示波器传感器.ppt

长安福特中级技师培训 电气系统 主要内容 示波器在汽车维修方面的应用 汽车电路的几大信号 示波器的功能介绍 熟悉各种传感器的工作原理 了解各种传感器的波形及其如何分析故障 典型的汽车传感器器实车测试（mondeo 2.0,mondeo 2.5) 汽车电子信号的类型 汽车电子信号五大类型 (1)直流(dc)信号 发动机冷却水温度传感器、燃油温度传感器、进气温度传感器、节气 门位置传感器、废气温再循环压强和位置，翼板式或热丝式空气流量计 (2)交流(ac)信号 车速传感器(vss)、防滑制动轮速传感器、磁电式曲轴转角(ckp)和凸 轮轴(cmp)传感器、爆震传感器(ks)。 (3)频率调制信号 数字式空气流量计、光电式车速传感器(vss)、霍尔式车速传感器 (vss)、光电式凸轮轴和曲轴转角(ckp)传感器、霍尔式凸轮轴(cam)和 曲轴转角(ckp)传感器。 (4)脉宽调制信号 废气再循环控制(egr)、净化、涡轮增压和其它控制电磁阀、喷油嘴 、怠速控制马达和电磁阀。 (5)串行数据(多路)信号 思考？ 如何通过示波器的波形的什么参数来判断电子信号是否正 确？ 汽车电子信号五个判定依据 五个判定依据是： a.幅值；b.频率；c.形状；d.脉冲宽度；e.阵列。 它们的定义分别为： 幅值-电子信号在一定点上的即时电压； 频率-电子信号在两个事件或循环之间的时间，一般指 每秒的循环数(hz)； 脉冲宽度-电子信号所占的时间或占空比； 形状-电子信号的外形特征；它的曲线、轮廓和上升沿 、下降沿等； 阵列-组成专门信息信号的重复方式 示波器功能键介绍 注意事项：测试波形时要和电瓶相连 wds 示波器的计算功能 用于计算当前 被测信号的相关 参数，例如：电 压的峰峰值,电 压的最小值，电 压的最大值，电 压的平均值；信 号的频率，周期 ；正脉宽时间， 负脉宽时间；正 占空比，负占空 比等。 练 习 学员分组熟悉wds示波器的功能 使用ids熟悉示波器的界面 汽车用传感器 传感器的类型结构和基本原理 汽车常见传感器波形及其分析 2004蒙迪欧(mondeo)2.0l电控系统传感器 传感器名称传感器类型 输入信号 类型 几线 制 波形 name of sensortypr of sensor type of input signal wireundee 温度与歧管绝对压力传感器(t- map) 负温度系数， 真空膜 模拟电压4直流电压 节气门位置传感器(tp)电位器模拟电压3直流电压 发动机冷却水温传感器(ect)负温度系数模拟电压2直流电压 曲轴位置传感器(ckp)电磁模拟电压2 曲轴位置传感器 (ckp) 凸轮轴位置传感器(cmp)电磁模拟电压2 凸轮轴位置传感器 (cmp) 外界温度传感器(aat)负温度系数模拟电压2 外界温度传感器 (aat) 上游与下游热氧传感器(ho2s) 氧化锆式，带 加热 模拟电压4 上游与下游热氧传感 器(ho2s) 动力转向压力开关(psp)开关式数字电压2 动力转向压力开关 (psp) 车速传感器(vss)或输出轴转速 (oss)传感器 电磁模拟电压2 车速传感器(vss)或输 出轴转速(oss)传 感器 focus 传感器类型 传感器线束 传感器的接线分为电源线，信号线，接地线。其中电源线 ，信号线一般与电控单元连接，而接地线可经电控单元也 可直接接地。 大多数传感器需要有电控单元提供基准电压（一般为5v） 作为电源才能工作。-有源传感器 无源传感器-工作无需提供电源，当外界条件变化时会产 生电动势向电控单元发出电信号（因为其信号微弱，为防 止电磁干扰引起信号失真，信号线需要加屏蔽层。（例如 :氧传感器） 节气门位置传感器 类型： 开关量输出型节气门位置传感器 线性可变电阻输出型节气门位置传感器 开关量输出型节气门位置传感器 它有两副触点，分别为怠速触点 （idl）和全负荷触点（psw）。由 一个和节气门同轴的凸轮控制两开关 触点的开启和闭合。 当节气门处于全关闭的位置时， 怠速触点idl闭合，ecu根据怠速开 关的闭合信号判定发动机处于怠速工 况，从而按怠速工况的要求控制喷油 量；当节气门打开时，怠速触点打开 ，ecu根据这一信号进行从怠速到小 负荷的过渡工况的喷油控制；全负荷 触点在节气门由全闭位置到中小开度 范围内一直处于开启状态，当节气门 打开至一定角度,全负荷触点开始闭合 ，向ecu送出发动机处于全负荷运转 工况的信号，ecu根据此信号进行全 负荷加浓控制。 开关型节气门位置传感器波形 线性可变电阻(模拟式)节气门位置传感器 线性可变电阻(模拟式)节气门位置传感器 线性(模拟式)节气门位置传感器波形分析 通常怠速时的低于1v到节气门全开时的 低于5v。 波形上不应有任何断裂、对地尖峰或大 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碳膜的部 分，传感器的前1/8至1/3的碳膜通常首先磨 损。 在传感器中磨损或断裂的碳膜不能向发 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。 wds节气门波形 案例 客户描述的车辆故障: 怠速偏高 维修技师对故障的描述： 早上启动车辆后（冷车）怠速在1500-3000rpm上下波 动，水温正常后该故障依旧。无论空挡滑行还是，停 车怠速运转故障都是如此。挂一档行车发动机转速下 降到1100rpm左右。 有时，冷车启动后怠速正常，但 空挡时发动机转速加速到2000rpm时怠速保持不下降 ，或在1500-3000rpm上下波动，水温正常后，发动机 转速加速到2500rpm时怠速保持不下降。 诊断、修理及说明： 更换节气门体，节气门电压波动 节气门位置传感器输出电压范围 怠速电压区 0.50 0.9v 全负荷电压区 3.86-4.5v 进气压力传感器 类型： 半导体压敏电阻式map 电容式map 真空膜盒式map 半导体压敏电阻式map 硅膜片:利用半导体的压阻效应制成的压力转换元件. 硅膜片的一侧是真空室,另一侧导入进气歧管压力.进气歧管压力压力越高,硅膜 片变形量越大,其变形量与压力成正比.利用这种原理可把进气歧管压力的变化 转换成电信号. 半导体压敏电阻式map 电容式map 电容器的电荷量随极板的间距发生变化,进气管压力增大,极板间距减小,电容器电 荷量增加.电容器串联在震荡电路中,振荡器产生的频率交流电压加在电容器上,振 荡器的频率和大气压力中振荡电路的频率相同.当频率平衡时,电感和电容产生的 电压相同,但其相位相反而相互抵消. ca/d c电容量； 电介质的介电常数； a两金属电极板间相对 有效面积； d两金属电极板间距离 。 真空膜盒式map i 初级绕组（产生10k 赫兹交流振荡电压） ii次级绕组1 iii次级绕组2 iv可动铁芯 v次级绕组的典型连接 初级绕组和一个振荡电路相连,初级绕组将产生一个交变的磁场,当变压器铁芯处于中 间位置时,由于两个次级绕组产生的电压数值相等,且极性相反,两个次级绕组的电压将相互 抵消,变压器输出电压就为0. 当铁芯因为进气压力变化发生位移,离开中央位置时,其中一个次级绕组产生的电压要 大于另一个次级绕组产生的电压,使变压器输出电压正比于铁芯的位移,信号处理电路就会 产生一个正比于进气压力的直流电压 半导体压敏电阻map 信号波形检测、分析 半导体压敏电阻式map信号波形分析 通常半导体压敏电阻 式进气歧管绝对压力 传感器的输出电压在 怠速时为1.25v， 当节气门全开时略低 于5v， 全减速时接近0v。 电容map信号波形分析（pmw) 确定判定参数: 幅值、频率和 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 空气流量传感器 叶片(翼板)式空气流量传感器 卡门涡旋式空气流量传感器 热线式空气流量传感器 类型: 叶片(翼板)式空气流量传感器 卡门涡旋式空气流量传感器 热线式空气流量传感器 热线温度由混合集成电路a保持其温度与吸入空气温度相差一定值，当空气质量流量 增大时，混合集成电路a使热线通过的电流加大，反之，则减小。这样，就使得通过热线 rh的电流是空气质量流量的单一函数，即热线电流ih随空气质量流量增大而增大，或随 其减小而减小，一般在50-120ma之间变化。 旋转翼片式maf信号波形分析 波形的含义及相关说明见图所示。 正常旋转翼片式空气流量传感器怠速时输出电压约为lv， 节气门全开时应超过4v,急减速(急抬加速踏板)时输出电 压并不是非常快地从急加速电压回到怠速电压。 通常旋转翼片式空气流量传感器 的输出电压都是随空气流量的增 加而升高的。 若波形中有间断性的毛刺出现则 说明旋转翼片式空气流量传感器 可变电阻器的碳刷有小的磨损， 用波形分析方法更容易发现可变 电阻器(电位计)的磨损点。 若波形中除了最高点和最低点以 外，在平稳加速过程中有波形平 台（电压值在某处出现停顿）， 则说明发动机运转时叶片有间歇 性卡滞现象。 热膜式maf 热线式maf波形 热线（热膜）式maf波形 波形的含义及相关说明参见图示： 1. 通常热线（热膜）式空气流量传感器输出信号 电压范围是从怠速时超过0.2v变至节气门全开时 超过4v，当急减速时输出信号电压应比怠速时的 电压稍低。 2.不同的车型输出电压将有很大的差异，在怠速时 信号电压是否为0.25v也是判断空气流量传感器好 坏的办法，另外，从燃油混合气是否正常或冒黑烟 也可以判断空气流量传感的好坏。 如果在车辆急加速时空气流量传感器输出信号电压 波形上升缓慢，而在车辆急减速时空气流量传感器 输出信号电压波形下降缓慢，则说明空气流量传感 器的热线（热膜）脏污。 出现这些情况，均应清洁或更换热线（热膜）式空 气流量传感器 卡门涡旋式空气流量传感器波形分析 卡门涡旋式空气流量传感器的输出方式也是数字式， 但它与其他的数字式输出空气流量传感器不同，通常数字 式空气流量传感器在空气流量增大时频率也随之增加。在 加速时，卡门涡旋式空气流量传感器不同之处在于它不但 频率增加，同时它的脉冲宽度也改变 确信在任何给定的运行方式下，波形的重复性和精确性在幅值、频率、形状 和脉冲宽度等几个方面的关键参数都是相同的。 曲轴位置传感器 电磁式曲轴位置传感器 曲轴位置传感器波形 电磁式曲轴位置传感器波形分析 图示为两种磁脉冲式曲轴位置传感 器的故障波形 图a所示故障波形为齿槽中填有异 物造成的 图b所示故障波形是传感器触发轮 安装不当造成的 如果检测出的波形异常，应更换磁 脉冲式曲轴位置传感器（含传感器 头和触发轮） 磁脉冲式曲轴位置传感器的故障波形举例 光电式曲轴 光电式曲轴位置传感器波形 1.波形的频率应随发动机转速的变化而变化，占空比在同步脉冲出现时才改变。 2.检查波形形状的一致性，看波形上下端的尖角，一些高频光电式分电器，波形的上 角可能出现圆角。 3.光电式传感器有一个弱点，它们对污物和油所产生的对通过转盘的光传输干扰问题 非常敏感。 光电式传感器的功能元件通常被密封得很好，但损坏的分电器轴套或密封垫，以及当 维修时可能使油污和污物进入敏感区域造成污损，这就可能引起不能起动、失速和断 火。 4.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均应相等 。 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 键的是一致性。 5.如果在波形检测设备上显示传感器电源电压处显示一条直线，则应：检查传感器接 地电路的完整性;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，波形检测设备显示在传感器供给电源电压处一条直线，则很可能是传 感器损坏。 6.如果有脉冲信号存在，应确认从一个脉冲到另一个脉冲的幅度、频率和形状等判定 性依据。 数字脉冲的幅值必须足够高(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。 霍尔曲轴位置传感器 1.波形频率应与发动机转速相对应，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。 2.查看波形形状的一致性、检查波形上下沿 部分的拐角。由于传感器供电电压不变，因 此所有波峰的高度（幅值）均应相等。 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 的是一致性。 3.如果在波形检测设备上显示传感器电源电 压处显示一条直线，则应：检查传感器接地 电路的完整性;确认相关的零件(分电器、曲 轴和凸轮轴等)都在转动;如果传感器的电源 和接地良好，波形检测设备显示在传感器供 给电源电压处一条直线，则很可能是传感器 损坏。 4.如果有脉冲信号存在，应确认从一个脉冲 到另一个脉冲的幅度、频率和形状等判定性 依据。 数字脉冲的幅值必须足够高(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。 曲轴传感器常见故障 信号感应线短路、断路 信号盘齿圈间有脏物 磁头位置移动，造成间隙不当 造成信号减弱或无信号而不能触发pcm工作，点火 系不能产生火花，点火正时、喷油正时不正确，影响发 动机正常工作 凸轮轴位置传感器cmp波形 温度传感器 类型： 热敏电阻型温度传感器 热电偶温度传感器 热敏电阻型温度传感器 热电偶温度传感器 温度传感器信号波形分析 波形检测方法 冷却液温度传感器和进气温度传感器的检测方法和波形基 本相同,下面以发动机冷却液温度传感器为例介绍波形检 测方法和波形分析。 连接好波形测试设备,起动发动机,然后在发动机暖机过程 中观察温度传感器信号电压的下降情况。 如果汽车故障与温度无直接关系，可以从全冷态的发动开 始试验步骤； 如果汽车的故障与温度有直接的关系，则可以从怀疑的温 度范围开始试验步骤。 波形分析 检查车型的规范手册以得到精确的电压范围，通常冷车时传感器的电 压应在3v5v(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。 发动机冷却液温度传感器电路的开路将使电压波形出现向上的尖峰(到 参考电压值)，发动机冷却液温度传感器电路的短路将产生向下尖峰（ 到接地值)。 缩短时基轴扫描速度至200毫秒/分度(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。 如果波形检测出现任何异常，则应增加更换冷却液温度传感器。 速度传感器 电磁式速度传感器信号 电磁式使用万用表电阻挡位测量电阻 霍尔开关车速传感器信号 霍尔式使用万用表电压挡测量其电压 光电式速度传感器 点火系统 断电器点火系统 无触点点火系统 电路中采用晶体管开关初级电路。初级电路断开时，由于晶体管的开关作用，在次 级线圈中产生高压。高压经分电器作用于火花塞上。 无分电器点火系统 无分点盘点火系统采用感应传感器监测凸轮轴和曲轴的位置。这些信号 经转换后送入微处理器处理后，控制正时和点火。 废火（waste-spark）系统 单个气缸的标准波形 a-断电器触点分开时刻 ab-触电分开后，二次电压急剧上 升的尖脉冲，在b点火花塞间隙被 击穿，电压达到515kv bc-火花塞间隙击穿后的电容放电 cd-电容放电后的电感放电，也称 火花线，为火花延续时间，d点火 花中断 de-火花中断后由剩余磁场能维持 的衰减振荡，称第一次振荡，正常 工作时应出现3个或更多个波峰 f-触点闭合，一次侧电器接通 fg-触点闭合时的振荡，第二次振荡 af-触点断开时间 fa-触点闭合时间 afa-一个点火周期 点火系统检测（点火波形） 波形图（发火线，火花 线，低频振荡段，闭合 段）（见图） 故障反映区（c-点火区 ，d-燃烧区，b-振荡区 ，a-闭合区） 点火系统检测（点火波形发火线分析） 发火线：若发火电压高于标准值，则说明高压电路有 电阻（传统点火系） 1）各缸都高，说明高电阻发生在点火线圈插孔及分火头 之间，如高压断线，接触不良，分火头赃污等。 2）个别缸电压高，说明该缸火花塞间隙过大，高压线接 触不良或分火头与该缸高压线接触不良 3）若全部或个别缸电压过低，原因是火花塞赃污，间隙 太小或高压短路。 4）发火线下端出现多余波形，一般为白金触电烧蚀或者 接触不良 点火系统检测（点火波形火花线分析） 1）火花线过短，其原因一般为 火花塞间隙过大 分火头和分电器盖电极烧蚀或者二者间隙过大(传统 点火系） 高压线电阻过高 混合气过稀 2）火花线过长，原因一般为 火花塞脏污 火花塞间隙过小 高压线或火花塞短路 点火系统检测（点火波形低振荡区分析） 点火系统技术状态良好时，低振荡区应有5个以上的可见 脉冲，高功率线圈所产生的脉冲将多于8个 振荡脉冲少，且振幅也小的原因是 点火线圈短路 点火线圈一次电路接头或线路连接不良，阻值过大 电子点火初级信号波形 爆震传感器 类型 磁致伸缩式爆震传感器 压电式爆震传感器 工作原理 磁致伸缩式爆震传感器 工作原理: 当发动机的汽缸体 出现振动时,该传感 器在7赫兹左右与 发动机产生共振,强 磁性材料铁芯的导 磁率发生变化,致使 永久磁铁穿过铁芯 的磁通密度也变化, 从而在铁芯周围的 绕组中产生感应电 动势,并将这一电信 号输入pcm 压电式爆震传感器 用万用表档检测爆震传感器的接线端子与外壳间的电阻，应为（不导通）； 若为0（导通）则须更换爆震传感器 mondeo 2.0mt 2.505m 工作原理： 当发动机的汽缸体出 现震动且振动传递到 传感器外壳上，外壳 与配重块之间产生相 对运动，夹在这两者 之间的压电元件所受 的压力发生变化，从 而产生电压。 思考： 扭矩对爆震传感器有没有影响？ 如果有，有何影响？ 波形检测 将爆震传感器的导线连接器断开，连接波形测试设备，打 开点火开关，不起动发动机， 使用木槌敲击传感器附近的发动机气缸体以使传感器产生 信号。 在敲击发动机体之后，紧接着在波形测试设备上应显示有 一振动，敲击越重，振动幅度就越大。 废气再循环传感器 思考： 废气再循环设计的作用是什么？ egr阀位置传感器波形 在废气再循环阀打开时，废气再循环阀位置传感器(evp 传感器)发出一个与废气再循环阀开启成比例的信号给发 动机ecu，发动机ecu能够将这个信号转变成废气再循环 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正确 的控制以优化发动机转矩。 废气再循环位置传感器是一个可变电阻(电位计),该电阻值 指示废气再循环阀转轴的位置，它是一个重要的传感器， 因为它的信号输入是发动机ecu计算废气再循环流量的依 据。 一个损坏的evp传