第三节 元器件模拟方式获取汽车数据流

一、概述

元器件模拟式测量是用信号模拟器替代传感器，产生相关的信号并输入控制电脑，通过对电子控制器（ECU）的响应参数进行测量和分析比较，以获取实测对象正常与否。

1.元器件模拟的测量环境与检测对象

通常在如下情况需要采用元器件模拟方式获取汽车数据流：

1）被控对象因故障而不工作时。被测的电子控制系统因故障不工作，但又需要获取相关动态数据流时，就需要用模拟传感器信号的方法。例如，发动机因故障不能起动的情况下，要检测喷油器喷油电压波形或点火控制信号时，就需要将发动机转速与曲轴位置传感器等相关的模拟信号输入控制电脑来完成检测。

2）检测环境使电子控制系统不能工作时。在一些检测环境下，电子控制系统不能工作，但又需要检测其动态响应参数时，也需要通过模拟传感器信号的方式来模拟电子控制系统的工作状态。例如，在车辆停驶状态下检测防抱死制动系统（ABS）执行器的动态响应参数时，就需要通过模拟传感器信号的方式来模拟汽车制动环境。

3）传感器性能不良或损坏时。与电子控制系统动态检测参数相关的传感器损坏，但又需要进行与该传感器信号相关的动态检测时，就需要通过元器件模拟器来输入传感器的模拟信号。例如，氧传感器信号不良的情况下，需要检测燃油喷射闭环控制是否正常，就需要通过模拟电路在发动机ECU的氧传感器的信号输入端子施加高电平（0.8～1.0V）模拟混合气过浓状态，输入低电平（0.0～0.3V）来模拟混合气过稀状态。

4）需要模拟发动机特定工作状态时。工作中的发动机状态不能人为地简单控制，但需要检测发动机特定工作状态下的动态响应参数时，也要用到元器件模拟方法。例如，用模拟器产生爆燃传感器信号，以检测点火控制动态响应情况。

2.元器件模拟方式与测量仪器

1）元器件模拟信号的方式。元器件模拟有单路信号模拟和同步信号模拟两种。单路信号模拟只输出一个传感器模拟信号，同步信号模拟则是同时输出两个或两个以上的传感器模拟信号。

2）元器件模拟器的电路形式。元器件模拟器有模拟电路和数字电路两种。模拟电路信号发生器用晶体管、集成电路、电阻、电容等电子元器件组成的振荡电路产生各种波形、不同频率的脉冲信号；数字电路信号发生器用单片机作信号发生器的硬件，通过编程实现各种波形、不同频率的脉冲信号。

3）元器件模拟器的结构形式。有专用的信号发生器用作元器件模拟信号源，一些专用汽车故障诊断仪具有模拟测试功能，其内部设置了传感器信号模拟功能电路，可以向被测汽车ECU输出所需的单路或多路模拟信号。

4）元器件模拟方式数据流检测仪器。元器件模拟方式获取汽车数据流可以采用专用或通用汽车故障诊断仪，也可以采用汽车万用表或汽车示波器。

二、单路信号模拟器

单路信号模拟器只有一个通道，在元器件模拟检测过程中信号发生器只能输出一路信号，模拟一个传感器的动态变化信号。

单路信号模拟器可模拟节气门位置传感器、压敏电阻式进气压力传感器、各种热敏电阻式温度传感器等传感器的信号，输出的是连续可变的电压信号（图2-23）。为了能模拟此类传感器不同的状态，信号模拟器输出的可变信号电压范围通常为0～15V。

单路信号模拟器也可模拟车速传感器、涡旋式空气流量传感器等产生脉冲信号的传感器，通常要求单路信号模拟器能输出不同的波形和频率，信号频率范围通常为0～10Hz（图2-24）。

图2-23 连续变化信号模拟电路示意图

图2-24 脉冲信号模拟电路示意图

注意

单路信号模拟器应用于只需模拟单个传感器信号的数据流检测。通过检测与该传感器信号相关的被测对象状态数据流，可分析该传感器及其信号处理电路是否正常；通过检测与该传感器信号相关的控制系统输出响应数据流，可分析控制系统的工作情况，分析与判断控制系统工作不正常的可能故障原因或故障的具体部位。

三、同步信号模拟器

同步信号模拟器具有两个以上的通道，可以同时模拟两个及两个以上的传感器信号。同步信号模拟器用于需要有两个或两个以上传感器信号输入的检测环境。例如，发动机转速与曲轴位置这两个脉冲信号为同步信号，控制器需要根据这两个同步信号来计算发动机的转速、判断曲轴的位置、确定点火和喷油时间。这两个信号就需要用同步信号模拟器输出的两个同步电压脉冲来模拟。发动机转速与曲轴位置传感器信号模拟一例，如图2-25所示。

图2-25 发动机转速与曲轴位置传感器模拟信号

G—曲轴位置模拟信号 Ne—发动机转速模拟信号

注意

用同步信号模拟器模拟传感器信号，通过检测与传感器信号相关的被测对象状态数据流，也可用对比方式比较传感器品质的好坏；检测控制系统输出响应数据流，通过分析电子控制系统的响应数据参数，可判断控制系统的工作状态，分析可能的故障原因或可能的故障部位。