波形分析在汽車故障診斷中的應(yīng)用2例

寧波市鄞州職業(yè)高級(jí)中學(xué)（315103） 杜凌平

波形分析在汽車故障診斷中的應(yīng)用2例

寧波市鄞州職業(yè)高級(jí)中學(xué)（315103） 杜凌平

波形分析法就是利用示波器獲得汽車電控系統(tǒng)中的傳感器、執(zhí)行器等電子設(shè)備的波形信號(hào)（即電壓隨時(shí)間變化的電信號(hào)），然后把這些實(shí)測(cè)信號(hào)與這些電子設(shè)備的正常波形信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，分析其中的差異，最后維修技術(shù)人員根據(jù)自己的理論知識(shí)找出故障發(fā)生部位的方法。汽車電控系統(tǒng)中的傳感器和執(zhí)行器在長時(shí)間使用過程中會(huì)磨損、腐蝕、老化、變形等，其性能也會(huì)隨之變差，此時(shí)電控單元往往無法判定其有故障，其實(shí)，即使電控單元有時(shí)記錄了相關(guān)的故障代碼，維修技術(shù)人員有時(shí)也很難判斷一個(gè)復(fù)雜電控系統(tǒng)的故障部位，若利用示波器對(duì)所懷疑部件的信號(hào)或驅(qū)動(dòng)波形進(jìn)行測(cè)試，維修人員根據(jù)波形上的細(xì)微信息便可快速了解被檢測(cè)部件的工作性能，從而快速找到故障零部件。下面通過兩個(gè)案例來說明波形分析在汽車故障診斷中的應(yīng)用。

案例1 速騰車更換新發(fā)動(dòng)機(jī)后發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈點(diǎn)亮

故障現(xiàn)象 一輛行駛里程約為18.6萬km的速騰車（裝備CFB發(fā)動(dòng)機(jī)）因發(fā)動(dòng)機(jī)損壞在維修站更換一臺(tái)新發(fā)動(dòng)機(jī)總成，更換新發(fā)動(dòng)機(jī)總成后起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)試車，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)正常，當(dāng)把發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提到2 000 r/min后，儀表盤上的發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈點(diǎn)亮，且發(fā)動(dòng)機(jī)加速不良。

故障診斷 用故障檢測(cè)儀VAS6150檢查該車各個(gè)控制單元的故障存儲(chǔ)情況，在01-發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元內(nèi)存儲(chǔ)有圖1所示的3個(gè)故障代碼。根據(jù)故障代碼可知，3個(gè)故障代碼均是和失火有關(guān)的故障代碼，因此用故障檢測(cè)儀VAS6150檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)第14組、第15組和第16組的動(dòng)態(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)第15組測(cè)量數(shù)據(jù)的第2區(qū)（2缸）和第3區(qū)（3缸）數(shù)據(jù)均顯示這兩個(gè)缸有失火情況（圖2），這和故障代碼指示的情況是吻合的。由于該發(fā)動(dòng)機(jī)是新?lián)Q上的全新發(fā)動(dòng)機(jī)總成，因此發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械系統(tǒng)本身應(yīng)該不會(huì)有什么問題，筆者認(rèn)為是發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)或者調(diào)節(jié)系統(tǒng)的問題。在怠速和加速狀況下檢查第91組測(cè)量數(shù)據(jù)（圖3），第3區(qū)和第4區(qū)顯示的凸輪軸調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)均正常；檢查第140組測(cè)量數(shù)據(jù)（圖4），第3區(qū)顯示的高壓燃油壓力數(shù)據(jù)，正常。接著繼續(xù)檢查發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)其他相關(guān)傳感器的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和相關(guān)機(jī)械元件，均未發(fā)現(xiàn)明顯異常。嘗試將故障代碼指示有故障的第2缸和第3缸的點(diǎn)火線圈、火花塞、噴油器等與正常第1缸和第4缸進(jìn)行對(duì)換試驗(yàn)，故障依舊?？紤]到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器（G28）和凸輪軸位置傳感器（G40）對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作性能影響比較大，決定用示波器測(cè)試其信號(hào)波形，看是否能發(fā)現(xiàn)什么問題。圖5所示為用示波器測(cè)試的故障車和正常車的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器（G28）和凸輪軸位置傳感器（G40）信號(hào)波形，從測(cè)試的信號(hào)波形來看，大致差不多，但是仔細(xì)分析發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)波形的幅值和形狀還是不完全一樣，難道是換上的新發(fā)動(dòng)機(jī)總成的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器靶輪和原發(fā)動(dòng)機(jī)不一樣？為了確認(rèn)上述疑問，決定拆檢發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器靶輪進(jìn)行對(duì)比分析。拆下新舊發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器靶輪進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)新舊發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器靶輪的確不一樣（圖6）。由此可見故障就是由于新?lián)Q上的發(fā)動(dòng)機(jī)總成發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器和原車的發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的控制程序不匹配導(dǎo)致的。

故障排除 刷新原車發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的程序、更換相匹配的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器靶輪或發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元。征求車主意見后更換和新發(fā)動(dòng)機(jī)總成相匹配的發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元后試車，故障排除。

案例2 邁騰車怠速不穩(wěn)

故障現(xiàn)象 一輛行駛里程約為10.4萬km的邁騰轎車（裝備BYJ發(fā)動(dòng)機(jī)），行駛途中曾經(jīng)磕碰過油底殼，在某修理廠修復(fù)過油底殼之后，便出現(xiàn)怠速時(shí)“游車”的故障現(xiàn)象，在排氣管尾部還能明顯聽到類似缺缸發(fā)出的“突突”聲。

故障診斷 接車后，首先驗(yàn)證故障現(xiàn)象，確如車主所述。用VAS6150讀取發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的故障存儲(chǔ)，讀得的故障代碼為00022 P0016 000——?dú)飧琢?凸輪軸位置傳感器G40/發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器G28布置錯(cuò)誤（圖7）；讀取怠速狀態(tài)下發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)第91組測(cè)量數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)凸輪軸調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)已經(jīng)調(diào)節(jié)至極限（圖8），無法再調(diào)節(jié)；檢查該發(fā)動(dòng)機(jī)的正時(shí)機(jī)構(gòu)安裝狀況，正常；使用示波器檢查發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器（G28）和凸輪軸位置傳感器（G40）的信號(hào)波形（圖9），根據(jù)兩者信號(hào)波形的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以看出凸輪軸位置傳感器（G40）信號(hào)波形反應(yīng)滯緩，且有個(gè)明顯的信號(hào)雜波；用示波器檢查凸輪軸位置傳感器（G40）信號(hào)波形和凸輪軸調(diào)節(jié)電磁閥（N205）驅(qū)動(dòng)波形（圖10），根據(jù)凸輪軸位置傳感器（G40）信號(hào)波形和凸輪軸調(diào)節(jié)電磁閥（N205）驅(qū)動(dòng)波形的對(duì)應(yīng)狀態(tài)可以看出凸輪軸調(diào)節(jié)電磁閥（N205）驅(qū)動(dòng)波形正常，凸輪軸位置傳感器（G40）信號(hào)波形上信號(hào)雜波對(duì)應(yīng)的凸輪軸調(diào)節(jié)電磁閥（N205）驅(qū)動(dòng)波形沒有變化，這說明凸輪軸位置傳感器（G40）信號(hào)波形上的信號(hào)雜波是由機(jī)械部件故障導(dǎo)致的。由于凸輪軸調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是由潤滑系統(tǒng)的機(jī)油來驅(qū)動(dòng)的，因此決定檢查機(jī)油狀況及機(jī)油壓力，檢查顯示該發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油狀況和機(jī)油壓力均正常。根據(jù)上述檢查結(jié)果，決定拆檢凸輪軸調(diào)節(jié)閥，拆檢發(fā)現(xiàn)凸輪軸調(diào)節(jié)閥機(jī)械嚴(yán)重卡滯（圖11）。

故障排除 更換凸輪軸調(diào)節(jié)閥后試車，故障排除。

2015-10-10）