利用波形分析準(zhǔn)確診斷汽車(chē)電控元件故障

劉祥

摘 要：汽車(chē)電控系統(tǒng)技術(shù)的飛速發(fā)展，要求汽車(chē)故障診斷技術(shù)也向高新技術(shù)方向發(fā)展，示波器作為一種汽車(chē)故障診斷工具發(fā)揮著日益重要的作用，通過(guò)示波器可以采集到各種波形，用波形分析得方法能看到電子元件間的信號(hào)交流，診斷出許多電子信號(hào)故障，電控發(fā)動(dòng)機(jī)的傳感器與執(zhí)行器的信號(hào)波形能夠如實(shí)反映發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)工作的過(guò)程，同時(shí)這些信號(hào)波形也呈現(xiàn)出一定的變化規(guī)律。該文以汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)元件中的4種波形為例，探討如何利用波形分析快速、準(zhǔn)確地診斷電子控制元件故障。

關(guān)鍵詞：電子控制 元件 波形 診斷 故障

中圖分類(lèi)號(hào)：U472 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）03（c）-0062-02

通常在汽車(chē)修理過(guò)程中，檢測(cè)汽車(chē)電子控制系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)電控系統(tǒng)）故障的工藝流程是先利用故障檢測(cè)儀查找故障的大體方向，再用傳統(tǒng)儀器如萬(wàn)用表、測(cè)試筆等查找故障點(diǎn)，確認(rèn)元件的好壞，從而制定具體的維修方案。但普通萬(wàn)用表能容易地測(cè)量相對(duì)比較穩(wěn)定的靜態(tài)信號(hào)，對(duì)于電控系統(tǒng)元件輸出的動(dòng)態(tài)信號(hào)特別是交流信號(hào)很難捕捉，這樣診斷故障不夠準(zhǔn)確，而利用示波器進(jìn)行檢測(cè)，就可以清楚地看到整個(gè)信號(hào)的波形，并能通過(guò)波形的連續(xù)變化觀測(cè)波形的變化幅度、頻率和形狀等，快速準(zhǔn)確地診斷故障，進(jìn)行下一步修理。

汽車(chē)電控元件產(chǎn)生的波形通常有：直流模擬信號(hào)、直流頻率調(diào)制信號(hào)、交流頻率調(diào)制信號(hào)和直流脈寬調(diào)制信號(hào)?，F(xiàn)以汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)部分元件的波形信號(hào)為例進(jìn)行分析說(shuō)明（注：使用的檢測(cè)設(shè)備為金德KT600）。

1 直流模擬信號(hào)

模擬信號(hào)是指用連續(xù)變化的物理量表示的信息，其信號(hào)的幅度、或頻率、或相位隨時(shí)間做連續(xù)變化、不間斷。而汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)電控元件所產(chǎn)生的直流模擬信號(hào)主要是0～1 V或0～5 V連續(xù)變化的直流電壓信號(hào)，其包括：節(jié)氣門(mén)位置傳感器、溫度傳感器、進(jìn)氣壓力傳感器和空氣流量計(jì)等。它的判斷依據(jù)是輸出的電壓值是否能隨物理量對(duì)應(yīng)變化和連續(xù)性的關(guān)系?，F(xiàn)以上海通用別克（3.0L/V6（LW9）發(fā)動(dòng)機(jī)）線性式節(jié)氣門(mén)位置傳感器的波形信號(hào)為例進(jìn)行分析診斷。

1.1 檢測(cè)

（1）首先檢查節(jié)氣門(mén)位置傳感器與電控單元之間連接線路是否正常，再用萬(wàn)用表檢測(cè)連接線路的線阻，正常情況下各線阻不應(yīng)大于0.5 Ω，再打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，檢測(cè)端子A-B間電壓，正常應(yīng)為5 V。檢測(cè)完畢后關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)。

（2）連接好示波器，其電源的正負(fù)極不能反接，探針接傳感器信號(hào)輸出端子C，鱷魚(yú)夾搭鐵。

（3）打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，不啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，緩慢地踩下、放松油門(mén)踏板到完全打開(kāi)和完全關(guān)閉節(jié)氣門(mén)位置；再快速地踩下、放松油門(mén)踏板至節(jié)氣門(mén)完全打開(kāi)和完全關(guān)閉位置，反復(fù)這個(gè)過(guò)程幾次。

1.2 波形分析

查閱別克3.0L/V6（LW9）的維修資料，對(duì)比所測(cè)波形的參數(shù)與設(shè)計(jì)參數(shù)，正常情況下該傳感器的信號(hào)電壓應(yīng)從怠速時(shí)約 0.5 V到節(jié)氣門(mén)全開(kāi)時(shí)約4.5 V之間連續(xù)變化。如果波形異常，如波形上有任何斷裂、說(shuō)明該傳感器有故障，那么就應(yīng)及時(shí)更換節(jié)氣門(mén)位置傳感器。

2 直流頻率調(diào)制信號(hào)

直流頻率調(diào)制信號(hào)是指通過(guò)電壓振蕩控制器將直流變化電壓轉(zhuǎn)換成不同頻率的振蕩信號(hào)。它主要有：霍爾式凸輪軸位置傳感器、光電式轉(zhuǎn)角傳感器、數(shù)字式進(jìn)氣壓力傳感器和空氣流量計(jì)等。它的判斷依據(jù)是輸出信號(hào)的頻率大小是否能隨物理量變化而變化的關(guān)系、輸出峰值電壓的高低和波形的外觀形狀是否一致?，F(xiàn)以上海通用別克（3.0L/V6（LW9）發(fā)動(dòng)機(jī)）數(shù)字式空氣流量計(jì)為例進(jìn)行分析、診斷。

2.1 檢測(cè)

（1）空氣流量計(jì)與電控單元和電源保險(xiǎn)之間連接線路正常，各線阻不應(yīng)大于0.5 Ω，打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，端子C-B應(yīng)為12 V電壓，檢測(cè)完畢后關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)。

（2）連接好示波器，電源的正負(fù)極不能反接，探針接空氣流量計(jì)信號(hào)輸出端子A，鱷魚(yú)夾搭鐵。

（3）關(guān)閉所有的附屬電器設(shè)備，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，并怠速運(yùn)轉(zhuǎn)使發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度在80 ℃以上。做加速和減速試驗(yàn)，仔細(xì)觀察波形信號(hào)變化情況，然后使發(fā)動(dòng)機(jī)保持在特定的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.2 波形分析

空氣流量計(jì)信號(hào)波形在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速——2 000 RPM。通常該傳感器的頻率值應(yīng)從怠速到節(jié)氣門(mén)全開(kāi)時(shí)約為2 000～7 000 Hz之間變化，波形的頻率應(yīng)隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的升高而增加，信號(hào)幅值應(yīng)接近5 V，高度相等，矩形左側(cè)拐角和右側(cè)垂直沿一致，如果在波形顯示一條直線，鋸齒形雜波比較明顯則應(yīng)更換空氣流量計(jì)。

3 交流頻率調(diào)制信號(hào)

交流頻率調(diào)制信號(hào)主要是磁電式傳感器輸出的交流頻率信號(hào)。它有曲軸位置傳感器、車(chē)速傳感器和輪速傳感器。其判斷依據(jù)是輸出信號(hào)頻率的大小是否能隨轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角位置的變化而對(duì)應(yīng)變化、輸出峰值電壓的高低和波形的外觀形狀是否一致。以帕薩特—1.8T發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸位置傳感器為例進(jìn)行分析、診斷。

3.1 檢測(cè)

（1）曲軸位置傳感器與電控單元之間連接線路正常，各線阻不應(yīng)大于0.5 Ω，端子2～3應(yīng)為480～1 000 Ω電阻。

（2）連接好波形測(cè)試設(shè)備，電源的正負(fù)極不能反接，探針接傳感器信號(hào)輸出端子2或3，鱷魚(yú)夾搭鐵。

（3）關(guān)閉所有的附屬電器設(shè)備，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，并怠速運(yùn)轉(zhuǎn)使發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度在80 ℃以上。做加速和減速試驗(yàn)，仔細(xì)觀察波形信號(hào)變化情況，然后使發(fā)動(dòng)機(jī)保持在特定的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.2 波形分析

磁電式曲軸位置傳感器的波形。波形的頻率應(yīng)同發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速同步變化，兩個(gè)脈沖間隔只是在同步脈沖出現(xiàn)時(shí)才改變（波形中間位置—判缸信號(hào)）。能使兩脈沖間隔時(shí)間改變的唯一理由，是觸發(fā)輪上的齒輪數(shù)缺少或特殊齒經(jīng)過(guò)傳感器，任何其他改變脈沖間隔時(shí)間的波形出現(xiàn)都可能意味著傳感器有故障。波形的幅值、頻率和形狀在確定的條件下（如相同轉(zhuǎn)速）應(yīng)是一致的、可重復(fù)的、有規(guī)律的和可預(yù)測(cè)的。通常最常見(jiàn)的傳感器故障是根本不產(chǎn)生信號(hào)，這說(shuō)明是傳感器的線圈有斷路故障。

4 直流脈寬調(diào)制信號(hào)

直流脈寬調(diào)制信號(hào)在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)中主要是控制噴油脈沖寬度和占空比的怠速馬達(dá)、廢氣再循環(huán)、活性炭罐等電壓信號(hào)。主要判斷依據(jù)是脈沖寬度、反向感應(yīng)電壓以及波形形狀。下面以上海通用別克（3.0L/V6（LW9）發(fā)動(dòng)機(jī)）飽和開(kāi)關(guān)型噴油器為例進(jìn)行分析、診斷。

4.1 檢測(cè)

（1）噴油器與電控單元和電源保險(xiǎn)之間連接線路正常，各線阻不應(yīng)大于0.5 Ω，打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，端子A—搭鐵之間應(yīng)為12 V電壓，常溫下噴油器電阻12～16 Ω。

（2）連接好波形測(cè)試設(shè)備，電源的正負(fù)極不能反接，探針接傳感器信號(hào)輸出端子B，鱷魚(yú)夾搭鐵。

（3）關(guān)閉所有的附屬電器設(shè)備，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，并怠速運(yùn)轉(zhuǎn)使發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度在80 ℃以上。做加速和減速試驗(yàn)，仔細(xì)觀察波形信號(hào)變化情況，然后使發(fā)動(dòng)機(jī)保持在特定的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。正常情況下應(yīng)得到波形。

4.2 波形分析

噴油器控制信號(hào)波形人為造成混合氣濃或稀，觀察噴油器噴油脈寬將是否微量變化。通常噴油器的噴油持續(xù)時(shí)間大約在怠速時(shí)1～6 ms到冷起動(dòng)或節(jié)氣門(mén)全開(kāi)時(shí)大約6～35 ms之間變化。反向感應(yīng)電壓根據(jù)汽車(chē)制造商和不同發(fā)動(dòng)機(jī)而確定，正常的范圍大約是從30～100 V，該噴油器的反向感應(yīng)電壓約為50 V，各缸應(yīng)保持一致，如果所測(cè)波形有異常，則應(yīng)更換噴油器。

5 結(jié)語(yǔ)

總之在故障檢測(cè)時(shí)，無(wú)論用哪一種診斷儀器和使用什么方法都應(yīng)遵循簡(jiǎn)單、方便、直觀和準(zhǔn)確的原則，充分利用檢測(cè)儀器、維修資料，理性分析，確定故障點(diǎn)，再進(jìn)行維修，達(dá)到快而準(zhǔn)的效果。目前汽車(chē)電子設(shè)備的信號(hào)變化速率非常快，這就需要儀器的測(cè)試速度必須高于故障信號(hào)的速度，而數(shù)字式示波器完全可以勝任這個(gè)速度，而且比其他汽車(chē)檢測(cè)儀還要快速，高取樣速度可以精確詳細(xì)地顯示輸入、輸出元件的狀況，顯現(xiàn)出元件或線路的故障，并且可以通過(guò)一起觀察到汽車(chē)電子控制系統(tǒng)如何工作的，合理使用示波器可以讓故障診斷人員快速地準(zhǔn)確定位尋找到故障，進(jìn)而快速排除。

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