示波器的使用与波形分析

示波器的使用与波形分析系列讲座（一）

有示波观察仪什么疑难都不怕（示波观察仪使用方法及波形分析方法）

现在，可以说汽车已进入电子控制时代。传统的故障诊断方法应该说还是有效的，但是也是远远不够的。就电子控制系统而言，传统上一进使用万用表诊断，时至今日有许多大小不一的维修厂仍旧依赖万用表进行诊断，但是万用表毕竟是简单仪表，其使用范围是有局限性的，例如许多故障必须进行波形分析才能彻底弄清楚，但是万用表：无法输出眼睛也呵以观察的信号电压波形。为此汽车制造商都为自己的产品开发专用的诊断仪表。这对专业的维修服务站和代销商是再适用不过了，但是对于面向社会的通用维修厂来说确有两个问题，一是汽车制造商这么多。将所有制造商的专用诊断仪器都购置齐备，从财力上说不够现实，维修上样样都学会使用不但精力上有问题．而且兴趣上也很难说有没有。还有一个附加的问题，这么多珍断仪器怎么保管呀。 有鉴于此，市面上又出现了各种各样的通用诊断仪，这些通用的诊断仪器通常都以商品名出现，什么诊断王呀、电眼睛呀……，追根溯源。实质上就是示波器。本质上虽然就是示波器，但是经过适用于汽车故障诊断开发，与一般意义上的示波器有很多不同之处。因此又叫发动机示波器、示波观察仪、电子示波仪之类的名称，本文将详细介绍两通道示波观察仪的使用方法和信号电压波形的分析方法，对通用示波观察仪原理等一概不问。具体结合机型是日本岩崎通信生产的两通道示波观察仪，请读者流意，其他公司的示波观察仪，发动机示波仪等与此大同小异，使用时要先看一看使用说明书。

图１　日产ＥＣＣＳ系统及传感器、激励器信号电压波形

1、使用示波观察仪的必要性

前面已经说过，使用万能表进行故障诊断有其局限性，对于各种交流信号以及数字信号，期望通过万能表进行确切诊断的确是不可能的。图1所示是日产ECCS（电子发动机集中控制系统）电路及其各种传感器、激励器信号电压波形，涉及交流信号及数字信号的传感器和激励器有发动机旋转信号、点火信号、燃料系信号、氧

传感器信号、爆震传感器信号、AAC阀（辅助空气控制阀）信号等，这些都是脉冲信号。如果能弄清楚这些信号起自何处，终于何方，信号电压波形什么样是正常的，什么样是异常的，故障诊断不就简单多了吗？示波观察仪正是完成这次任务的仪器，它是一面镜子，透过这面镜子，人们就可以看见线路中信号的样子，因此说它是诊断作业必不可少的工上。

2、关于信号电压波形测量

（1）画面的读法

图2所示是实测的燃料喷射器信号电压波形，测量时将横轴作为时间轴，设置为每格5ms，纵轴作为电压轴，设置为每格10V。这样就可以直接从画面上读出燃料喷射信号电压为12.5V，喷射器开启时间为2.5ms。不用说测量条件是可以随便设置的，读信号电压波形的要领是要弄清楚横轴每格代表多少时间，纵轴每格代表多少电压。

图２　燃料喷射器信号电压波形的读法

对电子控制发动机而言，电压的设置通常是每格1V（点火一次信号）/5V/10V/0.2V（爆震传感器），时间设置通常是每格2ms/5ms/10ms/20ms。如果弄不清楚怎么设置合适，可以首先设置为5V～10ms，这样差不多一定能采样到信号电压波形，波形不便于观察时再进行调整。本文后面的介绍者涉及设置测量条件，可供没有这方面经验的读者参考。

（2）关于探头测量信号电压波形一定要使用探头，对于本文所采用的探头而言，其外形如图3所示。与其他机型的探头相比，多一个切换钮或者说切换开关，这个开关分为X1档和X10档，X1档表示采样信号电压1：1，X10档则表示0.1：1，即采样信号的十分之一。读画面电压值应乘以10。

图３　探头的外形

发表: 2003-12-25 21:28:01第2楼示波器的使用与波形分析（二）

3.燃料喷射器信号电压波形采样

【操作顺序1】选择CHI（通道1）。（一般的示波器按CHI按钮）。

【操作顺序2】设置测量条件。设置为10V5ms(看屏幕下边缘的数字）。设置方法是按住标有CHI的按键，然后操作“↑↓”两个键可以设置电压。（一般波器可转动CHI的VOLTS/DIV旋钮设置电压）。

设置时间时可按住CHI按钮，然后操作“→←”两个按键。（一般示波观察仪可转动CHI的TIME/DIV旋钮设置时间）

【操作顺序3】设置测量基准线（零线），设置在从下边缘算起第2格就可以。

图4　采样燃料喷射器信号电压波形的样子

【操作顺序4】探头有×1和×10两档，这项测量设置×1档。

【操作顺序5】按图4所示卷起燃油喷射器护套，在导线上插上回形针，设置探头，将探头的接地线接在发动机上。起动发动机，示波器屏幕上就会产生如图5所示的信号电压波形。波形的意义，即信号电压和喷射时间一定要记住。

图5怠速时燃油喷射器信号电压波形，测量条件10V5ms

4.燃料喷射器信号电压波形的讨论

如果要采样发动机全部各缸的燃油喷射器信号电压波形，那么在计算机端子上采样比较方便。之所以在燃油喷射器上采样信号电压波形，一是为了练习做简单检查，二是为了使读者知道两个采样点，实际工作中的这

两个点都有用处。例如在计算机端子上采样良好时，为进一步确认，最好在燃油喷射器上再采样。因为导线断线时就可能出现计算机端子上有波形而燃油喷射器上无波形的现象。用熟了之后自然会理解。

如果把测量条件设置为5V10ms,则信号电压波形如图6所示

从这个例子可以看出，测量条件一变，信号电压波形也变，纵向增加到原来的2倍，横向缩小到原来的二分之二。但是代表的意义是一样的。所以强调要记住信号电压波形代表的意义，而不是死死记住信号电压波形，但是，若设置条件一样，波形也应大体上一样。对于燃油喷射器而言，最重要的是开阀时间，亦即燃油喷射时间。

燃油喷射器可以分为电流控制式和电压控制式两种。电流控制式燃油射器信号电压波形如图7所示。燃油喷射器由电流控制，控制电流大小的方法是控制通电时间地，通电时间则由计算机ON－OFF进行控制。开阀之初为提高响应速度、输入较大电流：保持电磁阀开启状态时为抑制电能消耗，输入较小的电流。这是早期的燃油喷射器的控制方法，最近则倾向于采用简单的ON OFF控制，即电压控制。由于改进了吸拉柱塞活动的电磁线圈的感抗，并采取补偿措施，电压控制式也完全能满足需要，所以电压控制式燃油喷射器流行起来。本文以后凡介绍燃油喷射器都是指电压控制式燃油喷射器，不再另行说明。

5.燃油喷射器的各种信号电压波形

前面已经看到了怠速时燃油喷射器信号电压波形，其他工况燃油喷射器信号电压波形也可以通过实际采样观察。从怠速状态做无负荷加速，燃油喷射器信号电压波形如图8所示。可以看得出来，燃油喷射器开阀时间大幅度延长，即大量增加燃油喷射量。

从无负荷加速状态释放加速踏板后，燃油喷射器信号电压波形如图9所示。随着发动机转速下降，燃油喷射器有一段时间开阀时间特别短，比怠速的时间还短，这一段时音就是燃油切断。与燃油切断有关系的因素很多。其中之一就是节气门传感器信号。拔开节气门传感器连接器。重做从无负荷加速状态释放加速踏板试验。燃油喷射器信号电压波形则如图10所示。比较图9和图10，可以看出来差别就在于无燃油油切断过程。如果是实际车辆产生这种问题，症状表现为发动机制动不灵，燃油消耗也较多。用示波器捕捉这类故障特别有效。另外，暖机中以及加速时燃油喷射器开阀时间也延长，可以诊断水温传感器，节气门传感器等。

一般暖机后怠速运转时燃油喷射器开阀时间为2.5ms，3ms以上就可以认为是异常，症状往往表现为发动机过热，燃油消耗率上升。

[ 这个贴子最后由直流发电机在2005-5-27 11:03:27编辑过 ]

发表: 2003-12-25 21:34:44第3楼示波器的使用与波形分析（二）

示波器的使用与波形分析（二）

示波器的使用与波形分析（四）示波器的使用与波形分析（五）示波器的使用与波形分析（六）示波器的使用与波形分析（七）示波器的使用与波形分析（八）

示波器的使用与波形分析（九）示波器的使用与波形分析（十）示波器的使用与波形分析（十一）示波器的使用与波形分析（十二）示波器的使用与波形分析（十三）示波器的使用与波形分析（十四）示波器的使用与波形分析（十五）示波器的使用与波形分析（十六）

--中国汽车动态网--

示波器的使用与波形分析（四）

https://www.360docs.net/doc/9210224747.html, [ 2003-5-31 15:59:16 ]

[推 荐] [大 中 小] [关闭窗口]

8．新点火方式(直接点火或无分电器配电)

从90年代初期开始。出现一种叫作直接点火或无分电器配电的点火方式，这种点火方式是每缸一个点火线圈，并把点火线圈配置在火花塞上。图20所示是日产的直接点火系统

图21所示足千田的无分电器配电系统示意图。

图20　日产直接点火系统（ＲＢ２５ＤＥＴ型）

因为无高压电缆，火花塞被摇臂罩盖起来，上面还配置进气歧管的空气导管、曲轴箱排气管等各种零件，所以诊断发动机点火系相当困难。

因为没有高压电缆，无法设置正时灯，又不能拔高压电缆做动力平衡试验，而把上述零件一一拆下来再拆火花塞，不但费事，而月-装不好还要产生漏气等毛病。因此，在这种情况下，使用示波器就很方便了。

对于这种点火方式，因为没有高压电缆，无法采样二次信号电压波形，但是每缸都有点火器(点火功率三极管)，因此采样点火一次信号电压波形进行点火系诊断是最好的方法，这也是示波器最得意之处。

　

　

　

图22所示是在日产车的点火器单元上设置探头的样子，因每缸有一个点火功能三极管，且其‘次信号输出端子都标有端子号，所以在哪个端子上采样信号就可以得到哪个缸的信号电压波形。

实测的点火一次信号电压波形如图23所示，测量条件设置为 1V2ms。因为每缸都有一个点火器，画面上只能显示所测缸的点火一次信号电压波形，使用单通道方式不能同时观看各缸的点火信号电压波形。

这种诊断方法的好处就在于发动机的任何部位都不用拆。如果要拆到火花塞，大约需要两个半小时，用示波器诊断，几分钟就可以完成诊断作业；当然真有问题还得拆，不过那就不是诊断，而是维修了。

这几期已经介绍子利用示波器采样许多信号电压波形的方法，作为实例还介绍了几种典型的异常信号电压波形。有许多读者问，我们工作中常碰到的异常信号电压波形到底是什么样的?先不要管异常波形的样子，先把正常波形的样子弄清楚，记住，这才是最重要的。托尔斯泰老先生说：“幸福的家庭都是一模一样的，不幸的家庭是各种各样的。”套用托尔斯泰老先生的话说，正常的信号电压波形是一模一样的，异常的信号电压波形是各

种各样的。因为异常有很多不确定性，异常波形也很难确定，但是只要了解了正常信号电压波形，总可以确认异常信号电压波形。还有读者问，两通道示波器怎么只见使用—个通道?其实第二个通道 (CH2)与第——个通道的使川方法是一样的，两个通道的意义在—厂确认两个信号之间的关系，一个通道的使用弄清楚了，使用示波器的基础就踏实了，以后学习也就容易一些。

下面逐一介绍不问车系的活塞位置信号和旋转信号电压波形的采样操作方法：

1．日产系活塞位置信号和旋转信号电压波形采样

活塞位置信号和旋转信号决定点火和燃料喷射正时，是电子控制发动机中最重要的信号。日产采用光式曲轴转角传感器，传感器装在分电器里，其构造如图24所示：正是这个传感器产生活塞位置信号和旋转信号。产生信号的结构是发光二极管和光电二极管之间夹着一块转手板，转子板上开有360个1°信号切口和活塞位置信号切口(4缸开4个、6缸开6个)。当转子板的切口正对发光二极管和光电二极管时．有ON信号输出。否则为OFF信号．然后将ON、OFF脉冲信号送给控制单元：

(1)活塞位置信号电压波形采样

[操作顺序1)设置测量条件。4缸机设置为5V20ms，6缸机也设置为5V20ms。

[操作顺序2]设置探头，本来应设置在计算机连接器端子上，但是直接设置在曲轴转角传感器上比较简单。如果是分电器点火发动机，就按图25所示的样子在曲轴转角传感器连接器卜设置探头，如果是直接点火发动机，就按图26所示的样子在齿轮轴前部的曲轴转角传感器连接器上设置探头。

　

关于活塞位置信号电压波形日产采用光电式曲轴转角传感器产生活塞位置信号和旋转信号，三菱也采用这种类型的曲轴转角传感器。图27所示是4缸发动机怠速时的活塞位置信号电压波形。左端最宽的那个是l缸的活塞位置信号，往右依次是3 4-2缸的信号，与点火顺序一样：如果是6缸发动机，最宽的那个仍旧是1缸的活塞位置信号。向右依次是5 3 6-2-4缸信号，也是与点火顺序一样。

图27所示的是怠速时的活塞位置信号。按照图27时设置的测量条件不变、提高发动机转速，其活塞位置信号则如图28所示。两相比较，图286引言号多而且密。这也很好理解，按每格20ms设置，整个画面覆盖160ms，发动机转速越高，这 160ms中应该有更多的信号。 计算发动机转速：从图27的信号电压波形也可以计算发动机的转速；从1缸活塞信号之后，依次是3-4-2缸活塞信号，—个周期(从 1缸到4缸活塞信号)发动机应转两圈。即转过720°空间角。活塞信号之间的间隔应为180°。以㈠旨的是4缸机，如果是6缸机，按札间隔违为120°空间角。

因为每烙设置为20ms。从图 27卜有按叮以读±农活塞信号之间的间隔为37ms．对图27所示的4缸机来说，37ms相当于180°。即半圈，那么一圈就是74ms。由此60 x 1000÷74=810 r min。这台发动机怠速转速为800 r/min。

活塞位置信号并不出现在上止点处。而是出现在上止点前某个确定的角度。也就是说

活塞位置信号出现之后再转过某个确定的角度就是活塞上止点位置。活塞信号与上止点对应关系如图29所示。也就是说在上止点到来之前的某个确定度，该缸活塞位置信号就到来了。其利用方法下次做详细说明。

同样也可以计算图28所示波形的发动机转速，因各信号间间隔为12ms，转速为60 x 1000÷(12 x 2)=2500 r／min。这样一来活塞位置信号就不仅可以检测活塞位置，也可以作为其他信号。

(待续)

示波器的使用与波形分析（五）

https://www.360docs.net/doc/9210224747.html, [ 2003-5-31 17:00:38 ]

[推 荐] [大中小] [关闭窗口]

(2)旋转信号(1°信号)电压波形采样

[操作顺序1]设置测量条件，如果按活塞信号电压波形采样时的测量条件测量旋转信号电压波形，即测量条件设置为5V20ms，则示波器画面会出现如图30所示的图像，一道黑色的横杠，看不出信号电压波形的样子。这是因为时间轴的每格设置值太大，应该设置为5V lms。

[操作顺序2]探头的设置场所与采样活塞位置信号时一样，差别仅在于不是活塞位置信号端子，而是旋转信号端子。

关于旋转信号电压波形：怠速时旋转信号电压波形及其读法如图3l所示。图32所示是传感器转子板掉一部分齿时的旋转信号电压波形。出现这种信号电压波形时，点火时刻紊乱，个别气缸失火，发动机“唿哒唿哒”地振动。注意图32的“大豁牙子”开门向下，若反过来了开门向上，读者也能想出来是转子板的齿腻死了。这些信号，也就是活塞位置信号和旋转信号最为重要的信号，有条件的读者要亲自采样一次。另外，像图32所示的那样的故障，自诊断是不能识别的，不能指望自诊断帮助解决这些问题。

图30 测量条件设置为5V20ms时实测的1°信号电压波形

图31 怠速时旋转信号电压波形及其读法

图32 转子板缺齿时的怠速旋转信号电压波形

2．丰田系活塞位置信号和旋转信号

(1)活塞位置信号(G信号)电压波形采样

丰田采用电磁拾波器式曲轴转角传感器，这种传感器的工作原理如图33所示。当信号轮转手凸起部接近或离开拾波线圈铁芯时，拾波线圈内的磁通量都要产生变化，从而产生感应电压，而巳是交流电压。

[操作顺序1]设置测量条件为2V20ms。

[操作顺序2]本来应该在计算机端子上设置探头，但是与日产系车辆一样，在传感器连接器端子上设置探头比较简单。如果是无分电器配电方式发动机，就在发动机后部的凸轮轴位置传感器连接器端子上设置探头比较方便。如果是分电器点火发动机，就按图34所示的样：广在分电器连接器上设置探头。

(2)关于G信号电压波形

图33 丰田系活塞位置信号(G信号)和旋转信号(Ne信号)产生原理

图34 在分电器连接器上设置探头的样子

丰田的活塞位置信号(G信号)和旋转信号(Ne信号)产生结构简图如图35所示，正时信号轮转动，拾波线圈绕在磁性铁芯上，通过空气间隙磁通的变化产生交流电压，以此作为信号。

图35　产生G信号和Ne信号的正时信号转子和磁铁铁芯

图36所示是Ne信号电压波图35 产生G信号利Ne信号的正时信号转子和磁铁铁芯形，Ne信号和G信号部随发动机转速增高电压升高。图37所示是G信号和Ne信号的正时信号轮和拾波器线圈的安装状态(1G-FE型发动机)，这种拾波线圈，G1、G2和Ne拾波器线圈制为一体，空气隙调整非常困难，线圈上标着DONT REMOVE，也就是不要动它。