波形分析在發(fā)動機(jī)故障診斷中的應(yīng)用

汽車發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)際工況可以通過專用示波器進(jìn)行觀察，動態(tài)信號發(fā)生改變的過程及展現(xiàn)出的規(guī)律變化可以通過電控發(fā)動機(jī)執(zhí)行器與傳感器傳輸出來的信號波形進(jìn)行觀察與了解，加之這些規(guī)律的歸納總結(jié)需要采取波形分析的方式，以更好更快地發(fā)現(xiàn)發(fā)動機(jī)的故障之處、故障原因并加以排除。但當(dāng)前汽車技術(shù)的發(fā)展較快，電控化應(yīng)用比例較高，發(fā)動機(jī)發(fā)生故障的幾率也有所提高，因此，本文主要就波形分析在發(fā)動機(jī)故障診斷中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)探討。

【關(guān)鍵詞】示波器 電控發(fā)動機(jī) 波形分析 故障 診斷 應(yīng)用

當(dāng)前，汽車檢測診斷的設(shè)備較多，且各具特色，其中較為有效的方式是波形分析法。一般而言，示波器作為一種電壓表，不僅可以快速展示與讀取電壓參數(shù)，而且可以快速獲取故障電信號，并有效記載波形加以分析，執(zhí)行器和傳感器的信號波形甚至可以快速發(fā)現(xiàn)故障原因。為了更好地分析波形，需要詳細(xì)分解汽車電子信號類型，主要涉及模擬信號與數(shù)字信號，基于對這些信號波形特征的判定而診斷發(fā)動機(jī)的故障，本文將介紹一些使用波形分析法診斷發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)故障的具體案例。

1 汽車發(fā)動機(jī)系統(tǒng)故障診斷方法特點(diǎn)分析

1.1 故障自診斷系統(tǒng)

目前，市場上絕大多數(shù)發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)均具有進(jìn)行故障自診斷的基本功能，所謂的故障自診斷是指系統(tǒng)自身會將監(jiān)測到的動態(tài)信號數(shù)據(jù)與預(yù)先設(shè)定好的參數(shù)值相比較，進(jìn)而判斷發(fā)動機(jī)是否存在故障問題，并且將這些故障以代碼的形式存儲起來，以便維修人員進(jìn)行故障檢修。一方面簡化了工作人員診斷發(fā)動機(jī)故障的操作程序，但另一方面也存在著一些不足之處，例如：信號異常的原因很多，而系統(tǒng)自診斷出來的信息只是一種可能性的范圍，還需借助其他的檢測手段來進(jìn)一步確定故障位置；自診斷系統(tǒng)只能檢測缺失的信號或者一些超界的信號，對于未超出設(shè)定值的異常信號則無法做出準(zhǔn)確的故障判斷等等。

1.2 專用故障診斷設(shè)備

專用故障診斷設(shè)備會對故障自診斷系統(tǒng)存儲的故障代碼進(jìn)行讀取，測量發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)的一些動態(tài)參數(shù)，輸入模擬信號檢測故障，重新設(shè)定某些參數(shù)或者將系統(tǒng)初始化處理，有利于維修人員更加準(zhǔn)確、快讀地診斷發(fā)動機(jī)故障信息，但也存在一些固有的缺點(diǎn)，如：部分故障診斷的原始信息來源于自診斷系統(tǒng)，所以會存在著故障自診斷系統(tǒng)的不足之處；專用故障診斷設(shè)備價格較為昂貴，且適用性弱，一般只能針對某一種或某幾種特定的車型進(jìn)行故障診斷。

1.3 波形分析法

波形分析法是指利用示波器將被檢測信號的電壓波形顯示出來，能夠形象直觀地呈現(xiàn)出動態(tài)信號變化的全過程，并且還能夠準(zhǔn)確地反應(yīng)出一些偶發(fā)不連續(xù)的信號，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的儀表檢測法的不足。波形分析法對維修人員的專業(yè)素質(zhì)要求較高，工作人員在診斷發(fā)動機(jī)系統(tǒng)故障時，除了要熟練掌握各種動態(tài)信號的正常波形，還要了解他們各自的異常波形所對應(yīng)的信號波動情況，進(jìn)而準(zhǔn)確地分析出導(dǎo)致信號波形異常的故障原因，找出故障點(diǎn)。

2 波形分析法診斷發(fā)動機(jī)系統(tǒng)故障示例

2.1 檢測發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速與曲軸位置傳感器信號

正常工況下，當(dāng)汽車發(fā)動機(jī)啟動后，傳感器的信號電壓幅值一般會在0.5V以上，并且隨著發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的不斷上升，幅值也會相應(yīng)地變大。在利用示波器檢測時，如果無法顯示出電壓波形信息或者信號很弱，電壓波形的幅值非常小，則有可能是傳感器的信號線路或感應(yīng)線圈發(fā)生故障、觸發(fā)轉(zhuǎn)子與鐵心之間氣隙不合理等情況；如果信號電壓幅值發(fā)生波動，出現(xiàn)忽大忽小的情況，可能是因為傳感器軸與襯套之間的間隙太大，從而導(dǎo)致觸發(fā)轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動時發(fā)生擺動，而對于利用發(fā)動機(jī)飛輪的齒圈作為信號觸發(fā)轉(zhuǎn)子的傳感器，則有可能是因為安裝螺釘松動；如果在電壓波形中如果只有特定的幾個信號脈沖信息異?；蛘邿o法顯示，則有可能是信號觸發(fā)齒圈損壞了。

2.2 檢測汽油噴射器驅(qū)動控制信號

理論上而言，汽油噴射控制信號的波形是方形波，但是在實(shí)際噴射過程中，由于電磁線圈的自感作用，示波器顯示的波形并非是方波，如果始終顯示的是一條水平的直線，則可能的發(fā)生故障為：噴油器電源不良、線圈斷、控制器內(nèi)部短路、信號中斷、搭鐵不良等；如果波形中斷或者產(chǎn)生一些雜形波，很有可能是插接器接觸不良、搭鐵不良、噴油器閥卡滯等原因。

2.3 檢測ECU與ICM信號

對發(fā)動機(jī)電子控制器中的各個部件，可以通過檢測其輸入、輸出端相關(guān)連的電壓波形來分析相關(guān)故障。

2.3.1 檢測ECU輸入與輸出信號

維修人員檢測發(fā)動機(jī)在啟動前后各個段子的電壓波形時，如果發(fā)現(xiàn)Ne、G信號正常，而IGt、IGdA、IGdB等信號異常或丟失，則可以確定電子控制單元內(nèi)部存在故障。

2.3.2 檢測ICM輸入與輸出信號

當(dāng)發(fā)動機(jī)啟動或者開始工作時，維修人員可以分別對ICM的點(diǎn)火線圈控制端以及IGf端的電壓波形進(jìn)行檢測分析，如果點(diǎn)火線圈控制端的電壓波形顯示正常，而后者的電壓波形出現(xiàn)缺失、異常等現(xiàn)象，則說明，ICM內(nèi)部出現(xiàn)故障。

2.4 檢測進(jìn)氣管壓力傳感器信號

當(dāng)發(fā)動機(jī)處于穩(wěn)定怠速工況下，檢測到的進(jìn)氣管壓力傳感器信號應(yīng)當(dāng)是一條水平的電壓波形，如果節(jié)氣門的開度突然加大，則波形也會隨之上升，波形傾斜度較大，而當(dāng)節(jié)氣門開始放松時，電壓波形會呈現(xiàn)為平緩的斜線。如果在這幾段波形折線中出現(xiàn)斷點(diǎn)或雜波現(xiàn)象，則可能發(fā)生以下故障：傳感器電路接觸不良、搭鐵不良、敏感元件失靈等；而如果在節(jié)氣門開合時，波形始終為一條水平的直線，則有可能是電源不良、傳感器信號線路發(fā)生斷路或斷路等原因。

3 結(jié)束語

綜上所述，由于部分汽車電子設(shè)備具有信號變化速率快，故障信號間歇不連續(xù)等特點(diǎn)，所以要想準(zhǔn)確診斷出發(fā)動機(jī)故障，所使用儀器的測試速度必須要高于故障信號的速度。而數(shù)字示波器憑借著遠(yuǎn)超于其他汽車檢測儀的高取樣速度，完全可以勝任這項任務(wù)。利用波形分析法不僅直觀地觀察到發(fā)動機(jī)系統(tǒng)中各部件和線路的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，還能幫助工作人員快速找出問題所在，對故障點(diǎn)進(jìn)行精確定位，進(jìn)而有效提高汽車發(fā)動機(jī)故障診斷處理的工作效率。

參考文獻(xiàn)

[1]魏啟廣.電控發(fā)動機(jī)故障分析與診斷[J].科技傳播，2011（17）.

[2]劉忠濱.論汽車電控發(fā)動機(jī)的故障及診斷[J].民營科技，2011（07）.

作者簡介

孟祥磊（1984-），男，山東省濰坊市人。柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車檢測與維修技術(shù)在職研究生，柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師。

作者單位

1.桂林電子科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 廣西壯族自治區(qū)柳州市 541004

2.柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 廣西壯族自治區(qū)柳州市 545006