中心iso9001质量体系认证并于2002年月12月19日获得iso14001环境管理体系认证证书项目总投资1113亿元人民币注册资本371亿元人民币主导产品是捷达系列轿车奥迪系列宝来系列速腾及迈腾轿车捷达轿车是德国大众集团的主力车型一汽大众公司结合中国国情对该车型进行了持续不断的改进使之更适合中国的运行环境和使用条件自1991年投放中国市场以来其优良的整车动力性经济性操作可靠性及安全性得到全国广大用户的认可并在2002年2003年连续二年获得国内单一品牌销售冠军2006年和2007年随着中国市场的不断成熟一汽大众投产了迈腾和速腾他们采用了PQ35和PQ46平台世界领先全系标配ESP这是同级车绝无仅有的还有诸如双区自动空调FSI发动机电子手刹42米超长激光焊接等等成为该级别的王者2008年一汽大众的3年努力终结硕果自主研发的新宝来问世他的出世在很大程度上标志着一汽大众的成功经过快速发展一汽大众生产销售每年都以3050的速度递增累计向国家上交的税金已大大超过建厂投资目前一汽大众全员劳动生产率为316辆人年达到国际汽车工业劳动生产率水平一汽大众取得了非凡的业绩在一汽集团一汽大众销量利润贡献度最大在大众集团一汽大众劳动生产率增长率和人均利润率名列前茅德国大众集团前任董事长皮埃希博士评价说一汽大众已经发展成为实力强大效益卓著的企业上海大众与一汽大众的发展不仅有力地带动了一大批零部件配套厂的迅速发展而且还吸引了一大批外国企业来华投资现在大众公司在全国的配套厂已有700家其中450家已开始批量供货配套厂中逾150家为中外合资企业此外还有60多家正在进行合资谈判大众公司还在全国各地建立了现代化的营销与售后服务网络形成了以大众合资企业为核心辅以直接配套厂及其它间接供货和原材料工厂以及遍布全国的先进营销与售后服务网络组成的一个完整的汽车工业体系第二章发动机常见传感器随着电子技术的发展汽车电子化程度不断提高通常的机械系统已经难以解决某些与汽车功能要求有关的问题而被电子控制系统代替传感器的作用就是根据规定的被测量的大小定量提供有用的电输出信号的部件亦即传感器把光时间电温度压力及气体等的物理化学量转换成信号的变换器传感器作为汽车电控系统的关键部件它直接影响汽车的技术性能的发挥目前普通汽车上大约装有1020只传感器高级豪华轿车则更多这些传感器主要分布在发动机控制系统底盘控制系统和车身控制系统中大众TSI是一套双增压技术高性能的发动机在发动机排量不变的情况下能够吸入越多的氧气分子再配合燃油喷射系统提供的更多的汽油那么可以输出更高的动力本文将对大众迈腾TSI上采用的主要传感器的结构及其工作原理作一综述一进气岐管压力温度传感器进气压力与温度传感器集成在一起安装在进气岐管上进气温度传感器采用负温度系数热敏电阻热敏电阻式传感器灵敏度高响应特性较好但线性差适用温度较低其作用是由于进气的密度随温度变化而改变所以发动机控制单元必须根据进气温度信号对喷油量进行修正以获得最佳的空燃比进气岐管压力传感器信号作用进气压力传感器能依据发动机的负荷状况测出进气岐管中绝对压力的变化将其转换电压信号与转速信号一起发送给发动机控制单元作为基本的喷油量依据二冷却液温度传感器和冷却液温度的特征值存储于发动机控制单元中实际的冷却液温度值通过循环系统中两个不同的点识别并且传输给发动机控制单元一个电压信号冷却液温度实际值安装于冷却液法兰的冷却液出口处冷却液温度实际值安装于散热器前出水口处发动机控制单元通过比较温度值和调节散热器电子扇冷却液温度传感器冷却液温度传感器是负温度系数热敏电阻安装在缸盖的冷却液的接头上将冷却液温度传送给发动机控制单元其具体作用如下信号作用发动机控制单元利用冷却液温度传感器信号修正喷油量同时与散热器出水口温度传感器进行比较控制冷却风扇的转速通过为仪表等控制单元提供信号其电路图如图所示图冷却液温度传感器和三凸轮轴位置相位传感器凸轮轴位置传感器安装在发动机排气端侧壁上监测安装在凸轮轴齿轮上的靶轮上的位置信号作用发动机控制单元利用凸轮轴位置传感器产生的信号识别缸上止点位置四氧传感器氧化锆氧传感器结构图如图所示是利用氧化锆陶瓷敏感元件测量排气管道中的氧电势陶瓷材料表面多孔能够允许空气的氧分子在其中扩散陶瓷在温度较高时成为导电体如果电极两面上的氧含量不一样的话电极两侧就会有一个电压形成当时混合气完全燃烧外侧电极面无氧分子存在这时输出电压就会产生一个突变氧传感器通过探测废气中含氧量的多少能获得上次喷油时间过长或过短的信号并将该信号修正氧传感器是完成混合气闭环控制的重要组件它又称传感器其外侧电极面暴露在废气流中而其内侧电极面与外界空气相接触该传感器由一个特殊陶瓷体或构成在它的表面涂有透气性好的铂电极混合气通过氧传感器闭环调节后能将空燃比控制在之间范围内从而得到一个最佳的混合气浓度同时也使废气中的有害物排放量大大减少氧传感器在满足下述条件后才能进行正常调节发动机温度氧传感器温度发动机在怠速或部分负荷下工作为了使氧传感器迅速加热尽早正常工作在氧传感器中装有加热装置图氧化锆式氧传感器保护套管内表面铂电极层氧化锆陶瓷体外表面铂电极层多孔氧化锆保护层线束接头图氧传感器的输出电压特性当氧传感器的电动势经内的转换后如图所示变为信息输入到微机中与判别值进行比较当电动势高于判别值时即空燃比较浓时反馈控制使其变稀当电动势低于判别值时反馈控制使其变浓五爆震传感器爆震传感器是检测发动机缸体振动情况以供电子控制器用来识别发动机爆震工况震传感器是一种振动加速度传感器它装在发动机气缸体上传感器的敏感元件为一压电晶体发动机爆震时发动机振动通过传感器内的质块传递到晶体上压电晶体由于受质块振动产生的压力在两个极面上产生电压把振动转化为电压信号传递给发动机控制单元根据爆震传感器传递来的信号对点火提前角进行修正从而使点火提前角的值始终处于最佳状态当爆震传感器发生故障发动机控制单元在一定条件下能够检测到并能使发动机转入故障应急状态下结构控制图如图所示图爆震传感器六节气门开度传感器节气门开度传感器实质上是与节气门轴相连的旋转式可变电阻器其结构如图所示在节气门的怠速开度下传感器的输出电压为而在全开时传感器输出电压为在安装时因为是以怠速时的开度为基准进行调整的所以全开时输出电压值是参考值此外在检测时应该注意只能在点火开关闭合的状态下测量传感器的输出电压值还有在怠速开度下有时基准电压偏离规定的基准值这时首先确定节气门的限位器是否在规定位置上然后根据情况决定是否需要重新调整传感器图节气门开度传感器的结构与特性节气门轴连接臂刷假电刷电阻基体利用节气门开度传感器输出的信号可进行下列项目的控制减速时中断供油加速加浓减速稀释以及重负荷时全开加浓修正作为节气门开度传感器的可变电阻器将电压信号输入到中经转换后成为输入信息进入微机中节气门开度传感器与的连接如图所示图节气门开度传感器与的连接电路内的基准电压加到传感器上经分压后再送入中在点开关断开的情况下上述的电压无法加到传感器上所以无法以电压作为确认开度的基准七曲轴位置传感器曲轴位置传感器的作用是检测曲轴及发动机转速提供给作为确定点火正时及工作顺序的基准信号是计算机控制的点火系统中最重要的传感器其作用是检测上止点信号曲轴转角信号和发动机转速信号并将其输入计算机从而使计算机能按气缸的点火顺序发出最佳点火时刻指令曲轴位置传感器有三种型式电磁脉冲式曲轴位置传感器霍尔效应式曲轴位置传感器光电效应式曲轴位置传感器曲轴位置传感器型式不同其控制方式和控制精度也不同曲轴位置传感器一般安装于曲轴皮带轮或链轮侧面有的安装于凸轮轴前端霍尔式曲轴位置传感器是利用霍尔效应的原理产生与曲轴转角相对应的电压脉冲信号的它是利用触发叶片或轮齿改变通过霍尔元件的磁场强度从而使霍尔元件产生脉冲的霍尔电压信号经放大整形后即为曲轴位置传感器的输出信号其电路图如图所示图曲轴位置传感器电路图第三章氧感器的故障与检测一氧传感器的作用及其故障原因由于环保的要求汽车在排气系统中装有三元催化器以减少汽车的一氧化碳碳氢化合物氮氧化物的排放量由于三元催化器在理想空燃比附近时净化率最高所以必须控制发动机工作在理想空燃比很窄的范围内发动机每次工作循环的喷油由装在排气管中的氧传感器反馈给发动机的中微机根据氧传感器的反馈信号修正喷油量达到燃烧最完全如图所示为氧传感器的电路图氧传感器电路图由于汽车尾气及排气温度的原因使氧传感器的工作条件极其恶劣因此造成一般无加热器的氧传感器的寿命约为万公里而有加热器的氧传感器的寿命比无加热器长万公里氧传感器的失效过程都是缓慢进行的首先是它的响应速度变慢输出信号的幅度变低最后是输出信号不变化或完全没有信号输出这时就会有故障代码出现发动机检查灯或故障指示灯也会亮除了由于使用年限或行驶里程的增加而导致氧传感器的正常失效外氧传感器还可能因汽油中含铅或冷却液中的硅胶腐蚀而提前失效氧传感器的衬垫在维修过程中被拆掉所造成的尾气泄漏也会导致氧传感器提前失效还有一些潜在的因素例如燃油压力过高喷油器损坏发动机电脑和传感器损坏以及操作不当等也都可能导致氧传感器提前失效然而导致氧传感器提前失效的首要原因是由发动机混合气过浓所造成的炭堵塞由于氧传感器的失效微机得不到氧传感器的反馈信号也就无法修正喷油量使怠速时供给发动机过浓或过稀的混合气造成发动机断火工作不稳加速滞后二氧传感器的故障诊断对氧传感器的故障诊断可从以下几方面入手一发动机冷态下怠速运转时发动机加热器的电源输出端端子的电压为左右如果没有加热电压则氧传感器必然工作不良二如果加热器的电源输出端端子的电压正常则接下来应检查氧传感器内加热电阻的好坏拔开氧传感器的导线连接器用电阻表检测氧传感器的端子和间的电阻其电阻值应符合标准值一般正常值为几欧姆如电阻值无穷大或为零则说明电阻开路或短路则须更换氧传感器三发动机在中高速运转时发动机的氧传感器的信号输入端的电压应处于的跳跃状态如长时间处于或时可能是氧传感器故障也可能是发动机其它部件故障这时我们要对氧传感器的基本性能进行测试以区分这几种可能性测试采用示波器方法有两种增加空气法和增加燃料法示波器的接法虽然氧传感器有其作用电压但其安培数相当小也就很容易受到杂讯的干扰因此在选探针时建议使用的探针然而你也可以使用的探针不过很容易有杂讯的产生再者有些车型的氧传感器本身即有些微的杂讯电压存在容易造成误判由于氧传感器必須与电脑保持讯号的接通因此我們不可能拔开插头直接测量在这里我们使用常见的背插法也就是利用类似大头针的针状物插入传感器背后的插座由于插座与线端通常有防水橡皮因此只要小心地延着橡胶細縫插入即可这样並不会破坏到原线束或插座此外在这里我们不建议使用线束穿剌法增加空气法首先我们利用最简单的方法拔开真空管強迫发动机吸入更多的空气找出一条真空管須在节气门之后这样才有真空吸力存在另外在选择所要拆下的真空管时須注意一点此条真空管必須不会影响到发动机混合控制例如燃油压力阀整阀如果拆下此真空管的话将会造成较大的燃烧压力使得怠速测试时混合比会有较高的現象而造成测试的数据有所误差当发动机处于较浓的状态拔开真空管这时氧传感器的电压会马上下降当发动机原本处于较稀的状态氧传感器的电压將维持不变但注意一点若是翼板式热线式的空气流量計当拔开真空管较不会影响到流量计的电压输出变化因此电脑回馈反应的动作就有所延迟虽然会將空气过量系数调整到但速度较慢所以它的曲线将维持较长时间的低电压此时可额外地加入燃料強迫发动机提高混合比此方法对于氧传感器长时间低电压有极佳的判断但如何选择燃料种类呢一般以市售的化油器清洗剂或是积碳清洗喷剂便是相当适合的选择由于其中含极高易燃氧化的物质所以能夠在短时间內增加发动机供油的浓度我们可预先拔开一条真空管並将它塞住这时可以观查氧传感器的反应电压如果都一直持续在低混合的状态这时可以利用喷剂並喷入少許的量于真空管內此时发动机的混合比將会急速地升高此时氧传感器电压也将立即作出反应由于量不多因此高混合维持的时间並不长稍后將恢复原來的状态这时我们即可判断氧传感器是否在作用着第三章迈腾轿车自动空调系统检修案例故障现象一辆年产一汽大众迈腾轿车据用户反映该车开空调时出风口无冷风吹出电子扇也不转检查分析使用故障诊断仪进行检测查询到偶发性故障码制冷系统压力低于下限值连接空调压力歧管表测量空调系统静态压力为压力正常通过歧管表试着放出管路内的制冷剂结果放出的只有空气这说明空调管路内没有制冷剂将空调系统重新抽真空并确认系统没有泄漏后充入规定量的制冷剂但空调仍不工作触摸低压空调管无制冷迹象对于大众车系平台以上的车型空调系统使用了变排量空调压缩机并采用了新的控制方式空调系统控制单元接收来自发动机控制单元的指令以决定是否使空调系统工作同时根据设定的温度外部环境温度和车内温度蒸发器温度以及制冷管路压力的变化等因素对空调压缩机电磁阀的占空比进行控制从而实现压缩机内部斜盘的倾斜位置发生改变最终实现了变排量和制冷效果的改变因为变排量压缩机随着发动机的工作一直运转即无论空调处于打开还是关闭状态空调压缩机的多楔带始终驱动压缩机连续运转空调关闭时制冷剂流量被降低所以维修人员无法像定排量压缩机那样从电磁离合器是否吸合来判断压缩机的工作状态而应该使用故障诊断仪进行诊段打开空调使用对空调系统的数据流进行监控从诊断仪上可以看到空调准备就绪和输入的结果为空调高挡压缩机状况为压缩机接通空调系统压力为空调准备就绪和输入的结果为空调高挡说明发动机控制单元能够接收到空调开关的请求信号压缩机状况为接通说明发动机控制单元采集了相关传感器数据后认为符合空调系统工作的条件从而提高发动机怠速转速同时使空调压缩机处于了接通状态但是显示的空调系统压力为却是不符合标准的对于迈腾轿车空调系统正常工作时高压一般为以上显然过低这么低的压力达不到空调系统制冷的最低要求再读取其他数据块空调系统的风扇要求为冷却风扇启动占空比为空调系统的风扇要求为说明风扇在压缩机接通状态下不运转也进一步说明空调压缩机实际工作状态是异常的压缩机实际工作状态可以通过空调控制单元的组数据流来监测实测数据为空调压缩机电磁阀电流为正常为压缩机转速为正常为空调系统负荷为正常为检测至此判断此车故障点应为空调压缩机电磁阀无工作电流基本可以排除空调压缩机内部机械故障电磁阀安装在压缩机的后端准备拔下上的线束插头进一步检测发现线束插头较松当即插实后空调可以正常工作而且风扇开始运转此时读取各测量数据块图空调系统压力为空调系统的风扇要求为冷却风扇启动占空比为读取电磁阀的数据电流从到逐渐升高空调系统负荷从逐渐上升至一般要达到以上时空调制冷才有效故障排除对松动的电磁阀线束插头进行妥善处理试车确认空调系统恢复正常回顾总结虽然该车的故障并不复杂通过其他常规的检测方法也能够找到故障但是在此想要说明的是对于自动空调的维修如果能够充分利用故障诊断仪很多时候可以准确地找到故障点特别是在检修比较复杂的空调故障时往往能够对故障的检修很有帮助第五章现代汽车传感器的发展趋势由于传感器在电控系统中的重要作用所以世界各国对其理论研究新材料应用产品开发都非常重视金刚石的耐热性好热稳定性高在真空中以上表面才开始出现炭化在大气中也要在以上才开始炭化利用这一特性制作适用于高温的热敏传感器从常温到范围内进行温度监测与控制并且适用在高温且有腐蚀气体的恶劣环境下使用性能稳定使用寿命长可用于发动机中高温测量此外金刚石在高温下形变率很高利用这一特性可制作高温环境下使用的振动传感器和加速度传感器与其它材料振动膜相结合可作为高温耐腐蚀灵敏度高的压力传感器用于振动检测以及发动机气缸压力等测量光导纤维型传感器由于抗干扰性强灵敏度高重量轻体积小适于遥测等特点正受到人们的普遍重视目前已有不少成熟的产品问世如光纤转矩传感器温度振动压力流量等传感器在开发利用新材料同时由于微电子技术和微机械加工技术发展传感器正向微型化多功能化智能化方向发展微型化传感器利用微机械的加工技术将微米级的敏感元件信号调理器数据处理装置集成封装在一块芯片上由于体积小价格便宜便于集成等特点可以提高系统测试精度例如把微型压力传感器和微型温度传感器集成在一起同时测出压力和温度便可通过芯片内运算消去压力测量中的温度影响目前已有不少微型传感器面世如压力传感器加速度传感器用于防撞的硅加速度传感器等在汽车轮胎内嵌入微型压力传感器可以保持适当充气避免充气过量或不足从而节约燃油多功能化使传感器能够同时检测个或个以上的特性参数而智能传感器由于带有专用计算机因而具有智能特点此外传感器响应时间输出与计算机的接口等问题也是重要的研究课题随着电子技术的发展车用传感器的技术必将趋于完善总结时光荏苒不知不觉三年大学时光即将告别很多熟悉的身影也许就将从身边永远的失落了想对我的恩师同学朋友所有我所认识与不认识的人对校园里的花草树木错落有致的校园建筑对这一切的一切说声谢谢大学时光即将结束首先我衷心地感谢曾经指导我帮助我的老师尤其是我的毕业设计导师陈晓军老师在陈晓军老师的悉心指导和严格要求下我顺利的完成了毕业设计同时他严谨的治学态度和谦和的为人给我留下了深刻的印象从课题选择方案论证到具体设计无不凝聚着陈晓军老师的心血和汗水使我始终感受着导师的精心指导和无私的关怀本设计能够顺利的完成也归功于各位任课老师的认真负责使我能够很好的掌握和运用专业知识并在设计中得以体现正是有了他们的悉心帮助和支持才使我的毕业论文顺利完成在此向恩师们再次表示由衷的谢意感谢他们三年来的辛勤栽培同时经过制作这次毕业设计使我的理论知识和实际操作能力都得到一个很大的提高强化了对汽车各种传感器基本构造与工作原理的掌握并对汽车基本故障的排除有了进一步的理解与掌握毕业设计也是对我这三年来所学知识的一个检测课题设计能够顺利的完成要归功于我的导师以及大学三年来我的任课老师们在此我再次对陈晓军老师以及我所有的任课老师表示衷心的感谢和崇高的敬意参考文献汽车传感器识别与检测图解宋福昌著北京电子工业出版社汽车电器设备构造与维修刘晓岩著北京机械工业出版社汽车典型电控系统构造与维修谢福泉著北京人民交通出版社汽车传感器使用与检修王银陈丙辰著北京金盾出版