汽车电子控制系统波形分析毕业论文.doc

汽车电子控制系统波形分析毕业论文目录摘要IVAbstractV前言1第一章 概述21.1汽车电子控制波形图在汽车检修中的应用的优点21.2汽车示波器的应用31.3汽车电子信号的五大类型41.4汽车示波器的使用操作5第二章 常见传感器波形分析82.1空气流量计82.1.1简介82.1.2热丝式空气流量计82.1.3卡门式涡旋式空气流量计102.2进气压力传感器122.2.1简介122.2.2模拟量进气压力传感器122.3节气门位置传感器142.3.1简介142.3.2模拟式节气门位置传感器142.4温度传感器152.4.1简介152.4.2燃油温度传感器152.4.3进气温度传感器172.4.4冷却液温度传感器192.5曲轴位置传感器212.5.1磁电式曲轴位置传感器结构：212.5.2霍尔效应式凸轮轴和曲轴位置传感器222.5.3光电式曲轴位置传感器232.6爆震传感器252.6.1简介252.7氧传感器262.7.1氧传感器的概述262.7.2氧传感器波形26第三章 执行器波形分析283.1喷油驱动器波形分析283.1.1喷油驱动器分类283.1.2喷油驱动器的测试283.2点火系统波形分析373.2.1用示波器检测点火系统的故障373.2.2点火次级波形分析373.2.3点火初级波形分析403.3典型故障波形分析413.3.1次级电压波形分析413.3.2常见次级点火故障波形分析423.3.3点火波形分析举例443.4控制阀波形分析473.4.1怠速控制(IAC)电磁阀波形分析473.4.2炭罐清洗电磁阀波形分析483.4.3涡轮增压电磁阀波形分析503.4.4废气再循环(EGR)控制电磁阀波形分析513.4.5 ABS电磁阀波形分析53结论55小结与体会56致谢57参考文献58附录一 英文原文60附录二 英文译文70摘要随着汽车电子信息技术的迅速发展，汽车上装用的电子设备越来越多，这就对今天的汽车故障诊断提出了新的挑战。有时只有故障诊断器是不够的，也不能解决所有问题。如何快速、准确地诊断出汽车电子控制系统的故障，是现代许多汽车维修人员面临的一个难题。通过对汽车电子控制系统波形的分析，掌握汽车电控系统的正常波形和故障波形，以利用检测设备中的的示波器功能对所怀疑部件进行波形测试，便可使维修人员快速了解被检测部件的工作性能，从而快速找到故障零部件，从而提高维修效率和准确性。关键词：汽车；电控；故障；波形分析AbstractWith the rapid development of automobile electronic information technology, car installed electronic devices more and more, this is on auto fault diagnosis today presented a new challenge. Fault diagnosis is sometimes not enough, cannot solve all the problems. How to fast, accurate diagnosis of automotive electronic control system failure, is a challenge for many modern vehicle maintenance personnel. By waveform analysis on automobile electronic control system, master automobile electronic control system of normal and fault waveform of the wave, to use detection devices in the oscilloscope function on the suspect part of wave testing, it allows maintenance personnel to quickly learn the testing part of work performance to quickly isolate the failing component, so as to improve maintenance efficiency and accuracy.Keyword：cars; motor control; failure analysis; waveformV 前言汽车电控系统的结构和控制算法日趋复杂，控制范围日益扩大，控制精度日益提高，正向综合控制和智能控制的方向发展。随着电控系统复杂性的提高，对系统的可靠性提出了更高的要求。故障的发生对控制精度有直接的影响，同时对车辆的安全性、动力性、经济性和排放都有不良的影响。为了及时发现故障，并采取相应的措施，尽量减小故障对车辆性能的影响，各国都相继开发相应的故障诊断系统，并在不断扩大诊断的范围和功能，最终提高车辆的可靠性。汽车电控系统的故障可分为：(1)被控部件故障；(2)传感器故障；(3)执行机构故障；(4)ECU故障。由于ECU硬件系统一般具有很高的可靠性，不易发生故障，控制软件也不易出故障，所以汽车电控系统主要表现是前三种故障。汽车电控系统诊断技术的发展表现为诊断方式和诊断方法的不断发展和完善，以适应日益发展的汽车电控技术的需要和社会的需求。随着微机在汽车上的应用，70年代末，首先出现了专用检测仪。通过这种仪器，技术人员可以观测控制系统的输入和输出，有助于了解控制系统的工作过程，并可以对系统的工作状态作出判断。福特公司的EEC(1978)和EEC(1979)就是这种检测仪，用于监控电控发动机的信号，并找出故障区域。但是这种专用检测仪用于诊断时，要求操作人员掌握控制系统的机理和标准的确定，技术水平要求高，应用受到了限制。随着示波器在汽车诊断上的应用，诊断故障变得简单易行。第一章 概述1.1汽车电子控制波形图在汽车检修中的应用的优点现代汽车技术的不断发展，电子信息技术的发展更为迅猛，在汽车上装用的电子设备越来越多，这就对今天的汽车故障诊断提出了新的挑战。如何快速、准确地诊断出汽车电子控制系统的故障，是现代许多汽车维修人员面临的一个难题。众所周知，对现代汽车的故障诊断大致有4种方式，即万用表诊断、故障码诊断、数据流分析和波形分析。目前，我国汽修行业对解码器的使用已非常普遍，大多数维修人员都掌握了利用解码器对汽车进行故障诊断。但是，诊断汽车故障只有解码器是不够的。有维修经验的人都知道，绝大部分的解码器只能解决当仪表盘上的“故障灯”亮时系统监测到的故障，但问题的难点是系统“故障灯”不亮而汽车仍有故障的情况，如汽车电子控制系统中的传感器和执行器在长时间的使用过程中会磨损、腐蚀、变形和老化，它们的性能则随之变差，此时电控单元往往就不能判定它们有故障。另外，即使“故障灯”亮时用解码器读出了故障码，也很难判断一个复杂系统的故障部位，如丰田汽车14号故障码为点火系统故障，而点火系统由很多零部件组成，因此很难确定故障的部位。此时利用检测设备中的的示波器功能对所怀疑部件进行波形测试，便可使维修人员快速了解被检测部件的工作性能，从而快速找到故障零部件。但是要求掌握正常波形与故障波形。通过使用汽车专用示波器对点火波形进行采集、检测、分析总结资料，以实现对汽车专用示波器的熟练使用，通过正确波形与故障波形进行对比，对发动机点火波形的深入分析，就可以找到发动机常见点火故障从而准确进行检修，从而提高了维修的准确性和效率。1.2汽车示波器的应用汽车示波器在汽车电子控制故障诊断中，有两种应用方式：方式一：整个系统运行状态的分析-确定整个系统运行的情况；方式二：某个电器或电路的故障分析-确定在整个系统运行正常的情况下，某个电器或某段电路的故障。系统运行情况分析(O2FB-氧反馈平衡方法)氧传感器平衡过程是诊断修理的验证过程，通过这一过程维修技术人员将汽车示波器接到氧传感器电路上，验证氧传感器本身是否工作正常，然后分析波形。进而进行：1)确定需要进行怎样的修理(电子或机械的)；2)在修复后交车前验证燃料反馈控制系统故障是否真的已经排除或还需要重新测试。电器电路故障分析这部分是否已经修好这是比系统运行分析低一级的分析，这项分析可以帮助分析某个电器电路是否有故障.用其它测试仪表来检查某一特定电路元件，也可以得到好的结果，例如冷却水温度传感器开路故障，也可以用汽车示波器来诊断，但用数字万用表也可以顺利的做出同样自诊断结果，然而对于氧传感器反馈平衡信号没有其它设备比汽车示波器更有效。对于某一个传感器或执行器以及电路，所需的汽车电子信号都可以用五种测量尺度来加以判断，也就是说任何一个汽车电子信号都应具有以下可度量的五个参数指标，它们分别是：a.幅值-信号最高电压b.频率-信号的循环时间c.形状-信号的外形模样d.脉宽-信号的占空比或所占时间e.阵列-信号的重复特性(例如：同步脉冲或串行数据)汽车示波器可以显示出所有电子信号的这五种判定尺度，通过分析电子信号的这五种参数，就能够判定这个电子信号的波形是否正常，另外通过波形分析可进一步检查出电路中传感器，执行器以及电路和控制电脑等各部分的故障，也可以进行修理后的结果分析。最后再做氧反馈平衡检查整个发动机控制系统的运行情况。故障电路从损坏状态到被修复状态在汽车示波器上显示的波形几乎总是在它的五种测量尺度上发生剧烈的变化。汽车示波器的主要应用范围包括：a.在日常调整或行驶性能及排版诊断中实施氧反馈平衡(O2FB)试验；b.查出故障码所指电路的故障；c.查出所怀疑的造成行驶故障以及排放故障的那些电路中的问题。1.3汽车电子信号的五大类型当今汽车系统中存在五种基本类型的电子信号，把这五种基本的汽车电子信号称为“五要素”。“五要素”可以看成是控制系统中各个传感器，控制电脑和其它设备之间相互通迅的基本语言，就像英语的字母，它们都有不同的“发音”。正是“五要素”中各自不同特点，构成用于不同通信的目的。当今汽车电子信号的五大基本类型：(1)直流(DC)信号在汽车中产生直流(DC)信号的传感器或电源装置有-蓄电池电压或控制电脑(PCM)输出的传感器参号电压。模拟传感器信号-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、真空和节气门开关，以及通用汽车、克莱斯勒汽车和亚洲汽车的进气压力传感器。(2)交流(AC)信号在汽车中产生交流(AC)信号的传感器和装置有：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、从模拟压力传感器(MAP)信号得到的发动机真空平衡波形、爆震传感器(KS)。(3)频率调制信号在汽车中产生可变频率信号的传感器和装置有：数字式空气流量计、福特数字式进气压力传感器、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)脉宽调制信号在汽车中产生脉宽调制信号的电路或装置有：初级点火线圈、电子点火正时电路、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)信号若汽车中具备有自诊断能力和其它串行数据送给能力的控制模块，则串行数据是由发动机控制电脑(PCM)，车身控制电脑(BCM)和防滑制动系统(ABS)或其控制模块产生。1.4汽车示波器的使用操作（1）注意事项测试点火高压线时，必须使用专用的电容探头，不能将示波器探头直接接入点火次级电路。使用汽车示波器时，注意远离热源，例如排气管，催化器等，温度过高会损坏仪器。汽车示波器在测试时要注意测试线尽量离开风扇叶片、皮带等转动部件，是风扇叶片绞切测线时的波形。测试时确认发动机盖的液压支撑是好的，防止发动机盖自动下降时伤及头部或损坏汽车示波器。路试中，不要将汽车示波器放在仪表台上方，最好是拿在手中测试。（2）信号频率和时基选择时基/频率表的用途是帮助根据信号频率来选择时基或判断显示波形的频率。时基/频率表的使用方法：可以通过计算屏幕显示波形的循环次数(1-5)的方法用汽车示波器去判定信号频率，表内左侧第一列为确定的频率数，其他列为当前时基数。（3）示波器设置要领1)设置项目为了显示一个波形，必须时要对示波器做如下设定：电压比例；时基；触发电平(也可以将触发模式置于“自动”档)；耦合方式(AC交流、DC直流或GND接地)。a.直流(DC)耦合方式。b.交流(AC)耦合方式：此方式能过滤信号中的直流部分，只显示交流分量，常用于两线变磁阴磁电式传感器信号的波形观察，以及信号中的噪音和发电机漪涟电压(二极管)或其它较少的例子中的观察。c.接地GND方式：此方式用于判定接地位置或0V电压水平或显示示波器0V电压参考点。2)设置要领当用自动设置功能(AUTORANGE)能够看清楚显示的波形时，可以用手动设置(MANUAL)来进一步微调。如果显示屏上仍不能看清晰的波形，可以根据推断，假设电压比例和触发电平，暂且先不设定时基。用数字式万用表测量信号电压，并根据测出的电压来设置电压档比例。将触发电平设定在信号电压的一半以上，在设定电压比例和触发电平后，唯一未设定的就是时基了。这时手动设定时基，大多数信号应在1毫秒到1秒之间。时基/频率表可以用来帮助选择时基，可以先用汽车示波器上的游动光标测量信号频率，然后确定所希望的显示波形的循环次数(个数)再从表中找到信号频率与循环次数(个数)的交点，这就是要确定时基数。3)当无法捕捉到波形时确认触发模式是在“自动(AUTO)”模式下，如果在“自动”模式下汽车示波器有可能不触发。确认汽车示波器的屏幕显示并未处在冻结(HOLD)状态，若屏幕已被冻结，就按一下解除键。确认信号是否真的存在，可以用万用表先检查电压，如果确信信号是存在的，用汽车示波器和万用表不能够捕捉到，就检查测试线和接柱的连接情况。确认耦合方式不在“接地”(GND)模式，若在“接地”模式，任何信号都无法进入。确认触发源是定义在所择的通道上。4）示波器用语触发电平：示波器显示时的起始电压值；触发源：示波器的触发通道通道(CH1)、通道(CH2)和外触发通道(EXT)；触发沿：示波器显示时的波形上升或下降沿；电压比例：每格垂直高度代表的电压值；时基：每格水平长度代表的时间值；直流耦合：测量交流和直流信号；交流耦合：只允许信号的交流成份通过它滤掉了直流成份(电容用来过滤直流电压)；接地耦合：确认示波器显示的0V电压位置；自动触发：如果没有手动设定，示波器就自动触发并显示信号波形。第二章 常见传感器波形分析2.1空气流量计2.1.1简介空气流量计（MAF）按结构原理可分为翼板式、热丝式（热膜式）、卡门涡旋式及电位计式等几种，按信号输出类型又分为数字式和模拟式两种。空气流量计是非常重要的一类传感器，因为发动机控制电脑主要依据它发出的信号来计算发动机负荷、点火正时、废气再循环控制及发动机怠速控制等其它参数。不良的空气流量计会造成喘车、怠速不良以及发动机性能和排放等一系列问题。现在介绍两种使用比较多的空气流量计以及它的波形分析。2.1.2热丝式空气流量计原理：热丝式空气流量计是模拟输出电压信号传感器，大多数热丝式空气流量计在空气流量增大时，输出电压也随之升高。热丝式空气流量计内部温度补偿电路比较复杂，输出电压模拟信号被送到控制电脑，控制电脑则根据这个信号来计算发动机负荷、判定燃油供给量和点火正时等等。结构：图2-1热丝式空气流量计波形检测方法(1) 连接好波形测试设备，探针接信号输出端子，鳄鱼夹搭铁。(2)关闭所有附属电气设备、起动发动机，并使其怠速运转，当怠速稳定后，检查怠速时输出信号电压(图4波形)。做加速和减速试验，应有类似图中的波形出现。(3)将发动机转速从怠速加至节气门全开(加速过程中节气门应以缓中速打开)，节气门全开后持续2s，但不要使发动机超速运转;(4)再将发动机降至怠速运转，并保持2 s;(5)再从怠速工况急加速发动机至节气门全开，然后再关小节气门使发动机回至怠速;(6)定住波形，仔细观察空气流量传感器波形。波形如图所示。图2-2热丝式空气流量计波形图波形分析：可以通过从厂家维修资料中找到输出电压的正确参考值进行比较，通常热丝式空气流量计输出的电压范围是从怠速时超过 0.2V 升至油门全开时 4V 以上，当全减速时输出电压应比怠速时的电压还稍低些。发动机运转时，波形的幅值看上去是不连惯的波形，这是正常的。由于热丝式空气流量计中没有任何机械运动部件，所以它的测量值不会受到运动部件惯性因素的影响，因此它能快速地对空气流量的变化做出反映。注意：不同的车型输出电压将有很大的差异，在怠速时是否为 0.25V 也是判断空气流量计好坏的办法。许多坏的空气流量计在怠速时输入电压太高，而油门全开时又达不到 4V。另外，从混合气是否正常或冒黑烟也可以判断空气流量计的好坏，但有时想判断空气流量计的好坏往往非常困难。2.1.3卡门式涡旋式空气流量计原理：卡门涡旋式空气流量计通常与空气滤清器组装成一体，这种类型多常见用在三菱发动机电控系统中，它的输出方式是数字式的，但它与其它的数字式输出的空气量计不同的是，大多数数字式输出的空气流量计随空气流量改变时只有输出频率随之改变，而卡门涡旋式空气流量计则不仅改变频率，还同时改变其脉冲宽度。即一般数字式空气流量计在空气流量增大时只频率随之增加，而卡门涡旋式空气流量计在加速时不但频率增加，它的脉冲宽度也同时改变。所以在测试卡门涡旋式空气流量计时，由于有两种参数同时与空气流量变化有关，用示波器抓取参考波形故障分析就显得非常有用了。结构：图2-3卡门式涡旋式空气流量计检测方法:起动发动机，在不同转速下试车，把较多的时间用在测试发动机性能有问题及排除故障的转速段内进行检测，看示波器波形显示。确认在任何给定的运行方式下，波形的幅值、频率、形状脉冲宽度等判定性尺度是一致的、可重复的、正确的。确认在空气流量一定的情况下，流量计能产生稳定频率和脉宽信号。图2-4卡门式涡旋式空气流量计波形图波形分析大多数情况下，波形的振幅应该满 5V，同时也要按照判定性尺度一致原则看波形的正确形状、矩形脉冲的拐角及垂直下降沿是否一致。在稳定的空气流量下流量计产生的频率也应该是稳定的，且无论值的大小如何，都应该是一致的。当这种型号的空气流量计工作正常时，脉冲宽度将随加速的变化而变化，这是为了加速加浓时，能够向控制电脑提供非同步加浓及额外燃油喷射脉冲信号。可能发现的故障和不正确的判定性尺度是脉冲宽度伸长或缩短，不应该有峰尖以及圆角的产生，这些都会影响发动机性能和造成排放等问题。2.2进气压力传感器2.2.1简介进气歧管压力传感器种类较多，就其信号产生原理可分为半导体压敏电阻式、电容式、膜盒传动的可变电感式和表面弹性波式等。它是通过测量进气歧管压力来完成进气量的检测。2.2.2模拟量进气压力传感器原理：模拟量进气压力传感器的原理是将发动机感测到的真空度直接产生对应可变的电压输出信号。一般它是一个三线传感器，其中两条线是参考电源的正、负极，参考电源为 5V，剩下一条线是电脑的输出信号。结构：图2-5进气压力传感器检测方法：关闭所有附属电气设备，启动发动机，并使其怠速运转。当怠速稳定后，检查怠速输出信号电压（图 1 中左侧波形）。做加速和减速试验，应有类似参考图中的波形出现。将发动机转速从怠速加到油门（节气门）全开（注意：加速时不宜过急，是缓加速）并保持约 2s，不应超速；再减速回到怠速状况，持续约 2s；再急加速至油门（节气门）全开，然后再回到怠速；定住波形，仔细观察其波形，并与波形参考图比较；也可以用手动真空泵代替节气门处的真空，对进气压力传感器进行抽真空测试，即观真空表读数值与输出电压信号的对应关系。得到如下波形：图2-6进气压力传感器波形图波形分析：从汽车专用维修资料中，可查到各种不同车型在不同的真空度下对应输出的电压值，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为 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（全减速是 80kPa）产生对地电压信号(接近 0V)，而真空度低时（即接近大气压时,全负荷接近 10 kPa），产生的电压信号高（接近 5V），也有些进气压力传感器设计成相反方式，即当真空度增高时输出电压增高，真空度降低时输出电压也降低。2.3节气门位置传感器2.3.1简介节气门位置传感器是安装在节气门轴上的用来检测节气门开度的传感器，它有两种类型：一种是模拟式节气门位置传感器，另一种是开关式节气门位置传感器。2.3.2模拟式节气门位置传感器原理：模拟式节气门位置传感器（TPS）通常是一个可变电位计，通过改变电位计的阻值来告诉电脑节气门的相应位置，并且一般有一个与节气门轴相联的滑动触点臂，这个触点臂则作为节气门电位计的滑动触点。结构：图2-7节气门位置传感器检测方法：打开点火开关，发动机不运转，慢慢地让油门从怠速位置到全开，并重新回至油门全闭。反复几次，动作要慢。图2-8节气门位置传感器波形图波形分析：翻阅制造商维修手册，以得到准确的节气门位置传感器的电压范围。波形上不应有任何断点、对地峰尖或大波折，特别应注意在前 1/4 油门运动中的波形，因为这一段通常是在驾驶中最常用到的传感器碳膜电位计上的部分，因此前 1/8 至 1/3 的炭膜往往最先磨损，从而使得波形出现异常输出信号。2.4温度传感器2.4.1简介大多数燃油温度传感器（FT），发动机冷却液温度传感器（ECT）和进气温度传感器（IAT）工作的原理是相同的，其测量方法也相同，即 FT、ECT 和 IAT 传感器都是一个负温度系数的热敏电阻，即这种传感器的电阻随着传感器温度的增加而减小，一般是一个两线式模拟量传感器，但也有的传感器由于利用外壳接地，因此只有一条线即信号线。2.4.2燃油温度传感器原理：燃油温度传感器（FT）通常检测发动机的燃油管道中的汽油温度。当我们用示波器或万用表去测量燃油温度传感器时，你所读出的是传感器内热敏电阻两端的电压降。当燃油温度偏低时，传感器两端电阻升高、压降较大，而温度升高时，传感器内电阻降低，两端电压降则变小。结构：图2-9燃油温度传感器检测方法：除了与某些特定的温度有关的故障以外，在测试燃油温度传感器时应从发动机冷态开始，但如果从客户那里知道某故障与某特定的温度有关时，从被怀疑的故障温度范围开始进行测量将是比较好的方法。启动发动机，加速至 2500r/min，并保持住。让示波器中的波形从左向右在屏幕上完全显示出来，定住波形，停止检测，过程虽然不长，其实就已经在汽车全部的运行温度范围检测了传感器。如果是间歇性故障或故障发生在行驶过程中时，可能还有必要在路试中进行测试。图2-10 燃油温度传感器波形图波形分析：传感器的电压显示范围在 3V 至 5V 之间（当发动机完全在冷态时），并在汽车全部运行温度范围内大约下降 12V，这个直流（DC）信号的判定关键是电压幅度，且传感器在任何温度下都应该发出平稳幅度的电压信号（图 6）。当燃油温度传感器电路开路时，将出现向上直到参考电压值的峰尖（5V）；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峰尖（0V）。2.4.3进气温度传感器原理：进气温度传感器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，从表中读出是传感器内热敏电阻两端的电压降。当进气温度低时，传感器电阻值及电压降就高，进气温度高时，传感器内的热敏电阻值及电压降。结构：图2-11进气温度传感器检测方法：除非发现与某特定的温度有关的故障温度，否则应在发动机完全冷态的情况下进行测试，但如果从客户那里知道某故障与某特定的温度有关时，从被怀疑的故障温度范围开始进行测量将是比较好的方法。启动发动机加速至 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，这时，进气温度传感器相当于已在整个汽车运行范围被测试过了。图2-12进气温度传感器波形图波形分析：按照制造厂商的资料确定相应传感器的输出电压范围，通常传感器的电压应在 35V（完全冷车状态）之间，并在汽车全部运行温度范围内电压下降大约在 12V 左右，这个直流信号的判定关键是电压幅度，且在各种不同温度下传感器应有相应的输出变化的电压信号。当进气温度传感器电路开路时，将出现电压向上直到参考电压值的峰尖（5V）；当进气温度传感器电路对地短路时，将出现电压向下直到接地电压值的峰（0V）。2.4.4冷却液温度传感器原理：发动机冷却液温度传感器探测的是在水套中的发动机冷却水的温度。当我们将示波器或数字万用表与从温度传感器来的信号相接时，同前面讲的两种温度传感器相似，我们读出的即是传感器内的具有负温度效应热敏电阻上的电压降。同样当发动机水温冷时（冷车时），其电阻值及输出电压值高，反之当发动机热车以后，冷却液温度上升，水温传感器内的电阻值下降，输出电压亦下降。结构：图2-13冷却液温度传感器检测方法：同上面一样图2-14冷却液温度传感器波形图波形分析：参照制造商的规范手册，以精确地得到传感器相应的电压范围。通常冷车时传感器的电压应在 35V（全冷态）之间，然后随着发动机运行逐渐减少至运行正常温度时的 1V 左右。这个直流信号的判定关键是电压幅度。且在任何给定温度下，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开路时，将使电压波形出现向上直到参考电压值的尖峰（5V）；发动机冷却液温度传感器对地短路时，将产生向下直到接地电压值的尖峰（0V）。缩短时基轴扫描速度至 200ms/D 或更短，则对捕抓间歇性故障是很有帮助的。2.5曲轴位置传感器2.5.1磁电式曲轴位置传感器结构：图2-15磁电式曲轴位置传感器波形：图2-16磁电式曲轴位置传感器波形图分析：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，由于磁电式传感器随转速增加而波形频率也增加，所以在示波器上会有更多的波形显示出来。确认振幅、频率、形状等判定性尺度在相同条件下（发动机转速等）是有重复性的、有规律的。波形的频率应与发动机转速保持同步，有一种情况可能使得两脉冲间隔时间变化，那就是当触发齿轮经过传感器时有轮齿缺失或由于脏污及干扰多感应出的脉冲。同时请注意：由于在发动机启动时旋转速度不可能不变，在压缩行程和进气行程之间，曲轴实际上在减速和加速，这使得波形的频率和幅值将随转速改变而同时减少或增加。除此之外，其它任何在脉冲之间引起的变化都可能意味着故障。如果示波器显示波形不正常，应先检查线路和接线端，确认线路没有搭铁，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，当有故障出现在示波器上时，摇动线束，进而进一步判断是否是磁电式传感器本身出了故障。注意：也有可能是点火模块或发动机ECU中的传感器内部电路搭铁，此时可以用拔下传感器导线连接器后再用波形测试设备测试的方法来判断。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。图2-17曲轴位置传感器波形对比2.5.2霍尔效应式凸轮轴和曲轴位置传感器霍尔效应式凸轮轴和曲轴位置传感器是一种利用霍尔效应的信号发生器。霍尔信号发生器安装在分电器内，与分火头同轴，由封装的霍尔芯片和永久磁铁作成整体固定在分电器盘上。触发叶轮上的缺口数和发动机气缸数相同。当触发叶轮上的叶片进入永久磁铁与霍尔元件之间，霍尔触发器的磁场被叶片旁路，这时不产生霍尔电压，传感器无输出信号；当触发叶轮上的缺口部分进入永久磁铁和霍尔元件之间时，磁力线进入霍尔元件，霍尔电压升高，传感器输出电压信号。结构：图2-18霍尔效应式曲轴位置传感器波形：图2-19霍尔效应式曲轴位置传感器波形图图2-20霍尔效应式凸轮轴传感器2.5.3光电式曲轴位置传感器结构: 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，同时它还可以便脉冲信号的幅值在速度变化即保仍持不变，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磁电干扰(EMI)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。它们也被用在控制电路，问题非常敏感。光电式传感器的功能元件通常被密封很好，但损坏的分电器组套或密封垫，以及当维修时可能使油污和污物进入敏感区域造成污损，这些就可能引起不能起动，失速和断火。图2-21光电式曲轴位置传感器光电式传感器的波形分析图2-22 光电式曲轴位置传感器波形分析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2.6爆震传感器2.6.1简介爆震传感器是一个交流信号发生器，但它们与其它大多数汽车交流信号发生器大不相同。即它不像磁电式曲轴和凸轮轴位置传感器那样深测曲轴的速度或位置，它是探测振动或机械压力的，也就说爆震传感器是一个压电装置。它们由能感知机械压力或振动并把这种振动转化成一个交变的电信号（例如发动机爆震时产生交流电压信号）的特殊材料构成。结构：图2-23爆震传感器检测方法一：对发动机加载，看示波器显示。图2-24爆震传感器波形分析波形分析：波形的峰值电压（峰尖的高度或振幅）和频率（振动的次数）将随发动机的负载和转速变化而变化，同时也随发动机点火过早（正时提前）、燃烧温度、废气再循环等正常与否，其幅度和频率也将随之变化。2.7氧传感器2.7.1氧传感器的概述氧传感器是燃油反馈控制系统的重要部件，用“汽车示波器”测试出的氧传感器信号电压波形，能够反映出发动机的机械部分燃油供给系统以及发动机电控系统的运行情况。发动机工作时，氧传感器依据排气管中废气的含氧量变化而输出高低变化的电信号，发动机控制单元根据氧传感器的反馈信号不断调节混合气的空燃比，使其在理论空燃比的上下波动，从而满足发动机完全燃烧的需要以及废气排放达标的要求。常用的氧传感器有：二氧化钛氧传感器和二氧化锆氧传感器。二氧化锆传感器的基本原件是二氧化锆陶瓷，因为它是固体的电解质管，故亦称其为锆管。当锆管接触氧气时，氧气透过多孔铂膜电极，吸附二氧化锆，并经电子交换成为负离子。由于锆管内表面通大气，外表面通排气，其内外表面的氧分压不同，则负氧离子浓度也不同，从而形成负离子由高浓度侧向低浓度侧的扩散。当扩散处于平衡状态时，两电极间便形成电动势E，所以二氧化锆氧传感器的本质是化学电池，亦称氧浓度差电池。 二氧化锆氧传感器的工作温度在300摄氏度以上，需要设置电加热元件。一般在发动机启动20到30秒内二氧化锆氧传感器加热到工作温度。2.7.2氧传感器波形现在一般电控汽车上的氧传感器都是二氧化锆型的，其输出信号的电压范围为 01V，而二氧化钛型氧传感器输出信号一般为5V 可变电压信号。图2-25氧传感器波形氧传感器的波形氧传感器波形分析时有3个参数需要特别注意：即波形的最高信号电压、最低信号电压和信号的响应时间（混合气从浓到稀的最大允许响应时间）。 氧传感器的标准信号电压波形如图1所示，要求其最高信号电压大于850mv，最低信号电压在75mv175mv以内，信号的响应时间小于100ms。 测试时,这3个参数都必须符合要求，否则就必须更换氧传感器。任何一种氧传感器的失效，都是慢慢地失去的，在失效开始阶段它的响应速度变慢，能够产生的输出信号幅度变低，在失效的最后阶段，它产生一个不变化的信号或根本没有信号输出，这时就会出现故障码，随后发动机检查灯或故障指示灯就亮了。除了由于使用年限和行驶里程导致氧传感器正常的失效外，氧传感器还有可能因汽油中含铅或冷却液中的硅胶腐蚀而导致提前失效，接头密封垫渗漏、破裂也使许多氧传感器失效。但是，使氧传感器提前失效的首要原因是发动机在较浓的混合比状态下运行时所造成碳阻塞，还有各种潜在原因都可能成为使氧传感器失效，例如燃油压力过高，喷油嘴损坏以及操作不当等。第三章 执行器波形分析3.1喷油驱动器波形分析3.1.1喷油驱动器分类 (l)饱和开关型；(2)峰值保持型；(3)博世(BOSCH)峰值保持型；(4)PNP型3.1.2喷油驱动器的测试 掌握如何解释喷油驱动器的波形(确定开启时间、参考峰值高度、判定喷油驱动器好坏等)的技巧对行驶能力和排放的修理是非常有价值的诊断技能，通常，喷油驱动器开启时间的资料是非常难找到的，当要决定喷油驱动器波形是否是正确的时候，一个正确的参考波形是非常有价值的。(1) 饱和开关型(PFI/SFI)喷油器驱动器，参见图3-1。图3-1饱和开关型(PFI/SFI)喷油器驱动器喷油器测试步骤：起动发动机，以2500转/分转速保持油门2-3分钟，直至发动机完全热机，同时燃油反馈系统进入闭环，通过观察示波器上氧传感器的信号确定这一点。关掉空调和所有附属电器设备，让变速杆置于停车档或空档，缓慢加速并观察在加速时喷油驱动器喷油时间的相应增加。A.从进气管中加入丙烷，使混合气变浓，如果系统工作正常，喷油驱动器喷油时间将缩短，它试图对浓的混合气进行修正(高的传感器电压)。B.造成真空泄漏，使混合气变稀，如果系统工作正常，喷油驱动器喷油时间将延长，它试图对稀的混合气进行补偿(低的氧感器电压)。C.提高发动机转速至2500转/分，并保持稳定，在许多燃油喷射系统中，当该系统控制混合气时，喷油驱动器的喷油时间性能被调节(改变)的从稍长至稍短。通常喷油驱动器喷油时间在正常全浓(高氧传感器电压)至全稀(低的氧传感器电压)范围内仅在0.25ms至0.5ms的范围内变化。如果加入丙烷或造成真空泄漏，然后观察喷油驱动器喷油时间的变化，发现喷油时间不变化，可能有以下两种情况：系统运行在开环怠速状况，一些较新的汽车(大部分1988年和以后)系统在怠速状态暂时或完全忽略氧传感器信号，当第一次遇上这种情况时，它也许会使你感到惊讶，提高发动机转速至大约1800转/分，然后试着再加入丙烷或造成真空泄漏，大多数系统在达到这个转速之前将回到闭环，那么，这个实验就可以进行下去了。氧传感器可能是坏的。如果氧传感器或控制电脑不能察觉混合气的变化，那么喷油驱动器的喷射时间就不能改变，在检查喷油驱动器喷射时间之前，应该先确认氧传感器是否正常。当燃油反馈控制正常时，喷油驱动器喷射时间会随着驾驶条件和氧传感器输出的信号而变化(增加或减少)，通常喷油驱动器的喷射时间大约在怠速时1-6ms到冷起动或节气门全开时的大约6-35ms变化。与驾驶状况的要求相比，氧传感器输入电压对喷油驱动器喷射时间的影响相对要小。与输入电脑参数相比，氧传感器的输入电压对控制的作用，更像“燃油修正”仪器。喷油驱动器喷射时间大多数是用空气流量计或进气压力传感器、转速和其它控制电脑输入信号计算出来的，输入控制电脑的氧传感器电压信号是为了提高催化剂的效率，虽然氧传感器在喷油驱动器上只是相对小的改变脉冲宽度，这样小的变化就可以区别出行驶性能的好坏，以及排版试验的通过或失效。匝数较少的喷油器线圈通常产生较短的关断峰值电压，或甚至不出现尖峰，参阅修理示例，关断尖峰随不同汽车制造商和发动机系列而不同，参考波形是最好的比较样本。正常的范围大约是从30V-100V，有些喷油驱动器的峰值被钳位二极管限制在30V-60V，可以用尖峰上的平顶代替顶点来确认峰值，在这种情况下匝数少喷油器线圈并不减少峰值的高度，除非它的线圈匝数太少了。（2)峰值保持型(TBI)喷油驱动器，如图3-2。图3-2峰值保持型(TBI)喷油驱动器在适用汽车节气门体燃油喷射的例子中，喷油驱动器打开刚好小于一个格-精确讲是0.98个格，由于波形例子的时间基准被设定为2毫秒/格，喷油器实际打开1.96毫秒，因此喷油器喷射时间为1.96毫秒，用这张图来观察燃油反馈系统是否在做自已的工作，可以用手加入丙烷的方法使混合气更浓或者造成真空泄漏使它变稀，同时观察相应的喷油时间的变化。波形的峰值部分通常不改变它的喷射时间，这是因为流入喷油器的电流和打开针阀的时间是保持不变的，波形的保持部分是控制电脑增加或减少开启时间的部分峰值保持喷油驱动器可能引起下列波形结果：加速时，将看到第二个峰尖向右移动，第一个保持不动。如果发动机在极浓的混合气下运转，能看到两个峰尖顶部靠的很近，这表明计算讥试图靠尽可能缩短喷油器喷射时间来使混合气变得更稀。在通用汽车和一些五十铃双节气门体喷射系统，在波形的峰值之间出现许多特殊的振幅式杂波，可能表示控制电脑中的喷油驱动器故障。（3)博世(BOSCH)峰值保持型喷油驱动器，参见图3-3。图3-3博世(BOSCH)峰值保持型喷油驱动器从左至右，波形开始在电瓶电压高度，这表示喷油器关闭，当控制电脑打开喷油驱动器时，它提供了一个接地去完成这个电路。控制电脑继续接地(保持在0V)直到探测到流过喷油器的电流大约4安培左右，控制电脑靠高速脉冲电路减少电流，在亚洲车型上，磁场收缩的这个部分通常会有一个峰值(左侧峰值)。控制电脑继续保持开启操作以便使剩余喷油时间可以继续得到延续，然后它停止脉冲并完全断开接地电路使喷油器关闭，这就产生了波形右侧的那个峰值。控制电脑接地打开时，喷油时间开始，控制电脑完全断开控制接地电路时(右侧释放峰值)喷油时间结束。在日产汽车的范例中，喷油器打开刚好是一个格多一点(确切的说是1.1个格)由于时基定在2毫秒/格，喷油器大概打开了2毫秒，或确切的说2.23毫秒。所以这个例子的喷油器喷油时间是2.23毫秒，可以用这个图形去观察燃油反馈控制系统是否工作，可以加入丙烷使混合气变浓也可以造成真空泄漏使合气变稀，然后观察喷油时间的变化。在一些欧洲汽车上，例如美洲虎，它的喷油驱动器波形上只有一个释放峰值，由于峰值钳位二极管作用第一个峰值没有出现。（4)PNP喷油驱动器测试，参见图3-4。图3-4 PNP喷油驱动器测试PNP型喷油驱动器的脉冲电源连接到一个已经接地的喷油器上去开关它，几乎所需的喷油驱动器都是NPN型，它的脉冲接地到一个已经需电压供给的喷油器上，流过PNP型喷油器的电流与其它喷油器上的方向相反，这就是为什么PNP型喷油器释放峰值方向相反的原因。喷油时间开始于控制电脑电源开关将电源电路打开时，看波形图左侧说明框，喷油时间结束于控制电脑完全断开控制电路。在波形实例中，喷油器喷油时间刚好是三个格，因为这个实例波形的时基轴为2毫秒/格，所以喷油时间大约是6毫秒或精确地说6.07毫秒。可以从这个图形上观察出燃油反馈控制系统是否工作，用丙烷去加浓混合气或用造成真空的方法使混合气变稀，然后观察相应的喷油时间变化情况。（5)喷油器电流的测试，参见图3-5。图3-5喷油器电流的测试如果怀疑喷油器线圈短路或喷油驱动器有故障，可以用以下几种方法检查：可以从静态测试喷油器的线圈阻值。喷油器线圈的电阻值(冷或热)可以查阅制造厂商的详细资料。更精确的方法是测试动态下流过线圈电流的踪迹或波形，另外在喷油器电流测试时，还可以检查喷油驱动器的工作(控制电脑中的开关三极管)。喷油驱动器电流极限的测试能想进一步确认控制电脑中的喷油驱动器的的极限电流是否合适，这个测试需要用示波器中的附加电流钳来完成，汽车示波器内部已设置(除了示波器探头设定)不需要任何修改地接受附加电流钳的输入，附加电流钳确是物有所值，可以用它来检查大多数电磁阀、线圈(点火线圈等)或开关电路。大电流钳还可以有效地进行起动、充电电流并可在汽车示波器上显示最大的电流值。试验步骤：起动发动机并在怠速下运转或驾驶汽车使故障出现，如果发动机不能起动，就用起动机带动发动机运转的同时观察示波器上的显示。波形结果：当电流开始流入喷油器时，由喷油器线圈的特定电阻和电感特性，引起波形以一定斜率上升，上升的斜率是判断的依据，通常饱和开关型喷油器电流波形大约在45度角上升(在2毫秒/格时基下)。饱和开关型喷油器通常用在多点喷射(MFI)、顺序喷射(SFI)和进气道喷射(PFI)等系统中，通常峰值保持型喷油器波形大约在60度角斜角上升(在2毫秒/格时基)，峰值保持型通常用在单点喷射(节气门体喷射TBI)、欧亚车型多点喷射(MPI)系统和通用2.3升Qrad4发动机中，在电流最初流入线圈时。峰值保持型喷油器波形比较陡，这是因为与大多数饱和开关型喷油器相比电流增大了，峰值保持型喷油器通常大约在4安培电流，而饱和开关型喷油器电流通常小于2安培。如果电流开始流入线圈时，电流波形在左侧几乎垂直上升，这就说明喷油器的电阻太小(它短路了)，这会产生行驶性能故障，并损坏控制电脑的喷油驱动器。（6)喷油器起动试验波形，参见图3-6。图3-6喷油器起动试验波形对不能起动的发动机的故障诊断有一个主要的规律可循，一台发动机不能起动可能由于气缸未得到燃油、火花塞上无点火或者机械故障，一旦机械故障排除时，在确定故障根本原因和避免无效诊断步骤方面示波器就是很有价值的，示波器也能快速可靠地检查喷油器电路