检测实训项目七(用示波器检测传感器波形)

实训项目七用示波器检测传感器波形一、实训目的及要求1、掌握示波器的使用方法；2、掌握传感器及执行器的波形观测方法.3、根据波形进行故障分析二、实训课时4课时三、实训设备及工具1、桑塔纳轿车一台；2、时代超人试验台一台；3、K81及常用工具一套。四、实训步骤及要求(一)、主要传感器的波形检测(l）空气流量计空气流量计安装在空气滤清器与节气门之间，用于测量进人气缸的空气流量，并将空气流量变成电信号传输给电子控制器ECU。常用的空气流量计有叶片式、热线式和卡门旋涡式三种类型。限于篇幅，仅以丰田子弹头ZJz一FE型发动机叶片式空气流量计为例，介绍对空气流量计进行电压、电阻测量的方法，其测量图如图4一40所示。叶片式空气流量计的波形检测：波形观测利用示波器可以观测到空气流量计输出信号电压（或频率）的变化情况。需要注意的是，叶片式空气流量计输出的信号电压有两种形式：一种形式是输出的信号电压随发动机进气量的增大而增高，多安装在欧洲、亚洲车型上；另一种形式是输出的信号电压随发动机进气量的增大而降低，多安装在丰田车系上，如上述丰田子弹头ZJZ一FE发动机的叶片式空气流量计就是如此。把示波器的COM测针连接到空气流量计的搭铁线上，把CHI测针连接到空气流量计的信号输出线（通往ECU）上，关闭发动机所有附件，起动发动机，即可观测到空气流量计输出信号电压（或频率）的变化情况。一般情况下，空气流量计输出信号电压的变化范围，在怠速下是1.0V左右，节气门全开时最大幅值可达4.0一4.5V。在节气门从全闭到全开再到全闭动作过程中，叶片式空气流量计（模拟式）输出信号电压的正常变化（输出的信号电压随发动机进气量的增大而增高）情况如图4一41所示，热线式空气流量计（模拟式）输出信号电压的正常变化情况如图4一42所示，卡门旋涡式空气流量计（数字式）输出信号频率的正常变化情况如图4一43所示。可以看出，随着进气量增加，叶片式空气流量计和热线式空气流量计输出信号电压是逐渐增加的，卡门旋涡式空气流量计输出信号频率也是增加的。如果发动机在加、减速时信号电压或信号频率无变化或变化微小，说明空气流量计或其相关电路有故障。(2）进气歧管压力传感器进气歧管压力传感器安装在进气歧管内，用于测量进人气缸的空气压力，并将空气压力变成电信号传输给电子控制器ECU。丰田皇冠3.0型汽车ZJZ一GE型发动机半导体式进气歧管压力传感器的电路图如图4一科所示，测量图如图4一45所示。利用示波器可以观测到进气歧管压力传感器输出信号电压或频率的变化情况。进气歧管压力传感器有模拟式和数字式两种形式。一般情况下，进气歧管压力传感器输出信号电压的变化范围，在怠速下是1.25v左右，节气门全开时最大幅值可达5.0v左右。在节气门从全闭到全开再到全闭动作过程中，模拟式进气歧管压力传感器输出信号电压的正常变化情况如图4一46所示，数字式进气歧管压力传感器输出信号频率的正常变化情况如图4一47所示。可以看出，随着进气量增加，模拟式进气歧管压力传感器输出信号电压是逐渐增大的，数字式进气歧管压力传感器输出信号频率也是增大的。如果发动机在加、减速时信号电压或信号频率无变化或变化微小，说明进气歧管压力传感器或其相关电路有故障。(3）进气温度传感器进气温度传感器通常安装在空气流量计空气测量部位附近，可检测发动机的进气温度，并转变成电信号传输给电子控制器ECU。进气温度传感器由外壳和对温度变化非常敏感的负温度系数热敏电阻构成。热敏电阻的阻值随进气温度升高而降低，随进气温度降低而升高。脱开进气温度传感器的导线连接器，用欧姆表测量其接头间的电阻值，如图4一48a所示，其电阻值应符合图4一48b所示图形。如果不符合要求，应更换进气温度传感器。波形观测利用示波器可以观测到进气温度传感器输出信号电压的变化情况。如果怀疑发动机故障系进气温度传感器输出信号不准确造成的，就应该从发动机未工作之前的冷态（点火开关置ON，不起动发动机）开始检测。一般情况下，进气温度传感器输出信号电压的变化范围，从冷态的略小于SV到正常工作的1一Zv。如果进气温度传感器电路中出现开路，则输出信号电压将保持SV的参考电压；如果进气温度传感器电路中出现短路，则输出信号电压将保持OV。因此，如果进气温度传感器波形是一个OV或sv的直流信号，或者波形不随进气温度的变化而变化（信号电压幅值与进气温度成反比），则应检查进气温度传感器及其相关电路。(4）水温传感器水温传感器通常安装在节温器附近，可检测发动机冷却水的温度，并转变成电信号传输给电子控制器ECU。水温传感器由金属外壳和对温度变化非常敏感的负温度系数热敏电阻构成。热敏电阻的阻值随冷却水温度升高而降低，随冷却水温度降低而升高。可以看出，水温传感器的结构和输出特性与进气温度传感器完全相同。皇冠3.0汽车ZJZ一GE型发动机水温传感器电阻测量图如图4一49a所示，测得的电阻值应在图4一49b两条曲线之间。如果电阻值在两条曲线之外，应更换水温传感器。波形观测利用示波器可以观测到水温传感器输出信号电压的变化情况。如果怀疑发动机故障系水温传感器输出信号不准确造成的，就应该从发动机未工作之前的冷态（点火开关置ON，不起动发动机）开始检测。一般情况下，水温传感器输出信号电压的变化范围，从冷态的略小于SV到正常工作的1一ZV。如果水温传感器电路中出现开路，则输出信号电压将保持sv的参考电压；水温传感器电路中出现短路，则输出信号电压将保持OV。因此，如果水温传感器波形是一个OV或SV的直流信号，或者波形不随冷却水温度的变化而变化（信号电压幅值与冷却水温度成反比），则应检查水温传感器及其相关电路。(5）节气门开度传感器节气门开度传感器安装在节气门体上，用于检测节气门的开度，并转变成电信号传输给电子控制器Ecu。丰田皇冠3.0型汽车ZJZ一GE型发动机节气门开度传感器的电路图如图4一50所示，标准电压值如表4一11所列。波形观测利用示波器可以观测到节气门开度传感器输出信号电压的变化情况。节气门开度传感器有模拟式、开关式和编码式三种形式。一般情况下，节气门开度传感器输出信号电压的变化范围，在打开点火开关不起动发动机的情况下，节气门从全关到全开，信号电压幅值在1.0一5,OV之间变化；在发动机运转中，怠速下信号电压一般低于1.OV，节气门全开运转时信号电压一般低于5.0V，且波形应连续，不应有向下的尖波、大的跌落或断点。要特别注意信号电压达到2.8V左右时的波形，此处是节气门开度传感器滑动触点最易损坏或断裂之处。模拟式节气门开度传感器在发动机怠速运转时测得的波形是一条较为稳定的直流电压波形，如图4一52所示；在节气门从全闭到全开再到全闭动作过程中，输出信号电压的正常变化情况如图4一53所示，故障波形（波形出现跌落）如图4一54所示。从图4一53中可以看出，随着节气门逐渐开大，模拟式节气门开度传感器输出信号电压是逐渐增大的。如果发动机在加、减速时信号电压无变化、变化微小或出现异常波形，说明节气门开度传感器或其相关电路有故障。(6）曲轴位置传感器曲轴位置传感器安装在曲轴上、凸轮轴上、分电器内或飞轮壳上，用于检测曲轴转角位置，并转变成电信号传输给电子控制器ECU，是检测发动机转速、控制点火时刻和喷油时刻等不可缺少的信号源，有磁电式、光电式、霍尔效应式三种形式。以丰田皇冠3.0型汽车ZJz一GE型发动机曲轴位置传感器为例，介绍电阻测量和间隙检查方法，其电路图如图4一55所示。波形观测：磁电式曲轴位置传感器，利用永久磁铁、传感线圈和磁阻圆盘（带有缺口和舌片）的磁电感应，输出的是模拟交流电压信号，从示波器上看到的是一个正弦波波形，波形幅值和波形频率均随转速的升高而升高，随转速的降低而降低，正常波形如图4一57所示。光电式曲轴位置传感器利用发光二极管、光敏二极管和转盘（带有缺口或孔眼）的光电作用；霍尔效应式曲轴位置传感器利用霍尔半导体元件、永久磁铁和叶轮（带有缺口并周缘向下弯曲）的霍尔效应，二者均输出方波电压脉冲，其正常波形如图4一58所示。光电式和霍尔效应式曲轴位置传感器，输出波形幅值不变，一般为供电电压值，波形频率随转速的变化而变化。在波形观测中，波形的连续、稳定和脉冲信号的均匀一致是非常重要的。不论是磁电式、光电式还是霍尔效应式曲轴位置传感器，如果输出的波形为一条直线，波形频率（磁电式曲轴位置传感器还应包括波形幅值）不随转速的变化而变化，则曲轴位置传感器或其电路有故障。如果波形不正常，应首先检查有关线路是否由于老化、接触不良或连接器损坏等原因造成。检查中可一边晃动、轻拍有关线束或连接器，一边观察示波器显示的波形，将有利于找出问题。如果波形变得非常不均匀，可能系单缸工作不良造成的。如果波形有断开现象，可能系单缸“失火”造成。(7）凸轮轴位置传感器和发动机转速传感器凸轮轴位置传感器用于检测凸轮轴转角位置，发动机转速传感器用于检测发动机转速，并分别转变成电信号分别传输给电子控制器ECU。它们的结构、工作原理和类型均同于曲轴位置传感器。以丰田凌志LEXUSI芝400型汽车IUZ一FE型发动机凸轮轴位置传感器和发动机转速传感器为例，介绍电阻检查方法，其电路图如图4一59所示。波形观测凸轮轴位置传感器和发动机转速传感器的波形观测方法，同于曲轴位置传感器，不再赘述。(8）爆震传感器爆震传感器安装在气缸体或气缸盖上，能检测到发动机爆震界限，并转变成电信号传输给电子控制器ECU，以实现发动机爆震控制。爆震传感器有磁致伸缩式和压电式两种类型。丰田系列发动机爆震传感器的电路图如图4一60所示。波形观测点火开关置ON，不起动发动机，用扳手敲击发动机缸体或缸盖，从示波器上可以看到爆震传感器输出的类似正弦波的交流电压信号。敲击愈重，波形振幅和频率愈大。汽车路试中当发动机产生爆震时，随着发动机转速、负荷的增加，示波器显示波形的振幅和频率也增加。当爆震传感器检测到一个短暂的爆震信号时，示波器显示的波形如图4一61所示；当检测到连续不断的爆震信号时，显示的波形如图4一62所示。如果观测中不显示波形，或波形振幅和波形频率不随爆震加大而增加，应检查爆震传感器及相关电路。应当指出的是，爆震传感器的可靠性和耐久性都比较强，除非机械损坏，一般不会失效。(9）氧传感器氧传感器安装在发动机排气管内，能检测出排气中的氧气含量，并转变成电信号传输给电子控制器ECU，以便把混合气的空燃比控制在理论空燃比（14.7:l）附近很窄范围内，使三元催化转换器达到最佳净化效果，形成EFI系统闭环控制。氧传感器有氧化错氧传感器和二氧化钦氧传感器两种类型。根据它们是否需要加热，又有加热型和非加热型之分。氧传感器的电路图如图4一63所示。波形观测利用示波器可以观测到氧传感器输出信号电压的变化情况。如上所述，在发动机正常工作温度下，氧传感器输出电压随可燃混合气混合比变化的范围为0.1一0.9V。当输出电压大于O.45V时表示混合气变浓，小于0.45V时表示混合气变稀。电子控制器ECU根据氧传感器输出电压的变化，及时加浓或稀释混合气，所以总能把混合气的空燃比控制在理论空燃比（14.7:l）附近很窄范围内。因此氧传感器输出电压必须快速地反映混合气混合比的变化，才能满足燃油闭环控制系统的要求。由于氧传感器工作在排气气流这种十分恶劣的环境中，因而使用寿命逐渐衰减，对混合气混合比的反应时间逐渐变长，输出的信号电压逐渐变低。氧传感器在临近失效时，输出的信号电压将不再变化或根本不输出信号电压，此时故障诊断系统产生一个诊断代码。在发动机高转速下，热氧传感器的输出波形如图4一65所示。如果氧传感器输出电压不能快速地反映混合气混合比的变化，已经失效，必须更换。从20世纪80年代开始，有些车型分别在三元催化转换器前、后各装一个氧传感器。电子控制器ECU根据前氧传感器输出的信号电压控制混合气混合比，根据后氧传感器输出的信号电压监控三元催化转换器的工作状态，并进一步提高对空燃比的控制精度。技术状况良好的氧传感器输出的电信号，通过ECU的作用，可使混合气的混合比总是符合要求的，因而三元催化转换器也总是处于效率最佳的排气净化状态。所以