1.4.2 传感器
1.曲轴转速传感器
（1）作用 曲轴转速传感器用于曲轴位置精确计算以及发动机转速计算。曲轴转速传感器信号是发动机主控信号，ECU依据此信号和加速踏板信号等来确定基本喷油量。信号丢失时，发动机起动困难；严重时，发动机无法起动。
（2）工作原理 曲轴转速传感器依据电磁感应原理进行工作。曲轴转速传感器结构如图1-21所示，它由传感器本体和58齿（孔）信号盘组成。58齿信号盘由60齿信号盘演变而来。在信号盘外圆周上均匀分布有60齿（孔），然后去除相邻2个齿（孔），就得到了58齿（孔）信号盘。
图1-21 曲轴转速传感器结构
当发动机运行时，曲轴每旋转一周，传感器便产生58个循环波和1个大齿缺信号。大齿缺信号是个基准信号，ECU依据大齿缺信号可以确定1、6缸上止点位置。大齿缺信号产生后的216°（曲轴转角）位置即为1、6缸上止点。曲轴转速信号经分频电路处理后，ECU可以精确确定曲轴位置，精度到1°曲轴转角，这就为精确控制燃油喷射创造了条件。图1-22所示为曲轴转速传感器信号波形。
图1-22 曲轴转速传感器信号波形
（3）电路图 曲轴转速传感器电路如图1-23所示。曲轴转速传感器共有两个针脚：2.23为信号线，为ECU提供曲轴转速信号；2.19为回路线，通过ECU搭铁。
（4）检测要求 曲轴转速传感器可进行信号电压检测、电阻检测，还可以使用示波器检测信号波形。检测结果应符合表1-2要求。
图1-23 曲轴转速传感器电路
注意：曲轴位置传感器信号是主控信号，是ECU判定曲轴位置的依据。曲轴信号丢失，由凸轮轴信号替代；如果两信号同时丢失，发动机将不能起动。
表1-2 曲轴转速传感器的检测要求
2.凸轮轴位置传感器
（1）作用 产生气缸判别信号；作为曲轴转速的替代信号。
（2）工作原理 凸轮轴位置传感器依据电磁感应原理进行工作。凸轮轴位置传感器结构与曲轴转速传感器相同，所不同的是它的信号盘为7齿信号盘，如图1-24所示。7齿信号盘由6齿信号盘演变而来。在均分圆周的6齿圆盘中的两齿之间增加一标识齿，目的在于产生判缸信号。在凸轮轴位置传感器标识齿信号产生时，对应的曲轴转速传感器大齿缺信号之后的216°（曲轴转角）位置即为1缸压缩上止点。同步信号对应关系如图1-25所示。
图1-24 凸轮轴位置传感器信号盘
图1-25 同步信号
注意：凸轮轴信号用于判缸。因为燃油喷射需要在压缩上止点前进行。只有曲轴转速信号不能区分压缩上止点和排气上止点。如果油泵安装错误，会导致曲轴和凸轮轴信号不同步、发动机无法起动；而断开曲轴或凸轮轴位置传感器，能够起动发动机。
（3）电路图 凸轮轴位置传感器电路如图1-26所示。传感器共有两个针脚：2.09为信号线，为ECU提供判缸信号；2.10为回路线，通过ECU搭铁。
（4）检测要求 凸轮轴位置传感器可进行信号电压检测、电阻检测，还可以使用示波器检测信号波形。检测结果应符合表1-3要求。
图1-26 凸轮轴位置传感器电路
表1-3 凸轮轴位置传感器的检测要求
（5）故障模式 信号丢失时，发动机起动困难；当同步信号出错时，发动机将会进入跛行回家模式（1500r/min）；当同步信号同时丢失时，发动机无法工作。
学习提示：
后备模式1
在起动过程中，仅有凸轮轴信号时，ECU通过检测判缸齿（第一缸前的多余齿）确定当前柴油机的正确相位，从而按照正确的喷油时序喷射。
后备模式2
在起动过程中，仅有曲轴信号时，ECU检测到一个齿缺信号时，假定柴油机此时处于第一缸上止点前，并按照此假定控制喷油。如果假定正确，则发动机顺利着火，发动机转速上升，ECU按此假定维持运转直至发动机熄火；如果假定错误，发动机不能着火，转速不上升，ECU重新假定下一大齿缺位置为一缸进行尝试，如果发动机无其他故障，第二次尝试就会成功。
发动机装配时，要保证曲轴和高压油泵轴的正确相位关系，曲轴转速传感器和凸轮轴位置传感器信号才能保持同步。一缸压缩上止点时，信号盘正确位置如图1-27所示。
相位检查方法：如图1-28所示，拆下两个转速传感器，顺着曲轴旋转方向盘转曲轴，至曲轴转速传感器安装孔对正信号盘第九孔位置时停止。从凸轮轴位置传感器安装孔观察信号盘，如果标识齿刚好与安装孔对正则相位正确，反之则说明油泵安装错误。
图1-27 一缸压缩上止点时，信号盘位置
3.冷却液温度传感器
（1）作用 测量冷却液温度，用于冷起动喷油修正、目标怠速计算等，同时还用于修正喷油提前角、最大功率保护等。冷却液温度传感器的结构如图1-29所示。
图1-28 正确相位确认图
图1-29 冷却液温度传感器
1—针脚 2—壳体 3—热敏电阻
（2）工作原理 冷却液温度传感器是一个负温度系数的热敏电阻，其阻值随冷却液温度变化反比变化，如图1-30所示。当冷却液温度在20～80℃变化时，传感器电阻值变化范围为300～2500Ω。
冷却液温度传感器电路图如图1-31所示。冷却液温度传感器信号线也是电源线。冷却液温度传感器电阻与ECU内的精密电阻构成分压电路，信号电压与冷却液温度传感器电阻值成正比、与冷却液温度成反比。即
显然有：5V＞UA＞0
图1-30 冷却液温度传感器温度特性
图1-31 冷却液温度传感器分压原理
国Ⅲ发动机冷却液温度过高（高于105℃）时，发动机将会进入跛行回家模式，发动机转速限定在1500r/min以下；信号丢失时，发动机冷却液温度默认为-40℃。
（3）冷却液温度传感器的检测 冷却液温度传感器在不同温度下阻值应符合表1-4标准。
注意：冷却液温度传感器用于喷油量修正，信号失准或信号丢失会导致起动困难，排烟量增大。
表1-4 冷却液温度传感器阻值标准
（续）
4.轨压传感器
（1）作用 测量共轨管中的燃油压力，为ECU提供轨压信号，使ECU实现轨压监控。轨压传感器的结构如图1-32所示。轨压传感器失效后，PRV阀打开、回油升温、跛行回家。
（2）工作原理 轨压传感器电路如图1-33所示。轨压传感器共有3个端子，轨压信号范围为0.5～4.5V。接通点火开关为0.5V，怠速为1.2～1.5V（34～45MPa）。该传感器一旦损坏，按设定值替代，发动机将会进入跛行回家模式，转速限定在1500r/min以内。发动机正常工作时，轨压是变化的；如果轨压过低，发动机将无法起动。
图1-32 轨压传感器
图1-33 轨压传感器电路
注意：轨压传感器信号是重要的电控信号，如果信号失准或丢失，发动机工作会受到影响，甚至不着火。
5.进气压力温度传感器
（1）作用 进气压力温度传感器把进气压力传感器和进气温度传感器集成为一体，完成进气压力和进气温度检测。电路如图1-34所示。
温度传感器作用：测量进气温度，用于修正喷油量和喷油正时，也用于发动机过热保护。
压力传感器作用：监测进气压力，用于喷油调节。
图1-34 进气压力温度传感器电路
（2）工作原理 进气压力信号，怠速时信号电压为0.5～0.8V，其标准范围为0.2～4.8V，信号电压和进气压力成正比。进气温度信号，信号电压范围是0.5～4.8V，信号电压为反比信号，进气温度越高，信号电压越低。
（3）故障模式 进气温度过高时，发动机将会进入跛行回家模式，发动机转速被限定在1500r/min以内；进气温度信号丢失时，默认为0℃。
（4）进气温度传感器检测 进气温度传感器在不同温度条件下的电阻值应符合表1-5所列标准。
表1-5 进气温度传感器阻值标准
6.机油压力温度传感器
（1）作用 测量机油压力和温度，用于喷油修正和发动机保护。
（2）工作原理 机油压力信号范围为0.2～4.8V，信号电压与油压成正比。机油温度信号为0～5V，温度信号与机油温度成反比。机油压力温度传感器电路如图1-35所示。
（3）故障模式 机油温度过高时，发动机将会进入跛行回家模式，发动机转速被限定在1500r/min以内。机油温度信号丢失时，默认为-20℃。
图1-35 机油压力温度传感器电路
（4）检测 机油温度传感器在不同温度条件下的电阻值应符合表1-6标准。
表1-6 机油温度传感器阻值标准
学习提示：机油压力温度信号主要用于发动机保护。如果启用了保护功能，当机油压力、温度过高时，发动机将强制停机，防止诱发严重机械故障。如果机油压力、温度信号失效（如传感器和线路短路、断路等所致的信号超出正常可能范围），发动机将失去响应停机保护功能。
7.加速踏板位置传感器
（1）作用 产生踏板位置信号，作为控制喷油量的依据。
（2）原理 潍柴国Ⅲ发动机采用了1号和2号两个加速踏板位置传感器，两个传感器信号成2倍关系（图1-36）。当加速踏板位置传感器出现故障时，发动机将被锁定在1000r/min（高怠速状态）运转。
（3）检测 加速踏板位置传感器的检测利用诊断仪来完成。打开点火开关，完成诊断仪与ECU的连接，通过读取数据流，获取踏板信号值。从踏板放松（怠速位置）到踩到底，两个传感器信号电压值应线性同步变化，并与图1-36中的值相符。如果不符，则说明传感器或线路存在故障。
图1-36 APP1和APP2信号电压
学习提示：系统采用两个加速踏板位置传感器，可以起到故障检测的作用。如果有一个传感器及线路有故障，两个传感器信号电压的2倍关系将不成立，ECU便能认定踏板存在故障。踏板故障模式与其他跛行回家模式不同，当发动机转速被限定在1000r/min的固定转速、加速踏板失去作用时，应检查加速踏板。
8.车速传感器
车速传感器信号用于巡航控制。它属于电磁感应式速度传感器。车速传感器电路如图1-37所示，1.71为信号线，1.70为回路线，经ECU搭铁。
车速传感器信号为频率信号，占空比为50%，频率范围为0～1.5kHz，低电平电压为0.6～4.36V，高电平电压为4.7～12V。在一些车辆上车速信号从CAN线获取。
图1-37 车速传感器电路
学习提示：车速信号主要用于巡航控制。车速信号丢失，巡航系统将会关闭。如果车速信号被干扰，也会导致巡航无法启用。