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在以往的車輛中,大部分傳感器傳輸?shù)亩际悄M信號。模擬信號容易被測量,信號電壓的變化體現(xiàn)了物理量的變化,使用萬用表的電壓擋位便可測量到這種變化,如滑變電阻式節(jié)氣門位置傳感器,當節(jié)氣門翻板位置發(fā)生變化時,滑動電阻隨之變化,信號電壓因電阻分壓而發(fā)生變化。
總體來說,部分傳感器模擬信號的電壓是隨著特定電阻變化而變化的,如反映位置變化的節(jié)氣門位置傳感器、加速踏板位置傳感器、車身高度傳感器等采用滑動電阻,反映壓力變化的進氣歧管絕對壓力傳感器、增壓壓力傳感器、油軌壓力傳感器等采用壓敏電阻,反應(yīng)溫度變化的進氣溫度傳感器、發(fā)動機冷卻液溫度傳感器等采用熱敏電阻。
如圖1所示,起動發(fā)動機,發(fā)動機轉(zhuǎn)速(由曲軸位置傳感器信號通過數(shù)學(xué)計算而來)升高,進氣歧管絕對壓力(由進氣歧管絕對壓力傳感器信號線上的電壓反映)下降,形成真空;踩下加速踏板,節(jié)氣門打開(節(jié)氣門位置信號由節(jié)氣門位置傳感器信號線上的電壓反映),進氣歧管絕對壓力上升,發(fā)動機轉(zhuǎn)速上升。整個過程通過模擬信號的波形看得很清楚。
圖1 發(fā)動機轉(zhuǎn)速、進氣歧管絕對壓力及節(jié)氣門位置等信號波形(截屏)
不過,模擬信號容易受到干擾,到模塊內(nèi)部還要經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換,容易出現(xiàn)信號偏差,導(dǎo)致發(fā)動機控制不精準,而數(shù)字信號具有抗干擾能力強,通信速度快,模數(shù)轉(zhuǎn)換在傳感器內(nèi)部完成。所以對于一些變化速率較高的信號,以及比較重要的信號,如空氣流量信號,率先使用了頻率的數(shù)字信號傳遞。
隨著科技的發(fā)展,對于信號可靠性的要求越來越高,特別是壓力信號的反饋,比如進氣歧管絕對壓力、高壓油軌壓力等,越精準、快速的反饋,對發(fā)動機控制越有利,所以對于壓力類傳感器的信號傳輸,在很多車型上使用了一種全新的技術(shù)——SENT(單邊半字節(jié))信號,它是一種通信數(shù)字信號。
采用SENT信號的傳感器只需要3根導(dǎo)線,1根電源線、1根搭鐵線和1根SENT信號線。SENT信號為單向通信,即傳感器只能發(fā)送數(shù)據(jù),但通過這1根通信線可以發(fā)送多個數(shù)據(jù),比如空氣流量傳感器可以通過SENT信號線發(fā)送空氣流量和進氣溫度信號,節(jié)氣門位置傳感器信號可以通過SENT信號線發(fā)送2個位置信號,等等。傳統(tǒng)節(jié)氣門位置傳感器(圖2a)內(nèi)部的2個位置傳感器共用1根電源線和1根搭鐵線,各自有獨立的1根信號線,共有4根導(dǎo)線,而新型節(jié)氣門位置傳感器(圖2b)內(nèi)部的2個位置傳感器除了共用電源線和搭鐵線以外,還可以共用信號線,即通過1根SENT信號線便可以發(fā)送2個位置傳感器的信號,這樣便節(jié)省了1根信號線。
圖2 節(jié)氣門位置傳感器電路
傳感器的SENT信號線上傳遞著高速的編碼信息(圖3),幾百μs更新1次數(shù)據(jù),對于模擬量的變化來說,這個刷新速率足夠了。另外,SENT信號的優(yōu)點在于其成本低廉,并減少了布線,同時數(shù)字信號大大提高了信號傳輸?shù)目煽啃院涂垢蓴_能力。越來越多的模擬信號將被SENT信號取代,高壓油軌壓力傳感器、進氣歧管絕對壓力傳感器、空氣流量傳感器、節(jié)氣門位置傳感器等都逐漸使用了SENT信號,這給維修診斷帶來了新的挑戰(zhàn)。
圖3 SENT信號報文格式
在維修實踐中,筆者用萬用表測得SENT信號的電壓有1.5 V和4.1 V兩種(圖4所示為別克威朗車節(jié)氣門位置傳感器SENT信號線上的通信波形,平均電壓約為1.5 V,圖5所示為大眾途觀車高壓油軌壓力傳感器SENT信號線上的通信波形,平均電壓約為4.1 V),這個信號電壓不會隨著被測物理量的變化而變化,所以在維修診斷時,無法通過使用萬用表測量電壓的變化來判斷傳感器的好壞,更不能通過發(fā)送模擬電壓信號來測試控制單元是否正常,這種操作容易使控制單元內(nèi)部的芯片損壞。
圖4 別克威朗車節(jié)氣門位置傳感器SENT信號線上的通信波形(截屏)
圖5 大眾途觀車高壓油軌壓力傳感器SENT信號線上的通信波形(截屏)