第一章 傳感器維修技能與技巧

第一節 傳感器維修注意事項

一、汽車常用傳感器信號的類型有哪些

汽車上傳感器的電子信號可以分為直流信號、交流信號、頻率調制信號、脈寬調制信號和串行數據信號。

1）直流（DC）信號。在任何周期里，方向不隨時間變化的電壓和電流信號均屬于直流信號。直流信號可以分為恒壓直流信號和非恒壓直流信號兩種。在汽車中產生恒壓直流信號的類型有蓄電池電壓和控制單元（PCM）輸出的傳感器參考電壓。非恒壓直流信號典型的有節氣門位置傳感器，圖1-1所示為非恒壓直流信號波形。

2）頻率調制信號。如圖1-2所示，保持波的幅度恒定而改變頻率稱為頻率調制。在汽車中產生頻率調制信號的傳感器主要是光電式傳感器和霍爾式傳感器。

3）交流（AC）信號。在任何周期內大小和方向均隨時間變化的信號屬于交流信號。在汽車中產生交流信號的傳感器主要是磁電式傳感器和爆燃傳感器等。圖1-3所示為磁電式傳感器產生的交流信號波形。

4）串行數據多路信號。串行數據信號是指按時序逐位將組成數據和字符的碼元予以傳輸的信號。串行數據傳輸所需通信線路少，串行傳送的速度低，但傳送的距離可以很長，因此串行適用于長距離而速度要求不高的傳輸場合。

在汽車發動機控制ECU和其他電子智能設備中用來通信的串行數字信號是最復雜的信號，在實際中，要用專門的解碼器讀取。當發動機冷卻液溫度傳感器發生故障時，PCM輸出的串行數據（多路）信號波形如圖1-4所示。

5）脈寬調制信號。脈沖寬度調制（PWM）簡稱脈寬調制。脈寬調制信號就是經過脈沖寬度調制的信號。脈沖寬度就是在一個周期內元件的持續工作時間，其信號波形如圖1-5所示。

技巧點撥 電子信號是控制系統中各個傳感器、ECU和其他設備之間相互通信的基本語言，電子信號各有不同的特點，用于實現不同的通信目的。

二、汽車上常用傳感器有哪些檢測方法

1.解碼檢測法

讀取與清除故障碼是解碼器的主要功能，利用故障碼可以判斷出故障的大致方向和部位，為傳感器的檢測和排查提供了方向。但有以下幾點需要注意：

1）并不是所有的故障都會出現故障碼。例如，三菱的6線式步進電動機由于其ECU是以脈沖方式進行控制，因此沒有監控裝置，在出現故障后，沒有故障碼。又如，當冷卻液溫度傳感器的電阻發生漂移而變得不準確時，如果電阻總值沒有超出規定范圍，那么雖然有故障，但不會顯示故障碼。

2）故障碼的含義說明需弄清楚，是傳感器或執行器自身故障還是線路故障；線路故障要分清，是短路還是斷路，是與電源短路或斷路還是搭鐵短路或斷路等。只有清楚、明白故障碼的確切含義，才能更好地利用故障碼排除故障，維修起來也可以少走彎路。

3）通過解碼器查出故障碼只是說明某一系統或相關系統有故障，不要看到故障碼就斷定是該傳感器或執行器有故障而予以更換，其他與顯示部件相關的系統故障也可能會造成存儲相同的故障碼。

例如，在檢查ABS時，如果出現“輪速傳感器信號不良”故障碼時，不要立即更換輪速傳感器，而是要首先檢查電路各連接插頭與插座針腳接觸是否良好，傳感器觸發輪是否有臟污、銹蝕、斷路或短路等現象。有些安裝在車輪上的傳感器因其磁心經常會吸附一些制動鼓磨掉的鐵屑而導致工作不良，此時只需拆下傳感器并清除磁心上的污垢即可解決問題；同時還要觀察感應齒圈是否有變形、缺齒等現象，這些都是導致出現“輪速傳感器信號不良”故障碼的原因，而輪速傳感器本身并不一定有損壞。

4）要弄清楚是歷史性故障碼還是當前的故障碼，以及故障碼出現的次數。如果是歷史性故障碼，那么就表示故障較早之前出現過，而現在不出現了，但在ECU中仍有一定的存儲記憶；當前故障碼則表示是最近出現的故障，當前故障碼絕大部分和目前出現的系統故障有很大關系。

大眾公司的解碼器上故障碼前顯示“SP”，均表示偶發性故障，故障發生的原因不外乎以下幾種情況：發動機運轉或點火鑰匙打開的過程中拔下了某個電器插頭，或者某個傳感器或執行器的插頭虛接，是軟故障而不是硬故障。

5）有時讀不出故障碼但車輛依舊有故障，此時要利用解碼器的數據流對傳感器和執行器進行深入分析和判斷。所謂數據流，簡單來說就是電控系統中一些主要傳感器和執行器的當前工作參數值（如發動機轉速、蓄電池電壓、空氣流量、噴油時間、節氣門開度、點火提前角、冷卻液溫度等）。維修過程中，可以通過閱讀數據流來分析和發現故障所在，特別是當電控系統無故障碼可供參考時，數據流分析就顯得更加重要。每個傳感器和執行器在一定條件下的工作參數值是有一定標準范圍的，因此可以通過實際值與標準值的比較來判斷某個傳感器和執行器工作是否存在異常。

6）當參考故障碼排除故障后，要利用解碼器來清除故障碼，也就是從ECU內存中清除該故障碼記憶，并在發動機運轉一段時間后（有條件的話，可以進行路試），再通過解碼器來測試是否還會出現類似的故障現象，或者存儲相同的故障碼。

2.測試燈檢測法

測試燈有自制測試燈和檢測專用測試燈；可以自帶電源，也可以不帶電源。自制測試燈可以用發光二極管（LED）外接650Ω電阻串聯制成。測試燈主要有以下幾個功能：

1）檢查傳感器、電控元件本體或連接電路的通斷。

2）檢測傳感器參考電壓供給是否正常。

3）根據測試燈發光二極管是否發出頻閃信號，可以檢查傳感器是否有脈沖輸出，或ECU是否在執行信號輸出。

3.故障征兆判斷法

依據故障征兆，運用經驗判斷，是最直觀的方法，但此法有一個缺點是經驗積累時間長，結果準確率低，誤判的可能性較大。例如：在維修大眾車系發動機時，如果出現發動機油耗和排放污染增加、怠速不穩、缺火、喘振等故障現象，則很可能是氧傳感器出現故障。這是因為：從車型來看，該車型出現氧傳感器故障的概率比較高；從故障現象上來看，氧傳感器出現故障，將使電控燃油噴射系統的ECU得不到排氣管中氧濃度的信息，因而不能對空燃比進行反饋控制，從而出現上述征兆。

4.萬用表檢測法

汽車上使用萬用表，一般都不主張使用指針式萬用表。在檢測某些元件時，特別是半導體元件和有關ECU的電路，更是強調必須使用數字式萬用表。這是因為數字式萬用表阻抗大，通過元器件的電流小，可以避免在測量時燒毀其他元器件。

（1）電阻檢測法 電阻檢測法主要用于可變電阻、電位計式傳感器電阻、磁電式傳感器電阻的檢測。對于半導體元件，一般要與標準元件的測量值對比后才能得出結論。對于磁電式輪速傳感器，可以用萬用表檢查其電阻值，一般在室溫下進行，電阻在600~2300Ω范圍內為正常；電阻太小，則為線圈短路；電阻過大，則為連接不良；電阻非常大，則為斷路；線圈與外殼導通，則為搭鐵。

（2）電流檢測法 電流檢測法主要用于產生電流調制信號的新型集成電路傳感器，例如輪速傳感器。可以通過萬用表對傳感器進行電流檢測。將萬用表撥至量程在200mA以上的電流檔處，將表筆串接在其中一根輸出線上，另一根輸出線正常接線（指針式萬用表要注意極性），接通汽車電路使ABS通電，用手緩慢轉動傳感器安裝側的車輪，正常情況下電流指示應在8~15mA之間來回波動。如果讀數值只固定在8mA或15mA，同時調整空氣間隙無效時，則說明傳感器失效。另外，如果接通電路后電流數值直接顯示為0mA或100mA以上，在確認萬用表接線無誤后，可以判定傳感器已經斷路或短路。

（3）電壓檢測法 對于有源傳感器，由于在工作時傳感器自身可以產生電壓，因此可以使用電壓檢測法來檢測傳感器工作是否正常，例如氧傳感器、磁電式曲軸位置/凸輪軸位置傳感器、爆燃傳感器等。仍以ABS用磁電式輪速傳感器為例，拆開ABS ECU接線插座或拔下輪速傳感器的接線插頭，使被測車輪以1r/s的速度轉動時，使用萬用表交流mV檔，測量各車輪的輪速傳感器對應端子間的電壓，萬用表指示值應為70mV以上。如果測量值低于規定值，則原因可能是傳感器與輪齒間的間隙過大，或傳感器本身有問題，需要更換新件。

5.示波器檢測法

示波器主要用來顯示控制系統中輸入、輸出信號的電壓波形，以供維修人員根據波形分析和判斷電控系統故障。示波器比一般電氣設備的顯示速度快，是唯一能顯示瞬時波形的檢測儀器，是電控系統故障診斷中的重要設備。示波器檢測法是最準確、最直觀的檢測方法，可以將傳感器的輸出電流或電壓以波形的形式顯示出來，也是傳感器等電氣元件檢測的發展方向。

6.替代法

替代法就是指對于可疑傳感器，通過試換新傳感器來查找故障的方法，又稱試換法。替代法可確定故障部位或縮小故障范圍，但不一定能確定故障原因。在檢驗傳感器時，最好使用相同車型、相同年款、相同型號、相同規格的傳感器，暫時替代有疑問的傳感器。替代后如果故障現象消失，則說明該故障是由傳感器引起的，被替代傳感器存在問題；如果故障現象依然存在，則說明該故障并不是由傳感器引起的，故障在其他部位。

使用替代法檢驗傳感器的好壞，簡單又直接，但要求有一定的維修經驗和可以用來替換的正常的傳感器。替換時需要注意兩點：一是不能用不同輸出特性的傳感器來替代，否則容易引起錯誤判斷；二是不要絕對地認為新零件就是好的零件，這有可能導致誤判，因為有的新零件本身就是壞的。

技巧點撥 汽車上典型傳感器的常用檢測方法有解碼檢測法、測試燈檢測法、故障征兆判斷法、萬用表檢測法、示波器檢測法、替代法，這些方法可以根據情況選擇使用。

三、車用傳感器的檢測要掌握哪些要領

車用傳感器的種類非常多，包括溫度傳感器、壓力傳感器、位置傳感器、流量傳感器、爆燃傳感器、加速度傳感器、車速傳感器（圖1-6）等。電控柴油發動機上通常安裝有曲軸位置傳感器、冷卻液溫度傳感器、油軌壓力傳感器、加速踏板位置傳感器，以及針閥行程傳感器等。

傳感器由敏感元件和轉換元件等兩大部分組成。以電磁感應式車輪轉速（簡稱為“輪速”）傳感器為例，它由永久磁鐵、線圈（俗稱“傳感頭”）以及信號發生盤（又稱轉子，有若干個凸齒）組成。傳感頭固定在輪轂或后橋上不動，而信號發生盤隨車輪或傳動裝置一起旋轉，其齒頂、齒槽與磁極之間的距離發生周期性變化，形成磁路的通和閉，磁通的變化導致磁渦流發生變化，于是在傳感頭線圈中感應出脈沖電壓，其變化頻率與車輪的轉速成正比。單位時間內傳感器產生的脈沖數除以車輪每轉1圈產生的脈沖數，就可以計算出車輪的轉速。簡單地說，感應式傳感器利用的是“磁生電”的原理。

1.不得隨意拔下傳感器的插接器

一般來說，在點火開關接通、電控單元（ECU）通電工作的情況下，不允許插拔傳感器、執行器與電子控制單元的插接器。因為每拆下一次傳感器導線側的插接器，電控單元（ECU）就記憶1個故障碼。這種故障碼即使是“虛碼”，也可能給讀碼和消碼造成混亂。

例如捷達GIX轎車，在拔下冷卻液溫度傳感器導線側插接器的情況下起動發動機，但是未能起動，即使馬上安裝好冷卻液溫度傳感器導線側的插接器，也無法起動發動機。只有對發動機ECU進行基本設定后，發動機才能正常起動。

2.汽車要使用合適的油物料

以用于修正空燃比的氧傳感器（圖1-7）為例，它安裝在排氣管上，工作溫度很高，比較容易“中毒”。為此，電噴發動機必須使用高品質的機油，即API SG級或SF級以上的機油。如果機油中含有過多的硅化合物，機油燃燒后將生成二氧化硅（SiO₂），會造成氧傳感器中毒失效。

另外，維修電噴發動機時不能使用硅密封膠，這是因為硅膠中含有醋酸，若硅密封膠應用在有機油流動的部位，其中的醋酸蒸發，進入曲軸箱，經過排氣再循環系統又進入氣缸，最終通過排氣管而損壞氧傳感器，表現為氧傳感器的頂端工作面呈現白色，俗稱“硅中毒”。

把氧傳感器從排氣管上拆卸下來比較困難，解決辦法是在氧傳感器的安裝螺紋上涂覆專用的防粘劑，它是由石墨、玻璃膠等組成的石墨懸浮液，在工作中石墨被燒掉，玻璃膠保留下來，使氧傳感器便于拆卸。在新氧傳感器和維修用氧傳感器的螺紋上已經涂有這種防粘劑，若氧傳感器從排氣管上拆下來，又需要重新裝上，在重新安裝之前必須再次涂抹防粘劑。

3.盡量采用專用儀器進行檢測

傳感器的種類和功能不同，適宜的檢測儀器也不相同。檢測傳感器的儀器設備有許多種，除了故障診斷儀外，還有測試燈、示波器、紅外線測溫儀等。例如，檢測溫度傳感器，最適宜采用紅外線測溫儀。總之，要盡量采用專用儀器檢測傳感器的性能，這樣診斷故障的效果會倍增。

技巧點撥 傳感器檢測的注意事項是我們日常維修過程中的細節注重之處，是正常從事維修工作的必備條件。

四、電噴發動機有哪些控制特點

電噴發動機的控制特點如下。

1.依靠傳感器捕捉即時工況信息

電噴發動機安裝了大量傳感器，用來捕捉發動機各系統的即時工況信息。曲軸位置傳感器是電噴發動機的關鍵傳感器之一。曲軸位置傳感器損壞后，許多電噴發動機不能起動，但是有的卻可以起動。這種情況是發動機ECU的控制策略不同的緣故。

例如，在北京現代伊蘭特轎車發動機上，安裝了電磁感應式曲軸位置傳感器（CKP）和霍爾式凸輪軸位置傳感器（CMP）。根據該型發動機ECU軟件的程序設計，一旦曲軸位置傳感器損壞，將從CMP取得轉速信號，所以曲軸位置傳感器損壞后該型發動機可以起動。但是，點火時刻將推遲15°左右，以抑制爆燃的產生，所以會感覺發動機加速無力。

但是，在大多數電噴發動機ECU的程序設計中，不利用凸輪軸位置傳感器取得轉速信號，所以曲軸位置傳感器損壞后發動機不能起動（圖1-8）。

又如大氣壓力傳感器，眾所周知，發動機的充氣量與大氣壓力有關系，而大氣壓力數值與當地的海拔密切相關。在海平面附近，大氣壓力為101kPa；在海拔1900m的地區，大氣壓力為84kPa；而在海拔4000m的高原地區，大氣壓力只有60kPa左右。海拔每升高1000m，發動機的輸出功率大約降低10%。因此，汽車在不同的海拔地區行駛，需要根據大氣壓力傳感器的信號，對相關參數進行適當的修正。

另外，大氣壓力會對廢氣渦輪增壓型發動機增壓壓力的調節和轉矩限制產生影響。通過安裝大氣壓力傳感器，檢測大氣壓力，然后在海拔升高時適當減少噴油量，即進行所謂“海拔修正”，這樣有利于改善增壓型發動機空燃比調節，從而減少黑煙的排放量。

2.采用電子節氣門控制負荷和轉速

新款電噴發動機取消了節氣門拉索，采用電子節氣門（EPC）控制，駕駛人的愿望（例如希望加速、減速或恒速）不再通過節氣門拉桿或拉索直接操縱節氣門，而是依靠電子節氣門進行間接控制，電子節氣門與加速踏板之間不存在機械連接。加速踏板的位置信息由兩個滑變電阻式加速踏板位置傳感器采集，并將此信號傳輸給發動機電控單元（ECU）。ECU據此控制節氣門調節器，由節氣門調節器的電動機操縱節氣門動作，從而實現整個轉速和負荷范圍內的自動調節（圖1-9）。

駕駛人踩下加速踏板的行程和速率是對發動機轉矩的要求，加速踏板的位置是一個設定值，加速踏板位置傳感器是一個設定值發生裝置。電子節氣門一方面執行來自電控單元（ECU）的指令，去調節節氣門的開度以控制進氣量，進而提高或降低發動機的轉速。另一方面又可以輸出反映節氣門開度的信號，供ECU監控使用。如果加速踏板位置傳感器損壞，電子節氣門系統將進入應急模式，ECU不再對加速踏板的信號做出反應，發動機只能在高怠速下運轉。

3.實行系統化、網絡化管理

電噴發動機控制單元通過數據總線與底盤、車身等控制單元聯系在一起，形成一個龐大的網絡化管理系統，網絡內的控制模塊相互影響。一輛寶來1.8T轎車，在正常行駛中，儀表板上的ASR（驅動防滑系統）指示燈偶爾點亮。按壓ASR燈開關無效，只有關閉點火開關，重新起動發動機，ASR指示燈才會熄滅。連接V.A.S5051故障診斷儀進行檢測，讀到故障碼“發動機系統中顯示的空氣流量傳感器G70信號值過小”。檢測G70各端子的電阻，均未超過1.5Ω，觀察G70的波形正常，更換G70無效。該車ABS/ASR控制單元與發動機控制單元通過CAN-BUS總線進行通信。當節氣門體臟污后，實際進氣量與節氣門的開度不匹配，所以ECU記錄“發動機系統中顯示的空氣流量傳感器G70信號值過小”的故障信息。另一方面，ASR是通過調節發動機的輸出轉矩來實現驅動防滑控制的，當節氣門的開度較大而實際進氣量相對較小時，ABS/ASR控制單元認為驅動防滑控制應當關閉，于是點亮ASR燈。這就是節氣門體臟污導致ASR燈點亮的原理。

發動機失常引起底盤故障燈點亮這個案例說明一個道理：從網絡化的觀點看，電噴發動機管理系統與底盤是一個整體，有時故障表現在底盤，但是故障的根源可能在發動機。

4.對接觸電阻和電壓降低敏感

電噴發動機的許多傳感器依靠5V參考電壓（又稱“基準電壓”）工作。在發動機ECU的電路板上，有一塊電源芯片，它的功能是將12V蓄電池電壓轉換成5V參考電壓，為CPU、無源傳感器以及需要5V電壓的芯片提供電源。5V參考電壓正常與否，直接影響傳感器測量數據的準確性，以及CPU和其他5V電源芯片的性能。

當傳感器的負極端接觸不良時，其輸出電壓可能偏高。這一事實似乎與通常的“高電阻引起電壓降”有矛盾。問題的核心是，由于傳感器的負極端接觸不良，形成了額外的負載，額外電阻的形成使電路的總電阻增加，電流值變小，于是在正常負載上的電壓降減少，相應地使基準電壓點的電壓上升，所以傳感器反饋給ECU的信號電壓（該信號電壓一般低于5V）比正常時偏高。

技巧點撥 如果把神秘的發動機電子控制過程描述得簡單一點，就是以電控單元（ECU）為控制中心，以發動機轉速和空氣流量為控制基礎，以噴油器為控制對象，保證發動機在各種工況下具有最佳的混合氣濃度，以滿足發動機動力性、經濟性和排放性要求。