1、传感器输出信号发生偏差的原因分析与检测程序08-04-23 22:20 资讯来源：汽车驾驶与维修 罗小江 现代发动机管理系统能够补偿传感器在精度上出现的微小偏差，但如果这个偏差超过了一定范围，发动机管理系统就不能给出正确的补偿了。因此，清楚地了解传感器的偏差值何时会超出发动机管理系统设定的补偿范围，对于汽车故障诊断工作有很大的帮助。读过我的一些文章的读者都会知道，我经常研究的是辆 2000 年款本田奥德赛（Honda Odyssey）轿车，该车装备的是一台 3.5L 发动机。我最近在接通点火开关但发动机不运转(KOEO)的状态下对汽车进行了测试，发现汽车的进气歧管压力传感器读数为 27in./
2、Hg（1in./Hg 3.39kPa）。大家都知道，接通点火开关但发动机不运转时，汽车进气歧管压力传感器的读数应该与大气压力相等。我当时正处在海拔 2400 英尺（约 700m）高的地方，这种海拔高度对应的大气压力为 27.5in./Hg。在此提醒大家一下，海拔每升高 1000 英尺大气压力会降低 1in./Hg，因此，我当时所在位置的大气压力应该为 27.5in./Hg(29.9-2.4=27.5in./Hg)。令人吃惊的是，进气歧管压力传感器读数居然比正确值小了 0.5in./Hg，这确实是比较大的偏差。大家都知道，进气歧管压力传感器与空气流量计所测得的信息是控制燃油供给量的主要依据。为控
3、制燃油供给量，动力控制模块（PCM）需要得到的主要信息是发动机消耗的空气量。动力控制模块必须结合氧传感器的读数来计算空燃比，进而对燃油流量做最终的调整，实现闭环控制。现在，我想知道进气歧管压力传感器存在多大的偏差时才会引起系统故障。毕竟我的这辆奥德赛在进气歧管压力传感器的读数与正常值相差 0.5in./Hg 的情况下，还能很好地运行，其续驶里程数也和以前一样，而且保持着良好的闭环控制。从图 1 中大家可以看到，在怠速状态下，进气歧管压力传感器的正常输出电压为 0.78V。当我进行非法操作，将进气歧管压力传感器的地线与信号线之间的电阻值改变，从而使该传感器的输出电压降低到 0.68V 时，氧传感
4、器的读数则会突然减小，并会在一个较低的值处保持稳定，或者说混合气浓度保持比较稀的状态, 这便是氧传感器读数的下边界值。现在，再来测量一下在汽车处于怠速状态时，将进气歧管压力传感器的输出电压人为提高后的情况。我将参考电压（5V）线与传感器之间线路上的电阻值改变。如图2 所示，当进气歧管压力传感器输出电压为 1.03V 时，汽车燃油控制逐渐变得十分糟糕。而当进气歧管压力传感器输出电压为 1.07V 时，所有的燃油控制系统都完全失效。我通过对汽车的怠速状态进行测试，确定了在氧传感器读数正常的情况下，进气歧管压力传感器输出电压值的范围。在接下来的接通点火开关但发动机不运转的测试中，我通过真空泵，让进气
5、歧管压力传感器输出电压在更大的范围内变化，从而在进气歧管传感器的量程内，建立传感器的输出电压值（voltage）与扫描仪读数（in./Hg ）之间的关系。在测试中，我利用真空泵改变进气歧管的压力，从而改变进气歧管压力传感器的输出电压值，同时观察扫描仪的读数，记录电压值改变时扫描仪读数的改变量。记录结果如图 3 中的蓝色直线所示，图中的蓝色点便是记录的数据点，通过这些点画出一条蓝色直线，这条直线显示了扫描仪读数随传感器输出电压变化的规律。从扫描仪上看，当汽车处于怠速状态时，扫描仪的读数为 6in./Hg。提醒大家一下，怠速状态下进气歧管的真空度为大气压力值减去进气歧管压力传感器读数所得的值，即此
6、时进气歧管的真空度为 27.5-6=21.5in./Hg。在图 3 中，红色直线表示在氧传感器的读数处于下边界值时，进气歧管压力传感器输出电压值与扫描仪读数间的关系；黄色直线则表示当氧传感器的读数处于上边界值时，进气歧管压力传感器输出电压值与扫描仪读数间的关系。从图中可以看到，为了得到这两条直线，我分别对提高和降低线路电阻值后的两种情况进行测量，除了怠速状态，我还分别测量了 10in./Hg 和16in./Hg 这两个点，即测量了当进气歧管真空度为 17.5in./Hg 和 11.5in./Hg 时，进气歧管压力传感器的输出电压值。利用这些测量数据点可分别画出一条细线，以确定氧传感器能对空燃比
7、进行有效调节的范围，即发动机管理系统能够进行正确调节的进气歧管压力传感器的偏差范围。正如所料，蓝色直线并不是位于红黄两条线的中间。如果进气歧管压力传感器在点火开关接通发动机关闭的测试中读数是 27.5in./Hg，而不是 27in./Hg，则蓝线将更趋近于两条线的中间。令人稍感意外的是，在正常操作的情况下，测量出进气歧管压力传感器输出电压的最大值约为 2.7V，而预计最大值应该接近 4.5V。后来，我通过支路供电向动力控制模块（PCM）发送一个 5V 的电压信号，这时扫描仪的读数为51.7in./Hg，太厉害了 !本田公司可能在涡轮增压发动机上也同样使用这种传感器，当然，这仅仅是猜测。那么，从
8、测试中我们可以了解到什么呢？第一，进气歧管压力传感器读数与扫描仪读数成线性关系。就是说，当扫描仪上的读数每改变 1in./Hg，进气歧管压力传感器读数立即按比例发生相应的变化。第二，将进气歧管压力传感器两端的电压人为调高或是降低之后，压力传感器的输出电压仍然都与扫描仪读数成线性关系。这意味着在怠速状态下传感器读数的偏差量与其它状态下传感器的任一读数的偏差量是一致的。传感器输出电压的偏差是因为传感器本身出现故障了，还是由其它原因引起的呢？请大家注意，传感器输出电压和扫描仪读数（量纲为 1/Hg）已经在减小。如果是传感器地线出现故障，那么传感器输出电压应该是上升的。导致传感器电压和扫描仪读数减小的可能性现在只有两种：一是参考电压降低了，二是传感器本身发生了故障。这款车的进气歧管压力传感器的参考电压是正常的。因此，故障应该发生在传感器上，即传感器输出电压的偏差是由传感器本身的故障引起的，这其实是一种常见的故障模式。就像是塑料薄膜会随时间而老化松弛一样，当进气歧管压力传感器输出电压发生偏差时，电压值都是朝减小的方向变化的。当然“薄膜 ”在这里可能并不是一个最合适的比喻，但大家肯定都明白我所要表达的意思。请大家务必时常关注一下那些重要的传感器，当它们的输出电压值超出技术规范值时，将会引起严重后果。同时也请大家查看一下接通点火开关但发动机不运转时，发动机进气歧管压力传感器的读数。
