感应式曲轴传感器

如何连接示波器

示例波形和注意点

技术资料

如何连接示波器 :-
感应式曲轴传感器波形测试

在PicoScope的通道A上连接一条BNC测试线, 将一个大的黑色鳄鱼夹连接到测试线的黑色接头（负极）上，并连接一根刺针或万用表探头到测试线的彩色接头（正极）上。分别探测连接器的两根线，直到最大的波形出现，较小的波形是接地回路。

另一种连接方法可以使用 TA012两针脚引线 。将BNC测试线连接到TA012引线的两接头上。如果显示波形比预想中的小，请将连线对调。TA012引线连接如图17.1所示 。

图. 17.1

感应式曲轴传感器波形示例

感应式曲轴传感器波形注意点

在这个波形中我们可以评估曲轴角度传感器（CAS）的输出电压。厂家、接近距离、发动机速度不同，输出电压也不同。

评估这个波形的主要原因是：损失高电压（HT）导致发动机停转时，监测输出信号。波形是交流（AC）信号，电压随发动机转速增加而增加。

图中的缺口是飞轮或转子上的“缺失齿”造成的，它作为参考点给ECM确定发动机位置。一些系统每转一圈有两个参考点。

曲轴传感器技术资料

该传感器，被称为曲轴角度传感器（CAS）或曲轴位置传感器（CPS），可以装在不同位置上：前皮带轮附近、发动机后面飞轮上、发动机缸体侧或分电器内。ECM用传感器产生的输出信号确定发动机的精确位置。

感应式曲轴传感器端子间有一电阻值。这种类型的传感器是最常用的，但霍尔效应式和交流励磁式在一些发动机管理系统上也有应用。感应式传感器通常是两条线的，虽然有些厂家用三条线，但第三条线是同轴屏蔽线用于屏蔽高压干扰，这些干扰会影响和扰乱ECM看到的信号。

传感器产生的输出电压根据车型不同会有所不同，并且由于以下三个因素而减小：

1. 传感器空气间隙在有些情况下被固定不能调整，而在其他车型上空气间隙可以调整和用塞尺测量。空气间隙过大会减少传感器电压输出。
2. 绕组短路的失效传感器也会减少电压输出，而开路的传感器根本没有输出。曲轴角度传感器内部绕组的状态可用万用表的电阻档来测试。
3. 过慢的起动转速会导致电压输出低。由于这种特性在摇转发动机时发动机不会起动成功；但如果发动机是“推行起动”成功的话，导致发动机运转太快和产生足够的电压触发ECM。过大的空气间隙，也会出现同样的症状。

曲轴传感器变热时容易失效，绕组会开路。在这种情况下发动机会停止，但冷却下来后可重新起动。

注意：上述的症状也可由别的电子部件造成，所以在这些情况下测试部件是必须的。

图. 17.2

图17.2 显示一个典型的曲轴传感器

冷却液温度传感器

如何连接示波器

波形示例和注意点

技术资料

如何连接示波器

1. 连接一条premium BNC 测试线 或 PP718 BNC 测试线 到 PicoScope的通道 A上。
2. 连接一个TA005 大的黑色鳄鱼夹到测试线的黑色接头（负极）上。
3. 连接一根TA008 刺针 或TA001 万用表探头到测试线的彩色接头（正极）上。
4. 将黑色鳄鱼夹夹到蓄电池负极上。
5. 用刺针 或万用表探头探测冷却液温度传感器。

传感器的两根线是5伏的电源线和接地线。需要连接的是第一条线。

另一种连接方法是使用 TA012 两针脚引线。按照上述连接，但是不用使用刺针或万用表探头，检测两针脚引线的两条线以确认哪条线是传感器的反馈线。冷却液温度传感器的测试连接，如 图 15.1。

图 15.1

示例波形

上面: 没过滤的波形

上面: 低通滤波器设置为 10 Hz的波形

波形注意点

冷却液温度传感器（CTS）是一个用5伏电源的两线设备。

当发动机温度改变时，传感器可以改变自身的电阻。大部分的传感器有负温度系数（NTC），这使元件电阻值随温度增加而减少。电阻的改变使传感器输出电压也随之改变，且可监测到该电压是否在它的工作范围内。在示波器上通过选择500秒的时间刻度观察传感器输出。起动发动机，在大多数情况下电压初始值为3到4伏。这电压取决于发动机温度。当温度升高电阻减小，电压也会下降。

该电压的变化通常是平滑的。如果冷却液温度传感器（CTS）在某个温度点上有故障，利用示波器是唯一可靠的检测方法。

注意 :- GM/Vauxhall/Opel Simtec 系统在暖车阶段有一个点电压会突然变化。 这在冷却液温度传感器 (GM/Vauxhall/Opel) 波形页面的波形注意点部分有陈述。

第一个波形没有使用滤波器，显示出来自发动机的大量噪音。第二个波形使用了滤波器（在通道选项菜单里设置），过滤掉了10Hz以上的频率。

技术资料

冷却液温度传感器(CTS)是个小的两线设备，它的工作是报告发动机温度给发动机控制模块（ECM）。这个信号决定发动机的暖机加浓和高怠速。

该传感器通常有一个负温度系数（NTC），这表示当温度升高时部件的阻抗下降。正温度系数（PTC）传感器没有负温度系数的普遍，它的阻抗是随温度升高而升高的。

为增加车辆驾驶性和效能，在1992年以前的没有装备三元催化器的车上，电阻值可以通过在冷却液温度传感器电路上串联一个电阻来改变。电阻值必须在串联进去前计算。这种修正方法不能应用在装备有三元催化器的发动机上，因为过多的供油会扰乱lambda或氧气传感器的矫正工作。

不同的厂商制造的传感器是不同的，它们外表虽然相近，但输出却是完全不同的。电路上任何接触不良会在串联上增加阻抗，导致ECM看到的读数不正确。测量ECM插头处的阻抗可以确定是否接触不良。

图 15.2 – 一个典型的冷却液温度传感器

凸轮轴传感器——交流励磁

如何连接示波器

示例波形和注意点

技术资料

如何连接示波器 :-

交流驱动凸轮轴传感器波形测试

在PicoScope的通道A上连接一条BNC测试线, 将一个大的黑色鳄鱼夹连接到测试线的黑色接头（负极）上，将一根刺针连接到测试线的红色接头（正极）上。在PicoScope的通道B上连接一条BNC测试线,将一根刺针连接到测试线的红色接头（正极）上。

将大的黑色鳄鱼夹夹在蓄电池负极上，用两根刺针探测传感器。

该传感器有三条线，其中两条携带有交流（AC）波形如本页示例波形所示，另一条为接地线。

图. 13.1

图13.1 显示在GM/Vauxhall/Opel ECO TEC发动机凸轮轴盖的凹陷处用刺针测量凸轮轴传感器。

交流励磁凸轮轴传感器波形示例

交流励磁凸轮轴传感器波形注意点

这种传感器用在一些GM/Vauxhall/Opel ECO TEC发动机上。这种汽缸识别传感器与别的感应式传感器不同之处在于拥有一个交流电源。ECM提供一个100到150kHz（100，000 至150，000 个周期每秒）的高频给装在转盘附近的励磁线圈。

转盘位于凸轮轴末端，轮上去掉了一小块，当这个“缺口”与传感器对齐，交流高频激励接收器（通过互相感应）并且返回给ECM一个信号，指示一号缸的位置。

由于频率很快，时间刻度应设为20us/格，示波器才能捕获到该频率。

汽缸识别传感器（CID)用于提供凸轮轴位置的参考信息给ECM,从而决定正确的顺序喷油正时。

凸轮轴传感器技术资料

该凸轮轴传感器与别的感应式传感器不同之处在于拥有一个交流电源电压。ECM提供一个100到150kHz的高频给装在转盘附近的励磁线圈。

转盘位于凸轮轴末端，轮上去掉了一小块，当这个“缺口”与传感器对齐，交流高频激励接收器（通过互相感应）并且返回给ECM一个信号，指示一号缸的位置。

PicoScope汽车示波器论坛

View related topics on the PicoScope Forum

霍尔效应曲轴位置传感器

如何连接示波器

示例波形和注意点

技术资料

如何连接示波器 :-

霍尔效应曲轴传感器波形测试

在 PicoScope的通道B连接一条BNC测试线, 将大的黑色鳄鱼夹接到测试线的黑色接头（负极）上，将一根刺针或万用表探头接到测试线的红色接头（正极）上。轮流探测传感器三条连线，您会找到霍尔传感器的输出线，如下面所示。三条连线为：电源线，地线和霍尔效应输出线。

不同的发动机转速下检测信号，时基可能需要调节。

图. 12.1

图 12.1 显示连接GM/Vauxhall/Opel ECO TEC发动机的霍尔效应曲轴传感器的插头。 虽然曲轴传感器装在前皮带轮附近，但连接插头在空气流量传感器附近。

霍尔效应曲轴传感器波形示例图

霍尔效应曲轴波形注意点

这是GM/Vauxhall/Opel配备有Simtec56.5发动机管理系统的曲轴传感器。曲轴传感器（CAS)提供一个与发动机转速相关的电压输出。此系统不应与用频率调节信号（交流驱动）的Simtec系统混淆。

技术信息――曲轴传感器

曲轴角度传感器或曲轴位置传感器可装在不同位置上：前皮带轮附近，发动机后端飞轮上，发动机缸体侧或分电器内。ECM用传感器产生的输出信号确定发动机的精确位置。

霍尔效应曲轴传感器是一个简单的数字“开/断”开关，产生的数字信号为ECM识别和加工。传感器通过转动的金属盘缺口来触发，金属盘在电磁体和半导体接收器间转动。半导体接收器如果探测到磁场则成为导体，如被屏蔽，则成为绝缘体。磁场通过两个物体间转动的转盘来开闭。磁场通过“窗口”将停止电压的流动，“窗口”关闭时重新恢复流动。这个动作产生一个ECM或放大器能识别的方波，不再需要额外的Schmitt 触发线路将模拟信号转换为数字信号。

传感器有三条连线：电源线，地线和输出信号线。示波器上监测到的方波振幅会变化，但重要的是频率，而不是电压值，所以这没有问题。输出还可以用具有频率功能的万用表测量。

凸轮轴传感器 – 感应式

如何连接示波器

波形示例和注意点

技术资料

如何连接示波器

在PicoScope的 通道 A上接上一条BNC测试线，将大的黑色鳄鱼夹接到测试线的黑色接头(负极)上，将一根刺针或万用表探头连接到测试线的红色接头(正极)上。分别探测连接器的两根线，直到最大的波形出现，软小的波形是接地回路。

另一种选择是用TA012 两针脚引线，如图 11.1所示。

图. 11.1

示例波形

波形注意点

凸轮轴传感器有时称为汽缸确认传感器(CID)或”相位”传感器，用于给ECM提供参考信号以确认顺序喷油正时。

这种传感器自己产生信号，不需要外界电源。它可以通过两条有同轴屏蔽的连线认出来。

凸轮轴传感器产生电压取决于几个因素：发动机转速，金属转子和拾波器的接近度，传感器提供的磁场强度。发动机起动时，ECM需要传感器参考信号，如没有的话喷油正时会改变。如果CID传感器有故障，车辆驾驶员是不会知道的，因为车辆的驾驶性能没有受到影响。

一个良好的感应式凸轮轴位置传感器的特性波形是正弦波形，幅值大小随发动机速度增加而增加，通常每720度曲轴转角（360度凸轮轴转角）就产生一个信号。 发动机起动时，电压的峰峰约为0.5伏，怠速时升高到约为2.5伏，如示例所示。

技术资料

凸轮轴传感器有时称为汽缸确认传感器(CID)，发动机起动时，传感器将发动机到达一号缸的信息传给ECM，确定喷油正时。感应式传感器的两条线间有一电阻值，两条线连接到ECM上。

元件的输出信号可以是模拟信号或数字信号（正弦波或方波），取决于生产厂商。GM/Vauxhall/Opel在Simtec发动机管理系统上也运用了交流（AC）驱动传感器。

因为凸轮轴传感器只是决定喷油脉冲正时，所以失效的凸轮轴传感器不会导致发动机起动不了。当传感器被断开，可以看到喷油嘴喷油角度“偏移”，导致燃油供应在进气阀门后的错误时间。

图 11.2

图 11.2 显示一个典型的凸轮轴位置传感器。

Bosch 共轨柴油机进气压力传感器

如何连接示波器

示例波形和注意点

技术资料

测试时如何连接示波器 :-

Bosch 共轨柴油机系统上的进气压力传感器

在PicoScope 的通道A上连接一条BNC测试线, 将大的黑色鳄鱼夹接到测试线的黑色接头（负极）上，将刺针或万用表探头连接到测试线的红色接头（正极）上。将黑色鳄鱼夹夹在蓄电池负极上，并且用刺针或万用表探头探测进气压力传感器的输出端子，如图 10.1。

图10.1

在测试进气压力传感器时，为让采集的波形在屏幕中间显示，您可能需要尝试几次。

当示例波形显示在屏幕上时，可以按空格键以观察实时读数。迅速踩下油门，从怠速到节气门全开以观察波形。

Bosch 共轨柴油机进气压力传感器波形示例

技术资料- 进气压力传感器

传感器有通道连接到进气歧管内，用传统的压电应变方式测量。

传感器有以下三条导线：

• 1号端子 = 12伏电压
• 2号端子 = 接地线
• 3号端子 = 输出电压信号

压力传感器将与进气歧管压力成正比的电压信号传给ECM。

Bosch 共轨柴油机空气流量计

如何连接示波器

示例波形和注意点

技术资料

测量时如何连接示波器 :-

Bosch共轨柴油机系统的空气流量计

在PicoScope 的通道A上连接一条BNC测试线, 将大的黑色鳄鱼夹接到测试线的黑色接头（负极）上，将刺针或万用表探头连接到测试线的红色接头（正极）上。将黑色鳄鱼夹夹在蓄电池负极上，并且用刺针或万用表探头探测空气流量传感器的输出端子，如图 9.1。

图9.1

在测量空气流量计时，为让采集的波形在屏幕中间显示，您可能需要尝试几次。

当示例波形显示在屏幕上时，可以按空格键以观察实时读数。迅速踩下油门，从怠速到节气门全开以观察波形。

Bosch 共轨柴油机空气流量计波形示例

Bosch 共轨柴油机传感器波形注意点

空气流量计电压输出应当与空气流量成正比，示波器上可以看到与示例波形类似的波形。电压在怠速时约为1.0伏，加速时空气流量增加使电压升高，产生一个尖峰。此尖峰由开始的进气流造成，经过短暂的下跌后重新升起，到达另一个约4伏的峰值。

电压取决于发动机加速的快慢，在空气流量计中低一些的电压并不意味着故障。减速时与碳轨接触的转臂回到怠速位置，电压会很快的下降。在回到怠速前，这个电压有时会“下穿”初始的电压。在装备有怠速控制阀的发动机中，最后电压逐级下降，慢慢地回到怠速，这是一个防止高速空转的特性。此功能通常只从约1200rpm转速到怠速才产生作用。

运用2秒的时基，可以让操作者在一个屏幕中看到空气流量计从怠速经过加速和回到怠速的输出电压。波形的变动缘于发动机运转时真空变动。

技术资料 – 空气流量传感器

Bosch 共轨柴油机系统可能采用涡轮增压或普通的吸气方式，在两种情况下空气传感器都装在空气滤清器旁边。空气流量计监测空气流量并将相关数据传送给ECM。它用传统的“热膜”方式来监测空气流量。进气通过“热膜”时产生冷却效应，改变了输出电压。空气流量计的输出端子电压直接与进气流量成正比，当气流增加时电压也随之增加。此元件有六个连接到ECM的端子（只用其中5条，4号端子空置）

叶片式空气流量计

如何连接示波器

示例波形和注意点

技术资料

测试时如何连接示波器 :-
叶片式空气流量计

在PicoScope 的通道A上连接一条BNC测试线, 将大的黑色鳄鱼夹接到测试线的黑色接头（负极）上，将刺针或万用表探头连接到测试线的红色接头（正极）上。将黑色鳄鱼夹夹在蓄电池负极上，并且用刺针或万用表探头探测空气流量传感器的输出端子，如图 8.1。

图 8.1

在测量空气流量计时，为让采集的波形在屏幕中间显示，您可能需要尝试几次。

当示例波形显示在屏幕上时，可以按空格键以观察实时读数。迅速踩下油门，从怠速到节气门全开以观察波形

叶片式空气流量计示例波形

叶片式空气流量计波形注意点

空气流量计的电压输出与叶片运动量成比例，这可以在示波器上测量出来，与示例所示相近。怠速时波形应当显示约1伏电压，发动机加速时电压升高产生第一个波峰。这个波峰缘于叶片的惯量，之后电压暂时下降，然后重新升起达到另一个约为4.0到4.5伏的波峰。电压取决于发动机加速的快慢，在空气流量计中低一些的电压并不意味着故障。减速时与碳轨接触的转臂回到怠速位置，电压会很快的下降。在回到怠速前，这个电压有时会“下穿”初始的电压。在装备有怠速控制阀的发动机中，最后电压逐级下降，慢慢地回到怠速，这是一个防止高速空转的特性。

运用10秒的时基，可以让操作者在一个屏幕中看到空气流量计从怠速经过加速和回到怠速的输出电压。波形的变动缘于发动机运转时真空变动。波形应当没有“突变点”，因为这显示缺乏连续性。在“失效的12伏空气流量计”示例波形中可以很好的看到这一点。在空气流量计中碳轨脏污或失效是非常常见的。驾驶时会显示出“平坦波形”或加油反应慢的问题。这在行驶里程数大的汽车上，当工作寿命都主要消耗在同一个节气门位置上时，就会成为一个典型的故障。波形上的“变动”缘于进气冲程中的真空脉冲变化。

技术资料 – 空气流量计

这种空气流量计可能是应用得最多的类型，它应用于Bosch L, LE, LE3 和Motronic, Ford EEC IV系统上。一些日本制造商还将系统基于这种元件上。空气叶片流量计采用发动机进气流通过元件时，一个弹簧叶片与发动机进气量成正比运动的原理。空气叶片的运动通过在碳轨上运动的转臂来记录，输出信息到ECM，为记录到的空气量提供相应燃油。

各种空气流量计连线的数量不是相同的，下图所示为最普通的一种。

四线式： 一条 电源线，一条通过ECM的地线，一条空气温度传感器输出线和空气叶片计输出线。

五线式： 与四线式一样，但多一条一氧化碳电位计输出。

七线式： 比四线式多一条空气温度传感器线和两条油泵触点线。发动机打火时触点闭合，油泵电路工作，进入的气流将叶片打开约5°。这是装在Range Rover上的典型空气流量计。

内部导轨上的电压输出应当与叶片运动成正比，这在示波器上可以观察到，与上面示例图类似。空气流量计还有一个内部补偿室用以稳定叶片的运动和避免感应脉冲导致的漂移。在不同版本上，通过空气旁通道或电位计来调整。

图8.2

图 8.2 显示一个叶片式空气流量计。此元件从 Bosch LE3 系统上取下，控制元件装在空气流量计体的顶部。

空气流量计-热线式

如何连接示波器

示例波形和注意点

技术资料

测量时如何连接示波器 :-

在PicoScope的通道A上连接一条BNC测试线, 将大的黑色鳄鱼夹接到测试线的黑色接头（负极）上，将刺针或万用表探头连接到测试线的红色接头（正极）上。将黑色鳄鱼夹夹在蓄电池负极上，并且用刺针或万用表探头探测空气流量传感器的输出端子，如图 7.1。

图 7.1

在测量空气流量计时，为让采集的波形在屏幕中间显示，您可能需要尝试几次。

当示例波形显示在屏幕上时，可以按空格键以观察实时读数。迅速踩下油门，从怠速到节气门全开以观察波形。

热线式空气流量计示例波形

热线式空气流量计波形注意点

空气流量计的电压输出与空气流量成比例，这可以在示波器上测量出来，与示例所示相近。怠速时波形应当显示约1伏电压，发动机加速时空气流量增加，电压升高产生第一个波峰。这个波峰缘于初始流入的空气，之后电压暂时下降，然后重新升起达到另一个约为4.0到4.5伏的波峰。电压取决于发动机加速的快慢，在空气流量计中低一些的电压并不意味着故障。减速时节气门关闭，空气流量减少，发动机回到怠速时，电压会很快的下降。在装备有怠速控制阀的发动机中，最后电压逐级下降，慢慢地回到怠速，这是一个防止高速空转的特性。此功能通常只从约1200rpm转速到怠速才产生作用。

运用10秒的时基，可以让操作者在一个屏幕中看到空气流量计从怠速经过加速和回到怠速的输出电压。波形的变动缘于发动机运转时真空变动。

热线式空气流量计技术资料

在许多方面来说，这种空气流量计因为对进气流的阻力较小，所以比传统的叶片式流量计更有优势。空气流的质量可以通过悬挂在进气通道上的加热电线的冷却效应来测量。加热电线的冷却效应将进气量信息告知ECM。

空气流量计位于空气滤清器和节气门之间。元件内有两条电线，一条用于传递进气温度，另一条通过通小电流将空气加热至高温（约120°C）。当空气流过热线，会有一个冷却效应，导致温度改变；元件内的小电路会增加通过热线的电流以保持温度，ECM通过确认电流来得知空气流量。

提供给热线得电流会与空气流量成正比的改变。持续通电的电线会形成氧化膜；在每次车辆使用后，电流会通过电线，将之加热到约1000°C，把氧化膜燃烧掉，以确定下一次发动机起动时热线是干净的。

图 7.2

图 7.2 显示一个热线式空气流量计。