发布于 06-24 21:37:52
一、汽车传感器常用故障检测方法特点分析
包括传感器在内的汽车电子控制系统的故障检测与诊断有多种方法，目前最为常用的检测方法有：车载故障自诊断方法、专用诊断设备检测方法、万用表电压和电阻检测方法及示波器电压波形检测方法等。各种检测与诊断方法都有各自的特点、适用的范围和不足之处。
1.故障自诊断系统故障自诊断方法
（1）故障自诊断的功能及故障诊断原理
汽车电子控制系统都设有故障自诊断功能，可针对汽车电子控制系统进行故障报警、故障码储存、故障运行及安全保障控制。故障自诊断系统的故障诊断基本原理是：电子控制系统在工作中运行故障自诊断子程序，将输入的传感器信号与设定的标准值进行比较，如果输入的信号异常、消失或其值超出了设定的正常范围，就判定为提供该信号的传感器或其电路有故障，就会通过仪表板上的指示灯的亮起或闪烁发出报警信号，并以代码的形式将故障信息储存在ECU中的数据存储器（RAM）中。
（2）故障自诊断方法的特点
在检修汽车电子控制系统故障时，可通过相应的故障自诊断操作，获取ECU中储存的故障信息。根据故障信息对电子控制系统进行故障检修，可准确迅速地排除故障。故障自诊断系统为汽车电子控制系统故障的及时发现和故障的检修提供了极大的方便。
（3）故障自诊断方法的不足
故障自诊断方法在汽车电子控制系统的故障检修中已有广泛的应用，但它有以下局限性。
1）不能确定故障的确切部位。由于传感器信号缺失或信号数值异常，可能的原因有传感器本身、与传感器工作相关的部件及其线路等，因此，故障自诊断显示的故障码只是提供了可能的故障范围，要确定具体的故障，以便进行故障的修复，还需要通过其他的检测方法来确认故障所在。
2）只对有信号输入的部件和电路有效。自诊断系统只是对有信号输入的传感器及其电路，以及部分有信息反馈的执行器及其电路进行监测和故障诊断，对无信号输入的部件和电路自诊断功能则无效。也就是说，故障自诊断系统不能对电子控制系统的所有部件和电路进行故障诊断。
3）对信号未超设定范围的故障无效。自诊断系统对那些信号失准，但并未超出设定的正常范围的故障不能作出有效的故障诊断。例如，发动机冷却液温度传感器已失效，其信号电压所表示的温度与发动机冷却液实际温度偏差很大，但只要其输出电压还在设定的正常范围内，ECU在运行自诊断程序时，就不会识别出发动机冷却液温度传感器有故障。再如，爆燃传感器由于压敏元件失效或安装的原因，使爆燃传感器对爆燃的检出灵敏度下降或检出过度，但只要爆燃传感器有信号输出，ECU就不会判定爆燃传感器有故障。
4）ECU本身也会有故障。ECU本身也会有故障，当ECU内部电路或部件出现了故障时，也会导致自诊断系统不能识别故障或出现错误的故障信息。
2.专用诊断设备检测方法
（1）专用诊断设备的特点
汽车电子控制系统专用诊断设备不仅能阅读故障自诊断系统所储存的故障信息，还可测量电子控制系统的一些参数、模拟信号输入并进行故障检测、系统初始化设定及对系统某些参数的重新设定等。因此，用专用故障诊断设备进行汽车电子控制系统的故障检测与诊断，是现代汽车电子控制系统故障检修中很有效的方法。
（2）专用诊断设备的不足
专用诊断设备的不足之处如下：
1）存在与自诊断系统同样的局限性。由于一些故障的诊断是依赖于自诊断系统储存的故障信息，因此，不可避免地存在着自诊断系统故障诊断的局限性和不足。
2）针对性强且成本较高。专用故障诊断设备的车型针对性较强，而通用性好的设备则其价格高，且其通用性也很有限。汽车制造厂车型更新换代，其故障诊断设备也必须通过软件或硬件升级来适应。
3.万用表电压与电阻检测方法
（1）万用表检测方法的特点
万用表是汽车电子控制系统故障检修过程中出最常用的检测工具。线路是否有断路或接触不良，传感器、执行机构、电控单元等是否正常，均需要用万用表通过检测电子控制系统线路和元器件的电压和电阻参数来确定。因此，正确熟练地运用万用表是汽车电子控制系统故障检测所必需的。
（2）万用表检测方法的不足
万用表检测方法的局限性：
1）对脉冲信号检测不适应。不能反映信号的动态变化过程，对一些交变和脉冲信号的检测只能测出有效值或低频脉动，对一些故障的准确判断困难较大。
2）不能用于瞬间变化信号的检测。万用表不能检测出瞬间不连续变化的信号，而对于稳定信号有瞬间异常或间断性故障，用万用表检测的准确性和有效性均很差。
4.示波器波形检测方法
（1）示波器波形检测方法的特点
利用示波器检测被测对象的动态电压波形，可反映被测信号变化的全过程，形象、直观，对偶发性和不连续性的故障也能准确反映，波形还可反映传感器和电子控制系统电路以外的故障。因此，波形检测方法很好地弥补了万用表检测方法的不足，在现代汽车电子控制系统故障检测中已普遍运用，普通示波器及各种专用示波器也已成为汽车电子控制系统故障诊断的重要工具之一。
（2）示波器波形检测方法的不足
示波器检测方法必须是在工作状态或模拟工作状态下进行，在电子控制系统不能工作，也不能模拟工作状态的情况下，示波器就无法检测了。
二、波形检测法常用检测设备简介
适用波形检测用示波器可以用通用型的普通示波器，也可用专用示波器。较低档的普通示波器基本上可以满足汽车传感器波形检测的需要，这类示波器的价格也不高。双踪示波器可同时测量两个相关联的传感器信号，通过波形分析故障可更加方便准确，但这种示波器的价格较高。专用示波器的功能针对性强、操作简单、有相关的数字显示、可锁定检测波形且可直接与标准波形进行比较，完全适应汽车电子控制系统波形检测的需要。因此，专用示波器已逐渐替代普通用型示波器，在汽车电子控制系统波形检测中应用十分普遍。
1.汽车专用示波器的组成
专用示波器的型号较多，典型的专用示波器的组成如图11-1所示。OTC VISION2型示波器主要由诊断模块、测试主机、存储卡、外接电源线、热启动开关、主电源开关、串行接口、外部电源接口、测试电缆等组成，各组成部分的功能如下：
1）诊断模块。用于对被测信号的预处理，使之成为测试主机能够识读的数字信号。该型号示波器配备了两种诊断模块，一种是示波器诊断模块，在波形检测时使用；另一种是发动机测试模块，在需要对发动机进行测试时，需换用该模块。
2）测试主机。它是仪器的主体部分，包括电路板、显示器和键盘。显示器除了显示检测结果（数据和波形）外，还显示人机对话界面、操作菜单等。键盘用于测试功能选择和测试过程的操控。
3）存储卡。用于储存仪器工作所需的数据和控制程序，工作时可为主机提供内存。存储卡可以升级，通过更新存储卡数据和程序的方式实现仪器适用范围的扩大、使用功能的提升。存储卡安装在主机底部的卡槽内，通常是在升级时才需要将其拔出。
图11-1 OTC VISION2型示波器的组成
1—诊断模块 2—测试主机 3—存储卡 4—外接电源线 5—热启动开关 6—主电源开关 7—串行接口 8—外部电源接口 9—测试电缆
4）外接电源线。该仪器使用12V直流电源，可通过车载蓄电池供电，也可用12V的A/C充电器作为电源。
5）热启动开关。当仪器在工作时出现死机现象时，可以通过热启动开关来重新启动仪器。
6）主电源开关。当需要使用仪器时，通过主电源开关使仪器与电源连接。
7）串行接口。该接口用于连接打印机、控制单元或废气分析仪等。
8）外部电源接口。示波器内装有可充电电池，当电池电力不足时，可通过该接口连接充电器，对电池进行充电。
9）测试电缆线。测试电缆线一端连接诊断模块的数据接口，另一端是测试探头。OTC VI-SION2型示波器备有4根测试电缆，分别为黄、蓝、红和绿4种颜色。还有一根呈黑色的搭铁电缆线，如图11-2所示。电缆线有专用和通用的两种，在进行不同的测试项目时，可通过更换专用的电缆线来适配。
图11-2 OTC VISION2型测试电缆的连接
1—示波器/万用表模组 2—主机 3—示波器通道接口 4—鳄鱼夹
2.汽车专用示波器的功能
汽车专用示波器除波形测试的基本功能外，通常还设有一些附加功能。
（1）专用示波器的基本功能
基本功能就是汽车电子控制系统模拟信号和数字信号的波形测试功能，示波器通常设有双显示通道，也有四通道显示器。利用多个通道同时显示多个波形，便于故障分析判断。图11-3所示的是四通道波形显示一例，它同时显示了两个喷油器波形，一个点火正时波形和一个参考信号波形。
当需要对测试的波形进行分析时，可通过相关的功能键操作，对测试波形进行锁定和储存，以方便通过测试波形进行故障分析。示波器内的存储器储存有传感器、执行器的标准波形数据库，用功能键可调出相关的标准波形。可通过测试波形与标准波形的比较，分析检测对象有故障与否。
（2）专用示波器的附加功能
图11-3 四通道波形显示
包括万用表功能和发动机性能测试功能。万用表功能可以直接地测量和显示检测对象的电压或电阻等参数，给使用示波器的检测者提供方便。示波器配备有一些附加的测试探头，连接被测对象并启用仪器测试功能后，可以测试发动机的转速、起动电流、发电机的电压等参数。
3.专用示波器键盘功能与使用方法
以OTC VISION2型示波器为例，说明键盘的功能及使用方法。OTC VISION2型示波器的键盘如图11-4所示，各键盘功能与使用方法见表11-1。
图11-4 OTC VISION2型示波器的键盘
表11-1 OTCVISION2型示波器各键盘功能与使用方法
4.氧传感器检测示例
以OTC VISION2型示波器为例，说明氧传感器的检测方法与步骤。
1）连接示波器。将示波器的测试探针连接氧传感器的输出信号线，将鳄鱼夹搭铁，如图11-5所示。检测氧传感器信号电压波形时，其信号的引出线必须采用高阻抗的专用线，否则会影响测量精度。
2）起动发动机，并保持运转，直到发动机达到正常工作温度，氧传感器也达到正常的工作温度，使发动机进入闭环控制状态。
3）进行氧传感器测试操作，操作方法如下：
①按下PWR键，使示波器开机。
②从主菜单中选择“AUTO METERS”项，在“AUTO METERS”项中，可以观测到氧传感器的信号波形、氧传感器的变动率及混合气的浓/稀状态。
③选择“O2 SENSOR”项即可对氧传感器进行测试。
④提高发动机转速，使发动机进入闭环控制状态。在怠速状态下发动机不能进入闭环工作状态。
氧传感器的测试屏幕显示如图11-6所示。其上方为氧传感器变动率的统计数值，屏幕上显示的是每5s的变动率，并同时显示最大值和最小值，中间显示混合气的浓/稀状态，下方为氧传感器的信号波形。图11-7是氧传感器有故障的波形。
图11-5 专用示波器检测氧传感器连接线路图
1—氧传感器 2—黄色导线 3—主机 4—搭铁线 5—鳄鱼夹 6—测试探针 7—信号线
图11-6 氧传感器测试的屏幕显示
图11-7 氧传感器的故障波形
5.节气门位置传感器（TPS）检测示例
1）连接示波器。将示波器与TPS连接，如图11-8所示。
图11-8 专用示波器检测节气门位置传感器连接线路图
1—TPS 2—信号线 3—测试探针 4—黄色导线 5—主机 6—搭铁线 7—鳄鱼夹
2）接通点火开关，发动机不运转，测试TPS。
3）进行TPS测试操作，操作方法如下：
①按下PWR键，使示波器开机。
②从主菜单中选择“AUTO METERS”项，从主菜单中选择“LAB SCOPE”项同时能测出TPS信号波形，但不能显示TPS的信号电压数值。
③选择TPS开始测试，TPS测试屏幕显示如图11-9所示。
④打开节气门，读取TPS的信号波形。正常的波形如图11-10所示。
图11-9 节气门位置传感器测试的屏幕显示
图11-10 正常的节气门位置传感器信号波形
⑤慢慢使节气门全开和全闭，观察TPS信号波形，有无中断、尖锐的突变等不正常形象。
6.安全操作注意事顼
为确保使用安全、避免损坏示波器，在使用时应注意以下事项：
①确定被测试车辆在P位并且已拉紧驻车制动器操纵杆。
②必要时，车轮前后填上木块等物，以锁止车轮。
③连接好仪器后再使被测对象通电工作。
④检测结束时，应先断开搭铁线接头，再断开测试接头。
⑤注意避免水或其他液体进入仪器内部。
