波形分析在發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷中的應(yīng)用

汽車發(fā)動(dòng)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(dòng)態(tài)信號(hào)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(dòng)機(jī)執(zhí)行器與傳感器傳輸出來的信號(hào)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)機(jī) 波形分析 故障 診斷 應(yīng)用

當(dāng)前，汽車檢測(cè)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(hào)，并有效記載波形加以分析，執(zhí)行器和傳感器的信號(hào)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(hào)類型，主要涉及模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)，基于對(duì)這些信號(hào)波形特征的判定而診斷發(fā)動(dòng)機(jī)的故障，本文將介紹一些使用波形分析法診斷發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)故障的具體案例。

1 汽車發(fā)動(dòng)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(dòng)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(huì)將監(jiān)測(cè)到的動(dòng)態(tài)信號(hào)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(dòng)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(chǔ)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(dòng)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(hào)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(cè)手段來進(jìn)一步確定故障位置；自診斷系統(tǒng)只能檢測(cè)缺失的信號(hào)或者一些超界的信號(hào)，對(duì)于未超出設(shè)定值的異常信號(hào)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(huì)對(duì)故障自診斷系統(tǒng)存儲(chǔ)的故障代碼進(jìn)行讀取，測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的一些動(dòng)態(tài)參數(shù)，輸入模擬信號(hào)檢測(cè)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(dòng)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(huì)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(jià)格較為昂貴，且適用性弱，一般只能針對(duì)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(cè)信號(hào)的電壓波形顯示出來，能夠形象直觀地呈現(xiàn)出動(dòng)態(tài)信號(hào)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(hào)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的儀表檢測(cè)法的不足。波形分析法對(duì)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(dòng)機(jī)系統(tǒng)故障時(shí)，除了要熟練掌握各種動(dòng)態(tài)信號(hào)的正常波形，還要了解他們各自的異常波形所對(duì)應(yīng)的信號(hào)波動(dòng)情況，進(jìn)而準(zhǔn)確地分析出導(dǎo)致信號(hào)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(dòng)機(jī)系統(tǒng)故障示例

2.1 檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與曲軸位置傳感器信號(hào)

正常工況下，當(dāng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，傳感器的信號(hào)電壓幅值一般會(huì)在0.5V以上，并且隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的不斷上升，幅值也會(huì)相應(yīng)地變大。在利用示波器檢測(cè)時(shí)，如果無法顯示出電壓波形信息或者信號(hào)很弱，電壓波形的幅值非常小，則有可能是傳感器的信號(hào)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(hào)電壓幅值發(fā)生波動(dòng)，出現(xiàn)忽大忽小的情況，可能是因?yàn)閭鞲衅鬏S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(dòng)時(shí)發(fā)生擺動(dòng)，而對(duì)于利用發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪的齒圈作為信號(hào)觸發(fā)轉(zhuǎn)子的傳感器，則有可能是因?yàn)榘惭b螺釘松動(dòng)；如果在電壓波形中如果只有特定的幾個(gè)信號(hào)脈沖信息異常或者無法顯示，則有可能是信號(hào)觸發(fā)齒圈損壞了。

2.2 檢測(cè)汽油噴射器驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)

理論上而言，汽油噴射控制信號(hào)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(hào)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(cè)ECU與ICM信號(hào)

對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制器中的各個(gè)部件，可以通過檢測(cè)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(cè)ECU輸入與輸出信號(hào)

維修人員檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)前后各個(gè)段子的電壓波形時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)Ne、G信號(hào)正常，而IGt、IGdA、IGdB等信號(hào)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(cè)ICM輸入與輸出信號(hào)

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)或者開始工作時(shí)，維修人員可以分別對(duì)ICM的點(diǎn)火線圈控制端以及IGf端的電壓波形進(jìn)行檢測(cè)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(cè)進(jìn)氣管壓力傳感器信號(hào)

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于穩(wěn)定怠速工況下，檢測(cè)到的進(jìn)氣管壓力傳感器信號(hào)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(huì)隨之上升，波形傾斜度較大，而當(dāng)節(jié)氣門開始放松時(shí)，電壓波形會(huì)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(shí)，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(hào)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(hào)變化速率快，故障信號(hào)間歇不連續(xù)等特點(diǎn)，所以要想準(zhǔn)確診斷出發(fā)動(dòng)機(jī)故障，所使用儀器的測(cè)試速度必須要高于故障信號(hào)的速度。而數(shù)字示波器憑借著遠(yuǎn)超于其他汽車檢測(cè)儀的高取樣速度，完全可以勝任這項(xiàng)任務(wù)。利用波形分析法不僅直觀地觀察到發(fā)動(dòng)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(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行精確定位，進(jìn)而有效提高汽車發(fā)動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(cè)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