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传感器接线故障排除

翁德沃彭:

  • 介绍
  • 无干扰测量
  • 故障 1 – 信号线中断
  • 故障 2 – 电源线中断
  • 故障 3 – 接地线中断
  • 故障4——过渡电阻
  • 故障五——电源线与信号线短路
  • 故障六——电源与地线短路
  • 故障 7 – 传感器 C 短路
  • 故障 8 – 由于 ECU 故障而无电源电压
  • 故障9——PWM信号线中断
  • 修复中断的正极线

内嵌:
如果我们怀疑存在故障,我们首先对汽车进行扫描。 这 错误代码 为我们继续寻找提供了方向。 如果故障存储器中没有存储错误代码,我们将检查是否可以识别实时数据中的偏差。 查看页面 机载诊断。

如果错误代码与传感器有关,这并不意味着传感器有缺陷。 要排除接线和/或插头连接是否存在问题,请使用: 电气图 和测量设备排除某些东西。 本页概述了多种可能的情况,并显示错误代码的描述可能与实际原因有所不同。

无干扰测量:
下图显示了有源传感器的电源电压和接地的测量。

有源传感器通过它接收正极(5伏)和接地 控制装置。 此时电源正常。 我们可以对地线(传感器上的引脚 3,和/或 ECU 上的引脚 4)进行第二次测量。 信号必须介于 0,5 至 4,5 伏之间。

除了有源传感器外,我们还处理无源和智能传感器。 在页面上阅读更多相关信息: 传感器类型和信号。

传感器使用 5 伏电源电压形成信号。 信号必须介于 0,5 至 4,5 伏之间。 ECU 读取电压水平(或在其他情况下读取频率)并将其转换为一个值。 例如,这可能是 增压压力传感器 是:在 1,5 bar 的涡轮压力下,传感器向 ECU 发送 3,25 伏的电压。 

通过此测量,对地测量信号电压,结果正常。

用一个 接线盒 我们可以在ECU的插头上进行测量。 然后我们就知道 ECU 发送和接收哪些电压。 

在下一次测量中,我们再次测量 3,25 伏电压,但随后是在 ECU 的输入端。 这意味着信号线正常:电压以 1:1 的比例从传感器传输到 ECU。

传感器信号永远不会是 0,0 或 5,0 伏。 始终保持一定的范围。 该电压通常在 0,5 至 4,5 伏之间。 传感器不会输出低于 0,5 伏或高于 4,5 伏的电压。 如果传感器或接线出现缺陷,ECU可以根据电压水平识别该值是否在测量范围之内或之外:

  • 电压低于 0,5 伏:ECU 生成错误代码,描述为:“传感器
  • 对于高于 4,5 伏的电压,错误代码的描述中会注明“正极电路”。

有源传感器还可以发送数字信号。 这些传感器通常不是由 ECU 供电,而是通过端子 15 供电。在大多数情况下,我们处理的是 PWM 信号。 

下图显示了原理图的一部分,其中有源传感器具有外部电源,信号线通过传感器的引脚 3 连接到 ECU 的引脚 4。 使用示波器测量传感器相对于接地连接的电压分布。

范围设置为每格 2 伏和 5 毫秒。 占空比为50%。

段落中: 故障9——PWM信号线中断 我们讨论做出正确诊断的步骤。

诊断传感器接线:
在诊断传感器之前,我们必须了解传感器的类型(无源、有源、智能)以及传感器将信号发送到控制设备的方式(模拟或数字,以 AM(调幅)或FM(调频):查阅电气图后,我们可以估计要测量接线上的电压。

以下段落概述了实际中可能发生的故障。 不是从“客户投诉”开始,而是立即提及原因; 例如:电线中断、短路等。这是为了深入了解测量技术。 因为如果发生故障,您该如何采取行动? 您使用哪些测量来找出原因?

您是否掌握了测量技术并对案例感到好奇? 然后访问页面: 案例:燃油压力传感器故障,与正极短路。

故障 1 – 信号线中断:
如果信号线中断,来自传感器的信号电压将无法到达ECU。 在本节中,您可以阅读在这种情况下传感器和 ECU 连接上的测量结果。

我们对有源传感器执行以下测量并获得以下读数:

  • 电源线(引脚 1)相对于传感器接地(引脚 2)。 5伏;
  • 信号对地电压 2,9伏.

电源和产生的传感器信号正常。 然而,由于中断,传感器信号无法到达ECU。 
为了测量 ECU 输入端的电压,我们使用了接线盒。

使用分线盒,我们对 ECU 的引脚 4 与接地(或传感器的引脚 2)进行比较。 我们测量的电压为 4,98 伏。

因此ECU侧的电压高于传感器发送的电压。 ECU 中的电路负责 4,98 伏的输出电压。 一方面,这与信号处理方法有关,也与识别中断有关。

ECU 现在测量其自身的输出电压,并由于电源电压为 4,98 伏而将其识别为正电路。

然后我们测量 ECU 和传感器之间电线的电压差。 在无故障情况下,电压差必须接近 0 伏。

在本例中,我们测量到的电压差为 2,08 伏; 即 2,9 伏(传感器)与 4,98 伏(ECU)相比。

紧张局势可能会让你走上错误的道路。

从传感器上拔下插头。 如果电线没有断裂,我们将在拆下的插头中测量 ECU 的电压为 4,98 伏。 现在我们在 ECU 的引脚 4 上测量到 4,98 伏,但在拆下的插头上测量到 0 伏。

在这种情况下我们已经可以断定信号线被中断了。

信号线中断时,ECU 信号输入端的电压约为 5.0 伏。 在页面上: 传感器类型和信号,在“电压供应和信号处理”部分中,您可以了解 ECU 如何处理来自有源传感器的信号。 有了这些知识,您就可以更好地了解我们如何处理信号线中断等中断。 

ECU 中产生 4,98 伏电压。 在正极线(来自 78L05)和 ADC 之间有许多电阻器,当信号连接没有电压输入时,这些电阻器会将信号电压拉至 5 伏。 ADC 测量该电压并将该电压处理成数字信号。 因此,ECU 接收到有关电压超出范围的信号并生成错误代码。

请注意:出现类似故障时,电压并不总是恰好为 4,98 或 5,0 伏! 
在页面上: 案例:燃油压力传感器故障——与正极短路 该电压值偏离时描述为故障。

故障 2 – 电源线中断:
三个传感器之间的正极线与传感器插头之间的连接处存在中断。 5 伏电源电压现在无法到达传感器。 如果没有电源电压和接地,传感器就无法工作。

因为我们在前面的测量中测量了插头上的电源和地,所以我们还是要排除哪两根线有问题。 因此,我们测量同一正极电路中另一个传感器的正极。 如果有可用的接线盒,这当然也可以在 ECU 上完成。

我们测量传感器 A 的引脚 1 上的电压与传感器 B 的接地电压相比为 5 伏。 这说明传感器B的接地是好的。

当由于电源线中断而没有电流流过有源传感器的电子器件时,我们在 ECU 信号输入处测量到 4,98 伏的电压。 我们遇到与信号线中断类似的情况:ECU 中的内部电阻将信号电压拉高:至 4,98 伏。 由于本例中信号线没有问题,因此我们还测量了传感器插头上的电压为4,98伏。

如果电压略高于 5,0 伏,则稳压器的电压可能已升高。 参见段落:“电压供应和信号处理”页:“传感器类型和信号“。

故障 3 – 接地线中断:
在这种情况下,不是正极线中断,而是地线中断。 向传感器提供 5 伏的电源电压,但由于我们测量的是中断的电线,因此电压表没有参考电压并显示 0 伏。

当将负测量针移至车身或电池的接地端时,电压表确实显示 5 伏。

当我们将负极测量引脚连接到传感器 A 和 C 的接地端时,我们还必须测量 5 伏的电压差。 如果我们在传感器 A 的引脚 2 上测量到 5 伏电压,但在传感器 C 上测量不到 5 伏电压,则中断将出现在传感器 A 和 B 之间的电线中,即前两个节点之间。

与中断的信号和正极线一样,我们现在测量信号线上的电压为 4,98 伏。

故障 4 – 过渡电阻:
在上一段中,已经讨论了由于过渡电阻引起的电压损失。 在下图中,我们看到电源线上有一个电阻。 当电流流过电源线时,过渡电阻会导致插头 B 的引脚 1 上的电压(大概)过低。我们测量的是 4 伏,而不是我们预期测量的 5 伏。

此时存储的DTC描述可以是:“信号下限值下冲”。

如果我们测量连接器 B 的引脚 1 与连接器 C 的引脚 1,我们应该得到 (5-5) = 0 伏的差异。 我们现在看到 1 伏的差异。

由于电压损失仅存在于传感器 B 的导线中,而不存在于传感器 C 的导线中,因此我们可以假设图中水平导线与插头连接处之间的导线有问题。

故障五——电源线与信号线短路:
接线中可能存在的故障是短路。 我们在以下情况下会遇到短路:

  • 电源线和信号线之间(强制闭合);
  • 地线与信号线之间(地短路);
  • 三根电线中的一根彼此之间和/或与车身之间(接地);

在此图中,我们看到信号线和正极线(正极电路)之间存在短路。 我们测量的信号电压等于 5 伏电源电压。

当在传感器的引脚 5 和 ECU 的引脚 3 上测量 4 伏电压时,问题可能出在传感器内部。 为了排除这种情况,我们用欧姆表检查接线是否存在短路。 为了获得安全、正确的测量,我们关闭 ECU,拆下 ECU 的插头,并拆下连接到节点的传感器的插头。 由于存在短路,我们用欧姆表测量连接情况。 

在这种情况下,它是 0,0 欧姆,因为电线相互连接。 实际上,这个值可能会高出几欧姆。 当不存在短路时,欧姆表指示 OL 或 1.(无限高电阻),因为电线和测试探针之间没有电气连接。

故障六——电源与地线短路:
如果电源线和地线之间发生短路,ECU 会关闭引脚 1 的电源。 由引脚 1 供电的所有传感器将不再起作用。 因此,故障代码将存储在多个传感器中。

在本例中,我们还测量了来自 ECU 的信号线上的 5,0 电压。

为了排除我们是否正在处理短路,我们拆卸了 ECU 和相关电路中所有传感器的连接器,如前一段所述。 使用欧姆表测量红线和棕线之间的电阻。

故障 7 – 传感器 C 短路:
当测量相对于地的电源电压时,我们再次测量到 0 伏。 在之前的故障中,我们发现线路短路。 在这种情况下,短路发生在传感器内部。

我们将图中看到的传感器插头一一拔掉。 当您从传感器 C 上拔下插头时,我们不再出现短路,并且 ECU 将再次向正极线提供 5 伏电压。 对于某些版本,这种情况会自动发生,而对于其他类型,则需要更换夹具。

故障 8 – 由于 ECU 故障而无电源电压:
在某些情况下,ECU 可能是电源电压缺失的罪魁祸首。 内部电路损坏,无法输出 5 伏电压。

ECU 经常被错误地报告为有缺陷。 在大多数情况下,还有另一个原因。 因此,首先检查接线和所连接的传感器是否可能存在中断和短路。 为了排除是否是 ECU 内部缺陷造成的,我们检查了 ECU 的所有接地连接。

通过广泛的发动机管理系统,我们可以在 ECU 中看到多个电路,每个电路都有自己的接地线。 有时我们会发现一个插头中有多达八根地线。 一旦插头中的一个插脚接触不良,或者线束中的一根地线发生中断,电路就会出现故障。 因此,最好在负载下,用测试灯(正极在电池上,负极在ECU插头的每个接地连接上)测量接地是否正常。 测试灯在每根接地线上必须同样明亮地燃烧。 灯一接地就不会亮吗? 那么您可能已经查明原因并且ECU没有故障。

故障 9 – PWM 信号线中断:
到目前为止,我们已经讨论了可以用万用表测量的模拟电压。 如果是数字信号,万用表就不够了。 然后我们使用示波器。 以下文字介绍下图中的示波器。 在这里,我们看到了屏幕显示经过修改的 Fluke 124。

执行此测量的原因是可以从故障代码翻译的故障描述。 描述如下:“传感器信号中断”。

示波器图像显示 0 伏的恒定电压线。 这意味着测量探头之间不存在电压差。 你测量过传感器的正极线和地线是否良好(引脚2与引脚1相比),本例为13伏左右,信号线有问题。 请注意,传感器可以通过两种方式传输信息:

  1. 传感器向ECU发送正电压(通常是模拟电压;
  2. ECU 发送一个电压,该电压由传感器按时间施加到地(通过 PWM;数字信号)。

在示例中,传感器侧的信号电压为 0 伏,因此我们假设方法 2。

由于信号线中断,传感器无法从 ECU 获得电源。

我们将 ECU 的引脚 4 与插头的引脚 1 进行测量。 电压为12 伏特。 通过这些测量,我们确定 ECU 的传感器输入正常。

ECU 显然会发送恒定电压,但它不会到达传感器。 因此,传感器没有接地电压。

在下次测量期间,我们将测量引脚连接到信号线的两侧。 由此,我们确定了导线上活动状态下的电压差。 在无故障情况下,电压必须为 0 伏。 然而,在模块电压的有效部分,我们看到电压为 12 伏。 当我们得到 卷筒纸 如果您测量块电压的最大正部分的电源电压,那么在大多数情况下我们正在处理断线。 现在的情况也是如此:ECU 的输出电压(引脚 4 相对于地)为 12 伏。

此外,我们在下半部分看到 块电压a偏差:d电压线下降至约 5 伏,并保持恒定 10 毫秒并出现纹波,然后再次上升至 12 伏。 由于示波器现在串联在 ECU 中的上拉电阻和传感器中的下拉电阻之间,因此创建了串联连接。 示波器的内阻较高,会影响信号。 因此该信号无法使用。

尽管负载电压测量足以进行良好的诊断,但使用电阻测量来证明电线中实际上存在损坏的连接也没有什么坏处。 在这种情况下,我们测量无限高的电阻(OL 或 1。)

修复信号线后,我们再次测量信号对地电压。 请注意:我们在这里相对于地进行测量,因此 PWM 信号中传感器的“活动”部分现在已反转......
我们在此范围图像中看到:

  • 电压最大为 12 伏。 此时传感器未激活:信号线上的电压未接地。
  • 电压降至 1 伏。 此处,传感器处于活动状态:传感器通过传感器电子器件将 ECU 的电压施加到接地。

该传感器包含一个仍使用 1 伏电压的电子电路。 该电压还允许 ECU 识别传感器是否正确打开。 ECU 可以根据电压水平确定传感器是否正常工作:

  • 较长时间内的电压等于或高于 12 伏:
    ECU识别出中断或正极电路;
  • 电压低于 1 伏:ECU 识别出接地短路。

修复中断的正极线:
在前面段落中描述的五个故障中,大多数情况下都可以相当容易地解决。

将线束中带有中断或过渡电阻的导线剪得尽可能短。
如有必要,进行绝缘处理。 找到连接到同一电路的最近的传感器。 使用有源传感器,您可以轻松地在电气图中找到这一点。 图中最近的传感器是 C。将新电线整齐地焊接到正极线上。

始终使用热缩管,以防止未来因湿气渗透而出现问题。 如果用绝缘胶带将其封闭,在可预见的将来将会出现新的问题!