利用波形分析準確診斷汽車電控元件故障

劉祥

摘 要：汽車電控系統技術的飛速發展，要求汽車故障診斷技術也向高新技術方向發展，示波器作為一種汽車故障診斷工具發揮著日益重要的作用，通過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交流，診斷出許多電子信號故障，電控發動機的傳感器與執行器的信號波形能夠如實反映發動機動態工作的過程，同時這些信號波形也呈現出一定的變化規律。該文以汽車發動機電子控制系統元件中的4種波形為例，探討如何利用波形分析快速、準確地診斷電子控制元件故障。

關鍵詞：電子控制 元件 波形 診斷 故障

中圖分類號：U472 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）03（c）-0062-02

通常在汽車修理過程中，檢測汽車電子控制系統（簡稱電控系統）故障的工藝流程是先利用故障檢測儀查找故障的大體方向，再用傳統儀器如萬用表、測試筆等查找故障點，確認元件的好壞，從而制定具體的維修方案。但普通萬用表能容易地測量相對比較穩定的靜態信號，對于電控系統元件輸出的動態信號特別是交流信號很難捕捉，這樣診斷故障不夠準確，而利用示波器進行檢測，就可以清楚地看到整個信號的波形，并能通過波形的連續變化觀測波形的變化幅度、頻率和形狀等，快速準確地診斷故障，進行下一步修理。

汽車電控元件產生的波形通常有：直流模擬信號、直流頻率調制信號、交流頻率調制信號和直流脈寬調制信號。現以汽車發動機電子控制系統部分元件的波形信號為例進行分析說明（注：使用的檢測設備為金德KT600）。

1 直流模擬信號

模擬信號是指用連續變化的物理量表示的信息，其信號的幅度、或頻率、或相位隨時間做連續變化、不間斷。而汽車發動機電控元件所產生的直流模擬信號主要是0～1 V或0～5 V連續變化的直流電壓信號，其包括：節氣門位置傳感器、溫度傳感器、進氣壓力傳感器和空氣流量計等。它的判斷依據是輸出的電壓值是否能隨物理量對應變化和連續性的關系。現以上海通用別克（3.0L/V6（LW9）發動機）線性式節氣門位置傳感器的波形信號為例進行分析診斷。

1.1 檢測

（1）首先檢查節氣門位置傳感器與電控單元之間連接線路是否正常，再用萬用表檢測連接線路的線阻，正常情況下各線阻不應大于0.5 Ω，再打開點火開關，檢測端子A-B間電壓，正常應為5 V。檢測完畢后關閉點火開關。

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

（3）打開點火開關，不啟動發動機，緩慢地踩下、放松油門踏板到完全打開和完全關閉節氣門位置；再快速地踩下、放松油門踏板至節氣門完全打開和完全關閉位置，反復這個過程幾次。

1.2 波形分析

查閱別克3.0L/V6（LW9）的維修資料，對比所測波形的參數與設計參數，正常情況下該傳感器的信號電壓應從怠速時約 0.5 V到節氣門全開時約4.5 V之間連續變化。如果波形異常，如波形上有任何斷裂、說明該傳感器有故障，那么就應及時更換節氣門位置傳感器。

2 直流頻率調制信號

直流頻率調制信號是指通過電壓振蕩控制器將直流變化電壓轉換成不同頻率的振蕩信號。它主要有：霍爾式凸輪軸位置傳感器、光電式轉角傳感器、數字式進氣壓力傳感器和空氣流量計等。它的判斷依據是輸出信號的頻率大小是否能隨物理量變化而變化的關系、輸出峰值電壓的高低和波形的外觀形狀是否一致。現以上海通用別克（3.0L/V6（LW9）發動機）數字式空氣流量計為例進行分析、診斷。

2.1 檢測

（1）空氣流量計與電控單元和電源保險之間連接線路正常，各線阻不應大于0.5 Ω，打開點火開關，端子C-B應為12 V電壓，檢測完畢后關閉點火開關。

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

（3）關閉所有的附屬電器設備，啟動發動機，并怠速運轉使發動機工作溫度在80 ℃以上。做加速和減速試驗，仔細觀察波形信號變化情況，然后使發動機保持在特定的轉速運轉。

2.2 波形分析

空氣流量計信號波形在發動機轉速——2 000 RPM。通常該傳感器的頻率值應從怠速到節氣門全開時約為2 000～7 000 Hz之間變化，波形的頻率應隨發動機轉速的升高而增加，信號幅值應接近5 V，高度相等，矩形左側拐角和右側垂直沿一致，如果在波形顯示一條直線，鋸齒形雜波比較明顯則應更換空氣流量計。

3 交流頻率調制信號

交流頻率調制信號主要是磁電式傳感器輸出的交流頻率信號。它有曲軸位置傳感器、車速傳感器和輪速傳感器。其判斷依據是輸出信號頻率的大小是否能隨轉速、轉角位置的變化而對應變化、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發動機曲軸位置傳感器為例進行分析、診斷。

3.1 檢測

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

（2）連接好波形測試設備，電源的正負極不能反接，探針接傳感器信號輸出端子2或3，鱷魚夾搭鐵。

（3）關閉所有的附屬電器設備，啟動發動機，并怠速運轉使發動機工作溫度在80 ℃以上。做加速和減速試驗，仔細觀察波形信號變化情況，然后使發動機保持在特定的轉速運轉。

3.2 波形分析

磁電式曲軸位置傳感器的波形。波形的頻率應同發動機的轉速同步變化，兩個脈沖間隔只是在同步脈沖出現時才改變（波形中間位置—判缸信號）。能使兩脈沖間隔時間改變的唯一理由，是觸發輪上的齒輪數缺少或特殊齒經過傳感器，任何其他改變脈沖間隔時間的波形出現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（如相同轉速）應是一致的、可重復的、有規律的和可預測的。通常最常見的傳感器故障是根本不產生信號，這說明是傳感器的線圈有斷路故障。

4 直流脈寬調制信號

直流脈寬調制信號在汽車發動機電控系統中主要是控制噴油脈沖寬度和占空比的怠速馬達、廢氣再循環、活性炭罐等電壓信號。主要判斷依據是脈沖寬度、反向感應電壓以及波形形狀。下面以上海通用別克（3.0L/V6（LW9）發動機）飽和開關型噴油器為例進行分析、診斷。

4.1 檢測

（1）噴油器與電控單元和電源保險之間連接線路正常，各線阻不應大于0.5 Ω，打開點火開關，端子A—搭鐵之間應為12 V電壓，常溫下噴油器電阻12～16 Ω。

（2）連接好波形測試設備，電源的正負極不能反接，探針接傳感器信號輸出端子B，鱷魚夾搭鐵。

（3）關閉所有的附屬電器設備，啟動發動機，并怠速運轉使發動機工作溫度在80 ℃以上。做加速和減速試驗，仔細觀察波形信號變化情況，然后使發動機保持在特定的轉速運轉。正常情況下應得到波形。

4.2 波形分析

噴油器控制信號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時間大約在怠速時1～6 ms到冷起動或節氣門全開時大約6～35 ms之間變化。反向感應電壓根據汽車制造商和不同發動機而確定，正常的范圍大約是從30～100 V，該噴油器的反向感應電壓約為50 V，各缸應保持一致，如果所測波形有異常，則應更換噴油器。

5 結語

總之在故障檢測時，無論用哪一種診斷儀器和使用什么方法都應遵循簡單、方便、直觀和準確的原則，充分利用檢測儀器、維修資料，理性分析，確定故障點，再進行維修，達到快而準的效果。目前汽車電子設備的信號變化速率非常快，這就需要儀器的測試速度必須高于故障信號的速度，而數字式示波器完全可以勝任這個速度，而且比其他汽車檢測儀還要快速，高取樣速度可以精確詳細地顯示輸入、輸出元件的狀況，顯現出元件或線路的故障，并且可以通過一起觀察到汽車電子控制系統如何工作的，合理使用示波器可以讓故障診斷人員快速地準確定位尋找到故障，進而快速排除。

參考文獻

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