汽车传感器波形的检测分析

时间：2023-10-02 理论教育版权反馈

【摘要】：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。键盘为仪器的输入元件，测试元件的选择、波形的分析等功能均通过键盘来完成。

汽车传感器波形的检测分析

汽车专用示波器是用于快速判断电子控制系统故障的有效工具，它的使用操作简单、容易掌握，波形显示准确。在实际操作时，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。示波器波形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，还有许多故障信号间歇发生，时有时无，这需要测试设备的扫描速度大大高于故障信号速度。而汽车示波器就可以快速捕捉电信号，并且还可用较低的速度来显示这些波形，以便让维修人员一面观察、一面分析。它还可以储存记录信号波形，以便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，无论高速信号，还是低速信号都可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，在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。

1.波形检测工具简介

（1）电子信号分析

1）电控系统电子信号的类型。对于电控系统而言，其电子信号一般有以下5大类型：

①直流（DC）信号。在汽车电控系统中产生直流（DC）信号的传感器或电源装置有蓄电池电压或控制单元（ECU）输出的传感器参考电压；模拟传感器信号，如发动机冷却液温度传感器、燃油温度传感器、进气温度传感器、自动变速器油温度传感器、蒸发器温度传感器、节气门位置传感器、废气再循环阀位置传感器、旋转翼片式或热线式空气流量传感器和节气门开关，以及通用汽车、克莱斯勒汽车和亚洲汽车的进气歧管绝对压力传感器等，如图2-2所示。

②交流（AC）信号。在汽车电控系统中产生交流（AC）信号的传感器或装置有车速传感器（VSS）、磁脉冲式曲轴位置（CKP）和凸轮轴位置（CMP）传感器、从模拟进气歧管绝对压力传感器（MAP）信号得到的发动机真空平衡波形和爆燃传感器（KS）等，如图2-3所示。

③频率调制信号。在汽车电控系统中，产生可变频率信号的传感器和装置有数字式空气流量传感器、数字式进气歧管绝对压力传感器、光电式车速传感器（VSS）、霍尔式车速传感器（VSS）、光电式凸轮轴位置（CMP）和曲轴位置（CKP）传感器、霍尔式凸轮轴位置（CKP）和曲轴位置（CKP）传感器等，如图2-4所示。

图2-2 直流信号波形

图2-3 交流信号波形（车速传感器信号）

④脉宽调制信号。在汽车电控系统中产生脉宽调制信号的电路或装置有点火线圈一次侧、电子点火正时电路、废气再循环控制（EGR）阀、排气净化电磁阀、涡轮增压电磁阀和其他控制电磁阀、喷油器、怠速控制电动机、怠速控制电磁阀等，如图2-5所示。

⑤串行数据（多路）信号。控制单元都具有故障自诊断功能以及其他串行数据传输能力，而串行数据信号是由发动机ECU、车身控制模块（BCM）和制动防抱死系统控制模块（ABS ECU）或其控制模块产生的，如图2-6所示。

2）电子信号的判定依据。任何一个汽车电控系统电子信号都应该具有幅值、频率、形状、脉冲宽度和阵列5个可以度量的参数指标。从信号“五要素”中得到的这5种判定特征的信息类型是非常重要的，因为ECU需要通过分辨这些特征来识别各个传感器提供的各种信息，并依据这些特征发出各种命令，指挥不同的执行器动作。这就是电控系统电子信号的5种判定依据。

①幅值。所谓电子信号的幅值是指电子信号在一定点上的即时电压，也表示波形的最高和最低的差值，如图2-7a所示。

②频率。所谓电子信号的频率就是信号

图2-4 频率调制信号波形（数字式空气流量传感器信号波形）

图2-5 脉宽调制信号波形（活性炭罐电磁阀控制波形）

的循环时间，即电子信号在两个事件或循环之间的时间，一般指每秒的循环数（Hz），也表示每秒的波形周期数，如图2-7b所示。

③形状。所谓电子信号的形状是指电子信号的外形特征，它的曲线、轮廓和上升沿、下降沿等。

④脉冲宽度。所谓电子信号的脉冲宽度是指电子信号所占的时间宽度，而占空比是指信号的脉冲宽度与信号周期的比值，用百分数表示，如图2-7c所示。

⑤阵列。所谓电子信号的阵列是指组成专门信息信号的重复方式，例如第1缸传送给发动机ECU的上止点同步脉冲信号，或传给故障检测仪的有关冷却液温度是210℃的串行数据流等。

图2-6串行数据（多路）信号波形（车载网络系统通信信号）

图2-7 波形图的含义

每一类型的电子信号都可以由5种判定依据中的一个或多个特征组成，见表2-2。

表2-2 电子信号的判定依据

汽车示波器主要用来显示控制系统中输入、输出信号的电压波形，以供维修人员根据波形分析判断电控系统故障。

在汽车ECU和其他智能电子设备中用来通信的串行数字信号是最复杂的信号，它是包含在汽车电子信号中的最复杂的“电子句子”，在实际检测过程中，多数情况下要用专门的故障检测仪去读取信息。

（2）汽车专用示波器简介

1）结构简介。汽车专用示波器种类较多，现以OTC VISION2汽车专用示波器为例，介绍它的组成情况。如图2-8所示，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、测试线缆等组成。

诊断模块：电控系统传感器输出的电压、电阻和频率信号，须经诊断模块进行处理，使之成为测试主机能够识读的数字信号。该示波器有了两种诊断模块：一种是示波器诊断模块；另一种是发动机测试模块。它安装在测试主机顶部，对采集的信号进行预处理，测试线缆与它相连。

测试主机：它包括显示器、键盘和电路板，显示器为人机对话的界面，操作菜单，测试结果、所测波形通过显示器显示。键盘为仪器的输入元件，测试元件的选择、波形的分析等功能均通过键盘来完成。

存储卡：它为主机提供内存、最新的软件程序。存储卡可以升级，以加强示波器的功能。存储卡安装在主机底部卡槽内，一般升级时才需要拔出。

图2-8 OTC示波器组成

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—测试线缆

图2-9 测试电缆的连接

外接电源线：示波器使用直流12V电源，可接在车辆的12V蓄电池上或用A／C充电器为仪器充电。

热启动开关：仪器工作时，若出现死机，可以通过热启动开关重新启动仪器。

主电源开关：示波器配有主电源开关。

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。

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，可使用外接电源充电。

测试线缆：该电缆一端接到诊断模块接口，另一端接测试探头。仪器备有4根测试线缆，分别为黄、蓝、红和绿4种颜色，另有一根黑色搭铁线缆，如图2-9所示。线缆分通用型和专用型。在进行不同项目测试时，可选用专用适配器。

2）示波器的基本功能。汽车专用示波器的功能分基本功能和附加功能。基本功能就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。附加功能包括万用表功能和发动机性能测试功能。

图2-10、图2-11为测试电控系统中主要传感器与执行器的信号波形，如进气压力传感器、空气流量传感器、节气门位置传感器、氧传感器、曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、轮速传感器、喷油器、怠速控制阀、EGR阀、混合气控制阀等。

图2-10 MAF和MAP数字信号波形

图2-11 怠速控制阀模拟信号

图2-12 四通道显示屏幕

目前，测试用汽车示波器多为双通道显示，也有四通道显示。示波器有多个通道接口，能够同时显示多个波形，把示波器连接到四个不同传感器与执行器，即可以把四种信号波形同时显示出来，便于分析判断。图2-12为四通道显示屏幕，它同时测试了两个喷油器、点火正时与参考信号等四个信号波形。

当测试波形信号需要进行分析时，通过功能键操作可对波形进行锁定和存储，以便仔细分析波形，进行判断，也可以通过功能键的操作重新查看和删除。

通过设定信号电压的大小和改变扫描时间的长短，可以确定所测波形的大小与屏幕坐标是否相配，使观察方便。

示波器设有波形资料库，它收集有各系统电子元件的标准波形，如传感器波形和执行器波形、点火波形等，可以通过测试波形与标准波形的对比进行分析。通过功能键可以调出所需要的标准波形。

示波器的附加功能是万用表功能和发动机性能测试功能。它的万用表功能可以很直接地显示出一些简单选定的信号，为使用者提供方便。示波器备有一些附加测试探头与车辆连接，可以测试发动机的起动电流、交流发电机二极管等。

2.汽车专用示波器的使用方法

（1）安全操作注意事项

1）确定被测试车辆变速杆在P位，并且拉起驻车制动手柄。

2）确定车轮在地面上被锁止。

3）使车辆在通风顺畅的地方。

4）在切断测试插头之前，应先断开搭铁线插头。

5）注意保护仪器免受液体侵入。

（2）键盘的使用

OTC VISION2示波器的键盘如图2-13所示。

OTC VISION2示波器键盘使用说明见表2-3。

图2-13 OTC VISION2示波器键盘

表2-3 OTCVISION2示波器键盘使用说明

（3）氧传感器测试实例

1）按图2-14所示内容进行连接线路。

2）在对氧传感器进行测试时，必须用高阻抗专用线缆，避免影响测试精度。

3）起动发动机并运行，使发动机暖机到正常工作温度并进入闭环工作状态，测试结果才正确。

4）按下“PWR”键使示波器开机。

5）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。

6）选择“O₂SENSOR”项即可对氧传感器进行测试。

7）提高发动机转速，使其转速高于怠速工况。因为发动机在怠速时不能进入闭环状态。

氧传感器的测试屏幕如图2-15所示。其上方为氧传感器变动率的统计数值，屏幕上为每5s的变动率，同时显示最大值与最小值，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2-16为氧传感器故障波形。

图2-14 氧传感器连接接线图

图2-15 氧传感器测试屏幕

图2-16 氧传感器故障波形

（4）节气门位置传感器测试实例

1）进行线路连接，如图2-17所示。

2）打开点火开关，发动机不运转，测试TPS。

3）从主菜单中选择“AUTO METERS”项。从主菜单中选择“LAB SCOPE”项，同时能测试出TPS信号波形，但不能显示出TPS的信号电压数值。

4）选择TPS开始测试，TPS测试屏幕如图2-18所示。

5）打开节气门，读取TPS信号波形，如图2-19所示。

图2-17 节气门位置传感器测试线路连接图

6）慢慢全开和全关节气门，观察TPS信号波形是否中断，或有尖锐的突变等不正常的现象。

图2-18 TPS测试屏幕

图2-19 正常的TPS信号波形

3.传感器波形测试及分析方法

（1）翼片式空气流量传感器波形测试及分析

翼片式空气流量传感器标准波形如图2-20所示。

1）波形测试方法。测试时应关闭所有用电设备，起动发动机，并使其怠速运转。当怠速稳定运转后，检查怠速时输出信号电压。做加速和减速试验，应有类似图2-20中的波形出现。将发动机转速从怠速至节气门全开，持续2s；再将发动机降至怠速并保持2s；再从怠速急加速至节气门全开，然后减小节气门开度，使发动机怠速，锁止波形。

翼片式空气流量传感器波形测试如图2-21所示。

2）波形分析。空气流量传感器波形有问题时，应进一步检查蓄电池电压是否在12V以上；空气滤清器是否脏污而阻塞；进气管是否存在漏气；风扇运转是否正常；传感器电源是否连接正确；主继电器工作是否正常；传感器搭铁电压是否小于0.1V以下；连接线路插头是否松动；传感器本身是否有损伤。

波形的含义及相关说明如图2-22所示。

①测量出的电压值波形可以参照维修资料进行对比分析，正常旋转翼片式空气流量传感器怠速时输出电压约为1V，节气门全开时应超过4V，急减速（急抬加速踏板）时输出电压并不是非常快地从急加速电压回到怠速电压。通常（除TOYOTA汽车外），旋转翼片式空气流量传感器的输出电压都是随空气流量的增加而升高的。

图2-20 翼片式空气流量传感器标准波形

图2-21 翼片式空气流量传感器波形测试图

图2-22 空气流量传感器信号波形分析

②波形幅值在气流不变时应保持稳定，一定的空气流量应有相对应的输出电压。当输出电压与气流不符（可以从波形图中检查出来，而发生这种情况将使发动机的工作状况明显地受到影响）时，应更换旋转翼片式空气流量传感器。

③若波形中有间断性的毛刺出现，则说明旋转翼片式空气流量传感器可变电阻器的电刷少许磨损，用波形分析方法更容易发现可变电阻器（电位计）的磨损点。若波形中除了最高点和最低点以外，在平稳加速过程中有波形平台（电压值在某处出现停顿），则说明发动机运转时翼片有间歇性卡滞现象。

④出现图2-23所示的向下的毛刺，则表示传感器中有与搭铁短路或可变电阻器电刷有间歇性的开路故障。

⑤在急加速时，波形中的小尖峰是由于翼片过量摆动造成的，控制单元正是根据这一点来判定加速加浓信号的，这不是故障，而是正常波形。

（2）热线（热膜）式空气流量传感器波形测试及分析

热线式空气流量传感器标准波形如图2-24所示。热线式空气流量传感器输出电压，在怠速时0.2V，节气门全开时电压升至4V，全减速时输出电压比怠速时的电压稍低。

图2-23 故障波形举例

图2-24 热线（热膜）式空气流量传感器信号波形

1）波形测试方法。关闭所有用电设备，起动发动机，使之怠速运转，检查怠速时输出的信号电压，做加速和减速试验。将发动机转速从怠速到节气门全开，持续2s，不要超速；再减速回到怠速工况，持续2s；再加速至节气门全开，然后回到怠速；锁止波形，仔细观察分析空气流量传感器波形。

热线式空气流量传感器实测波形如图2-25所示。

2）波形分析。波形分析的含义及相关说明如图2-26所示。

①从维修资料中找出输出信号电压参考值进行比较，通常热线（热膜）式空气流量传感器输出信号电压范围是从怠速时超过0.2V变至节气门全开时超过4V，当急减速时输出信号电压应比怠速时的电压稍低。

②发动机运转时，波形的幅值看上去在不断地波动，这是正常的。因为热线式空气流量传感器没有任何运动部件，因此没有惯性，所以，它能对空气流量的变化做出快速反应。在加速时，波形上的杂波实际是在低进气真空之下，各缸进气口上的空气气流脉动而引起的，发动机ECU中的超级处理电路读入后，会清除这些信号。

图2-25 热线（热膜）式空气流量传感器实测波形

③不同车型的输出电压将有很大的差异。在怠速时，信号电压是否为0.25V也是判断空气流量传感器好坏的办法；另外，从混合气是否正常或是否冒黑烟也可以判断空气流量传感的好坏。

④如果信号波形与上述情况不符，或空气流量传感器在怠速时输出信号电压太高，而节气门全开时输出信号电压又达不到4V，则说明空气流量传感器已经损坏。如果在车辆急加速时，空气流量传感器输出信号电压波形上升缓慢，而在车辆急减速时空气流量传感器输出信号电压波形下降缓慢，则说明空气流量传感器的热线（热膜）脏污。

（3）卡尔曼涡旋式空气流量传感器波形测试及分析

卡尔曼涡旋式空气流量传感器标准波形如图2-27所示。波形的振幅应达到5V，即峰值电压应等于参考电压，振幅的水平上限应达到参考电压，下限应接近0V，脉冲宽度应一致，波形应无峰尖或圆角。

1）波形测试方法。起动发动机，在不同转速下观察示波器，确定在任何给定运行情况下，波形的重复性和精确性，即在幅值、频率、形状、脉冲宽度等几个方面参数都相同，在转速稳定时，传感器能产生稳定频率。

卡尔曼涡旋式空气流量传感器实测波形如图2-28所示。

2）波形分析。卡尔曼涡旋式空气流量传感器的输出方式也是数字式，但与其他数字式输出空气流量传感器不同。通常数字式空气流量传感器在空气流量增大时频率也随之增加。在加速时，卡尔曼涡旋式空气流量传感器与其他数字式空气流量传感器不同之处在于，它不但频率增加，同时它的脉冲宽度也改变。进行波形分析时注意事项如下：

图2-26 热线（热膜）式空气流量传感器信号波形分析

图2-27 卡尔曼涡旋式空气流量传感器标准波形

图2-28 卡尔曼涡旋式空气流量传感器实测波形

①确信在任何给定的运行方式下，波形的重复性和精确性在幅值、频率、形状和脉冲宽度等几个方面的关键参数都是相同的。

②确信在稳定转速的空气流量的情况下，空气流量能产生稳定的频率。(www.xing528.com)

③在大多数情况下，波形的幅值应该达5V。同时也要按照一致性原则，看波形的正确形状、矩形脉冲的方角及垂直沿。

④在稳定的空气流量下，空气流量传感器产生的频率也应该是稳定的，不论是什么样的值都应该是一致的。

⑤当这种型号的空气流量传感器工作正常时，脉冲宽度将随加速的变化而变化，这是为了加速加浓时，能够向发动机ECU提供非同步加浓及额外喷油脉冲信号。

⑥可能的缺陷和不正确的关键参数是脉冲宽度缩短，不应该有峰尖以及圆角的产生。否则，则应更换卡尔曼涡旋式空气流量传感器。

（4）模拟式进气压力传感器波形测试

模拟式进气压力传感器连接为三线端子，它们是5V参考电压线正负极和信号输出线。其波形特点是发动机加速或回到怠速时，其信号电压将增大或减小。高电位表示高的进气歧管压力（低真空），这时发动机负荷大；低电位表示低的进气歧管压力（高真空度），这时发动机负荷小。当节气门打开时，歧管压力升高。信号电压从怠速时1～1.5V变化到节气门全开时的4.5V，全减速时近似为0V。标准波形及实测波形如图2-29所示。

1）波形测试方法。关闭所有用电设备，起动发动机并怠速运转，检查怠速信号电压。做加速和减速试验，应有类似图2-29中的波形出现。将发动机转速从怠速加至节气门全开（加速过程中节气门应缓中速打开），并持续约2s，不宜超速。再减速回到怠速状况，持续约2s。再急加速至节气门全开，然后回到怠速。将波形定位，观察波形。

图2-29 模拟式进气压力传感器标准波形及实测波形

2）波形分析

①从车型技术资料中查到各种不同车型在不同真空度下的输出电压值，将这些参数与示波器显示的波形进行比较。通常半导体压敏电阻式进气歧管绝对压力传感器的输出电压在怠速时为1.25V，当节气门全开时略低于5V，全减速时接近0V。

②大多数进气歧管绝对压力传感器在真空度高时（急减速是81kPa）产生低的电压信号（接近0V），而真空度低时（全负荷时接近10kPa）产生高的电压信号（接近5V）。也有些进气歧管绝对压力传感器设计成相反方式，即当真空度增高时输出电压也增高。

③当进气歧管绝对压力传感器有故障时，可以查阅维修手册，波形的幅值应保持在接近特定的真空度范围内，波形幅值的变化不应有较大的偏差。当传感器输出电压不能随发动机真空值变化时，在波形图上可明显看出来，同时发动机将不能正常工作。有些克莱斯勒汽车的进气歧管绝对压力传感器损坏时，不论真空度如何变化，输出电压都不变。有些系统像克莱斯勒汽车通常显示出许多电子杂波，甚至用NORMAL（正常）采集方式采集波形，在波形上还有许多杂波（通常四缸发动机有杂波，因为在两个进气行程间真空度波动比较大）。通用汽车进气歧管绝对压力传感器杂波最小，但是波形杂乱或干扰太大，在传送到发动机ECU后，发动机ECU中的信号处理电路会清除杂波干扰。

（5）数字式进气压力传感器波形测试

部分轿车上装有数字式进气压力传感器。该传感器根据进气管压力的变化，产生一个频率信号。当节气门开度增大即发动机负荷增大时，频率增高；反之，频率减低。不管发动机的真空度如何变化，其电压值保持不变。标准波形及实测波形如图2-30所示。

图2-30 数字式进气压力传感器标准波形及实测波形

1）波形测试方法。起动发动机并使之怠速运转，检查怠速时输出的信号波形，然后再加速和减速，使发动机从怠速缓慢加速到节气门全开，保持2s；再减速到怠速，保持2s；然后再急加速到节气门全开，然后再回到怠速。

2）波形分析。数字式进气歧管绝对压力传感器产生的是频率调制式数字信号，它的频率随进气真空的改变而改变。当没有真空时，输出信号频率为160Hz；在怠速时，真空度为64.3kPa。它产生频率约为105Hz的输出。检测时，应按照维修手册中的资料来确定真空度和输出频率信号的关系。

①确定判定参数。幅值、频率和形状是相同的，精确性和重复性好，幅值接近5V，频率随真空度变化，形状（方波）保持不变。

②确定在给定真空度的条件下，传感器能发出正确的频率信号。

③波形的幅值应该是满5V的脉冲，同时形状正确。例如，波形稳定，矩形方角正确，上升沿垂直，频率与对应的真空度应符合维修资料给定的值。

④可能的缺陷和参数值的偏差主要是频率值不正确，脉冲宽度变短和不正常尖峰等。

（6）氧传感器波形测试及分析

氧传感器输出的信号电压直接送入控制单元。控制单元根据氧传感器输入信号调整供油量，保持空燃化接近14.7∶1。对于氧化锆型氧传感器，输出高电位，表明混合气过浓；低电位，则表明混合气过稀。氧化钛型氧传感器是由于排气中的含氧量不同而改变电阻值，当它输出低电位时，表明混合气过浓；输出高电位，则表明混合气过稀。控制单元根据氧传感器输入的信号，即根据混合气浓稀情况调整喷油量，以保证空燃比最佳值。氧传感器的实测波形如图2-31所示。这些图例为发动机在不同转速下、不同工况下的实测波形，便于分析比较。

图2-31 氧传感器标准波形、实测波形

1）波形测试方法。起动发动机使氧传感器加热至315℃以上，发动机处于闭环工作状态，利用跨接线或探头与传感器插接器信号端子相连，观察氧传感器的信号波形。

2）故障分析

①氧传感器增幅杂波如图2-32a所示。增幅杂波是指氧传感器的信号电压波形中经常出现300～600mV的一些不重要的杂波。这种杂波是由氧传感器本身的化学特性引起，而不是由发动机故障引起的，所以又称为无关型杂波。所谓明显的杂波是指高于600mV和低于300mV的杂波。

②氧传感器中等杂波如图2-32b所示。这种杂波是指高压段部分向下的尖峰。中等杂波幅度不大于150mV。氧传感器的波形通过450mV时，中等杂波会到200mV。这种杂波与反馈系统的类型、发动机的运行方式、发动机系列或氧传感器类型有很大关系。

③氧传感器严重杂波如图2-32 c所示。严重杂波指振幅大于200 mV的杂波，在信号波

图2-32 氧传感器杂波

形顶部向下冲，冲过200mV或达到信号电压底部的尖峰，在发动机运转期间它会覆盖氧传感器的整个信号电压范围。发动机稳定运转时出现杂波，说明发动机有故障，一般是点火不良或各缸喷油量反映不一致造成的，这种杂波的出现必须排除。

④氧传感器最大电压过小，如图2-33a所示。从波形上分析，最大电压为427mV，最小电压为130mV，响应时间为237ms。这种波形不符合标准，故障原因为真空泄漏。

⑤混合气由浓变稀的响应时间过长，如图2-33b所示。空燃比由浓变稀的响应时间大于100ms，说明氧传感器失效或污染。用光标测得的响应时间是360ms，这个氧传感器不合格。故障原因为使用年限长，氧传感器失效。

⑥混合气过稀，如图2-33c所示。氧传感器信号持续低压，说明空燃比过大，混合气过稀。若喷油脉冲高于规定值，则说明存在真空泄漏。

⑦混合气过浓，如图2-33d所示。氧传感器信号持续高压，表明空燃比过小，混合气过浓。检查喷油脉冲，若喷油脉宽正常或小于标准，则应检查发动机是否存在机械故障或油压过高；若喷油脉宽高于指定值，则偏浓的故障是由氧传感器输入信号线或控制单元故障引起的。

⑧火花塞短路故障，如图2-33e所示。此种故障在波形上出现大量的稀／浓过渡段。

⑨高压线断路故障，如图2-33f所示。在波形上出现大量的浓／稀过度段，故障原因是火花塞高压线开路。

⑩喷油泄漏故障，如图2-33g所示。波形上出现明显的浓／稀过渡段。

⑪⑪⑪某缸喷油器不喷油故障，如图2-33h所示。波形上出现大量的浓／稀过渡段。

（7）冷却液与进气温度传感器波形测试及分析

冷却液与进气温度传感器都是负温度系数（NTC）热敏电阻，当温度上升时电阻值和电压值均下降，温度下降时电阻和电压均增加。温度传感器标准波形如图2-34所示。

1）波形测试方法。用跨接线或探针连接到传感器信号端子上，另一测量线搭铁。打开点火开关，发动机不运转，测量传感器输出的信号电压。起动发动机，然后在暖机过程中观察电压下降情况，也可观察其电阻值的变化情况，但传感器接线必须断开。

2）波形分析。发动机冷却液温度传感器，通常冷车时传感器的电压应为3～5V（全冷态），然后随着发动机运转逐渐减小至正常工作温度时的1V左右。直流信号的判定指标是幅度。在任何给定温度下，好的传感器必须产生稳定的反馈信号。发动机冷却液温度传感器电路的开路将使电压波形出现向上的尖峰（到参考电压值），发动机冷却液温度传感器电路的短路将产生向下尖峰（到接地值）。

温度传感器故障波形不平滑，向下有毛刺。这说明传感器电压信号有间断，电位器存在短路或间歇性断路。

影响波形的原因是：蓄电池电压不在12V以上；空气滤清器堵塞；进气管漏气；冷却风扇散热不足：传感器基准电压不正常：插接器插头松动：传感器内部电路断、短路：控制单元输出电压不正常：搭铁不良。

冷却液温度传感器波形不正常的原因可能是：散热器过热：冷却液液位不足：膨胀水箱或水管漏水；传感器电源电压不是5V；控制单元输出电压不正常；搭铁不良。

进气温度传感器波形不正常的原因可能是：空气滤清器堵塞：参考电压或电阻与温度无法对应；连接线路松动；传感器电压不是SV;控制单元输出电压不正常，搭铁不良。

图2-33 氧传感器故障波形

图2-34 温度传感器标准波形

（8）线性输出型节气门位置传感器波形测试及分析

线性输出型节气门位置传感器信号波形如图2-35所示。

图2-35 线性输出型节气门位置传感器信号波形

1）波形测试方法。线性输出型节气门位置传感器是一个三线传感器，其中一根电源线、一根信号线、一根搭铁线。电源线与控制单元连接，由控制单元提供5V电压。测量时，示波器信号测量头探针应与信号线端子相连，另一测量线搭铁。打开点火开关，发动机不运转，把节气门转到全开位置，然后再转到全关闭位置，观察波形变化情况。慢慢地反复这个过程几次，这时波形应如图2-35所示铺开在显示屏上。

2）波形分析。线性输出型节气门位置传感器信号波形分析含义及相关说明如图2-36所示。查阅车型规范手册得到精确的电压范围，通常传感器的电压应从怠速时的低于1V到节气门全开时的低于5V。波形上不应有任何断裂、对地尖峰或大跌落。应特别注意在前1/4节气门开度中的波形，这是在汽车运行中最常用的传感器炭膜的部分。传感器的前1/8～1/3的炭膜通常首先磨损。特别应注意达到2.8V处的波形，这是传感器的炭膜容易损坏或断裂的部分。在传感器中磨损或断裂的炭膜不能向发动机ECU提供正确的节气门位置信息，所以发动机ECU不能为发动机计算出正确的喷油脉宽，从而引起发动机工作性能不良问题。

（9）开关型节气门位置传感器波形测试及分析

开关型节气门位置传感器有两个动触点：一个用于测量节气门开启角度，另一个用于测量节气门关闭角度。它也是一个三线传感器，标准波形如图2-37所示。波形中，下水平电压表示节气门关闭，并在OV位置上；上水平电压表示节气门位于非完全闭合位置，节气门不一定全开，上水平电压为参考电压。正常波形应光滑、无毛刺、无波动。

1）波形测试方法。波形测试方法与线性输出型节气门位置传感器测试方法相同。

2）波形分析。开关型节气门位置传感器的故障波形如图2-38所示，波形不平滑，有微小波动。故障产生的原因是接触不良或节气门回位弹簧松弛。

（10）电磁感应式曲轴位置传感器波形测试及分析

图2-36 波形分析

图2-37 开关型节气门位置传感器标准波形

图2-38 开关型节气门位置传感器的故障波形

电磁感应式曲轴位置传感器标准波形如图2-39所示。

图2-39 电磁感应式曲轴位置传感器标准波形

1）波形测试方法。电磁感应式曲轴位置传感器不需要任何电源。测量时，应把示波器信号测量线探针与传感器信号端子相连，另一测量线搭铁。测量发动机在不同转速下的波形，并锁止波形，与标准波形比较。

对于将发动机转速的凸轮轴位置传感器制成一体的具有两个信号输出端子的曲轴位置传感器可用双通道的示波器同时进行检测其信号波形。

2）波形分析。两种电磁感应式曲轴位置传感器故障波形如图2-40所示。

图2-40 两种电磁感应式曲轴位置传感器故障波形

（11）霍尔效应式曲轴位置传感器波形测试

霍尔效应式曲轴位置传感器标准波形为方波，如图2-41所示。其输出电压幅值不变，频率随发动机转速的变化而改变；水平上线应达到参考电压；水平下线应到0V电位，若离地电位太高，则说明电阻太大或接地不良；电压的峰值应等于参考电压；电压的转变应是垂直直线。

图2-41 霍尔效应式曲轴位置传感器标准波形

1）波形测试方法。将示波器信号探头插入传感器的信号线芯里，另一条测量线搭铁。起动发动机，观察霍尔传感器的输出信号波形。

2）波形分析。霍尔效应式曲轴位置传感器故障波形如图2-42所示。

①波形频率应与发动机转速相对应，当同步脉冲出现时，占空比才改变，能使占空比改变的唯一理由是不同宽度的转子翼片经过传感器。除此之外，脉冲之间的任何其他变化都意味着故障。

②查看波形形状的一致性，检查波形上下沿部分的拐角。由于传感器供电电压不变，因此所有波峰的高度（幅值）均应相等。实际应用中，有些波形有缺痕或上下各部分有不规则形状，这也许是正常的，在这里关键的是一致性。

③如果在示波器0V电压处显示一条直线，则应确认示波器和传感器连接良好；确认相关的零件（分电器、曲轴和凸轮轴等）都在转动。用示波器检查传感器的电源电路和发动机ECU的电源及搭铁电路；检查电源电压和传感器参考电压。

④如果示波器在传感器电源电压处显示一条直线，则应检查传感器搭铁电路的完整性，确认相关的零件（分电器、曲轴和凸轮轴等）都在转动；如果传感器的电源和搭铁良好，示波器在传感器供给电源电压处显示一条直线，则很可能是传感器损坏。

⑤如果有脉冲信号存在，应确认从一个脉冲到另一个脉冲的幅度、频率和形状等判定性依据。数字脉冲的幅值必须足够高（通常在起动时等于传感器供给电压），两个脉冲间的时间不变（同步脉冲除外），并且形状是重复可预测的。

（12）光电式曲轴位置传感器波形测试

光电式曲轴位置传感器的波形为方波，其电压幅值是不变的，频率随发动机转速而变化。波形的水平上线应达到参考电压，水平下线应达到0V电位，电压峰值应为参考电压，电压的下降应为垂直的直线，典型的光电式曲轴位置传感器波形如图2-43所示。

图2-42 霍尔效应式曲轴位置传感器故障波形

图2-43 光电式曲轴位置传感器波形

1）波形测试方法。将示波器的信号测量线探针插入传感器信号线芯里，另一条测量线搭铁。起动发动机，观察传感器信号波形。

2）波形分析

①波形的频率应随发动机转速的变化而变化，占空比在同步脉冲出现时才改变。能使占空比改变的唯一理由是信号盘上不同宽度的孔通过传感器，而任何其他原因使占空比改变，都可能意味着故障。

②检查波形形状的一致性，看波形上下端的尖角。一些高频光电式分电器，波形的上角可能出现圆角。

③光电式传感器有一个弱点，它们对污物和油所产生的对通过信号盘的光传输干扰问题非常敏感。光电式传感器的功能元件通常被密封得很好，但损坏的分电器轴套或密封垫，以及维修时油污和污物进入敏感区域造成污损，就可能引起不能起动、失速和断火。

④检查波形幅值的一致性。由于传感器供电电压不变，因此所有波形的高度均应相等。实际应用中有些波形有缺痕或上下各部分有不规则形状，这也许是正常的，在这里关键的是一致性。

⑤如果在示波器0V电压处显示一条直线，则应确认示波器和传感器连接是否良好；确认相关的零件（分电器、曲轴和凸轮轴等）都在转动；用示波器检查传感器的电源电路和发动机ECU的电源及接地电路；检查电源电压和传感器参考电压。

⑥如果在示波器上在传感器电源电压处显示一条直线，则应检查传感器搭铁电路的完整性，确认相关的元件（分电器、曲轴、凸轮轴等）都在转动；如果传感器的电源、搭铁良好，示波器在传感器供给电源电压处显示一条直线，则很可能是传感器损坏。

⑦如果有脉冲信号存在，应确认从一个脉冲到另一个脉冲的幅度、频率和形状等判定性依据。数字脉冲的幅值必须足够高（通常在起动时等于传感器供给电压），两个脉冲的时间不变（同步脉冲除外），并且形状是重复可预测的。

（13）电磁感应式凸轮轴位置传感器波形测试

电磁感应凸轮轴位置传感器输出的信号电压和频率随车速的变化而改变，波形的上下波动应在0V电位的上下对称，峰值电压应相差不大。若某一个峰值电压低于其他峰值电压，则应检查触发轮是否有缺角或偏心。最小峰值电压也应相差不大，若某一峰值电压高于其他峰值电压，则应检查触发轮是否有缺角或偏心。其标准波形如图2-44所示。

波形测试方法：将示波器的信号测量线探针插入传感器信号线芯里，另一条测量线搭铁，观察传感器的信号波形。

（14）霍尔式凸轮轴位置传感器波形测试

霍尔式凸轮轴位置传感器标准波形如图2-45所示。波形的下线几乎到0V电位，若离0V电压太高，说明电阻太大或接触不良。水平上线和峰值电压应为参考电压，电压转变应垂直下降，输出的电压幅值不变，频率随车速的变化而变化。

（15）光电式凸轮轴位置传感器波形测试

光电式凸轮轴位置传感器波形如图2-46所示。日产轿车光电式凸轮轴位置传感器正常波形如图2-47所示。