一、节气门位置传感器波形分析。 1.线性输出型节气门位置传感器信号波形分析。 (1)波形检测方法。 ①连接好波形测试设备,探针接传感器信号输出端子,鳄鱼夹搭铁。 ②打开点火开关,发动机不运转,慢慢地让节气门从关闭位置到全开位置,并重新返回节气门关闭位置。慢慢地反复这个过程几次。这时波形应如图2-22所示铺开在显示屏上。 (2)波形分析：线性输出型节气门位置传感器信号波形如图2-23所示。 查阅车型规范手册,以得到精确的电压范围,通常传感器的电压应从怠速时的低于1V到节气门全开时的低于5V。波形上不应有任何断裂、对地尖峰重大跌落。应特别注意在前1/4节气门开度中的波形,这是在驾驶中最常用到传感器膜片的部分。传感器的前1/8-1/3的膜片通常首先磨损。
有些车辆有两个节气门位置传感器。一个用于发动机控制,另一个用于变速器控制。发动机节气门位置传感器传来的信号与变速器节气门位置传感器操作相对应变速器节气门位置传感器在怠速运转时产生低于5V电压,在节气门全开时变到低于1V。
特别应注意达到2.8V处的波形,这是传感器的膜片容易损坏或断裂的部分。
在传感器中磨损或断裂的膜片不能向发动机ECU提供正确的节气门位置信息,所以发动机ECU不能为发动机计算正确的混合气命令,从而引起汽车驾驶性能问题。
如果波形异常,则更换线性输出型节气门位置传感器。
2.开关量输出型节气门位置传感器信号波形分析。
开关量输出型节气门位置传感器的信号波形检测同线性输出型节气门位置传感器。它是由两个开关触点构成的一个旋转开关。一个常闭触点构成怠速开关,节气门处在怠速位置时,它位于闭合状态,将发动机ECU的怠速输入信号端接地,发动机ECU接到这个信号后,即可使发动机进入怠速控制,或者控制发动机“倒拖”状态时停止喷射燃油;另一个常开触点(构成全功率触点),节气门开度达到全负荷状态时,将发动机ECU的全负荷输入信号端接地,发动机ECU接到这个信号后,即可使发动机进入全负荷加浓控制状态。
开关量输出型节气门位置传感器的信号波形及其分析如图2-24所示。如果波形异常,则应更换开关量输出型节气门位置传感器。
二、进气压力传感器(MAP)波形分析。
进气压力传感器种类较多,按其检测原理可分为压敏电阻式、电容式、膜盒式、表面弹性波式等。在D型电控燃油喷射系统中应用最多的是压敏电阻式、电容式两种。
如图2-25、图2-27所示。
1.模拟式进气压力传感器。
模拟式进气压力传感器在发动机感测到的真空度直接对应产生可变的电压输出信号。它是一个三线传感器,有5V参考电源,其中两条线是参考电源的正负极,另一条是给电脑的输出信号。
(1)模拟式进气压力传感器测试：关闭所有附属电气设备,起动发动机,并使其怠速运转,怠速稳定后,检查怠速输出信号电压。做加速和减速试验,应有如图2-26所示的波形出现。
①将发动机转速从怠速增加到节气门全开(加速过程中节气门缓速打开),并持续2s,不宜超速。
②再减速回到怠速状况,持续约2s。
③再急加速至节气门全开,然后再回到怠速。
④将波形定位在屏幕上,观察波形并与波形图比较。
也可以用手动真空泵对其进行抽真空测试,观察真空表读数值与输出电压信号的对应关系。
(2)模拟式进气压力传感器波形分析：从汽车资料中可查到各种不同车型在不同的真空度下的输出电压值,将这些参数与示波器显示的波形进行比较。通常进气压力传感器的输出电压在怠速时是1.25V,当节气门全开时略低于5V,全减速时接近0V。
大多数进气压力传感器在真空度高时(全减速时是24inHg,1inHg=3386.39pa)产生低的电压信号(接近0V),而真空值低时(全负荷时接近3inHg)产生高的电压信号(接近5V),也有些进气压力传感器设计成与此相反的方式,即当真空度增高时输出电压也增高。
当进气压力传感器有故障时,可以查阅维修手册,波形的幅度应保持在接近特定的真空度范围内,波形幅度的变化不应有较大的偏差。当传感器输出电压不能随发动机真空值变化时,在波形图上可明显看出来,同时发动机将不能正常工作。
有些克莱斯勒汽车的进气压力传感器在损坏时,不论真空度如何变化输出电压不变。
有些系统,如克莱斯勒汽车通常显示出许多电子杂波,甚至在 NORMAL采集方式,在波形上还有许多杂波,通常四缸发动机有杂波,因为在两个进气行程间真空波动比较多,通用汽车进气压力传感器杂波最少。
如果波形杂乱或干扰太大,不用担心。因为这些杂波在传送到控制模块后,控制模块中的信号处理电路会清除杂波干扰。
2.数字输出进气压力传感器。
这种压力传感器产生的是频率调制式数字信号,它的频率随进气真空而改变,当没有真空时,输出信号频率为160Hz,怠速时真空度为19imHg,它产生约150Hz的输出,检测时应按照维修手册中的资料来确定真空度和输出频率信号关系,数字输出进气压力传感器也是一个三线传感器,用5V电源给它供电。
(1)数字输出进气压力传感器测试：打开点火开关,但不起动发动机,用手动真空泵给进气压力传感器施加不同的真空度,并观察示波器的波形显示。
确定判定参数:幅值、频率、形状是相同的,精确性和重复性好,幅值接近5V,频率随真空度变化,形状(方波)保持不变。
确定在给定真空度的条件下,传感器能发出正确的频率信号。
(2)数字输出进气压力传感器波形分析：波形的幅值应该是满5V的脉冲,同时形状正确,例如波形稳定,矩形主角正确,上升沿垂直。频率与对应的真空度应符合维修资料给定的值(图2-28)。
订能的缺陷和参数值的偏差主要是不正确颜率值,脉冲宽度变短,不正常波形等(图2-29)。
三、温度传感器波形分析。
大多数温度传感器如:燃油温度传感器(FT)、进气温度传感器(IAT)和发动机冷却液温度传感器(ECT)是负温度系数(NTC)的热敏电阻,用半导体材料做成的电阻。这种传感器的电阻随着传感器温度的增加面减小,部分传感器用它们外壳作为接地,因此它只有一条信号线。
这些传感器由控制模块提供5V参考电源供电,同时它们将与温度成比例的电压反送给控制模块(PCM)。典型的FT、IAT和EOT传感器的电阻变化范围是,在-40℃时约为10kΩ,在130°时约为50Ω。
1.燃油温度传感器。
燃油温度传感器(FT)通常检测发动机的燃油管道中的温度,当用示波器或万用表测量燃油温度传感器时,你所读出的是NTC电阻两端的电压降,当较低温度时传感器两端电阻及电压降比较高,而温度高时,传感器电阻及两端电压降则变低。
燃油温度传感器的波形测试除了故障与温度有关外,应从发动机完全冷的状况下开始测试,当得到故障与温度有关时,从被怀疑的温度范围开始可能是比较好的方法。
起动发动机,然后加速至2500r/min,并保持,让示波器中的波形从左向右在屏幕上完全显示出来(图2-30),定住波形,停止检测,这时传感器已经通过了汽车全部的运行范围,如果故障是间或发生在行驶中,这可能还将有必要在路试中测试。
传感器的电压显示范围在≤5V(当发动机完全是冷机时),在运行温度范围内大约下降1~2V,这个直流(DC)信号的判定的关键尺度是电压幅度,这个传感器在任何温度下都应该发出平稳幅度的电压信号。
当燃油温度传感器开路时将出现向上直到参考电压值的尖峰。
当燃油温度传感器对地短路时将出现向下直到接地电压值的尖峰。
2.进气温度传感器。
进气温度传感器(图2-31)通常用于检测进气管中的空气温度,当用示波器或万用表测试时,从表中读出的是传感器热敏电阻两端电压降,进气温度低时,传感器电阻值及电压降就高,进气温度高时传感器的电阻值和电压降就低。
(1)进气温度传感器波形测试：除非发现的故障依赖于温度,否则应在发动机完全冷的情况下开始进行测试。用这种方法,可以更好地从怀疑有故障的温度段开始测试。
起动发动机加速至2500r/min,稳住转速看示波器屏幕上波形从左端开始直到右端结束，示波器上时间轴每格5s,总共一次记录传感器工作为50s,将屏幕上的波形定住,停止测试。波形如图2-32所示。
此时,传感器已经通过从完全冷的发动机到全部的工作范围,测试进气温度传感器的另一种方法是用喷射清洗剂或水喷雾器喷射传感器,这样会使传感器降温,当打开点火开关，发动机又转动的情况下,喷射传感器波形电压会向上升。
(2)进气温度传感器波形分析说明：按照制造厂的资料确定输出电压范围,通常传感器的电压应在3-5V(完全冷车状态)之间,在运行温度范围内电压降在1-2V之间,这个直流信号的关键是电压幅度,在各种不同温度下传感器必须给出对应的输出电压信号。
当进气温度传感器电路开路时将出现电压向上直到接地电压值的尖峰。
当进气温度传感器电路对地短路时将出现电压向下直到参考电压值为0。
3.冷却液温度传感器。
发动机冷却液温度传感器(图2-33)安装在冷却液出口处,它向ECU提供一个随冷却液温度变化的模拟信号。ECU根据冷却液温度信号来确定点火正时、怠速控制和喷油量。另外，氧传感器控制、减速断油和蒸发排放系统等功能也基于发动机冷却液温度传感器的输出信号系统进行工作。
(1)冷却液温度传感器波形测试：如果你正观察的问题与温度有关,可以从全冷态的发动机开始试验步骤。如果故障与温度的变化无关,可以直接从怀疑的温度范围(从顾客处了解到的等)开始试验是较好的。起动发动机,在2500r/min下保持节气门不变,直至轨迹从屏幕的左侧至屏幕右侧,在6s/D下,看起来好像不变,但这仅仅10min后按示波器上RUN/HOUD按钮以冻结显示的波形,传感器现已通过整个运行范围,从全冷态至正常工作温度。
(2)冷却液温度传感器波形分析说明如图2.34所示为冷却液温度传感器波形分析。
通常冷车时传感器的电压应在3-5V(全冷态)之间,然后随着发动机运转减少至运行正常温度时的1V左右。直流信号的判定性度量是幅度。在任何给定温度下,好的传感器必须产生稳定的反馈信号,发动机冷却液温度电路的开路将使电压波形出现向上的尖峰(到参考电压值),发动机冷却液温度电路的闭路将产生向下尖峰(到接地值)。
缩短时基轴转速至200ms/D或更短对捕获在正常采集方式下快速和间歇性故障是有用的。
些克莱斯勒公司和通用汽车公司生产的轿车在52℃时(约1.25V)串进一个1kΩ电阻回路,这使得波形先开始呈约1.25V,形成一向上的阶跃,波形上跳至3.7V,然后继续下降至完全升温,电压约2V。通常,这对克莱斯勒公司和通用汽车公司生产的轿车来说是正常的。
四、爆燃传感器波形分析。
爆燃传感器的结构如图2-35~图2-37所示,它们是交流信号发生器,但又与其他大多数汽车交流信号发生器大不相同。除了像磁电式曲轴和凸轮轴位置传感器一样探测转轴的速度和位置,它们也探测振动或机械压力。与定子和磁阻器不同,它们通常是压电装置。它们是由能感知机械压力或振动(例如发动机爆燃时能产生交流电压)的特殊材料构成。
点火过早,废气再循环不良,低标号燃油等原因引起的发动机爆燃会造成发动机损坏。
爆燃传感器向电脑(有的通过点火控制模块)提供爆燃信号,使得电脑能重新调整点火正时以阻止进一步爆燃。它们实际上是充当点火正时反馈控制循环的“氧传感器”角色。
爆燃传感器安放在发动机体或气缸的不同位置。当振动或敲缸发生时,它产生一个小电压峰值,敲缸或振动越大,爆燃传感器产生峰值就越大。一定高的频率表明是爆燃或敲缸,爆燃传感器通常设计成测量5~15kHz范围的频率。当控制单元接收到这些频率时,电脑重修正点火正时,以阻止继续爆燃。爆燃传感器通常十分耐用,所以传感器只会因本身失效而损坏。
1.爆燃传感器波形测试。
打开点火开关,不起动发动机,用一些金属物敲击发动机(在传感器附近的地方)。
在敲击发动机体之后,紧接着在示波器显示上应有一振动,敲击越重,振动幅度就越大。
从一种形式的传感器至下一种传感器的峰值电压将有些变化。爆燃传感器是极耐用的。
最常见的爆燃传感器失效的方式是传感器根本不产生信号—这通常是因为某些东西碰伤,它会造成传感器物理损坏(传感器内晶体断裂,这就使它不能使用)。波形显示只是一条直线,但如果你转动发动机或敲击传感器时的波形是平线,检查传感器和示波器的连接,确定该回路没有接地,然后再判断传感器是否失效。
2.爆燃传感器顶部波形分析。
爆燃传感器顶部波形分析如图2-38所示。
波形的峰值电压(峰高度或振幅)和频率(振荷的次数)将随发动机的负载和转速而增加,如果发动机因点火过早、燃烧温度不正常、废气再循环不正流动等引起爆燃或敲击声,其幅度和频率也增加。
为进行关于爆燃传感器的试验,必须改变示波器的电压分度至50mV/D。
五、车速传感器波形分析。
车速传感器检测电控汽车的车速,控制模块用这个输入信号来控制发动机怠速,自动变速器的变矩器锁止,自动变速器换档及发动机冷却风扇的开闭和巡航定速等其他功能。车速传感器的输出信号可以是磁电式交流信号,也可以是霍尔式数字信号或者是光电式数字信号。车速传感器通常安装在驱动桥壳或变速器壳内,车速传感器信号线通常装在屏蔽的外套内,这是为了消除高压电线及车载电话或其他电子设备产生的电磁及射频干扰,用于保证电子通信不产生中断,防止造成驾驶性能变差或其他问题。在汽车上磁电式及光电式传感器是应用最多的两种车速传感器,在欧洲、北美和亚洲的各种汽车上比较广泛采用车速(VSS)传感器、曲轴转角(CKP)传感器和凸轮轴转角(CMP)传感器来共同进行车速的控制,同时还可以用它来感受其他转动部位的速度和位置信号等,例如压缩机离合器等。
1.磁电式车速传感器。
磁电式车速传感器(图2-39)是一个模拟交流信号发生器,它们产生交变电流信号,通常由带两个接线柱的磁心及线圈组成。这两个线圈接线柱是传感器输出的端子,当由铁质制成的环状翼轮(有时称为磁组轮)转动经过传感器时,线圈里将产生交流电压信号。
磁组轮上的轮齿将逐个产生一一对应的系列脉冲,其形状是一样的。输出信号的振幅(峰对峰电压)与磁组轮的转速成正比,信号的频率大小正比于磁组轮的转速大小。传感器磁心与磁组轮间的气隙大小对传感器的输入信号的幅度影响极大,如果在磁组轮上去掉一个或多个齿就可以产生同步脉冲来确定上止点的位置。这会引起输出信号频率的改变,而在齿减少时输出信号幅度也会改变,发动机控制模块或点火模块正是靠这个同步脉冲信号来确定触发点火时间或燃油喷射时刻的。
(1)磁电式车速传感器波形测试：可以将系统驱动轮顶起,来模拟行驶时的条件,也可以将汽车示波器的测试线加长,在行驶中进行测试。
(2)磁电式车速传感器波形分析说明：磁电式车速传感器波形如图2-40所示,车轮转动后,波形信号在示波器显示中心处的0V线上开始上下跳动,并随着车速的提高跳动越来越高。波形显示与例子十分相似,这个波形是在大约30mile/h(1mile/h=1.6km/h)的速度下记录的,它又不像交流信号波形,车速传感器产生的波形与曲轴和凸轮轴传感器的波形的形状特征是十分相似的。
2.霍尔式车速传感器。
霍尔效应传感器(开关)在汽车应用中是十分特殊的,这主要是由于变速器周围空间位置冲突。霍尔效应传感器是固体传感器,它主要应用在曲轴转角传感器和凸轮轴位置传感器上,用于开关点火和燃油喷射电路触发,它还应用在其他需要控制转动部件的位置和速度控制模块电路中。
霍尔效应传感器或开关,由一个几乎完全闭合的包含永久磁铁和磁极部分的磁路组成,一个软磁铁叶片转子穿过磁铁和磁极间的气隙,在叶片转子上的窗口允许磁场不受影响地穿过并到达霍尔效应传感器,而没有窗口的部分则中断磁场。因此,叶片转子窗口的作用是开关磁场,使霍尔效应像开关一样地打开或关闭,这就是一些汽车厂商将霍尔效应传感器和其他类似电子设备称为霍尔开关的原因,该组件实际上是一个开关设备,而它的关键功能部件是霍尔效应传感器。
(1)霍尔式车速传感器波形测试将驱动轮顶起模拟行驶状态,也可以将汽车示波器测试线加长进行行驶的测试。
(2)霍尔式车速传感器波形分析说明霍尔式车速传感器波形如图2-41所示,当车轮开始转动时,霍尔效应传感器开始产生一连串的信号,脉冲个数将随着车速增加而增加,与图例相像。这是大约3mile/h时记录的,车速传感器的脉冲信号频率将随车速的增加而增加,但位置的占空比在任何速度下保持恒定不变。车速越高,传感器在示波器上的波形脉冲也就越多。
确认从一个脉冲到另一个脉冲的幅度、频率和形状是一致的,这就是说幅度的大小通常等于传感器的供电电压,两脉冲间隔一致,形状一致,且与预期的相同。
确定波形的频率与车速同步,并且占空比没有变化,还要观察如下内容:观察波形的一致性,检查波形顶部和底部尖角;观察幅度的一致性,波形高度应相等,因为给传感器的供电电压是不变的。有些实例表明波形底部或顶部有缺口或不规则。这里关键是波形的稳定性不变,若波形对地电位过高,则说明电阻过大或传感器接地不良。
还要观察由行驶性能问题的产生和故障码出现而诱发的波形异常,这样可以确定与顾客反映的故障或行驶性能故障产生的根本原因直接有关的信号问题。
虽然霍尔效应传感器一般设计能在高至150℃下运行,但它们的工作仍然会受到温度影响,许多霍尔效应传感器在一定的温度下(冷或热)会失效。如果示波器显示波形不正常，检查被干扰的线或连接不良的线束,检查示波器和连线,并确定有关部件转动正常(如输出轴、传感器转轴等)。当示波器显示故障时,摇动线束,这可以提供进一步的判断,以确认霍尔效应传感器是否是有故障。
3.光电式车速传感器。
光电式车速传感器是固态的光电半导体传感器,它由带孔的转盘和两个光导体纤维、一个发光二极管、一个作为光传感器的光敏晶体管组成。
一个以光敏晶体管为基础的放大器为发动机控制模块或点火模块提供足够功率的信号,光敏晶体管和放大器产生数字输出信号(开关脉冲)。发光二极管透过转盘上的孔照到光敏晶体管上实现光的传递与接收。转盘上间断的孔可以开闭照射到光敏晶体管上的光源,进而触发光敏晶体管和放大器,使之像开关一样地打开或关闭输出信号。
从示波器上观察光电式车速传感器输出波形(图2-42)的方法与霍尔式车速传感器完全一样,只是光电传感器有一个弱点,即它们对油或脏物十分敏感,所以光电传感器的功能元件通常被密封得十分好,但损坏的分电器或密封垫容器在使用中会使油或脏物进入敏感区域,这会引起行驶性能问题并产生故障码。
(1)使用示波器测试光电车轮速度传感器：可使用示波器显示可疑车轮速度传感器的信号与电压。从而使维修技术人员能通过波形查看与脉冲环相关的车轮速度传感器故障,否则用其他工具很难检测出此类故障。
(2)光电式车速传感器波形分析说明：如图2-43所示,正常的车速传感器信号将产生一个正弦波(图2-43a),其波幅高度A和频率宽度B与车轮速度成正比。如果脉冲环不圆或者未正确对准车轮速度传感器,则车轮速度传感器与脉冲环之间的空气间隙会随车轮旋转而变化,该故障条件会产生一个幅值变化的车速传感器信号(图2-43b)。如果脉冲环缺齿或坏齿,示波器显示的正弦波波形会出现平点(图2-43c),这表示脉冲环齿缺损。
六、ABS轮速传感器波形分析。
防抱死系统(ABS)车轮速度传感器是交流信号发生器,这就是说它们产生交流电流信
号,防抱死系统车轮速度传感器是模拟传感器。这些传感器安装在轮盘内侧或前轴上,它们是两线传感器,而两线常封装于屏蔽编织线的导管中,这是因为它们的信号有些敏感,用电子术语说、容易被高压线、车载电话或轿车上其他电子设备来的电磁辐射或射频干扰。从安全的角度看,防抱死系统车轮速度传感器更是十分重要的。电磁干扰和射频干扰会扰乱信号的标准度量,并使“电子通信”中断。它会使防抱死系统失效或设定诊断故障码(DTC)。
如果电磁干扰或射频干扰在错误的时间扰乱该传感器信号,这会引起防抱死系统失效，在这里的编织屏蔽保证在防抱死系统传感器和防抱死系统控制模块间的“电子通信”不中断,在测试控制模块发出信号时,不能损坏线的外表屏蔽。
两个最常见的探测转轴的方法是用磁电式或光电式传感器,在许多北美、亚洲和欧洲生产的轿车和载货汽车上,从最便宜的型号到最豪华的,都用磁阻或磁感应传感器来探测防抱死系统的车轮速度,它们也可以用来传感其他转动部件的速度或位置,例如车速传感器、曲轴和凸轮轴位置传感器等。
它们通常由线圈,带两个端子的软棒状磁体构成。它们的两个线圈插头是传感器的输出端子,当一环状齿轮(有时称为尺度轮)使铁质金属转动通过传感器时,它在线圈中感应出一电压。在环状轮上单一的齿形会产生单一的正弦形状的输出,振幅(峰值电压)与尺度轮的转速成正比(轮毂或轴),信号的频率是基于磁阻器的转动速度,传感器的磁舌和磁阻器轮之间的气隙对传感器信号幅度有较大的影响。
1.ABS轮速传感器波形测试。
如图2-44所示,如果传感器安在驱动轮上,将车轮抬高离开地面以模拟转动条件。如果传感器没安在转动轮上,用示波器探头延长线在转动时从前盖移到传感器,用千斤顶上抬车轮,用手转动车轮是一种选择,但让轿车行驶是最好的方法。
2.ABS轮速传感器波形分析说明。
当轮子开始转动时,在示波器中部的水平直线开始在零线的上下摆动,当转速增加时,摆动将越来越高。与本例十分相似的波形将会出现。这个波形是在约20mile/h时记录的,它不像一些其他交流信号发生器波形(例曲轴和凸轮轴位置传感器)，但十分像车速传感器。防抱死系统车轮转速传感器形成的波形形状看上去都相似,通常摆动(波形的“上”“下”)相互对应于零线,零线的上和下十分符合对称关系。
当轿车加速时,轮速传感器的交流信号幅值增加。速度越快,波形越高,当车速增加时,频率增加,意味着在示波器显示上有较多的摆动。确定振幅、颏率、形状的标准度量正确,重复性好,并与预见的一致,这意味峰值的幅度应足够,两个脉冲间的时间不变,形状不变且可预见,锯齿形尖峰是由传感器磁体碰击轮壳上的磁阻环所致,这是因轮轴承磨损或轴弯曲所造成,尖峰的缺少表明磁阻环物理损坏。
不同形式的传感器峰值电压将有些改变。另外,由于传感器的整体部分是线圈或绕组，它的损坏与温度或振动有关,在大多数情况下,波形将变短很多或十分无序,这将导致设定DTC。通常最普通的防抱死系统轮速传感器的损坏是传感器根本不产生信号,但是,如果波形是好的,检查传感器和示波器连线,确定回路没有接地,检查传感器的气隙是否正确,肯定旋转的部件在转动(磁阻环存在等),然后再对传感器进行判断。
七、上止点(TDC)、曲轴(CKP)、凸轮轴(CMP)传感器。
1.基本传感器波形分类。
(1)霍尔效应传感器霍尔效应传感器在汽车应用上是有特殊意义的,它是固态半导体传感器,用在曲轴转角和凸轮轴上来通断点火和燃油喷射触发电路的开关,它们也应用在控制模块需要了解的转动部件的位置和速度的其他电路上,例如车速传感器等。
霍尔效应传感器(或开关)由一个永久磁铁或磁极的几乎完全闭合的磁路组成,一个软磁叶轮转过磁铁和磁极之间的空隙,当在叶轮上的窗口允许磁场通过,并不受阻碍地传到霍尔效应传感器上的时候,磁场就中断了(因叶片是传导磁场到传感器上的媒体),叶轮在窗口开和闭时允许磁场通过和遮断磁场,导致霍尔效应传感器像开关一样接通和关断,这就是为什么一些汽车制造商将霍尔效应传感器和其他一些类似的电子设备称为霍尔开关的原因。这个装置实际上是一个开关设备,而它包含有关键功能的部件霍尔效应传感器。
①霍尔效应传感器波形测试。起动发动机,让发动机怠速运转或让汽车在行驶能力有故障的状况下行驶。
②霍尔效应传感器波形分析说明。霍尔效应传感器波形如图2-45所示。确认从一个脉冲到另一个脉冲幅值、频率和形状等判定性尺寸是一致的,这意味着数值脉冲的幅度足够高(通常等于传感器供电电压),脉冲间隔一致(同步脉冲除外),形状一致且可预测。
确认频率紧跟发动机转速,当同步脉冲出现时占空比才改变,能使占空比改变的唯一理由是不同宽度的转子叶片经过传感器,除此之外脉冲之间的任何其他变化都意味着故障。
了解波形形状的一致性,检查波形上下沿部分的拐角,检查波形幅值的一致性,由于传感器供电电压不变,因此所有波形的高度应相等,实际应用中有些波形有缺痕,或上下各部分有不规则形状,这也许是正常的,在这里关键是一致性,确认波形离地不是太高,若太高说明电阻太大或接地不良。
检查标准波形异常是由于发动机异响或行驶能力故障,这能证实与行驶性能故障有直接关系的是信号问题。
虽然霍尔效应传感器通常被设计在150℃高温下运行,但它们的运行还是会受温度影响。许多霍尔效应传感器在一定温度下(冷或热)会失效。
如果在示波器上显示波形不正常,查找不良的线束和插头,也要检查示波器的接线,确认相关部件在转动(分电器转动等),当故障出现在示波器上时,摆动线束,这可以进一步判断霍尔效应传感器有故障的根本原因。
如果霍尔效应传感器电路包含同步脉冲,试接入第一缸触发信号来稳定波形,从第一缸火花塞高压线的触发输入信号,可以帮助稳定示波器上的波形,没有第一缸触发信号,在同步脉冲、颗率不一致时,触发器通常给示波器的工作造成麻烦,如波形跳动或变得杂乱。
(2)磁电式传感器有两种最普通的传感转动轴的信号的方法:一种是磁电式,一种是光电式。
磁电式传感器是模拟交流信号发生器,这意味着它们产生交流信号,它们一般由绕着线圈的磁铁和两个接线端组成。这两个线圈端子就是传感器的输出端子,当铁质环状齿轮(有时称为磁阻轮)转动经过传感器时,线圈里会产生电压。
磁组轮上相同齿形会产生相同形式的连续脉冲,脉冲有一致的形状幅值(峰对峰电压)与曲轴、凸轮轴磁组轮的转速成正比,输出信号的频率基于磁组轮的转动速度,传感器信号的幅值受磁极与磁组轮间气隙影响极大,靠除去传感器上一个齿或两个相互靠近的齿所产生的同步脉冲,可以确定上止点的信号。这会引起输出信号频率的变化,而在齿减少的情况下,幅值也会变化。固体电子控制装置,例如控制模块或点火模块,可以测出同步脉冲并用它去触发点火或燃油喷射器。
磁电式曲轴或凸轮轴位置传感器可以安装在分电器内,也可以安装在曲轴和凸轮轴中部、前部和后部,它们是双线传感器,但它们的两条线被裹在屏蔽线中间,这是因为它们的信号有些敏感,容易受高压点火线,车载电话等电子设备的电磁干扰(EMI)或射频干扰(RF)会改变信号判定性尺度,并在“电子通信”中产生故障,它会引起行驶性能故障或产生故障码。
①磁电式传感器波形测试。起动发动机,让发动机怠速运转或让汽车在行驶能力有故障的状况下行驶。
②磁电式传感器波形分析说明。磁电式传感器波形如图2.46所示。不同形式的凸轮轴和曲轴位置传感器产生多种形状的交流波形,分析磁电式传感器的波形,一个参考波形是会有很大帮助的,波形的上下波动,不可能是0V电平的上和下完美的对称,但大多数传感器将是相当接近的,磁电式曲轴或凸轮位置传感器的幅值随转速的增加而增加,转速增加,波形高度相对增加。
确定幅值、频率和形状在确定的条件下(转速等)是一致的、可重复的、有规律的和可预测的,这意味着峰值的幅度应该足够高,两脉冲时间间隔(频率)一致(除同步脉冲形状一致并可预测。
确认波形的频率同发动机转速同步变化,两个脉冲间隔只是在同步脉冲出现时才改变,能使两脉冲间隔时间改变的唯一理由是磁组轮上的齿轮数缺少或特殊齿经过传感器,任何其他改变脉冲间隔时间的情况都意味着故障。
检查发动机异响和行驶性能故障与波形的异常是否有关。不同类型的传感器的波形峰值电压和形状并不相同,因为线圈是传感器的核心部分,所以故障往往与温度关系密切。大多数情况是波形峰值变小或变形,同时出现发动机失速、断火或熄火。通常最常见的交流传感器故障是根本不产生信号。
如果波形出现异常,检查不良的线路和接线插头,确认线路没有接地,检查示波器和传感器连线,确认相关的部件是转动的(分电器/凸轮轴/曲轴是转动的等),当摇动线束时故障出现,则可以进一步证明磁电式传感器出现故障的根本原因。
如果磁电式传感器电路包括同步脉冲,试用1缸触发来稳定波形,从1缸火花塞高压线上引入触发信号帮助稳定显示波形,如果没有1缸触发信号,同步脉冲波形的频率变化会使示波器出现问题,即波形跳动不稳。
(3)光电式传感器：光电式传感器在汽车中应用是因为它可以传感转动元件的位置(甚至在发动机不转的情况),同时它还可以使脉冲信号的幅值在速度变化时仍保持不变。光电式传感器波形如图2-47所示。近来高温光导纤维技术的发展使得光电传感器在汽车方面的应用增加了。光电传感器另一个优点是不受电磁干扰(EM)的影响,它们是固体光电半导体传感器,被用在曲轴和凸轮轴上去控制点火和燃油喷射电路的开关。光电式传感器的功能元件通常被密封得很好,但损坏的分电器组套或密封垫,以及维修不当，都可能使油污和污物进入敏感区域造成污损,就可能引起不能起动、失速和断火。
如果示波器显示波形异常,检查不良的线路和线束插头,检查示波器和传感器的连线，确认相应的零件是在转动的(分电器等),当故障出现在示波器上的时候,摇动线束,这可以提供进一步的证据,证明光电传感器是产生故障的根本原因。
2.起动试验。
起动时,遇到曲轴转动但发动机不能发动的情况下可以进行起动试验。对于行驶性能、排放及顾客反映的问题,应考虑以下三个问题：
①什么是故障产生的重要原因。
②检查这个故障的难易程度。
L.③故电路或元件维的难易程度。
对于不能起动故障的诊断可以遵循以下规律,通常发动机不能起动可能是由于：
①燃油不能进入气缸。
②火花塞不能点火。
③机械系统故障。
如果机械故障不存在的话,示波器就能够避开不必要的步骤,直接确定故障的根本原因。示波器可以迅速可靠地查出燃油喷射系统电路和曲轴转角传感器电路以及点火初、次级电路故障,当怀疑磁电式上止点(TDC)位置、曲轴(CKP)位置、凸轮轴(CKP)位置传感器有故障时,可以应用这个示波器试验步骤来检查。
(1)磁电式上止点(TDC)：传感器波形如图2-48所示。
(2)磁电式曲轴转角传感器：波形如图2-49所示(3)磁电式上止点、曲轴转角传感器波形分析：在进行起动试验时,观察示波器,在大多数情况下,如果传感器或电路有故障,将完全没有信号,在示波器中间零电位上是一条直线,这是很重要的诊断资料。
如果示波器显示在零电位的是一条直线,那么：
①确定示波器到传感器的连接是正常的。
②确定相关的零件是否旋转(分电器轴、曲轴、凸轮轴)。
③检查传感器是否损坏及磁电式传感器的空气间隙是否适当。
通常可以查阅厂商提供的气隙允许值范围,这是很重要的。如果传感器的接线和示波器的接线良好,传感器轴是旋转的,气隙也是正常的,那么很可能是传感器出现了故障。在比较少见的例子中,点火模块或发动机控制模块被传感器内部电路接地,这可以用拔下传感器插头后再用示波器测试的方法来判断。
如果可以观察到一个脉冲信号,就可以分析它的波形,不同形式的凸轮轴和曲轴传感器会产生多种交流信号波形,当分析磁电式传感器波形时,有一个能用来比较的参考波形是很有帮助的。因为磁电式传感器信号振幅与发动机转速成正比,所以许多磁电式传感器在发动机起动时(100-200r/min)输出的信号振幅很低,确定起动的信号幅度是适当的,因为发动机起动的速度低会影响传给点火模块或发动机控的信号幅值达不到规定的值。
通常波形中上升和下降的波形不完全对称于零线,但大多数传感器都是相当接近的,上止点和曲轴位置及磁电式传感器振幅将随着适当的转速增加而增加,转速越快、波形的幅值越高,而且转速增加波形频率也增加,这意味着示波器上会有更多的波形显示出来。确认根据振幅、频率、形状来判定在相同条件下(发动机转速等)是有重复性的、有规律的、可预测的。这意味着波形幅值足够高,两脉冲时隔即频率可重复(同步脉冲除外),形状可重复和可预估。
波形的频率与发动机转速保持同步,两个脉冲间隔时间只在同步脉冲出现时才有变化,有一种可能使得两脉冲间隔时间变化,那就是当角度齿轮经过传感器时丢失或多出齿数。
注意:发动机起动时旋转速度不可能是不变的,在压缩同时和进气行程之间曲轴实际上在加速和减速,这使得波形的频率和幅值随转速改变而同时增加或减少,在脉冲之间的其他任何变化都可能意味着故障。
不同形式的传感器的波形峰值电压和形状是不同的,许多磁电式传感器在起动时产生很小的信号。如果传感器出故障则可能根本不产生信号。
如果示波器显示不正常波形,应先检査线路和接线端,确认线路没有接地,再检查示波器和传感器的连线,还要确认机械转动部分(分电器/凸轮轴/曲轴)转动是否正常。当故障出现在示波器上时,摇动线束,这可以进一步判断磁电式传感器是否是产生故障的根本原因。
(4)霍尔式曲轴位置传感器霍尔效应传感器(波形如图2-50所示)在自动化应用中具有特殊意义,它安装在凸轮轴与曲轴处,用于触发点火和燃油喷射电路的开关。它也用在控制模块需要控制速度和位置的地方,如汽车速度传感器上。
(5)光电式曲轴位置传感器：汽车上应用光电式传感器(图2-51)波形是因为它可以在发动机不转动的情况下传感传动部件的位置,并且在任何转速下脉冲幅度都保持不变。最近高温光导纤维技术方面的进步,使得光电式传感器在汽车应用方面增加了,光电式传感器的另一方面优点是它不受电磁干扰(EMI)的影响。
(6)霍尔效应和光电式传感器的波形分析。
①如果在示波器0V电压处显示一条直线。
a.确认示波器和传感器连接良好。
h.确认相关的元件都在转动(分电器、曲轴、凸轮轴等)。
c.用示波器检查传感器的电源电路和控制模块的电源及接地电路。
d.检查电源电压和传感器参考电压。
②如果在示波器上传感器电源电压处显示一条直线。
a.检查传感器的接地电路的完整性。
b.确认相关的元件都在转动(分电器、曲轴、凸轮轴等)。
如果传感器的电源接地良好,示波器在传感器供给电源电压处显示一条直线,那么很可能传感器损坏是主要原因。
③如果有脉冲信号存在,确认从一个脉冲到另一个脉冲的幅度、频率、形状等判定性度量,数字脉冲的幅度必须够高(通常在起动时等于传感器供给电压)。两个脉冲间的时间不变(同步脉冲除外),并且形状是重复可预测的。
检查波形形状的一致性,检查波形顶部和底部的拐角,检查波形幅值的一致性,因为供给传感器的电压是不变的,所以波形的脉冲高度应相等,确认波形对地电压并不太高,若过高说明电阻太大或接地不良。
如果示波器上波形显示不正常,查找不良的电线或损坏的插头,检查示波器和传感器测试线,确认相关部件的转动正常(分电器、转轴等),当问题显示在示波器上时,摇动线束可以进一步判定是否是霍尔效应或光电式传感器有问题。
3.用第一缸触发试验。
通常可以在一个曲轴或凸轮轴位置传感器上,看到各缸或某上止点的同步脉冲及标识脉冲信号,这个信号的设置会使传感器的频率和占空比在这个信号出现时发生改变,进而导致以自触发方式显示的波形失常,因此改用第一缸触发,可以圆满地解决这个问题。
(1)上止点传感器：当波形有同步脉冲或标识脉冲时,这个试验对上止点(TDC)、曲轴和凸轮轴位置传感器的波形观察是很有效的,从第一缸火花塞高压线提取的触发输入信号可以帮助稳定显示出的波形(图2-52),如果没有第一缸触发,示波器在同步脉冲波形的频率一致时,触发会遇到麻烦,以致显示出的波形跳动像神经质似的。正确的波形要求与磁电式传感器相同。
(2)霍尔式曲轴、凸轮轴传感器：当被诊断信号有同步脉冲时,这个测试对霍尔效应曲轴转角和凸轮轴位置传感器非常有效,从第一缸火花塞高压线提取的触发输入信号可以帮助稳定显示波形(图2-53)。如果没有第一缸触发,在波形的同步脉冲的频率变化时,示波器触发通常有麻烦，即波形跳动不稳定。正确的波形分析方法与霍尔效应传感器相同。
(3)磁电式曲轴、凸轮轴传感器：当有同步脉冲和标识脉冲信号时，这个试验对磁电式曲轴和凸轮轴位置传感器非常有效,从第一缸火花塞高压线提取触发信号可以帮助稳定显示波形(图2-54),如果没有第一缸触发,在波形的同步脉冲的频率变化时,示波器触发信号出现问题,使得波形不稳定地移动。正确的波形分析方法与磁电式传感器相同。
(4)光电式曲轴、凸轮轴传感器：当反映各缸上止点的同步或标识脉冲信号出现,这个试验对光电式曲轴和凸轮轴传感器非常有效。从第一缸火花塞高压线提取的触发输入信号能使得示波器波形(图2-55)稳定地显示。如果没有第一缸触发信号波形在这种情况下会产生不正常波动。正确的波形分析方法与光电传感器相同。
4.双通道测试。
用双通道或双踪示波器来同时分析凸轮轴和曲轴位置传感器的信号,是很有用的分析方法,它不仅可以观察两个传感器波形是否正确,同时还可以帮助分析两个传感器所反映的凸轮轴和曲轴在旋转中的相位关系。
(1)磁电式凸轮轴和曲轴位置传感器：这是双踪示波器测试磁电式凸轮轴和曲轴传感器的波形,它可以把两个相互有着重要关系的传感器或电路的波形同时显示在示波器的屏幕上(图2-56)，用这个试验可以同时诊断磁电式曲轴和凸轮轴位置传感器或检查曲轴和凸轮轴之间的正时关系。正确的波形分析方法与磁电式传感器相同。
(2)霍尔式凸轮轴和曲轴位置传感器：如图2-57所示,这是一个双踪示波器测试,霍尔式凸轮轴和曲轴位置传感器的波形是从两个传感器上测出的两个波形,它们相互之间的重要联系同时显示在示波器上,用这个测试步骤可以同时诊断曲轴和凸轮轴之间的正时关系。
正确的波形分析方法与霍尔效应传感器相同。
八、废气再循环阀位置传感器波形分析。
废气再循环系统用于减少氮氧化物(NO,)的形成。氮氧化物是一种有害的尾气排放，在燃烧过程中,大气中的氮和可变量的氧氧化生成氮氧化合物,这通常发生在燃烧温度超过1371℃、在大负荷或发动机爆燃等工况时,如图2-58所示。
排放的废气(相对惰性的气体)与进入进气管的混合气混合的结果,可提供一个在燃烧室中化学缓冲或空气和燃油分子缓冲(冷却)的方式,这导致进入气缸的混合气的燃烧受到更多的控制。它可以防止过度的速燃,甚至爆燃的产生,而过度速燃和爆燃的发生可使燃烧温度超过1371℃。
废气流入进气管,然后与新鲜的混合气混合进入燃烧室,这就限制了最初氢氧化合物的形成,然后，当燃烧后的尾气离开气缸时,三元催化转化器起作用,减少进入大气中的氢氧化合物。
废气再循环何时开始工作,以及流量多少对排放和行驶性能是非常重要的。废气再循环流量调整非常精确,过多的废气再循环流量会使汽车喘振或功率下降甚至熄火,没有足够的废气再循环流量会使尾气排放的氮氧化合物猛增,同时发动机也可能发生爆燃。
为正确地控制废气再循环流量,一些发动机控制系统用电子反馈控制,控制模块(PCM)发出开关或脉冲宽度及调制信号给废气再循环的真空电磁阀来控制流入废气再循环控制电磁阀的真空度,向废气再循环位置传感器发出一个与废气再循环阀开启成比例的信号给控制模块(PCM),控制模块(PCM)能够将这个信号转变成废气再循环流动率。
在起动、发动机暖机,以及减速或怠速时,大多数发动机控制系统不能使废气再循环运行,在加速时废气再循环用正确的控制去优化发动机转矩。
废气再循环位置传感器(EVP传感器)是一个可变电阻(电位计),这个电阻值指示着废气再循环阀转轴的位置,它常用于福特公司的EEC-Ⅳ和EEC-V发动机系统。这是一个重要的传感器,因为它的信号输入使控制模块(PCM)得以计算废气再循环流量,一个损坏的EVP传感器会造成喘振现象,发动机产生爆燃、怠速不良和其他行驶性能故障,甚至检查保养LM尾气测试也不正常。EVP传感器通常是一个三线传感器,一条是控制模块PCM来的参考电源5V电压,另外一条是传感器的接地线,第三条是传感器给控制模块的信号输出线。
几乎所有的EVP传感器都以相同的方式工作,所以这个示波器程序由大多数三线EVP传感器的构造和模式来确定。通常EVP传感器在废气再循环阀关闭时会产生恰好在1V以下的电压,在废气再循环阀打开时会产生恰好在5V以下的电压。
1.废气再循环阀位置传感器试验步骤。
起动发动机保持在2500r/min转速下运转2-3min,直到发动机充分暖机,燃烧反馈系统进入闭环状态,可以在示波器上观察传感器信号来确认上述步骤,关闭所有附属电器,按以下步骤驾驶汽车,从停车状态起步,轻加速、急加速、巡航和减速。
在观察波形时用手动真空泵连接废气再循环阀去打开、关闭阀门是有帮助的。
确认判定性幅值是适当的,可重复的,并在废气再循环流动的条件下所存在的传感器信号与废气再循环阀的动作成正比例。
确认从进气管、废气再循环阀真空电磁阀的进出管道均完好无损且安装正常,并无泄漏,确认废气再循环阀的膜片能够正确地保持真空度(看制造厂资料),确认废气再循环进入和绕过发动机的通道是清洁的,没有由于内部积炭造成堵塞(按照制造商给出的步骤执行废气再循环功能检查),这可以确认当控制模块收到EVP传感器来的信号时,废气实际流入了燃烧室。
2.废气再循环阀位置传感器波形分析说明。
台发动机达到废气再循环工作条件,控制模块PCM就开始推动废气再循环阀,当废气再循环阀打开时波形将上升,当废气再循环阀关闭时波形则下降,翻阅制造商的资料确定正确的电压范围,但通常在阀关闭时的电压在1V以下,当阀打开时的电压接近5V。
在正常加速时废气再循环需要打开特别大,在怠速和减速时阀是关闭的,不需要废气再循环,波形上不应出现任何断线、指向地的尖峰和波形下掉等,特别注意波形开始上升时的形状(在第一次阀运动时1/2段)。这是传感器最经常动作的碳膜段,通常首先损坏。
许多汽车在没有开动或行驶中还没有踩过制动的条件下,不会有废气再循环流动。没有控制模块给废气再循环阀的信号,所以也就没有EVP电压的变化。
