沃尔沃B5254T12发动机电控系统元件结构与工作原理（上）

王宇超

1.发动机转速传感器（如图1所示）

发动机控制模块（ECM）由脉冲传感器的信号计算曲轴的位置和转速，由此确定活塞何时接近上止点（TDC）。然而它并无法由脉冲传感器的信号确定活塞是否位于燃烧位置（压缩冲程）或是排气门是否开启（排气冲程）。若要判定发动机在哪一运作周期，必须也取得凸轮轴传感器的信号才行。曲轴飞轮上的参考盖通过脉冲传感器时，电压和频率暂时降至零。发动机控制模块（ECM）由此可判定曲轴的位置。飞轮主体（固定在曲轴上的部分）的轮圈上焊有一个带冲印孔的钢环，冲印孔每隔6°一个。这种编排使得每个轮齿有一个孔，一个旋转有360°，每个孔之间6°意味着有60个孔。然而有两个孔没有冲印，以产生曲轴的参照位置（长间隔——轮齿缺失），参照位后的第一个轮齿位于汽缸1的上止点（TDC）前84°。发动机控制模块（ECM）也利用来自发动机转速感测器的信号来计算出发动机转速，其计算方法是算出每个时间单元的孔数量，以及车辆的方向。脉冲感测器使用的是霍耳效应。在飞轮上有一个含南北极的磁盘。当飞轮转动时，会产生朝向感测器的南北极交替，并产生一个正弦曲线。在脉冲感测器中，该正弦曲线会被转换成一个PWM 信号，并提供发动机控制模块（ECM）有关发动机转速的信息。脉冲传感器位于飞轮处（汽缸5处）。发动机转速传感器可以用发动机控制模块（ECM）做故障诊断，传感器信号（发动机转速）可以读取。

┃图1

2.凸轮轴传感器（如图2所示）

┃图2

凸轮轴位置（CMP）传感器的功能是探测凸轮轴齿侧面。该传感器的信号被发动机控制模块（ECM）用于确定凸轮轴的角度。每个凸轮轴都按照凸轮轴的旋转分成数个侧面（部分）。凸轮轴位置传感器利用由齿（齿按照每个侧面排列）组成的凸轮轴上的一个脉动轮来检测凸轮轴的侧面和位置。在凸轮轴调整（CVVT）期间也可使用关于凸轮轴位置的资料。请参阅：该传感器是一个具有永久性磁铁的磁性电阻器，在控制模块中接地并从控制模块获得5V 的电源。在凸轮轴脉动轮上的其中一个轮齿经过凸轮轴位置传感器时，信号从凸轮轴位置传感器传送到控制模块。信号在0和5V 之间变化。一个轮齿接触到凸轮轴传感器时信号高，而该轮齿离开凸轮轴传感器时信号低。每个凸轮轴都有一个凸轮轴位置传感器。凸轮轴位置传感器位于发动机右侧的凸轮轴旁。发动机控制模块（ECM）可以诊断凸轮轴位置传感器。

3.爆震传感器（如图3所示）

┃图3

爆震传感器（K S）的功能是监测发动机上的燃烧爆震。爆震可能会损坏发动机并降低发动机燃烧的效率。如果发动机控制模块（ECM）记录到任何一个汽缸上有爆震，在下一个燃烧阶段时在那个汽缸上的点火将被延迟。如果重复的点火延迟不能防止爆震，将会增加喷射时间。这有一个冷却的作用。该传感器由压电晶体所构成。如果有发动机爆震，震动（声波）穿过汽缸体传到爆震传感器。在爆震传感器压电材料中所引起的机械应力会产生一个电压。这信号被传送到发动机控制模块。信号对应于声波的频率和振幅。这使发动机控制模块可以确定发动机是否有爆震。发动机转速传感器用于确定发动机（哪个汽缸正在点火）的操作周期，从而确定哪个汽缸有爆震。凸轮轴传感器位于发动机左侧凸轮轴旁最靠近飞轮的位置。发动机控制模块可以诊断爆震传感器。

4.发动机温度传感器（如图4所示）

┃图4

发动机冷却液温度（ECT）传感器检查发动机冷却液的温度。需要发动机冷却液的温度使得发动机控制模块可以调节：

◆喷射时间

◆怠速速度

◆电动冷却风扇

◆点火提前

◆空调（A/C）压缩机的接合及分离

◆诊断功能

传感器是一个负温度系数（NTC）类型，由控制模块（信号）供应电源并在控制模块中接地。传感器中的电阻根据冷却液的温度改变。取决于传感器中的电阻，电压（信号）被传送到发动机控制模块。温度越低，电压越高（高电阻）。高的温度导致低的电压（低电阻）。发动机温度传感器位于进气歧管下方的节温器旁。发动机温度传感器可以用发动机控制模块做故障诊断，传感器测值可以读取。

5.充气压力传感器（如图5所示）

┃图5

（1）概览

增压压力传感器是一个组合式传感器，在同一组件中包含两个传感器：

◆空气压力传感器

◆温度传感器

增压压力传感器位于充气冷却器的上方部分。

（2）空气压力传感器

空气压力传感器检测充气冷却器（CAC）下游进气歧管中的压力。该传感器的信号主要由发动机控制模块用来检查确定达到了正确的增压压力。增压压力由涡轮增压器控制阀控制。该传感器是一个压电电阻器，在控制模块中接地并从控制模块获得5V的电源供应。

传感器电阻随进气歧管中的压力而改变，并且发出0.5～4.5V之间的信号。压力低时，电压也低；压力高时，电压也高。发动机控制模块（ECM）可以诊断空气压力传感器，传感器信号可以使用诊断工具用来读取。

（3）温度传感器

温度传感器检测充气冷却器之后的进气温度。发动机控制模块利用这一信息来计算增压压力控制并且计算喷注时间。控制模块还利用温度传感器信号来控制某些诊断功能。该传感器是一个NTC电阻器，在控制模块中接地并从控制模块获得电源（信号）。传感器电阻随进气温度而改变，并且向控制模块发出0.5～5V之间的信号。温度低时，电压高（高电阻）；温度高时，电压低（低电阻）。发动机控制模块可以诊断温度传感器。传感器信号可以用诊断工具读取。

6.涡轮控制阀（如图6所示）

┃图6

涡轮增压器（TC）控制阀用于打开和关闭进气歧管和涡轮增压器的压力伺服器之间的连接。该阀控制压力伺服器，影响增压压力控制（BPC）阀，从而影响增压压力。阀门是电磁阀，由系统继电器供电。当阀门要打开时，阀门在发动机控制模块中内部接地。通过用脉冲宽度调谐信号将阀门接地，可对阀门进行无级控制。该阀在备用位置（开路）时是关闭的。发动机控制模块可以对涡轮增压器阀进行诊断。涡轮增压器控制阀位于发动机的上方部分（在上方发动机底座附近）。

7.质量空气流量（MAF）传感器/进气温度（IAT）传感器（如图7所示）

┃图7

（1）概览

质量空气流量传感器是一个组合式传感器，在同一组件中包含两个传感器：

◆质量空气流量传感器

◆进气温度传感器

空气流量传感器位于空气过滤器罩壳旁。

（2）空气质量流量传感器

空气流量传感器计量被吸入到发动机中的空气量。它连续地传递关于进气空气量的信号到发动机控制模块。发动机控制模块使用该资料来计算：

◆喷射时间

◆燃油压力

◆点火正时

◆发动机负载

变速器控制模块（TCM）也用这资料来计算换挡。资料经由 CAN的高速侧从发动机控制模块传送到变速器控制模块。

质量空气流量传感器为热丝型。不同于其他类型的热丝，Denso系统中质量空气流量传感器使用的热丝有一陶瓷层。这就免除了对清洁燃烧功能的要求。质量空气流量传感器通过系统继电器提供蓄电池电压，并且在发动机控制模块内接地。来自传感器的信号为类比信号，约在0.5～4.5V之间变化。低空气流量（低质量）会造成低电压，高空气流量（高质量）会带来高电压。质量空气流量传感器可以通过发动机控制模块进行诊断，传感器的信号可以读取。

（3）进气温度（IAT）传感器

温度传感器检查进气歧管中进气的温度。发动机控制模块利用该资料来计算喷射时间。控制模块还使用温度传感器上的信号控制某些诊断功能。该传感器是一个NTC电阻器，在控制模块中接地并从控制模块获得电源（信号）。传感器中的电阻根据进气空气的温度而改变。这会为控制模块提供一个0.5～5V之间的信号。温度越低电压越高（高电阻）。高的温度导致低的电压（低电阻）。温度传感器可以通过发动机控制模块进行诊断，传感器的信号可以读取。

8.加热式含氧传感器（HO2S）

（1）前部加热式含氧传感器（如图8所示）

┃图8

小心！ 不可挤压或以任何其他方式损坏加热式含氧传感器的配线。也不可让加热式含氧传感器接触到油脂，因为脂肪中的油会影响空气的参考以及加热式含氧传感器的功能。同时，传感器主体连接电线所附着的区域也必须基于相同的理由应防止其受到污染。前方加热式含氧传感器用来为发动机控制模块提供关于三元触媒转换器（TWC）之前废气中剩余氧气含量的信息。这样发动机控制模块可以连续地检查燃烧状况使得λ= 1。λ= 1 对于触媒转换器的运作而言是理想的燃油 - 空气比率，即每1kg燃油含有14.7kg的空气。 加热式含氧传感器使用电流控制，其信号特征是线性的。在线性信号特征下，改变废气中含氧量时信号曲线振幅较低。探针由一个预热元件（请参阅“预热加热式含氧传感器”）和实际的含氧传感器组成。除其他成分之外含氧传感器是一个含有二氧化锆的氧敏感陶瓷体。控制模块向陶瓷体供电，后者与废气中所含的氧发生反应。这继而影响了发送到发动机控制模块的信号。为了确定排气管中的含氧量，加热式含氧传感器需要从周围空气获得参考空气。参考空气会经由空气管道或与传感器主体相连的电线附着区到达加热式含氧传感器当中。有一个前部加热式含氧传感器。加热式含氧传感器可以由发动机控制模块进行诊断并且读取其信号。控制模块可以用来读取计算出的lambda值，其来自加热式含氧传感器信号。

（2）后部加热式含氧传感器（如图9所示）

┃图9

小心！ 不可挤压或以任何其他方式损坏加热式含氧传感器的配线。也不可让加热式含氧传感器接触到油脂，因为脂肪中的油会影响空气的参考以及加热式含氧传感器的功能。同时，传感器主体连接电线所附着的区域也必须基于相同的理由应防止其受到污染。后方加热式含氧传感器用来为发动机控制模块提供有关三路触媒转换器之后的残留废气含氧量的信息。发动机控制模块利用这一信息来检查三路触媒转换器的功能。这一检查是在满足了触媒转换器诊断条件时进行的。后方加热式含氧传感器对燃油/空气混合的调节有微调的作用以及几乎无法测量到的影响。发动机控制模块可利用该信号优化来自于前方加热式含氧传感器的信号。加热式含氧传感器使用电压控制。信号特征是二元的。二元的信号特征使得在改变废气中的氧气含量时信号曲线的振幅明显地改变。否则它的组件和功能与前部加热式含氧传感器一样。有一个后部加热式含氧传感器。加热式含氧传感器可以由发动机控制模块进行诊断并且读取其信号。

（3）加热式含氧传感器的预热

加热式含氧传感器仅能在高于特定温度，后方大约 300℃与前方大约 700℃ 的温度下运作。正常的运作温度分别是在 300～900℃和700～900℃之间。加热式含氧传感器用电来预热以快速地达到运作温度。预热也是为了确保加热式含氧传感器能保持正常的运作温度并且防止发生冷凝而损坏加热式含氧传感器。传感器的加热线圈包含一个PTC电阻器。加热线圈由系统继电器供电，并且在发动机控制模块内部接地。为避免产生凝结而损坏加热式含氧传感器，一开始是从发动机控制模块提供脉动电流。视温度而定，其涉及凝结时的温度以及因为 PTC 电阻器内的温度会增加，故由于电阻器内的电阻增加，电流会降低并逐渐转变成为非脉动电流。前方加热式含氧传感器的加热时间很短，大约为 5～20s（视应用程序而定）。加热元件将加热式含氧传感器分别加热到大约 350℃或 700℃。探针维持这个度数以作为最低温度。 发动机控制模块可以诊断加热元件。

9.停车灯开关（如图10所示）

┃图10

停车灯开关的任务是提供关于制动踏板位置的信息给发动机控制模块。当按下制动踏板时信号会发送到发动机控制模块并关闭巡航定速控制（倘若其已启动）。有些版本类型则已结合停车灯开关并搭配制动踏板传感器而成为一个组件。其他类型则是以两个单独的零组件彼此共同安装在一起。停车灯开关从启动控制模块（SCU）（端子3 0）获得电源。在踩下制动踏板时，开关闭合，并有一个高信号（12V）被传送到发动机控制模块。发动机控制模块可以诊断停车灯开关。开关的状态可以用诊断工具读取。停车灯开关位于踏板盒上、在制动踏板旁边。

10.空调压力传感器（如图11所示）

┃图11

空调（A/C）压力传感器探测空调系统高压侧的压力。该传感器是线性的。它在控制模块中接地并且从控制模块获得5V的电流供应。一个线性的信号（在0～5V之间，取决于空调中的压力）被传送到控制模块。低压力产生低电压，高压力产生高电压。空调压力传感器受空调系统中高压管（细管）压力的作用。发动机控制模块可以诊断空调压力传感器。传感器数值可用诊断工具读取。

11.加速踏板位置传感器（如图12所示）

┃图12

加速踏板（A P）位置传感器的功能是提供加速踏板位置的相关信息给发动机控制模块和中央电子模块（CEM）。发动机控制模块使用该信息来展开节气门单元中的节气门至正确角度。加速踏板传感器是由一个具有两个非接触性感应式传感器的塑料支架所组成。传感器内最常见的可移动部分是与加速踏板相连，它会影响传感器内的固定零件以便提供踏板的位置。输出信号是一种脉冲宽度调谐信号即一种类比信号，这些输出信号均跟随加速踏板的位置。这些信号表示加速踏板的位置。脉冲宽度调谐信号会被传送到发动机控制模块。类比信号则会通过控制区域网络被传送到中央电子模块以及发动机控制模块。脉冲宽度调谐信号通常用于调节节气门角度。如果脉冲宽度调谐信号发生故障，模拟信号将被用作替代，除非它也被诊断为有故障。该传感器经由保险丝由系统继电器供应12V电源并且在车身接地。这一PWM信号与模拟信号一起用于加速踏板位置传感器的诊断。加速踏板位置传感器的信号可以使用诊断工具来读取。如果发动机控制模块检测到模拟信号和PWM信号之间有差异，就会产生一个诊断故障码（DTC），发动机控制模块然后会使用具有最低值的信号来进行控制。加速踏板位置传感器位于加速踏板托件上。

12.车外温度传感器（如图13所示）

┃图13

车外温度传感器的功能是探测车辆的环境温度。环境温度是需要来使发动机控制模块可以在其他之外，调节：

◆发动机冷却风扇（FC）

◆空调压缩机的排量

环境温度还在某些组件或功能出现故障时用作替代值及控制某些诊断功能。发动机控制模块会经由控制区域网络传送信息以便对其他的模块提供目前的车外温度。温度传感器是一个带负温度系数的电阻器，所谓的NTC型。它从控制模块获得供电。传感器中的电阻随车辆的环境温度而改变。这提供给发动机控制模块一个介于0～5V之间的信号。低温导致高电阻（高电压）。高温导致低电阻（低电压）。车外温度传感器位于左侧车门后视镜中。发动机控制模块可以诊断车外温度传感器。传感器数值可用诊断工具读取。

13.空气压力传感器进气（如图14所示）

┃图14

歧管绝对压力传感器用于探测节气门之后进气歧管中的快速压力变化。发动机控制模块在计算喷射时间时将来自该传感器的信号用作对质量空气流量传感器信号的补充。进气歧管绝对压力传感器是位于进气歧管的上方部分。这种半导体传感器在控制模块中接地，并从控制模块获得电源供应。进气歧管中的阻力使得传感器中的矽膜移动，发出一个0.5～4.5V的信号到控制模块。低压力导致低电压，高压力造成高电压。压力传感器可以用发动机控制模块做故障诊断，传感器信号可以读取。

14.燃油压力传感器/燃油温度传感器（如图15所示）

┃图15

（1）概览

燃油压力、燃油温度传感器是组合式的，既包括了燃油压力传感器，又包括了燃油温度传感器。该传感器探测燃油分配管中的燃油压力（绝对压力）和燃油温度。

燃油压力传感器位于燃油分配管末端上。燃油压力/燃油温度传感器可以通过发动机控制模块进行诊断，而它的信号（压力和温度）可以读取。