波形分析.doc

1、1电控汽油喷射系统的波形分析汽车用示波器一、汽车示波器的功用汽车上电子设备所占的比例越来越多，电子设备的修理工作也就越来越多，这就对今天的汽车维修技术提出了新挑战。现代的汽车修理工作已经不再是一个单纯的机械修理，而是机械和电子一体化的维修，如果一个汽车 维修企业不具备有效地排除汽车电子设备的故障能力，这个企业必将面临被淘汰的危险。为了能有效地排除汽车电子设备的故障，保证汽车修理的质量，必须具备以下三个基本条件：（1） 必备的测试设备；（2） 必需的维修资料；（3） 必要的技术培训；汽车示波器的诞生为汽车修理技术人员快速判断汽车电子设备故障提供了有力了的工具。用普通的示波器去测试电子设备时，最大

2、的困难是设定示波器（即调整示波器的各个按钮，使显示的波形更为清楚）和分析波形，而使用汽车示波器测试汽车电子设备非常简单，只要像点菜单一样，选择要测试的内容，无需任何设定和调整就可以直接观察波形。汽车示波器是专门为汽车维修人员设计的“傻瓜”示波器，它的设定和调整是全自动的，使用汽车示波器，就你使用一台“傻瓜”照相机一样方便。示波器与万用表相比有着更为精确及描述细致的优点，万用表通常只能用 12 个电参数来反映电信号的特征，而示波器则用电压随时间的变化的图形来反映个电信号，它显示电信号比万用表更准确、更形象达式有些汽车电子设备的信号变化速率非常快，变化周期达到干分之一秒通常测试仪器的扫描速度应该是

3、被测试信号的 510 倍。还有许多故障信号是间歇的，时有时无，这就需要仪器的测试速度大大高于故障信号曲速度。汽车示波器不仅可以快速捕捉电信号，还对以用较慢的速度来显示这些波形，以便一面观察，一面分析。汽车示波器还可以以储存的方式记录信号波形，反复观察已经发生过的快速信号，这就为分析故障提供了极大方便。无论是高速信号(如喷油嘴、间歇性故障信号 )，还是慢速信号 (如节气门位置变化及氧传感器信号)，都可以用汽车示波器来观测被测设备的工作状况。使用汽车示波器还可以判定故障是否已被排除，而不仅仅是知道故障码是否清除，这可以帮助维修人员提高修理水平。二、汽车示波器(表)的应用汽车示波器在汽车电子控制故障

4、诊断中，有两种方式：2(1)整个系统运行状态的分析确定整个系统运行的情况。(2)某个电器或电路的故障分析确定在整个系统运行正常的情况下，某个电器或某段电路的故障。许多人认为在汽车故障诊断中使用汽车示波器的原因是为了让汽车修理技术人员可以“看”到电子电路中发生了什么，但是为什么要去“看”电子电路呢?近年来，点火示被器在汽车修理业发挥了巨大的作用的一个原因就是点火示波器能“看”到电子信号 c 点火不波器不仅使我们看到了点火系统的问题，还可以帮助查出许多电子和机械方面的故障 c 自 19 肋年燃料反馈控制系统出现以来，还没有一种快速同时又准确的方法，能够去测量所有的电子式和机械式反馈系统的运行性能。

5、在有些汽车上可以连接解码器，并从解码器亡快速得到许多有用的资料，但由于解码器软件的限制，它不能看到诸如损坏的喷油驱动器、氧传感器变化过慢或产生反向的电压信号。此外，大多数解码器只能用英文字符或数字来显示测试结果，而不是用直观的画面来显示。用氧反馈平衡诊断汽车故障的方法是分析电控喷射发动机故障的一种新方法。在装有燃油反馈系统的汽车亡，使用汽车示波器测量氧传感器的信号，可以方便地了解整个系统的运行情况。如果氧传感器能够产生合适良好的波形，则无论是整个发动机系统，还是电子控制部分都是正常的。氧传感器平衡过程是诊断和修理验证的过程，通过将汽车示波器接到氧感器电路上，验证氧传感器本身是否工作正常，然后分

6、折波形，更进一步确定需要进行怎样的修理(电子的或机械的 )，或判定燃料反馈控制系统的故障是否已经排除。在这个过程中，能够用氧传感器反馈平衡分析方法来诊断真空漏气、点火不良、喷油不平衡、气缸压力等问题。任何一个汽车电子信号都应具有幅值、频率、形状、脉宽、阵列五个参数。汽车示波器可以显示出所有汽车电子信号的这五种判定尺度。通过波形分析，同样可检查出电路中传感器、执行器以及电路和控制电脑等各部分的故障。汽车示波器的主要应用范围包括：(1)在日常调整或行驶性能及排放诊断中实施氧反馈平衡(oL 圆)试验；(2)查出故障码所指电路的故障；(3)查出所怀疑的造成行驶性能故障以及诽放故障的那些电电路中的问题。

7、三、利用波形分析的优点：（一）电控系统的工作是否正常； （二）某个电元件瞬间故障的所在； （三）显示电子信号的全貌，形象、连续、准确。四、电子信号的类型 共分五种类型：汽车电子信号有五大基本类型，即直流信号、交流信号、频率信号、脉宽信号、串行数据信号。（一）直流（DC）信号：电压和电流方向，都不随时间变的信号。如：CTS、ATS 、油温传感器、TPS、 EGR 位置传感器等。1、 直流脉冲信号电压在高、低电平间大幅度的跳变信号。32、直流波动信号电压变化，电流方向不变的信号。如：发电机输出电压。（二）交流（AC）信号：电压和电流方向，都随时间变化的信号。循环变化一周的时间，叫“周期”T（S）

8、。一秒内循环变化的周期，叫“频率”f。频率和周期是互为倒数关系：f =1/T。如：磁电式转速、车速、轮速传感器、曲轴位置传感器、KNK 等。（三）频率信号：一秒内循环变化的周期数信号，为频率信号。即每秒的循环数（Hz）或每秒波形周期数（ms） 。如：热线（热膜） AFS、MAP、光电式传感器 HL 传感器等。（四）脉宽信号：即：信号周期的比值“占空比” （%） 。其负电压部分的宽度，叫“脉宽” （ms） 。如：INJ、IAC、各种电磁阀、点火线圈初级等。（五）串行数据信号：4自诊系统的多路数据流和网络信号。五、波形好坏的五种依据：了解了五种基本的汽车电子信号直流、交流、频率调制、脉宽调制和串行

9、数据信号后，再根据汽车电子信号的五种基本特征幅值、频率、脉冲宽度、形状和陈列，即五个判定依据，便可诊断出汽车的故障。（一） 幅值电子信号在一定点上的即时电压，或最高和最低的差值。（二） 频率电子信号 1s 的循环数（Hz） 。（三） 脉冲宽度电子信号所占的时间（ms）或占空比（%） 。（四） 形状电子信号的外形特征（曲线、轮廓、上升沿、下降沿、分界线） 。（五） 阵列电子信号的重复方式。六、电子信号与判断依据的关系每个电子信号都可以 5 种判断尺度中的一个或多个特征组成，每个电子信号都要有用判断尺度依据来确定电子通讯。5 个基本类型中的任何一个必然是有一个或多个判断依据尺度来帮助理解什么类型的

10、电子信号由什么判断依据来进行它们的“电子通信”如下表：5七、波形识别1几种术语（1）峰峰值表示波形的最高和最低的差值(2)频率表示信号每秒的周期数。例如信号周期=20ms=0.025s 频率 =1/0.02=50Hz3 脉冲宽度表示信号负电压部分的宽度4 占空比表示信号的脉冲宽度与信号周期的比值,以百分比表示。例如：占空比=15ms/20ms*100%=75%,脉冲宽度 =15ms要求：发动机稳定工况下，不允许信号数据异常；信号形状不应有：中断、杂波、毛刺、平台、拐角异常等现象。否则，为传感器或电元件失效。6四、各种传感器和电元件的标准波形：（一）磁电式曲轴位置、凸轮轴位置、转速、车速、轮速传

11、感器的波形为交变尖波信号，幅值与频率和转速成正比。要求：（1）幅值电压应一致； （2）波形上下应对称； （3）幅值、频率与转速成正比； （4）否则：为缺齿、气隙过大、退磁、磁棒上有铁屑、线圈断路等故障。实例：磁电式曲轴位置传感器。（二）霍尔式曲轴位置、凸轮轴位置、转速、车速传感器的波形：为矩形方波，是开关型信号。频率与转速成正比，电压幅值不变。要求：（1）一个脉冲到另一个脉冲的时间不变； （2）上下沿拐角一致； （3）幅值均等； （4）频率随转速而变； （5）否则，传感器己损坏。实例：HL 式曲轴位置传感器。7（三）光电式曲轴位置、转速传感器的波形：频率低的 IGT/NE 信号，为脉冲矩形方波

12、；频率高的 SP 信号，为园角形方波，都为开关型的信号。其光电管最怕脏和漏光。要求：同霍尔式传感器内容。实例：光电式曲轴位置传感器。（四）进气压力传感器（MAP）的波形：半导体压敏电阻式，输出 05V 的随动电压，它的频率、幅值和波形随转速和Px 的变化而变化，为不规则的尖刺方波。怠速时（64kpa）输出电压为 1.25V；全开时（13kpa）输出电压接近 5v；急减速时（80kpa）为 0v。1、 试验方法可就车运转测试，也可用手动真空泵测试。（1）慢加速到全开，保持 2s，看波形，再回到怠速位置。（2）急加速到全开，保持 2s，看波形，再回到怠速位置。2、要求（1）波形上无杂波； （2）幅

13、值、频率随转速和px 变化； 8（3）波形的重复性和一致性好； （4）否则，MAP 损坏。实例：进气压力传感器波形。（六） 热线（热膜）式空气流量计 AFS 的波形：热线式空气流量传感器的基本构成是感知空气流量的白金热线，根据进气温度进行修正的温度补偿电阻（冷线）和控制热线电流并产生输出信号的控制路板，以及空气流量传感器的壳体。根据白金热线在空气流量传感器壳体内安装部位不同，可分为主流量测量方式和旁通测量方式的热线式空气流量传感器。图 348 所示是采用主流量方式的热线式空气流量传感器的结构图，这种热线式空气流量传感器在主空气通道有一个取样管 2，两端有金属防护网 1，防护网和卡箍固定在壳体上

14、，取样管由两个塑料护套和一个热线支撑环构成。热线支撑环上有一根极细的白金丝 1， （线径约为 0.007MM） ，其阻值随温度而变化，白金丝被电流加热至于 120 度，故称之为热线。白金热线惠斯顿电桥的一个桥臂2（图 349） 。9由于进气温度的变化也会使热线的温度发生变化，影响进气量的测量精度，因此在热线支撑环前端的塑料护套内安装一个白金薄膜电阻器，其电阻值随朝气温度变化而变化，称为温度补偿电阻 4，起到一个参照标准的作用，使进气温度的变化不致于影响进气量的测量精度，它是惠斯顿电桥电路的另一个臂4。在热线支撑环后端的塑料护套上粘结着一只精密电阻，并用激光修整，也是惠斯顿电桥的一个臂1，该电阻

15、上的电压降即产生热线式空气流量计的输出电压信号。惠斯顿电桥一个臂3 装在控制线路板上，该电阻在最后调试试中用激光修整，以便在预定的空气流量下，调定空气流量传感器的输出特。热线式空气流量传感器的电子控制线路板包括电桥平衡电路、烧净电路和怠速混合气调节电位器，电子控制装置大多数元件（除1、2、和4 外） 。该控制线路板上一般设置六脚播头与发动机电控单元相连接，用以传递信息如图 350 所示热线式空气流量传感器的工作原理见图 3-49，在空气通道中放置热线 R2，由于其热量将被流过的空气吸收，热线本身变冷，热线周围通过的空气质量越大，被带走的热量也将增加，热线式空气流量计就是利用热线与空气之间的这种

16、热传递现象进行空气质量流量测量的。热线温度由混合集成电路 2 控制，当空气流过该热线时，由于空气带走的热量，热线的电阻发生变化，使惠斯顿电桥失去平衡，为了保持电桥的平衡，必须提高电压，加大流过热线的电流，使热线的温度升高，恢复原来的阻值。桥压的变化反映了空气质量的变化，根据这一原理，通过控制电路，改变电桥电压和电流，使热线损失的热量与电流加热产生的热量相等，并使热线的温度和电阻值保持一定，此时加热电流与空气质量流量有如下关系，即式中 I流过热线的电流Qm空气的质量流量K常数当空气质量流量增大时，由于空气带下次的热量增多，为保持热线温度，混合集成电路使通过热线 R2 的电流增大，反之则减小。通过

17、热线的电流是空气质量流量的单一函数，即热10线电流随空气质量流量的增大而增大，随空气质量流量的减小而减小，于是 ECU 可以通过测量流经热线的电流测得质量流量。热线加热电流 I 在 50-120mA 之间变化，具体取决于进气空气的质量流量。热线加热电流给出输出信号，其大小决定于通过惠斯顿电桥中精密电阻 R1 上的电压降。在惠斯顿电桥的另一臂上在温度补偿电阻 R4 和电桥电阻 R3，为了减小电损耗，其电阻值较高，通过这个臂上的电流仅几毫安。热线式空气流量传感器能在几毫秒时间内反映出空气质量流量的变化，这样短的时间，可使空气流量传感器不受进气管内不规则流动所造成的进气脉动的影响（这种影响在发动机全

18、负荷低速运转时最为严重） 。热线式空气流量传感器测量精度高、响应速度快、进气阻力小，不会磨损、测量范围大。这种热线式空气流量传感的缺点是使用一段时间后，热线表面受空气中尘埃的污染，热辐射能力降低，影响测量精度，为克服这一缺陷，可采取的一种方法是在 ECU 中，设有自洁电路，即在发动机熄火后，ECU 能自动将热线加热至于 1000（约 1S） ，从而烧掉沾附在热线上的尘埃；另一种方法是提高热线的保持温度（一般为 200以上） ，以防止污物沾附。热线式空气流量计检测1 热线式空气流量传感器的常见故障热线式亭气流量传感器较为常见的故障足热丝沾污、热丝断路和温度补偿电阻不良等。lL 常见故障及影响。见

19、表热线式空气流量计常见故障故障部位 对汽油喷射系统的影响 对发动机工作的影响热线沾污 空气流量信号电压下降而使供油量过小发动机运转不平稳或不工作热线断路 传感器无信号输出 发动机不工作温度补偿电阻不良传感器信号电压不准确 发动机油耗过高或运转不正常不同车型的热线式空气流量传感器的检测方法不完全相同，但其一般步骤为：先在热线式空气流量计适当的端子上接蓄电池电压，然后用万用表电压档测试热线式空气流量计的输出信号电压。波许热线式空气流量计的输出信号电压为：怠速时约为 2V，随转速升高而升高，3500r/min 时，输出信号电压约为 3V。福特车用热线式空气流量传感器的输出信号电压为：发动机未启动时为

20、 0V0.5V，热车怠速时为 0.5V-1V，热车经济转速时为 1.5-2.5V，节气门全开时则为 3V-4.7V。拆下单件检测时，向热线式空气流量计内吹入空气，测量传感器的输出信号电压，当向传感器内吹入空气时，应能看到输出信号电压有变化。热线式空气流量计的示波器的测量方法关闭所有附属电气设备，起动发动机，并使其怠速稳定后，检查怠速输出信号电压，做加速和减速试验：A.将发动机转速输出从怠速加到油门全开(加速过程中油门以缓速打开),持续约 2s，不宜超速；B.再减速回到怠速状况，持续约 2s；C.再怠加速到油门全开,然后再回到怠速；D.定住波形，仔细观察空气流量计波形。波形特点为热敏电阻桥式电路，输出 05V 的随动电压信号。为跳动的尖刺方波，这是因为它的反应灵敏度高，是空气流脉动引发了尖刺。怠速时输出电压应大于 0.2V；全开时应大于4V；急减速时输出电压应稍低于怠速。其频率与转速和流量成正比，做加减速试验应产生