2.3-数字信号型传感器原理与检修

2.汽车电子控制系统故障诊断与修复2.3数字信号型传感器原理与检修的供油脉动和噪声，但供油压力大任务引入

某大众迈腾B8轿车，打开点火开关时，仪表灯能正常点亮，发动机可以点火起动，但起动时间略有延长，起动后运转平稳，仪表盘发动机EPC灯点亮，经多次试车，该故障无法消除。用故障诊断仪读取发动机控制单元故障码，显示为“P036800-凸轮轴位置传感器过大信号”，读取相关数据流，显示点火、喷油、转速、机械系统均正常。找到凸轮轴位置传感器电路的电源线、信号线、搭铁线。保持发动机运转，用万用表测电源线和搭铁线，数值正常，用示波器测量信号线波形为直线（控制电源端5V，传感器端0V）。请依据必要信息分析故障原因，诊断故障部位。知识目录CATALOG1数字信号型传感器概述2数字信号型传感器的类型及电路原理3数字信号型传感器电路诊断数字信号型传感器概述1一、数字信号型传感器概述

在汽车电控系统中，许多关键参数，如发动机转速、曲轴位置等，被传感器转换为一种幅值突变的特殊数字信号，通常只有高电平与低电平两种信号状态，这些信号可直接被ECU内部的数字电路识别和处理，无需进行模数转换，该种类型的传感器为数字信号型传感器。1.定义2.核心特征一、数字信号型传感器概述

该种‌输出信号为离散的脉冲、方波或数字编码的数字信号型传感器，因其抗干扰能力强、可直接与微处理器通信、可携带丰富信息等优势，已逐步成为汽车传感器的主流。数字信号型传感器的类型及电路原理2间歇性供油，会产生较大的供油脉动和噪声，但供油压力大物理量变化脉宽调制型频率调制型输出信号的频率（f）或周期（T）随被测物理量连续、线性变化输出频率恒定，高电平脉冲的宽度（或占空比）随被测物理量连续、线性变化二、数字信号型传感器的类型及电路原理间歇性供油，会产生较大的供油脉动和噪声，但供油压力大

频率调制数字信号型传感器是指输出信号的频率（f）或周期（T）随被测物理量连续、线性变化，其输出波形为数字方波。二、数字信号型传感器的类型及电路原理1.频率（FM）调制型二、数字信号型传感器的类型及电路原理（1）信号波形特征：

信号波形低电平和高电平数值通常是固定的（如0V/5V，0V/12V），信号的频率直接反映被测转速的快慢，通常转速越高，频率越高。其占空比通常不是信息载体，而是一个固定值，这与PWM信号有本质区别，占空比数值依据传感器和车型不同而有所不同，可能为50%，也可能是其他数值。1.频率（FM）调制型二、数字信号型传感器的类型及电路原理（1）磁电式曲轴/凸轮轴位置传感器结构：由传感器本体和信号盘组成，传感器本体由永久磁铁、铁芯、电磁线圈等组成，正对信号盘安装在信号盘的边缘，永久磁铁的磁场穿过铁心、气隙、信号盘、电磁线圈。信号盘安装在曲轴、凸轮轴或分电器轴上，并随之转动，其上制有若干凸齿和凹槽，同时还制有一特殊宽槽（又称齿缺）或销钉。电磁线圈的作用是当磁场变化时产生感应电动势，输出曲轴位置信号。1.频率（FM）调制型二、数字信号型传感器的类型及电路原理（1）磁电式曲轴/凸轮轴位置传感器工作原理：当发动机转动时，信号盘随曲轴旋转。当信号盘凸齿接近并对正铁心时，磁场增强；当信号盘凸齿离开铁心时，磁场减弱，从而产生交变的磁场，感应线圈中产生交变的感应电动势，其频率和幅值随发动机转速的增大而增大，发动机PCM根据频率（脉冲数）计量转速。1.频率（FM）调制型二、数字信号型传感器的类型及电路原理（1）磁电式曲轴/凸轮轴位置传感器1.频率（FM）调制型1.频率（FM）调制型二、数字信号型传感器的类型及电路原理（2）霍尔式曲轴/凸轮轴位置传感器霍尔效应：将霍尔基片垂直放于磁场，并通一垂直于磁场的电流，则在垂直于磁场和电流方向产生一电压，电压正比于磁场强度，该电压称为霍尔电压。二、数字信号型传感器的类型及电路原理（2）霍尔式曲轴/凸轮轴位置传感器触发叶片式结构：感器由传感器本体和信号盘组成，传感器本体由永久磁铁、霍尔集成电路等组成。1.频率（FM）调制型二、数字信号型传感器的类型及电路原理（2）霍尔式曲轴/凸轮轴位置传感器工作原理：信号盘随分电器轴旋转，当叶片进人气隙时，磁场被旁路，霍尔开关集成元件不能产生霍尔电压，霍尔电压为0V，晶体管不导通，ECU的5V基准电压与搭铁断开，传感器输出高电平信号（5V）；当叶片离开气隙时，磁场穿过霍尔元件，产生霍尔电压，使晶体管导通，ECU的5V基准电压接通搭铁，传感器输出低电平信号（0V）。1.频率（FM）调制型二、数字信号型传感器的类型及电路原理（2）霍尔式曲轴/凸轮轴位置传感器控制电路：一般为三线：一根为电源线，供给工作电压，一般为12V，也有的用8V、5V或9V；一根为信号线，需要提供5V参考电压，通过晶体管的导通或关闭，实现0V和5V的脉冲变化；第三根为搭铁线。1.频率（FM）调制型二、数字信号型传感器的类型及电路原理（2）霍尔式曲轴/凸轮轴位置传感器两线制控制电路：两跟引线分别为电源线和地线，地线同时又是信号线。1.频率（FM）调制型二、数字信号型传感器的类型及电路原理（3）磁阻式轮速传感器磁阻效应：是指某些金属或半导体的电阻值随外加磁场变化而变化的现象。1.频率（FM）调制型要对应一个旋转的磁极环，磁极环安装在车轮轴承的内圈上，因此，当车轮旋转时就能感知不同的磁通量。传感器内部由两个磁阻元件串联两个固定电阻组成惠斯通电桥，当磁环旋转时，传感器内产生正弦信号，经过集成电路（施密特触发器）整理成方波信号。二、数字信号型传感器的类型及电路原理（3）磁阻式轮速传感器磁阻式轮速传感器：要对应一个旋转的磁极环，磁极环安装在车轮轴承的内圈上，当车轮旋转时就能感知不同的磁通量。传感器内部由两个磁阻元件串联两个固定电阻组成惠斯通电桥，当磁环旋转时，传感器内产生正弦信号，经过集成电路（施密特触发器）整理成方波信号。1.频率（FM）调制型要对应一个旋转的磁极环，磁极环安装在车轮轴承的内圈上，因此，当车轮旋转时就能感知不同的磁通量。传感器内部由两个磁阻元件串联两个固定电阻组成惠斯通电桥，当磁环旋转时，传感器内产生正弦信号，经过集成电路（施密特触发器）整理成方波信号。2.脉宽（PWM）调制型二、数字信号型传感器的类型及电路原理脉宽调制（PWM）型数字信号传感器，是指输出一个频率恒定，但其高电平脉冲的宽度（或占空比）随被测物理量连续、线性变化的数字方波信号的传感器。2.脉宽（PWM）调制型二、数字信号型传感器的类型及电路原理（1）信号波形特征要对应一个旋转的磁极环，磁极环安装在车轮轴承的内圈上，因此，当车轮旋转时就能感知不同的磁通量。传感器内部由两个磁阻元件串联两个固定电阻组成惠斯通电桥，当磁环旋转时，传感器内产生正弦信号，经过集成电路（施密特触发器）整理成方波信号。2.脉宽（PWM）调制型二、数字信号型传感器的类型及电路原理（2）PWM型空调压力传感器在空调高压侧压力达到4.7bar时，传感器会向控制器（ECU）发送占空比为25%的数字信号；制冷剂压力达到大约7bar后,占空比为30%时，控制单元启动散热器风扇；占空比大约为75%时,会达到大约30bar压力，此时压力过大，为防止损坏空调系统，控制单元会关闭压缩机。当压力下降至大约26bar时，压缩机会再次启动。占空比与压力之间呈现比例关系，可用占空比值作为压力信号控制空调系统散热风扇等执行器工作。要对应一个旋转的磁极环，磁极环安装在车轮轴承的内圈上，因此，当车轮旋转时就能感知不同的磁通量。传感器内部由两个磁阻元件串联两个固定电阻组成惠斯通电桥，当磁环旋转时，传感器内产生正弦信号，经过集成电路（施密特触发器）整理成方波信号。2.脉宽（PWM）调制型二、数字信号型传感器的类型及电路原理（2）PWM型空调压力传感器数字信号型传感器电路诊断3间歇性供油，会产生较大的供油脉动和噪声，但供油压力大三、数字信号型传感器电路诊断1.常见故障模式与车辆症状间歇性供油，会产生较大的供油脉动和噪声，但供油压力大2.诊断实例（凸轮轴位置传感器）大众迈腾B8轿车打开点火开关时，仪表灯能正常点亮，发动机可以点火起动，但起动时间略有延长，起动后运转平稳，仪表盘发动机EPC灯点亮。故障码：P036800“凸轮轴位置传感器过大信号”。数据流：点火、喷油、转速、机械系统均正常。三、数字信号型传感器电路诊断间歇性供油，会产生较大的供油脉动和噪声，但供油压力大2.诊断实例（凸轮轴位置传感器）电路分析：传感器的T3t/1端子接收J623供给的5V电源，由T3t/3端子到J623内搭铁构成回路，J623通过T105/79端子给传感器T3t/2提供5V参考电压，发动机运转时，J623的T105/79端子会检测到一个0V到5V的方波信号。三、数字信号型传感器电路诊断间歇性供油，会产生较大的供油脉动和噪声，但供油压力大2.诊断实例（凸轮轴位置传感器）万用表测量：T3t/1端子对搭铁的电压，测量值为5V。检测传感器T3t/3端子对搭铁电压，测量值为0V。示波器测量：J623的T105/79端子信号波形，实测为一条5V直线，信号输入异常。保持发动机运行，检测T3t/2端子电压波形，为一条0V直线，说明信号线存在断路。三、数字信号型传感器电路诊断间歇性供油，会产生较大的供油脉动和噪声，但供油压力大2.诊断实例（凸轮轴位置传感器）电路测量：关闭点火开关，拔下J623的T105插头和传感器G300的T3t插头，G300的T3t/2至J623的T105/79之间的线路电阻无穷大。结论：G300的T3t/2至J623的T105/79之间的线路存在断路。三、数字信号型传感器电路诊断的供油脉动和噪声，但供油压力大知识拓展-数模转换器A/D转换一般要经过取样、保持、量化和编码四个过程。采样：每隔一个固定的很短的时间，采集一次模拟信号的电压值，把连续的时间信号变成离散的时间点。

保持：固定采样值一段