汽车传感器故障诊断方法的探究.docx
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汽车传感器故障诊断方法的探究
学生毕业论文及过程资料
专业：
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班级：
______________
学号：
____________
姓名：
_______________
汽车系
二OO九年六月
毕业设计（论文）任务书
同学：
经系（分院）毕业设计（论文）工作小组研究，现确定你的毕业（设计/论文）题目汽车传感器故障诊断方法的探究。
其主要研究内容：
1、研究的基本内容
（1）汽车传感器的作用和结构特点；
（2）利用汽车电控自诊断系统对传感器诊断；
（3）利用数字万用表对传感器检测；
（4）传感器波形检测；
（5）汽车传感器的故障诊断方法总结。
2、总结汽车传感器的检测和故障诊断方法
需要查阅的参考文献：
[1]贺建波.汽车传感器的检测[M].北京：
机械工业出版社，2005
[2]谢志萍.传感器与检测技术[M].北京：
电子工业出版社，2005
[3]舒华.汽车电控系统结构与维修[M].北京：
北京理工大学出版社，2005
[4]李全利.汽车维修[M].北京：
北京大学出版社，2005
[5]麻友良.汽车电路分析与故障检修[M].北京：
机械工业出版社,2006
[6]天威汽车维修俱乐部.汽车维修职业教育改革与汽车新技术.北京：
机械工业出版社,2004
[7]陈家瑞.汽车构造.北京：
人民交通出版社，2005
[8]刘志强.汽车贸易.北京：
人民交通出版社，2007
进度要求及工作内容：
资料查阅阶段：
2008年12月1日～2009年3月15日1，查阅了相关书籍,包括汽车配件总类,大致现状.备件管理人数,计划员,采购员,备件经理职责。
.
开题报告阶段：
2009年3月16日～2009年4月15日，制定题目,综合自身学习与实践的经验进行拟定。
初稿阶段：
2009年4月16日～2009年4月30日，按照一般论文格式进行论文的初稿,结合备件管理的分类,与其他论文进行比较大致确定其框架结构,完成初稿。
修改定稿阶段：
2009年5月1日～2009年5月25日，根据指导教师的修改意见和实习期间的心得，完成毕业论文的第二稿。
2009年5月26日～2009年5月30日，在指导教师的审核下，完成终稿。
请你按《毕业设计（论文）教学工作规范》的要求，做好各项工作，确保任务的圆满完成。
指导教师（签名）：
2009年月日
毕业设计（论文）开题报告
题目：
汽车传感器故障诊断方法的探究
系（分院）：
汽车系专业：
汽车电子技术
指导教师：
报告人：
二○○九年四月十五日
本课题研究的意义
随着汽车技术和电子技术的迅速发展，电子技术和计算机技术在汽车上得到了广泛的应用，发动机的燃油喷射系统、电子点火系统、怠速控制系统、进气控制、废气排放以及传动系统、行驶系统、转向系统、制动系统和车身，普遍采用了电子控制装置。
汽车已经成为了一个机电一体化的产品。
在汽车电子控制系统中，传感器负担着信息的采集和传输动能，它是电子控制系统中非常重要的部件。
本课题的基本内容、重点和难点，拟采用的研究手段（途径）
基本内容：
（1）汽车传感器的作用和结构特点；
（2）利用汽车电控自诊断系统对传感器诊断；
（3）利用数字万用表对传感器检测；
（4）传感器波形检测；
（5）汽车传感器的故障诊断方法总结。
重点和难点：
重点是：
（1）汽车传感器的作用和结构特点；
（2）利用汽车电控自诊断系统对传感器诊断；
（3）利用数字万用表对传感器检测。
难点是：
（1）传感器波形检测。
（2）汽车传感器的故障诊断方法总结。
本课题拟采用的研究手段：
（1）收集和查阅相关资料；
（2）查看实习单位的汽车维修手册；
（3）咨询指导教师；
（4）上网查找相关文献；
（5）根据实习报告中具体的工作内容形成的体会。
课题进度计划
本课题计划按以下几个阶段完成：
（1）2008年12月1日～2009年3月15日，根据我实习期间具体的工作岗位和指导老师下达的任务书，确定论文题目；
（2）2009年3月16日～2009年4月15日，搜集资料，完成并提交开题报告；
（3）2009年4月16日～2009年4月30日，形成毕业论文初稿；
（4）2009年5月1日～2009年5月25日，根据指导教师的修改意见和实习期间的心得，完成毕业论文的第二稿；
（5）2009年5月26日～2009年5月30日，在指导教师的审核下，完成终稿。
参考文献资料
[1]贺建波.汽车传感器的检测[M].北京：
机械工业出版社，2005
[2]谢志萍.传感器与检测技术[M].北京：
电子工业出版社，2005
[3]舒华.汽车电控系统结构与维修[M].北京：
北京理工大学出版社，2005
[4]李全利.汽车维修[M].北京：
北京大学出版社，2005
[5]麻友良.汽车电路分析与故障检修[M].北京：
机械工业出版社,2006
[6]天威汽车维修俱乐部.汽车维修职业教育改革与汽车新技术.北京：
机械工业出版社,2004
[7]陈家瑞.汽车构造.北京：
人民交通出版社，2005
[8]刘志强.汽车贸易.北京：
人民交通出版社，2007
指导教师意见（对本课题的深度、广度及工作量的意见）
指导教师（签名）：
2009年月日
系（分院）毕业设计（论文）工作小组意见
组长（签章）：
2009年月日
毕业设计（论文）
题目：
汽车传感器故障诊方法的探究
系（分院）：
汽车系专业：
汽车电子技术
姓名：
指导教师：
二○○九年五月三十日
汽车传感器故障诊断方法的探究
摘要
在当今信息化时代的发展过程中，各种信息的感知，采集，转换，传输和处理功能器件—传感器，已经成为自动检测和自动控制系统中不可缺少的重要的装置。
汽车传感器作为汽车电子控制系统的信息源，是汽车电子控制系统的关键部件，也是汽车电子技术领域研究的核心内容之一。
当汽车传感器发生故障时，依靠自身自诊断系统和其他一些辅助工具与经验相结合的方法对故障作出的判断，最后由维修人员进行维修。
关键词：
汽车传感器；故障；诊断方法；探讨
目录
1.汽车传感器概述…………………………………………...………1
1.1传感器分类……………………………………………………………1
1.2传感器作用……………………………………………………………1
1.3车用传感器的要求………………………………………………….....2
2.示波器概述………………………………………………………...2
2.1示波器在传感器检测的应用……………………………………………..2
2.2通过示波器对电气电路故障分析………………………………………4
3.利用数字万能表对传感器故障检测…………………………........4
3.1传感器波形对故障的检测………………………………….…….……5
3.2传感器的故障诊断的方法总结…………………………………….……6
4.汽车传感器模拟测试仪ADD91的应用……………………….……8
4.1ADD91操作方法…………………………………………………….……8
4.2ADD91的应用……………………………….…………………………………8
5.结束语…………………………………………………………10
参考文献……………………………………………………….……10
致谢…………………………………………………………….……11
汽车传感器故障诊断方法的探究
1汽车传感器概述
广义传感器一般是由敏感元件，转换元件和信号调理与转换电路组成。
其中，敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分；转换元件是指传感器中将敏感元件感受或响应的被测量转换成适用于传输或测量的电信号部分。
1.1传感器的分类
传感器有很多种类，按大体有以下几种分法：
1.按能量关系分类
传感器按能量关系分类可分为主动型和被动型两类。
汽车上使用的传感器大多数是属于被动型传感器，这种被动型传感器需要外加输入电源才能产生电信号，所以这类传感器实际上是一个能量控制器。
2.按信号转换分类
按信号转换关系分类，可分为一种非电量转换成另一种非电量，如弹性敏感元件和气动传感器；另一种是由非电量转换成电量的传感器，如热电偶温度传感器，压电式加速度传感器等。
3.按输入量分类
按输入量分类即按测量分类，可分为位移，速度，加速度，角速度，角位移，力，力矩，压力，真空度，温度，电流，气体成分，浓度传感器。
4.按工作原理分类
按传感器的工作原理分类，有电阻式，电容式，应变式，电感式，光电式，光敏式，压电式，热电式传感器等。
5.按输出信号分类
按传感器输出的工作原理分类，有模拟式和数字式传感器两种。
1.2传感器的作用
在汽车电子控制系统中，传感器的功用是将各种非电量信号转换成为便于电控单元ECU识别的电信号。
发动机传感器安装在发动机的不同部位，其功用是检测发动机运行状态的各种电量参数，物理量和化学量等等，并将它们转换成计算机能够识别的电量信号输入发动机电控单元ECU。
传感器输出的信号有模拟信号和数字信号两种，其中数字信号直接输入电子控制单元，而模拟信号则是要通过A/D转换器转换成数字信号后输入电子控制单元。
电子控制不断的检测各个传感器的信号，一旦检测出某个输入信号不正常，就可将错误的信号存入存储器内，需要时可以通过专用诊断仪或采取人工方法读取故障信息，再根据故障信息内容进行维修。
电子控制单元有效的控制着系统的工作，需要具备完整的条件，而传感器的精度，响应性，可靠性，耐久性及输出的电压信号等，对系统的控制稳定性起着至关重要的作用。
在汽车的发动机、底盘和车身系统运用这很多种传感器，例如温度传感器，压力传感器，位置传感器，氧传感器，转速传感器等。
这些传感器的功用共同作用，使电子控制单元对发动机的汽油喷射，电子点火提前，自动变速器，自动空调等进行集中控制。
1.3汽车用传感器的要求
（1）有较好的环境适应性。
因为汽车是在环境温度不断变化范围较宽，道路表面优劣程度相差较大，烈日，暴雨或冰雪天气造成温度悬殊，有时甚至在强大的电磁场情况下工作的，因此要求耐振，耐水，耐温，耐冲击，抗电磁干扰等。
（2）可批量生产性。
（3）可靠性。
同一般传感器一样，汽车传感器的可靠性应是最重要的，并且稳定性要好。
（4）尽可能小型，质量轻，便于安装。
（5）符合有关法规的要求。
由于汽车传感器在汽车电子控制系统中的重要作用和快速增长的市场需求，世界各国对其理论研究、新材料应用和新产品开发都都非常重视。
未来的汽车用传感器技术，总的发展趋势是微型化、多功能化、集成化和智能化。
2示波器概述
2.1示波器在传感器检测的应用
汽车示波器在汽车电子控制故障诊断中，有两种应用方式：
方式一：
整个系统运行状态的分析--确定整个系统运行的情况；
方式二：
某个电器或电路的故障分析--确定在整个系统运行正常的情况下，某个电器或某段电路的故障。
系统运行情况分析，许多人认为在汽车诊断中使用汽车示波器的原因是为了让汽车修理技术人员可以“看”到在电子电路中发生了什么。
这确实是一个好的理由，但是为什么要去“看”到电子电路呢?
近三十年来点火示波器在汽车修理业有如此有用的一个原因就是点火示波器能够看到电子信号。
点火示波器不仅使其看到了点火系统的问题，还可以帮助查出许多电子和机械方面的故障。
在汽车修理业存在一个问题那就是自从1980年燃料反馈控制系统出现以来，还没有一种快速彻底同时又准确的方法，能够去测量所有的电子式和机械式反馈系统的运行性能。
在有些汽车上可以连接解码器，并从解码器上非常快速得到许多有用的资料，但有许多汽车没有这样的信息传送能力，由于解码器软件的限制，它不能看到。
例如：
损坏的喷油驱动器或氧传感器变化过慢或产生反向的电压信号。
此外，大多数解码器只能用英文字母或数字来显示测试结果，而不是用观看起来比较容易的画面来显示。
随着汽车中电子设备的增加，现在可以正式的称自已的行业既是电子修理行业，又是汽车修理业，让我们把自已的行业和纯电子修理业详细地做个比较，纯电子修理业已经使用示波器许多年了，现在汽车修理业的许多人正在赶上来，但是对于汽车修理技术员来讲不同的地方在于，电子修理业在检查一个电子故障时，通常有一个确定的测试点，它可以进行最初的系统检查和后来的维修验证，例如在VCR“测试点A”的波形是好的，那么整个VCR系统运行就是正常的。
如果能留在装有燃油反馈控制系统的汽车上进行同样的“整个系统运行情况”的分析，那肯定是一件非常好的事。
那么哪里是通常的燃油反馈控制汽车的“测试点A”呢？
当今汽车电子设备如控制电脑，所有传感器，执行器和电路都是为了使燃油混合比能保持在十分狭小的催化反应器的操作“窗口”中，如果发动机控制管理系统的控制目的是为了使废气排放中有害气体降到最低程度，是不是也想要去监视它呢？
如果发动机管理系统用氧传感器信号做为整个系统质量控制的主要元件该怎么办？
用汽车示波器测量氧传感器电路，可以快速有效地（甚至在汽车行驶中）监视整个燃油反馈控制系统的工作，因此，在装有燃油反馈控制系统的汽车上，“实验点A”就是氧传感器的信号，与其它的测试仪表相比，汽车示波器能给更多的关于随着氧传感器信号的变化所发生情况的全部信息。
一个好的氧传感器是非常敏感的，而且容易被各种情况所干扰，因此若氧传感器能够产生合适良好的波形时，可以确信，修理项目是成功的，整个系统无论发动机还是电子控制部分都是正常的。
2.2通过示波器对电器电路故障分析
这部分是否已经修好这是比系统运行分析低一级的分析，这项分析可以帮助分析某个电器电路是否有故障，以及验证。
用其它测试仪表来检查某一特定电路元件，也可以得到好的结果，例如冷却水温度传感器开路故障，你当然可以用汽车示波器来诊断，但用数字万用表也可以顺利的做出同样自诊断结果，然而对于氧传感器反馈平衡信号没有其它设备比汽车示波器更有效。
对于某一个传感器或执行器以及电路，应该怎样用汽车示波器观察呢?
所需的汽车电子信号都可以用五种测量尺度来加以判断，也就是说任何一个汽车电子信号都应具有以下可度量的五个参数指标，它们分别是：
a.幅值--信号最高电压
b.频率--信号的循环时间
c.形状--信号的外形模样
d.脉宽--信号的占空比或所占时间
e.阵列--信号的重复特性（例如：
同步脉冲或串行数据）
汽车示波器可以显示出所有电子信号的这五种判定尺度，如果你知道如何去分析电子信号的这五种参数，你就能够判定这个电子信号的波形是否正常，通过波形分析你可进一步检查出电路中传感器，执行器以及电路和控制电脑等各部分的故障，也可以进行修理后的结果分析。
最后再做氧反馈平衡检查整个发动机控制系统的运行情况。
故障电路从损坏状态到被修复状态在汽车示波器上显示的波形几乎总是在它的五种测量尺度上发生剧烈的变化。
这就是为什么要用汽车示波器对汽车电气设备修理结果进行验证的重要原因。
3利用数字万用表对传感器故障检测
数字式万用表，是把连续的被测模拟电参量自动的变成断续的，用数字编码方式并以十进制数字自动显示测量结果的一种电测量仪表，它把电子技术、计算机技术、自动化技术的成果与精密电测量技术密切地结合在一起，成为仪器仪表领域中的一种新型仪表。
数字式万用表具有输入阻抗高、误差小、读数直观的优点，但显示较慢也是其不足之处，一般用于测量不变的电流、电压值。
数字式万用表由于有蜂鸣器，因而测量电路的通断比较方便。
（1）电压测量
将黑表笔插入COM插孔，红表笔插入VΩ插孔。
测直流电压时，将功能开关置于DCV量程范围，测交流电压时则应置于ACV量程范围，并将测试表笔连接到被测负载或信号源上，在显示电压读数时，同时会指示出红表笔所接电源的极性。
如果不知被测电压范围，则首先将功能开关置于最大量程后，视情况降至合适量程。
如果值显“1”表示过量程，功能开关应置于更高量程。
（2）电阻的测量
将黑表笔插入COM插孔，红表笔插入VII插孔（注意红表笔极性为“十”）。
将功能开关置于所需量程上，将测试笔跨接在被测电阻上。
当输入开路时，会显示过量程状态“1”。
如果被测电阻超过所用量程，则会指示出过量程“1”须用高挡量程。
当被测电阻在1M以上时，该表需数秒后方能稳定读数，对于高电阻测量，这是正常的。
检测在线电阻时，须确认被测电路已关掉电源，同时已放完电，方能进行测量。
当200M欧量程进行测量时须注意，在此量程，两表笔短接时读数为1.0，这是正常现象，此读数是一个固定的偏移值。
如被测电阻100M欧时，读数为101.0，正确的阻值是显示减去1.0，即101.0-1.0=100。
（3）二极管测量
测量二极管时，把转换开关拨到有二极管图形符号所指示的挡位上。
红表笔接正极，黑表笔接负极。
对硅二极管来说，应有500-800mV的数字显示。
若把红表笔接负极，黑表笔接正极，表的读数应为“1”。
若正反测量都不符合要求，则说明二极管已损坏。
（4）短路线的检查
将功能开关拨到短路测量的挡位上，将红黑表笔放在要检查的线路两端。
如电阻小于50欧，则万用表发出声音。
测量传感器是否出现故障跟测量别的部件是一样的道理，根据不同的现象分别使用电压，电流，电阻的测量。
如果在测量中得到的电压值，电流值，及电阻值不在正常范围内的话，可以缩小检测的范围。
从面到点，最终确定故障发生的部位。
3.1传感器波形对故障的检测
汽车专用示波器是用于快速判断汽车电子控制系统故障的有效工具。
它分为基本功能和附加功能。
基本功能是对汽车电控系统中的模拟信号和数字信号进行波形显示。
附加功能是包括万用表功能和发动机新能测试功用。
它的使用操作简单，容易掌握，波形形式准确。
再实际操作时，像点菜单一样，只要选择好需要测试的内容，不再需要任何设定和调整就可以直接观察电子部件的波形。
示波器波行显示是用电压随时间变化的图形来反映一个电信号，可以非常直观，准确地判断工作部件的工作状况，为查找故障提供了方便。
在电控系统中，某些电子部件的信号变化速率快，变化周期达千分之一秒，还有很多故障信号间歇发生，时有时无，这需要测试的设备扫描速度大大高于故障信号速度。
而汽车示波器就可以很快的捕捉点信号，并且可以用较慢的速度来显示这些波形，以便维修人员一面观察一面分析。
它还可以以存储的方式记录信号波形，反复观察已经发生过的快速信号，为分析故障提供了快速途径。
在电控系统中，无论是高速信号还是慢速信号都可以用示波器来观察被测部件的工作状况，并且可以通过观察波形知道故障是否已经排除。
用汽车示波器测试传感器输出的信号波形及信号电压的变化情况，可以确定传感器本身性能的好坏，由此可以确定某个系统的运行情况。
例如，对装有氧传感器的反馈系统的汽车上，使用示波器测试氧传感器的信号，可以很好地了解整个反馈系统的运行情况，为捕捉故障信息提供方便条件。
3.2传感器的故障诊断的方法总结
（1）计算机电源线故障会使汽车发动机的性能变差，经济性下降，所以在进行汽车电脑的更换作业之前应该首先检查计算机的电源线。
（电源线中应该是包括了地线才算是完整的电源线）。
（2）如果氧传感器的电压信号高于标准值，有可能是传感器被污染，很多时候在这种情况下它会使空燃比变浓的。
（3）如果氧传感器的电压信号低于标准值，则可能是传感器出现故障，它会导致发动机的空燃比变稀。
（4）在检查氧传感器时必须用数字式万用表，或是示波器。
（5）如果氧传感的加热器有故障，它有可能会延长发动机的开环工作时间，使油耗量升高。
（6）发动机冷却液温度传感器可以用数字表或是模拟表来检查它的性能。
（7）某些计算机的ECT电路中，在发动机的某一温度时会控制一个内部电阻器，改变传感器上的电压，在测量中如果遇见这时的电压异常，并不能说明传感器有故障。
（8）测试发动机冷却液温度传感器和进气温度传感器可以使用完全相同的操作程序，唯一需要注意的是它们的温度变化曲线不同，所以在相同的温度时不会有相同的电压信号。
（9）在节气门打开，检查节气门位置传感器电压信号时，可以通过适当力度的震动来检查传感器的稳定性，某些电路虚接的故障用这种方法很有效。
（10）许多四线式节气门位置传感器中包含一个怠速位置开关，用来在节气门处于怠速位置时向发动机控制单元提供发动机的工作状态信息。
（11）有些情况下，可以松开节气门位置传感器的固定螺丝，转动传感器的壳体来调节节气门处于怠速位置时的电压信号。
（12）如果进气岐管绝对压力传感器输出的是频率信号，就不能用普通的万用表来测试它了。
（13）许多进气岐管绝对压力传感器输出的都是由大气压力转换成的电压信号，这类信号可以用接通点火开关的方法来检查它的好坏。
（这种方法只能证明传感器还能工作，如果是输出精度下降用这种方法是检查不出来的。
）
（14）在检查进气岐管绝对压力传感器的输出电压信号时，传感器内应该有一定的真空度。
大多数情况下每隔10千帕检测一次它的输出信号就能做出判断。
（15）测量翼板式进气流量传感器的电压信号时可以在传感器的翼板从全关转到全开的过程中进行检查，观察输出信号的电压值和连续性。
（16）有些热阻式或是热线式的进气流量传感器由发动机电脑提供频率变化的电压信号，这类的传感器只能用可以测试频率的万用表来检查它的电压。
（17）排气再循环阀位置传感器的电压信号将在阀关闭时的0.8V到阀全开时的4.5V之间变化。
（18）计算机用车速传感器的信号来控制变矩器的离合器、行使时的换档、以及行车电脑的数据采集。
当这些故障发生时，我们可以依靠汽车自带的自诊断系统进行自检，也可以用传统的仪器，像数字万用表和示波器进行检测。
在汽车故障诊断过程中，经常会遇到以下现象：
通过对故障现象的分析,我们怀疑可能是某一传感器有故障，但是用解码器、万用表甚至是示波器等检测仪器进行检测，却很难准确判断该传感器是好是坏。
所以只有采取互换法，即用一个新的传感器代替，如果故障消失，说明该故障是因传感器引起的；如果故障现象依然存在，说明该故障并不是因传感器而引起。
这样不但浪费了时间，同时也因盲目地更换配件而造成经济损失，给客户带来不必要的支出。
4汽车传感器模拟测试仪ADD91的应用
4.1ADD91操作方法
（1）模拟怠速时空气流量计的频率信号：
幅值为5V，怠速时频率为2.77kHz。
（2）关闭点火开关，断开空气流量传感器的电子连接接头。
（3）黑色表笔插到仪器的“OUTPUT-”的插孔，另一端搭铁（可以使用鳄鱼夹），红色表笔插到“+OUTPUT”插孔，另一端与传感器的输入信号线连接（可以使用万用测试线）。
（4）旋转功能选择按钮，选择信号模拟功能“output”。
（5）按“HZ/DUTY”s选择键，进入占空比调整功能，旋转占空比调整旋钮，调整占空比为50%。
按“HZ/DUTY”后进入频率调整功能，拨频率钮将频率调整到2.77kHz。
注意：
必须先调整占空比，然后调整频率，如果不知道具体的占空比的标准数值，可以将占空比调整到50%。
（6）按“SELECT”选择键，进入电压调整模式，将电压值调整到5V。
提示：
可以使用解码器的数据流的功能，观察传感器的信号变化
（7）打开点火开关（不启动发动机）。
（8）改变传感器的模拟信号的数值，通过解码器的数据流功能，观察传感器的数据与模拟信号是否一致，如果一致说明电控系统无故障。
（9）启动发动机，观察发动机的怠速情况，根据需要改变模拟数值的大小，如果汽车故障明显消失，说明传感器有故障
4.2ADD91的应用
一、模拟电压信号
（1）根据原厂维修手册，获得需要模拟的传感器的标准数
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