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1、数字万用表在汽车电子器件检测与模拟中的作用王建 杨学成 李杰摘要：当汽车电子元件出现故障进行检查时，最重要的是测量数据和故障原因的推理过程。因为电子元件内部的情况不像机械部件能拆开看见，而利用合理的逻辑步骤检测可很快发现问题，在这个过程中的关键工具就是万用表。一般的万用表只能测试电压、电阻、电流，不适于现代汽车电子元件的维修与检测。针对汽车电子元件的维修特点，目前市场开发出的多功能汽车数字万用表，具有很多汽车电器系统的专用测试功能，如频率、占空比、脉冲宽度、温度等。下面介绍多功能数字万用表对电控发动机常见电子元件的检测，供广大汽车维修工程技术人员参考。关键词：数字万用表 检测 汽车电子 The
2、 Applications of Digital multimeterin automotiveelectronicstesting andsimulation WangJian Yang Xuecheng Li JieAbstract:When the carfailsinspectionof electronic components, theimportantcause of the malfunctionis to measurethe data andreasoningprocess.Unlikethe case ofelectronic components,mechanical
3、partsinsidecan beopenedto see, and usereasonableand logical stepsthatcan quicklydetectproblems inthis processisa key toolin themultimeter.Normalmultimetercantest voltage, resistance, current,not suitable formodernvehiclemaintenance andinspectionof electronic components Electronic componentsfor theau
4、tomotiverepaircharacteristics of the currentmarket with themulti-functiondigital multimetercarhas manyspecialtestvehicleelectrical systemfunctions, such asfrequency,duty cycle, pulse width,temperatureand so on.Here areelectronically controlledmulti-functiondigital multimeteron thecommon electronic c
5、omponents,enginetesting,for the majority ofvehicle maintenance engineering and technicalofficers.Keywords: digitalmultimeter Detection automotive electronics 一汽车电子信号的主要类型 汽车的传感器、执行器的电信号可以看成控制系统中互相通讯的语言。汽车电子信号主要有直流电压信号、交流电压信号、频率调制信号、脉宽调制信号和串行数据信号等。正是这些电子信号利用各自不同的特点，实现了汽车电子控制系统中各传感器与ECU（电子控制单元），ECU与各执
6、行器，ECU与ECU之间的不同通信的目的。 1.1直流电压信号 汽车中产生直流电压信号的电源装置有蓄电池电压（12V）和ECU输出给传感器的参考电压（5V）。模拟直流电压信号的传感器有：发动机温度传感器(ECT)、燃油量传感器、进气温度传感器(IAT)、节气门位置传感器（TPS）、节气门开关、废气再循环和位置传感器、翼板式或热线式空气流量计(MAF)和进气压力传感器(MAP)等。 1.2交流电压信号 汽车中产生交流信号装置的传感器主要有：车速传感器（VSS）、防滑制动轮速传感器、磁电式曲轴位置传感器（CKP）,磁电式凸轮轴位置传感器(CMP)和爆震传感器（KS）等。 1.3频率调制信号 汽车中
7、产生可变频率的传感器主要有：数字式空气流量计、数字式进气压力传感器、光电式车速传感器(VSS)、光电式曲轴位置传感器(CKP),光电式凸轮轴位置传感器(CMP),霍尔式车速传感器(VSS)、霍尔式曲轴位置传感器（CKP）和霍尔式凸轮轴位置传感器(CMP)等。 1.4脉宽调制信号 汽车中产生脉宽调制信号的电路主要有：初级点火线圈、电子点火正时电路、废气再循环控制阀、喷油器、怠速控制电机、活性炭罐电磁阀（EVAP）、涡轮增压和其它电磁阀等。 1.5串行数据信号 汽车电路中由发动机控制模块（PCM）、车身控制模块(BCM),防抱死制动系统(ABS)或其它ECU产生的串行数据信号具有相互传输能力。它是
8、汽车电信号中最复杂的，在实际中，要用专门的解码器读取信息。 二数字万用表对汽车电子元件的检测 2.1空气流量计（MAF)的检测空气流量计按结构原理可分为翼板式、热线式、热膜式、卡门旋涡光学式、卡门旋涡超声波式等几种；按信号输送类型又分为数字式和模拟式两种。（1）翼板式空气流量计主要有两种。一种是随着空气流量的增加，输出的信号电压升高，另一种是随着空气流量的增加，输出的信号电压降低，这两种类型都属于模拟电压量输出。冀、板式空气流量计的核心是一个可变电阻，它与空气翼板同轴连接，当空气流动时翼板也随之开启，随着翼板的开启角度变化，可变电阻阻值也随之变化。翼板式空气流量计是一个三线传感器，其中两条是参
9、考电压的正负端，另一条是滑动电阻活动触点臂，它向ECU提供与翼板转动角度成比例的输出电压信号，急加速时翼板在空气流动的动压作用下，超过正常摆动角度的过程信号，这就为ECU提供混合气加浓的控制信号。这是一个非常重要的传感器，因为ECU依据这个信号来计算发动机负荷、点火时间、废气再循环控制及发动机怠速控制和其它参数，不良的空气流量计会造成发动机喘振和怠速不良，以及发动机性能和排放问题。 翼板式空气流量计动态测试方法：关闭附属电路设备，起动发动机，并使其怠速运转至稳定后，用汽车专用万用表的直流（DC）挡，测量滑动触点臂输出端和信号电压负端，怠速时输出电压应为2V左右，做加速和减速实验。将发动机转速从
10、怠速加至油门全开（加速时不易太急），油门全开持续2s，但不要使发动机超速运转。在加速的时候，注意观察数字万用表的电压是否从1V逐渐跳变到约4V，再抵恋俨?s，电压的读数在减速时应降到2V左右，此时按动万用表上的动态记录键（MAX/MIN），电压最大值约是4V，最小值约是1V，则该传感器正常；如果最大值等于或高于4.50.3V，说明流量计信号误差过大，如果最小值为0，说明流量计电阻有断路的地方。全减速（急抬油门）时输出电压并不是非常快地从全加速电压回到怠速电压，通常翼板式空气流量计输出电压随着进气量的增加而升高。 翼板式空气流量计静态测试方法：就丰田车来说，打开点火开关，不起动发动机，用DC挡测
11、量输出信号电压，在翼板关闭的情况下输出电压约4V左右，用手慢慢推动流量计的翼板，输出信号电压应逐渐下降，翼板全开时电压变到0.5V左右，此时可启动最大值最小值（MAX/MIN）功能，如果最大值达到5V或最小值有0出现，说明滑动电阻有短路或断路的可能。也可以拆下插头，用电阻挡测量滑动电阻的变化值，找出滑动电阻的磨损点。 （2）频率输出型空气流量计的测试：找到流量计的频率信号输出线，将汽车万用表打到DC挡，按SELECT功能选择键转换成DC+Hz挡。起动发动机逐渐加速观察，主显示直流电压和副显示上的频率，是否随转速变化而变化，一般的频率型的空气流量计随着进气量的增加频率也在改变。也有例外，如三菱车
12、安装在空气滤清器里，随着进气量的改变频率和脉冲宽度都在改变，这就要使用汽车万用表的频率（Hz）、占空比（DUTY）挡调整功能选择键（SE-LECT）到频率占空比挡，同时测量空气流量计的频率和占空比。 2.2节气门位置传感器的测试 节气门位置传感器有两种类型：一种是线性式，另一种是开关式。线性式节气门位置传感器(TPS)是一个可变电阻，向发动机ECU输送节气门位置信号；节气门开关信号是由怠速触点(IDL)和功率触点（PSW）两个构成；现代汽车节气门位置传感器大都由这两个类型传感器组合而成，即一个怠速触点和一个可变电阻线性式节气门位置传感器组合在一起。这是一个十分重要的传感器，因为发动机ECU用它
13、的信号计算发动机的负荷、点火时间、废气再循环、怠速控制。一个损坏的节气门位置传感器会引起加速滞后和怠速不稳等问题。通常节气门位置传感器在节气门关闭时产生低于1V电压信号，在节气门全开时产生约5V的信号电压。 节气门位置传感器的测试：一般在怠速时信号电压低于1V，节气门全开时低于5V，接通点火开关，不起动发动机，节气门慢慢由关到开，反复做几次，检查电压值是否在要求的范围内。也可以启动汽车万用表的最大值最小值（MAX/MIN）功能键，检查最小值是否是0,最大值是否是5V。 2.3霍尔传感器的测试 霍尔传感器是一个有源传夔器，它的输出实际上是一个开关量的输出，它不受转速的限制，低速输出信号幅值和高速
14、时一样，因此被广泛用在曲轴位置、凸轮轴位置等传感器。它由一个几乎完全封闭的包含永久磁铁和磁路组成，一个磁铁叶片转子穿过磁极间的气隙，在叶片转子上分布着缺口，在缺口处，有磁场作用到霍尔元件，有信号输出，而叶片转子没有在缺口位置上，没有磁场作用到霍尔元件上，也就没有信号电压输出。 霍尔传感器测试：霍尔和光电式传感器都属于频率输出型传感器，可用汽车专用万用表的“DU-TY、”“Hz”挡测量传感器频率和占空比。该传感器的脉冲幅度不变，频率随转速而变化。打开点火开关，测试霍尔传感器的三个端子，一个端子和另一个端子间有5V或12 V电压，确认后将红表笔接到另一端子上，将汽车专用万用表打到直流电压挡按功能转
15、换键选择DC挡和Hz挡同时测量，让霍尔传感器的叶片转子转动，这时万用表的频率和电压即为霍尔传感器的输出信号参数，该频率随转速的增加而增加。2.4磁电式转速传感器的测试磁电式转速传感器是模拟交流信号发生器，它产生的信号为交流信号，它一般由线圈和磁铁组成。当铁质环状齿轮转动经过传感器时，线圈会产生交变电压，ABS车轮转速传感器也是磁电式的，它输出的信号的幅值和频率随转速的增加而增加。磁电式转速传感器的测试：磁电式传感器的主要组成部分是线圈，因此首先要对线圈的阻值及通断进行测试，应在符合规定的范围内。测试其信号输出，将汽车万用表打到交流（AC）挡，按功能转换键送择AC挡和Hz挡同时测量，让铁质环状齿轮转动，这时观察到信号的幅值和频率随转速的增加而增加。较小的幅值可能是由于传感器间隙太大造成的。 2.5氧传感器的测试 氧传感器是电子控制燃油喷射系统中重要反馈传感器，它检测排放气体中氧气的浓度、混合气浓度，监测发动机是否按理论空燃比燃烧，并向发动机ECU反馈。它由能产生电动势的二氧化错电解质及重要电极组成。当混合气浓时排放气体中的氧比较少，二氧化错两侧氧浓度差值大，产生一较高电压；当混合气比较稀时排放气体中的氧比较多，二氧化错两侧氧浓度差值小，产生一较低电压。氧传感器的测试：起动发动机，使
