汽車發(fā)動機噴油控制信號波形的檢測與診斷

吳敏

摘 要：在電控燃油噴射系統中，由于燃油壓力調節(jié)器能夠保持噴油壓力恒定，因此從噴油器噴出的燃油量取決于噴油器開啟時間的長短，而開啟時間的長短是由微機發(fā)出的噴油控制信號決定的。為了正確判斷噴射系統基本噴油控制是否正常，各種傳感器噴油量的修正控制（加濃補償）是否良好，以及診斷ECU和噴油器的故障，有必要對噴油控制信號波形進行檢測與診斷。

關鍵詞：發(fā)動機；噴油控制信號；波形

1.噴油信號波形的檢測

噴油器工作時的噴油信號波形，通常用發(fā)動機綜合檢測儀或汽車專用示波器來檢測，其檢測方法如下：

（1）按照波形檢測儀器操作使用說明書的要求，連接好波形檢測儀器。通常儀器帶有專用接頭與噴油器插接器相連。

（2）起動發(fā)動機，使發(fā)動機穩(wěn)定運轉預熱至正常溫度。

（3）打開檢測儀器，按規(guī)定工況運轉發(fā)動機，示波器則顯示噴油器工作時的噴油信號波形和噴油脈寬，如圖1所示。

圖1 電流驅動式噴油器噴油信號波形

2.標準噴油信號波形

標準噴油信號波形是指電控燃油噴射系統工作正常時，噴油控制信號電壓隨時間變化的波形，它是不解體動態(tài)檢測電控燃油噴射系統的診斷標準。噴油信號波形與噴油器的驅動方式有關，噴油器的驅動方式有電壓驅動和電流驅動兩種。

電壓驅動式噴油器，其電控系統ECU對驅動噴油器的噴油電脈沖電壓進行恒定控制。在噴油器控制電路中，ECU控制功率晶體管導通或者截止，導通時蓄電池電壓加到噴油器電磁線圈上，噴油器噴油，截止時停止噴油，其噴油器標準噴油信號波形如圖2（a）所示。

電流驅動式噴油器，其電控系統ECU對驅動噴油器的電磁線圈電流進行調節(jié)控制。在電流驅動式控制電路中，功率晶體管除基本的開、關功能外，還具有限流功能。在基本噴油時間內，功率晶體管導通，驅動電流不受限制；在加濃補償噴油時間內，控制其電流迅速下降到能維持噴油器處于全開狀態(tài)的最小值，以免噴油器電磁線圈過熱損壞。其噴油器標準噴油信號波形如圖2（b）所示。

（a）電壓驅動式噴油器噴油信號波形 （b）電流驅動式噴油器噴油信號波形

圖2 噴油器標準噴油信號波形

圖2所示標準噴油信號波形的有關描述如下：

A線：噴油器關閉時的系統電壓信號，通常為12V。

B線：噴油信號到達時刻，此時功率晶體管完全導通，電壓迅速下降接近OV，噴油器開始噴油。B線應光滑、平順、無毛刺，否則說明功率晶體管性能不良。

C線：噴油器噴油，此時噴油器驅動電路處于飽和導通階段，波形電壓接近OV，噴油器電磁線圈電流由零迅速上升至最大，噴油器針閥迅速全開噴油。該段波形對應的時間，對于圖3-51（a）為噴油時間，對于圖3-51（b）為基本噴油時間。在實際波形中，由于電流增加時噴油器電磁線圈產生感應電壓的影響，C線向右逐漸向上彎曲也屬正常。若C波形異常，則多是噴油器驅動電路接地不良引起的。

D線：噴油信號截止時刻，此時噴油器驅動電路斷開，噴油結束，噴油器線圈因電流突變而產生感應脈沖電壓。其電壓尖峰高度與噴油器線圈匝數、噴油器電流有關，線圈匝數越多，電流變化越大，則尖峰電壓越高，反之則尖峰電壓越小。通常D處的峰值電壓不應低于35 V。裝有齊納二極管保護線路的噴油器，尖峰的頂部應以方形截止，否則說明其峰值電壓未達到齊納二極管的擊穿電壓，可能是噴油器的電磁線圈性能不良所致。圖3-51（a）中，從噴油開始信號B至噴油截止信號D所對應的時間就是電壓驅動式噴油器的總噴油時間。

E線：基本噴油時間結束線，同時也是電流限制起始線。由于在E時刻，噴油器針閥已達到最大開度，故只需小電流維持噴油器針閥開啟，以便轉入加濃補償噴油期。此時，ECU起動電流限制，減小驅動電路電流。由于電流的驟減，導致噴油器電磁線圈感應出較高的電壓脈沖，其電壓脈沖峰值通常與噴油器的阻抗成正比，約為35V。

F線：加濃補償噴油期，此時噴油器處于電流限制模式狀態(tài)，其功率晶體管在不停地截止與導通，使通過噴油器電磁線圈的電流約為1A左右，其噴油器針閥處于開啟狀態(tài)，噴油器進行加濃補償噴油，所對應的時間為加濃補償噴油時間。曲線中的電壓與電源電壓接近，若波形發(fā)生畸變，則表明噴油器功率晶體管不良。

G線：噴油信號截止時刻，此時噴油器驅動電路斷開，噴油器線圈因電流突變而產生感應脈沖電壓，幅值約為30 V。圖3-51（b）中，從噴油開始信號B至噴油截止信號G所對應的時間就是電流驅動式噴油器的總噴油時間。

H線：噴油器針閥關閉，電壓從峰值逐漸衰減到電源電壓。

3.噴油信號波形診斷

汽車示波器在顯示噴油信號波形的同時可以將噴油脈寬用數字顯示，其噴油脈寬是指噴油信號開始至噴油信號截止所經歷的時間，該時間由ECU根據各種傳感器輸送的有關發(fā)動機的空氣流量、進氣歧管壓力、轉速、節(jié)氣門開度、進氣溫度、冷卻液溫度等信號計算確定。噴油脈寬越寬，噴油量就越大。當檢測的噴油脈寬與標準不同時，表明噴射系統存在故障。人們往往通過改變發(fā)動機的工作狀況、工作條件來觀測噴油信號波形的變化，從而診斷電控燃油噴射系統的故障，下面舉例說明。

檢測時，先將示波器的檢測線通過專用插頭與噴油器的插接器相連，將變速桿置于空擋，再起動發(fā)動機，使發(fā)動機運轉至正常工作溫度，然后根據下列條件檢查噴油信號波形。

（1）在怠速、高速及加速時觀察噴油信號波形。正常時噴油脈寬應隨轉速的提高、節(jié)氣門的加大而相應增加，否則可能是噴油器、燃油噴射控制系統及氧傳感器存在故障。

（2）在高速穩(wěn)定運轉時，通過改變混合氣濃度來觀察噴油信號波形。當從進氣管中加入丙烷使混合氣變濃時，若噴油脈寬變小，以試圖對濃混合氣進行修正，則系統正常；當拔下發(fā)動機某一真空軟管使混合氣變稀時，若噴油脈寬延長，以試圖對稀混合氣進行補償，則系統正常。

若混合氣濃度變化時，噴油脈寬沒變化，則可能是噴油器、燃油噴射控制系統及氧傳感器存在故障。

（3）讓發(fā)動機在2500 r/min下穩(wěn)定運轉，仔細觀察噴油信號波形。若噴油脈寬在稍寬與稍窄之間來回變換，則說明噴油器工作正常，同時也說明燃油控制系統能使混合氣在正常的濃、稀之間轉換；若噴油脈寬毫無變化，則可能是噴油器、燃油噴射控制系統及氧傳感器存在故障。