1、汽车传感器波形分析在故障诊断中的应用 陈 明 (深圳职业技术学院汽车与交通学院，广东深圳 518055) 摘要：通过对车辆传感器产生波形的比较分析，得出故障部位的诊断方法，介绍传统示波器在现代汽车维修的 应用。 关键词：传感器波形；波形分析；汽车维修 中图分类号：U464149 文献标识码：B 文章编号：1003-8639(2009)04003302 Application of Vehicle Sensor Waveform Analysis in Fault Diagnosis CHEN Ming (Shenzhen Polytechnic，Shenzhen 518055，China) A
2、bstract：The author proposes a diagnostic method of faulty components through the comparative analysis of vehicle sensor waveforln and introduces the application of traditional oscilloscope in maintenance of modem vehicles Key words：sensor waveform；wavefoIin analysis；vehicle maintenance 1 示波器的介绍 示波器是
3、用来对电路中电压或电流的波动情况 进行测量的工具，它能实时地反应器件的工作情 况。在电路分析中通g-是用它来测量输入与输出的 波形，并由观察者经过分析研究，得出此电路性能 的优良状况或问题所在。 2汽车故障诊断中传感器波形分析的重要性 随着现代汽车技术的发展，在汽车中使用了大 量的传感器，传感器在其工作环境中感受物理量的 变化时，并以电流或电压的方式向汽车ECU所 感觉到的变化，汽ZECU接收到传感器送来的信号 后，做出相应的判断，驱动相关设备进行工作，调 整汽车的工作状态。 在现代汽车上用的传感器可分为：温度、速度、 压力、氧含量、振动及位置传感器，它们产生各种各 样的电压或电流信号，用示波
4、器能将这些信号的变化 以波形的方式反映出来。当所感知的物理量发生正常 或非正常变化时，都能通过波形的变动反应出来，通 过与正常波形的比较，就能判断出故障的部位。 这里所说的并不是说示波器能解决汽车维修中 所有的问题，只是提供了一个判断故障的方法，一 个处理问题的手段，就象医生用的听诊器一样。 3案例分析 故障现象一辆大众帕萨特18T小轿车，出现 不易起动的故障现象，每次都要多次点火才有可能 起动，最后一次在行驶中死火，就打不起火了，只 能拖到4S店维修。 故障诊断到店后也是时而能起动时而不能起 动，用1552诊断仪显示故障为曲轴位置传感器损坏。 于是更换，再起动，故障现象依旧。于是再换凸轮轴
5、位置传感器，再试，故障现象还在，维修陷入僵局。 故障分析与测试采用双踪示波器同时测量故 障车上曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器的波形 如图l所示，在同类型的正常车上测得的凸轮轴位 置传感器和曲轴位置传感器波形如图2所示。 通过比较图1和图2，发现曲轴位置传感器波形 有区别。为什么会有这样的区别，是正常的还是不 正常的?经过对曲轴位置传感器的结构进行分析研 究，从图3曲轴位置传感器的结构可知，它是一圈缺 口齿的环，对比图2中曲轴位置传感器的波形，就能 得出此环共有60个缺口齿，其中有1个缺口占2个齿 的位置，在图2中曲轴位置传感器的波形中能算出59 个正弦波，与曲轴位置传感器环有59个缺口齿对应
6、， 图2中凸轮轴位置传感器波形中间距较大的位置对应 缺口齿环2个缺齿的位置。曲轴位置传感器产生的波 形与图2中凸轮轴位置传感器波形有一个起始位置 的关系，通过图4就能更清楚的看出这种关系。 通过图4还能看出曲轴位置传感器波形出现2次 才与凸轮轴位置传感器波形重合一次起始位置，这 种关系和本车曲轴转速与凸轮轴转速比为2：l的关系 修改稿收稿日期：200811-28 作者简介：陈明(19,68一)，男，汉族，湖南双峰人，工程师，无线电物理专业，工学学士，曾从事楼宇智能系统、电 子产品的设计，现从事汽车电子控制技术与故障诊断的研究与教学工作。 智慧的代价是矛盾。这是人生对人生观开的玩笑 汽车电器20
7、09年第4期 2 Tek L Stop M Pos：一1800ms CH1 50OV CH2 5OOV M 500ms CH2， 图l故障车波形 2 Tek 几 Stop CH1 10OOV CH2 5OOV M 1000ms CH1 f 图2正常车波形 一致，也正好是 1缸上止点的位 置，也就是1缸 点火正时的基准 位置，也决定了 其它3个缸的点 火时刻。此信号 传输给脚，ECU 就能发出点火信 号，起动发动机。 图3曲轴位置传感器 否则ECU就不发出点火信号，发动机不能起动。 故障排除在更换曲轴位置传感器和凸轮轴位 置传感器后都不能解决问题，于是将思路转到曲轴 位置传感器的缺口环上来，在图
8、1中凸轮轴位置传 感器波形左边三分之一处的波形与其它地方的不一 样，更与正常车的波形不一样。传感器没问题，那 只有曲轴位置传感器的缺口环有问题了，而且是在 与大缺口相距15个齿的位置上。起初怀疑是在第15 5 汽车电器20o9年第4期 2 CH1 10O0V CH2 500V M 2500ms CH1厂 图4正常车全波形 个齿上有异物，导致传感器信号不好，通过传感器 安装孑L没能看到有异物，于是只能拆卸油底壳，拆 卸油底壳后转到第15个缺口齿位置，如图3中铁棒 指示位置的缺口齿环不是有异物，而是有一点变 形，变形后导致此位置与传感器的间距变大，以致 产生的信号不够强，才产生了不正常的小波形。更
9、 换曲轴后此车问题彻底解决。 故障总结 为什么此车会出现间歇性起动困 难的现象?再来看一下图1与图2中曲轴位置传感 器的波形，假如在图1中曲轴位置传感器波形最上 方向下一点的位置画一横线，又在图2中曲轴位置 传感器波形上同样位置画一横线，根据在此线上 有无波形可得出图5中的2个波形，ECU只有得到 图5下图波形才能发出点火信号起动发动机，而 ECU得到图5上的波形不能发出点火信号起动发动 机，但在偶然的时刻故障位置产生的波形恰好达 到合格的底线时，就可以起动发动机。起动后， ECU对曲轴位置传感器波 形的检测就不是那么严 了，因此，发动机起动后 不会熄火。这也就是此车 故障的根本原因。 另一点提示：本故障 体现出发动机严格起动， 保护发动机；但当发动机 起动后，尽可能维持发动 机的运行的设计理念。 故 障 l在 正 常 查 图5改画的曲轴位置 传感器波形 4总结 该车故障的诊断，充分利用了双踪示波器的双 踪显示功能，使曲轴与凸轮轴的波形、转速关系很 清晰的反映出来，使故障的判断、定位较迅速。 (编辑易强山) 投资小、成本低、利润高的致富项目 详见插3广告
