汽车传感器波形分析在故障诊断中的应用

1  示波器的介绍

　　示波器是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．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传送所感觉到的变化，ECU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1.8T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1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。

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　　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，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。

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　　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2：1的关系一致，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。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个齿上有异物，导致传感器信号不好，通过传感器安装孑没能看到有异物，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。更换曲轴后此车问题彻底解决。

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　　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。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。

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。