彭本忠_示波器在汽车电控系统故障诊断中的应用修改

示波器在汽车电控系统故障诊断中的应用2008级机械设计与自动化彭本忠指导老师：王春摘要在现在汽车维修故障诊断中，利用示波器的波形分析找出故障点，特别是在某个时间区域内捕捉到异常波形，对于故障诊断有着重要意义。

这正是万用表、解码器（包括解码器中的数据流分析）所不能及的，它们只是反应某个时间点的数值，并不能以图形方式较直观的反应故障区域。

（没有反映出文章的全部内容，加上实际维修案例的简要介绍，一两句就好）关键词示波器电子信号波形分析故障诊断汽车上的电子设备每年都在增加，而且电子设备在汽车上所占的比例每年都在上升，所以在维修汽车时，电子设备的修理工作也就越来越多，这就向今天的汽车维修技术提出了新的挑战。

现代的汽车修理工作，已经不再是一个单纯的机械修理，而是机电一体化的维修。

汽车示波器的诞生为汽车修理技术人员快速综合判断汽车故障提供了有力的工具。

1．示波器的介绍示波器是用来对电路中电压或电流的波动情况执行测量的工具，它能实时地反应器件的工作情况。

在电路分析中通．是用它来测量输入与输出的波形，并由观察者经过分析研究，得出此电路性能的优良状况或疑问所在。

1.1示波器种类（这里需要简要介绍各种示波器的不同）(1)手持式示波器(2) 模拟示波器(3) 数字示波器(4) 混合示波器(5) 虚拟示波器1.2汽车示波器的作用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的工具，它的功能是普通的万用表所不能替代的。

示波器与万用表相比有着更为精确及描述细致的优点，万用表通常只能用一两个电参数来反映电信号的特性，而示波器则用电压随时间的变化的图形来反映一个电信号，它显示电信号比万用表更准确、更形象。

所以“一个画面要胜过一千个数字”。

汽车电子设备的信号有些变化速率是非常快的，变化周期达到了千分之一秒，通常测试仪器的扫描速度应该是被测试信号的5~10倍，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高于故障信号速度。

汽车示波器完全可以胜任这个速度，汽车示波器不仅可以快速捕捉电路信号，还可以用较慢的速度来显示这些波形，以便使我们可以一面观察，一面分析。

它还可以用存储的方式记录信号波形，使得我们可以倒回来观察已经发生过的快速信号，这就为我们分析故障提供了极大的方便。

无论是高速信号（例如：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），用汽车示波器来观察都可以得到想要的波形结果，一个好的示波器就像一把尺子，它可以去测量计算机系统工作状况，通过汽车示波器可以观察到汽车电子系统是如何工作的。

2.汽车示波器在故障诊断中的应用方式汽车示波器在电子控制故障诊断中，有两种应用方式：方式一：整个系统运行状态的分析--确定整个系统运行的情况；方式二：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。

(1)系统运行情况分析(O2FB-氧反馈平衡方法)氧传感器平衡过程是诊断修理的验证过程，通过这一过程维修技术人员将汽车示波器接到氧传感器电路上，验证氧传感器本身是否工作正常，然后分析波形、进而进行：1)确定需要进行怎样的修理(电子或机械的)；2)在修复后交车前验证燃料反馈控制系统故障是否真的已经排除或还需要重新测试。

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，运用所掌握的氧反馈平衡技能，将有能力在实际中重新调整汽车。

自从燃油反馈控制系统出现以来，还从来没有什么设备在测试时这么有效果。

在七十年代，甚至在今天，在很多情况下都是用点火高压波形来判断点火系统和许多发动机的机械部分是如何发挥功能的。

在修理之后，通过检查波形来看你是否解决了问题。

今天可以用氧传感器信号做同样的事。

但是，正像都已知道点火高压波形可以告诉什么一样，掌握从氧传感器波形中分析故障的技能，需要通过训练和丰富的实际经验。

(2)电器电路故障分析这部分是否已经修好这是比系统运行分析低一级的分析，这项分析可以帮助分析某个电器电路是否有故障，以及验证。

用其它测试仪表来检查某一特定电路元件，也可以得到好的结果，例如冷却水温度传感器开路故障，你当然可以用汽车示波器来诊断，但用数字万用表也可以顺利的做出同样自诊断结果，然而对于氧传感器反馈平衡信号没有其它设备比汽车示波器更有效。

对于某一个传感器或执行器以及电路，应该怎样用汽车示波器观察呢?所需的汽车电子信号都可以用五种测量尺度来加以判断，也就是说任何一个汽车电子信号都应具有以下可度量的五个参数指标，它们分别是：1).幅值--信号最高电压2).频率--信号的循环时间3).形状--信号的外形模样4).脉宽--信号的占空比或所占时间5).阵列--信号的重复特性(例如：同步脉冲或串行数据)汽车示波器可以显示出所有电子信号的这五种判定尺度，如果你知道如何去分析电子信号的这五种参数，你就能够判定这个电子信号的波形是否正常，通过波形分析你可进一步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，也可以进行修理后的结果分析。

最后再做氧反馈平衡检查整个发动机控制系统的运行情况。

故障电路从损坏状态到被修复状态在汽车示波器上显示的波形几乎总是在它的五种测量尺度上发生剧烈的变化。

这就是为什么要用汽车示波器对汽车电气设备修理结果进行验证的重要原因。

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版诊断中实施氧反馈平衡(O2FB)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故障以及排放故障的那些电路中的问题。

3.维修故障案例分析丰田5A发动机点火系统，利用装在分电器内曲轴位置感传器产生信号给ECU，然后由ECU发出点信号IGT给点火模块，点火模块点火成功后产生一个反馈信号IGF给ECU控制喷油（图一）。

该曲轴位置传感器是磁电型的，它产生一个交流波形信号，此交流信号大小、相位决定发动机能否启动重要条件之一。

（图一）（1）故障现象：一台教学用的丰田5A发动机台架，转移场地重新安装后，发动机启动无法着车。

（2）确定故障：接车后启动台架，马达飞快运转发动机不能发动，确定启动系统正常，发动机无法启动着车。

（3）故障检查：用K81读取故障码，系统显示正常无故障码。

按照常规检查发动机电路、油路和机械部分开始入手：第一、拨第一缸高压线装上火花塞试跳火正常；拨下其它三缸跳火都正常，初步确定点火系统暂无问题。

第二、观察燃油压力表，压为约2.8kgf/cm2满足系统要求；顺便拨下第一缸喷油咀插头，连接上试灯启动台架，试灯不断闪烁，说明有驱动信号。

第三、装上气缸压力表测缸压（拆掉所有火花塞、拨掉油泵继电器），测气缸压力四个缸约7.5kgf/cm2左右，满足技术要求。

在拆火花塞时发现全湿了，说明有喷油咀工作有汽油进入发动机气缸内。

第四、拆下正时皮带盖检查正时皮带有无跳齿，转动曲轴核对正时点也正常用，配气正时没错。

第五、更换一套火花塞，试车发动机还是难着车。

第六、拆下氧传感器，怀疑排气管堵塞造成发动机难启动故障，但是拆下氧传感器试车发动机还是无法启动。

这时故障诊断陷入困境，按照发动机工作三要素发动机应该着车，有油有电，缸压及正时皮带、进排气都没问题？一般来说电喷发动机油路故障是混合气过浓或过稀，电路故障是点火过早或过晚。

还是从点火正时入手，因为该车装有分电器可以调整点火提前角，松开分电器两个固定螺栓，一边打马达一边转动分电器，发动机还是无法着车。

这时装上正时枪检查一下点火正时，因为看不清楚，在曲轴皮带轮正时缺口位上，用白胶布作了一个三角记号贴在曲轴皮带轮上，这时启动马达发现正时记号位与实际一缸点火正时相差较多，即点火过晚造成发动机无法启动的真正原因（如图二所示）。

再次检查分电器安装正常，分电器顺时针转到最底位还是点火过晚，再次拆开正时皮带室盖，检查正时皮带记号点正常。

（ 图二）（故障车辆点火正时监测）（4）故障分析：正时皮带安装位置和分电器位置都正确，是什么原因造成点火过晚？检查高压线安装位置也正常，分电器盖上有每个缸数字不会插错高压线。

这时想到K81带有示波器功能，检测一下曲轴位置传感器信号NE 与点火信号IGT 是否同步。

利用示波器通用双通道进入，信号提取线一条中心线接NE+搭铁接NE-，由通道1接入；另一条信号提取线中心线接IGT 搭铁接发动机缸体，由通道2进入，检测结果如图三所示。

（图三）（故障车NE+波形和IGT波形）接着我们接上信号提取线测量其它可以正常运转的台架，它的NE和IGT 波形如图四所示：（图四）（正常NE+波形和IGT波形）通过对图三和图四比较发现NE信号波形整个180°反相，那么什么原因造成NE信号波形180°反相？虽然磁电式曲轴位置传感器产生交流波形，但NE信号也分NE+和NE-，NE+作为采集信号输入，而NE-与ECU 内部搭铁线相连，只有NE+与NE-两个信号线接反才有可能造成交流波形180°反相，分析如下：（图五）从图五分析可以看出，由于（图三）交流波形反相，造成整个点火信号比正常点火信号（图四）过晚，发动机无法在压缩上止点准确点火，虽然分电器可以调整点火提前角，其调整范围也无法达到。

（5）故障排除：顺着这个思路检查线路，在分电器处发现NE+和NE-线接反（如图六为已改正后正确接法），NE信号线都为主绿色不注意易接反的，原先把绿黄线应接NE -（白色），绿白线接NE+（红色），将线路重新接回，启动发动机可以正常着车，重新调整分电器发动机运行稳定，这时在检查一下点火正时位如（图七）所示。

（图六）（图七）结束语随着汽车高新技术的发展，汽车电子控制系统日趋复杂，这也要求汽车维修技术人员诊断汽车故障的水平越来越高，熟练掌握汽车示波器机器车故障分析仪的使用方法已经成为汽车维修工程技术人员所必需掌握的专业技能。

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