汽车传感器的波形分析研究

　　一、热线式空气流量传感器波形分析

　　空气流量计是用来计量单位时间内进入进气总管中的空气量，发动机ECU根据所测得的进气量及其他一些辅助信号确定喷油量。空气流量传感器是非常重要的传感器，发动机ECU可以根据此信号测算出发动机负荷、点火正时、怠速控制等参数，不良的空气流量计会造成喘震和怠速不稳的现象。

　　常见的空气流量计一般有卡门涡旋式、翼板式以及热线式，热线式空气流量计是一种模拟输出电压信号传感器，随着进气流量的增大输出电压随之增大。

　　启动发动机并预热至正常工作温度，运用汽车专用示波器读取各种工况下的空气流量计波形，将发动机节气门从全关闭状态逐渐打开直至全开并持续2S，再关闭节气门使发动机怠速运转2S，接着再急加速至节气门全开，最终再回到怠速状态并读取波形。

　　空气流量计波形如图一所示，怠速的时候空气流量计输出信号电压为0.2V左右，随着节气门开度的增大输出电压也随之增大，当节气门全开的时候，输出电压为4V左右，当急减速的时候空气流量计输出电压会比怠速时的电压稍低。如果实测波形与标准波形存在明显差异则表明空气流量计存在故障。[1]

　　二、节气门位置传感器波形分析

　　节气门位置传感器是用来检测发动机节气门开度大小的传感器，它一般安装在节气门转轴上，分为模拟式节气门位置传感器和开关式节气门位置传感器。节气门位置传感器是一个非常重要的传感器，发动机ECU根据它检测到的信号可推算得出发动机的负荷、点火正时以及怠速控制等参数，如果节气门位置传感器损坏会引起发动机故障，比如说加速滞后。

　　节气门位置传感器有三根线，其中一根是ECU提供给它的电源线，另一根为传感器的接地线。模拟式节气门位置传感器实为一个可变电位计，它由一个与节气门转轴相连的滑动触针构成，所以第三根线是连接到这个可变电位计的可动触点上，输出信号电压是和节气门的开度成正比的。[2]

　　模拟式节气门位置传感器波形的读取方法如下：打开点火点开，ECU的传感器电源给传感器供电，缓慢地转动节气门转轴使得节气门从全闭到全开再从全开到全闭，反复几次即可读取信号波形，在整个读取过程中发动机是不需要启动运转的。节气门位置传感器信号输出波形如图二所示。当节气门关闭发动机怠速的时候其输出信号电压不足1V，随着节气门开度的增大其输出电压也随之增大，当节气门全开时输出信号电压不足5V，整个波形应该是连续的，不应有断裂出现，同时也不应该出现对地尖峰或大的跌落。

　　节气门位置传感器波形中经常会出现一种异样波形，当节气门开度到达不足一半的时候波形出现了对地大跌落，当节气门从全开后逐渐关闭到同样位置的时候又出现了对地大跌落，由此可以判断触点在该位置的时候出现了故障，经检查发现传感器该位置处的碳膜损坏断裂了，在日常驾驶过程中节气门开度一般都不超过50%，所以前段碳膜会更容易磨损，这样就不能向ECU提供正确的节气门位置信息，从而影响发动机的正常运行。[3]

　　三、进气压力传感器波形分析

　　进气压力传感器是用来检测进气管真空度的，分为模拟式和数字式进气压力传感器。模拟式进气压力传感器也有三条线，其中一条是ECU提供的5V参考电压线，另一条是搭铁，第三条是输出信号线。在信号读取过程中，应该关闭其他附属电气设备，启动发动机待怠速稳定后方可读取输出信号波形。

　　具体操作步骤如下：发动机怠速运转逐步缓慢增大节气门开度至全开，并保持全开2秒，然后再逐渐关闭节气门，保持怠速运转2秒，接着急加速至节气门全开，最后再关闭节气门，此刻即可读取进气压力传感器的输出信号波形。不同的进气压力对应不同的输出电压，可以查阅不同車型的对应数据来判断波形是否正常，发动机节气门全闭的时候其输出信号电压一般为1.25V，节气门全开时其输出信号电压稍低于5V，全减速时其输出信号电压接近于0V。

　　数字输出式进气压力传感器输出的是频率调制式数字信号，其输出频率随着真空度的变化而变化，该类型传感器也是三线制。打开点火开关运用手动真空泵给传感器施以不同的真空度，读取波形。当真空泵不工作的时候其输出信号的频率为160Hz，发动机怠速时的真空度一般在19inHg，其输出信号频率约为150Hz，具体波形如图三所示，进气压力传感器波形的幅值应该是满5V的脉冲，频率对应的真空度要符合资料数值。[4]

　　四、爆震传感器波形分析

　　爆震传感器是点火正时的闭环反馈信号，当发动机因点火过早或燃油标号偏低而发生爆燃时，爆震传感器检测到相关信息并把该信息反馈给发动ECU，ECU重新调整点火正时以防进一步爆燃，从而有效保证发动机的正常运行。爆震传感器通常安装在发动机的缸体上，当发动机发生爆燃时缸体会出现震动，一旦震动该传感器就会产生一个电压峰值，爆燃越厉害震动越明显，传感器产生的电压峰值就越大。

　　爆震传感器的波形检测方法如下：首先打开点火开关，不用启动发动机，找到爆震传感器的安装位置，用金属棒敲打传感器附近的缸体，每敲击一下示波器显示上就会有相应的波形振动，敲击力度越大，波形振动幅值越大，其波形图如图四所示。

　　参考文献：

　　[1]朱永成.氧传感器波形分析在电喷汽车维修检测中的应用[J].韶关学院学报，2008（3）：48-49.

　　[2]陈明.汽车传感器波形分析在故障诊断中的应用[J].汽车电器，2009（4）：33-34

　　[3]魏秋兰.波形分析在汽车电子控制系统故障诊断中的应用[J].汽车实用技术，2015（1）：136-137.

　　[4]吴心平.波形分析法在汽车故障诊断中的应用[J].拖拉机与农用运输车，2006（12）：92-94.

　　基金项目：

　　无锡商业职业技术学院2016年校级课题《基于波形分析法的电控发动机故障诊断研究》（课题编号SYKJ16B23）。

　　作者简介：王斌（1982-），男，江苏宝应人，硕士，实验师、汽车维修高级技师，研究方向：汽车检测与维修。

　　来源：科技风 2016年19期