李东江电控汽车波形分析.pdf
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1、点火波形分析 点火次级波形分析 一、初级点火闭合角波形一、初级点火闭合角波形 ? 自从点火系统发明以来,初级点火闭合角测 试就是必不可少的检查步骤。 ? 现在,有了先进的便携式汽车示波器,能够 在示波器屏幕上观察波形的同时还能看到点 火初级闭合角的数字显示,所有的一切操作 都可以在人们的手中完成。如果有必要,甚 至可以在路试中进行操作。 ? 然而,电子点火控制系统的出现,已不再需 要进行闭合角调整工作了,因为点火闭合角 已经改由发动机控制电脑来控制。 ? 现代发动机控制电脑含有最优化的点火控 制图,它对点火正时、闭合角等因素的控 制比传统的白金一电容系统要精确得多。 这一点对发动机性能和尾气排
2、放则更有益。 ? 但由于发动机控制电脑及其线路系统和点 火控制模块都可能出现故障,所以初级点 火闭合角测试仍然是有用的。 ? 由于点火初级和次级线圈的互感作用,在 次级发生跳火会反馈给初级电路,因此初 级点火波形就显得非常有用。 ? 初级点火闭合角测试主要用来: ? 分析单缸的点火闭合角(点火线圈充电时间); ? 确定平均闭合角的度数或毫秒数; ? 分析点火线圈和初级电路性能(从点火高压 线); ? 分析电容性能(白金或点火系统)。 ? 这个试验能提供关于发动机控制电脑(或白金) 的闭合角控制和精确度等方面的很有用的资 料,如果有必要,甚至在行驶条件也可以做。 ? 由于点火初级波形非常容易受到
3、不同的发动机、 燃油系统和点火条件的影响,因此它对控制发 动机和燃油系统的部件以及点火系统部件的故 障分析是极有价值的。 ? 而且同次级点火波 形相似,初级点火 波形的不同部分也 能表明在任一特定 汽缸中相应部件或 系统的问题。 ? 参见图1中对波形 特定部分和相关元 件运行的说明框 ? 。同时,汽车示波 器在显示屏上可以 用数字显示出波形 的特征值。 1.波形测试方法 ? 按照波形测试设备 使用说明连接波形 测试设备. ? 使发动机怠速运 转,再加速发动机 或按照行驶性能出 现故障时或点火不 良发生时的条件来 启动发动机或驾驶 汽车。 ? 获得如图所示的初 级点火(分电器闭合 角)波形初级
4、2.波形分析 ? 确认各缸幅值、频 率、形状和脉冲宽 度等判定性尺度的 一致性. ? 观察相应特定部件 的 波 形 部 分 的 问 题,核实初级点火 闭合角是否在厂家 资料规定的范围以 内。 总体来说,应该密切注意当发动机负荷和转速变化时闭合角(脉冲宽 度)的变化情况。同样用动态峰值检测显示方式检测初级点火闭合角 波形对发现各缸点火过程中的间歇性故障也非常有效。 二、点火初级线圈电流波形二、点火初级线圈电流波形 ? 当怀疑点火线圈短路或点火模块开关晶体 管(或白金)有故障。还可以用以下几种方 法进行诊断: ? 第一,制造厂家的维修规范可提供初级点 火线圈的电阻范围,这是对初级点火线圈 的静态测
5、量; ? 第二,对初级点火线圈进行更精确的动态 测量,包括在工作状态下用分析电流波形 的方法测试电流值(安培); ? 另外,在初级点火线圈电流测试中,可以对点 火模块开关晶体管的工作状况进行检查,即对 点火模块电流极限进行测试,它能够确认在点 火模块开关晶体管中的电路运行极限电流是否 合适。 ? 但是,要进行上述试验需要示波器的一个附 件电流钳。因为它可以使汽车示波器的内 部设置不做任何改动,只需做初始设置就可以 进行电流测试。 ? 而且在任何时候,这种电流钳都可以用来检查 电磁阀线圈 (喷油器等)、点火线圈或开关电路 的电流大小,汽车示波器还可以在显示波形的 同时用数字的方式显示最大电流的数
6、值。 1.波形测试方法 ? 按照波形测试设备使用说 明连接波形测试设备。 ? 启动发动机并怠速运转、 加速发动机或驾驶汽车使 故障重现。 ? 如果发动机不能启动,就 打开启动机让发动机转 动,然后观察示波器显示。 ? 获得如图所示的点火初级 线圈电流波形。 ? 此波形可以检测出点火线 圈在点火时其通电电流是 如何建立和消失的 2.波形分析 ? 当电流开始流入点 火初级线圈时,由 于线圈特定的电阻 和电感特性,引起 波形以一定的斜率 上升(如图),波形 上升的斜率是关键 所在。 ? 通常点火初级线圈 电流波形会以60 角上升 (在10ms/格 时基下)。 ? 大多数新式点火初级电路 会先提供56
7、A电流给点火 线圈,当到达允许最大电 流时 (56A),点火模块中 的限流电路 (恒流控制)就 开始起作用。从而使得波 形顶部变平,并且在点火 初级线圈的“导通时间”(或 闭合角)内电流波形的顶部 一直应保持平直。 ? 而当点火模块关断电流 时,电流波形几乎是垂直 下降,直到0A以上过程在 每一个点火循环中应重复 出现。 ? 重要的是当电流开始流入点火线圈 时,观察点火线圈的电流波形。 ? 如果在其左侧几乎是垂直上升的, 这就说明点火线圈的电阻太小了(短 路),这样则会造成行驶性能故障, 并损坏点火模块中的开关晶体管。 ? 而且电流波形的初始上升达到峰值 的时间通常是不变的,这是由于充 满一个
8、好的点火线圈的电流,所用 的时间应是保持不变的 (随温度可 能有轻微变化)。 ? 发动机控制电脑可以通过点火模块 增加或减少点火线圈的导通时间, 从而控制流入点火线圈的电流大小。 三、分电器点火初级陈列波形三、分电器点火初级陈列波形 ? 点火线圈初级信号在动力传动管理系统中是一 个重要的诊断信号,对于行驶性能故障(例 如,发动机不能启动、怠速熄火或行驶中熄火、 点火不良、喘振等),检测这个信号是最有效 的诊断方法之一。 ? 当行驶性能故障仅仅发生在行驶之中或是间歇 性出现时,由于便携式汽车示波器能够随车进 行路试,所以对检测点火初级信号就更加有用。 ? 由于点火燃烧的过程,可以通过次级与初级线
9、 圈的互感返回到初级电路,所以从点火初级上 显示的点火初级陈列波形对行驶性能故障的诊 断内容是很有效的。 ? 点火初级陈列波主要用于查出造成点火不良的 主要原因,如火花塞、高压线的短路或断路故 障,或是受污损的火花塞。 ? 当点火次级不易测试时(例如,无火花塞高压 线的汽车),测试点火初级波形比较容易。 ? 同前几个试验一样,本试验亦可以提供关于各 缸燃烧质量非常有价值的资料。 ? 因为点火初级波形同样是会受不同发动机、燃油系统 和点火条件影响,所以用它检测发动机机械部分和燃 油系统部件及点火系统部件的故障也是极有价值的。 ? 参照波形图中相关部件所相对应的波形特定段 能分别指示出相应故障。同
10、样示波器在显示屏 上可以用数字的方法显示出波形的特征值。 1.波形测试方法 ? 按照波形测试设备使 用说明连接波形测试 设备。 ? 让发动机怠速运转、 急加速或路试汽车, 使行驶性能或点火不 良等故障现象再现。 ? 并确认各缸信号的幅 值、频率、形状和脉 冲宽度等判定性尺度 是否一致。 ? 分电器点火初级陈列 波形如图所示。 2.波形分析 ? 击穿电压线:击穿电压线: ? 观察各缸点火击穿峰值电 压高度是否相对一致。 ? 任何一缸与其它各缸击穿 电压峰值高度的偏差都意 味着可能有故障存在。 ? 如果一个缸的点火峰值电 压明显比其它缸高出很 多,则说明这个气缸的点 火次级线路中电阻过高, 这可能
11、是点火高压线开路 或阻值太高。 ? 如果一个缸的点 火峰值电压比其 它缸低,则表明 点火高压线短路 或火花塞间隙过 小、火花塞破裂 或污浊。 ? 一般第一缸点火 峰值显示在最左 侧,其它各缸按 点火顺序依次从 左至右排列。 四、分电器初级调整陈列波形四、分电器初级调整陈列波形 ? 该波形(图)的测试内容、 项目和方法与分电器次级 陈列波形完全相同 ? 只是测试时要确认闭合角 是否随发动机的负荷及转 速的变化而改变。 ? 同时,根据缸数 (4、6、8 缸)来调整时基 (水平轴比 例),使得所有气缸峰值都 能同时显示在屏幕上即可。 所有的点火尖峰都应该差 不多见高,任何一个高于 或低于其他的点火尖
12、峰, 都说明点火系统出了故障。 五、分电器初级单缸波形五、分电器初级单缸波形 ? 由于点火燃烧的过程可以通过 次级与初级点火线圈的互感返 回到初级电路,所以点火初级 单缸波形测试一直是行驶性能 检查的有效手段之一。 ? 该波形 (见图)的测试内容、项 目和方法与前面分电器次级单 缸波形完全相同,只是测试时 要确认一下闭合角是否随发动 机的负荷和转速变化而改变。 ? 该波形提供了一个完整的点火 初级波形,它可以使我们观察 气缸的燃烧时间、点活线圈的 状况及点火闭合角。 六、电子点火初级单缸波形六、电子点火初级单缸波形 ? 电子点火初级波 形(见图)的测试对 查出电子点火线 圈的点火故障是 很有效
13、的 ? 由于点火燃烧的 过程可以通过次 级与初级点火线 圈的互感返回到 初级电路,所以 这个点火波形是 非常有用的。 ? 电子点火初级单缸波形 的测试内容、项目和方 法与上述分电器点火初 级单缸波形完全相同。 ? 只是在测试时要确认闭 合角随发动机的转速和 负荷变化而改变的情况 ? 另外,还需要逐个测试 模块组上的每个点火线 圈。 ? 通过初级点火波形可以 观察到在气缸点火时点 火线圈产生的峰值电压。 再见 电控汽车波形分析 空气流量传感器波形分析 旋转翼片式空气流量传感器波形分析旋转翼片式空气流量传感器波形分析 波形检测方法 1.连接好波形测试设 备,探针接信号输出 端子,鳄鱼夹搭铁。 2.
14、关闭所有附属电气 设备,起动发动机, 并使其怠速运转,当 怠速稳定后,检查怠 速时输出信号电压 (图中左侧波形)。做 加速和减速试验,应 有类似图中的波形出 现。 旋转翼片式空气流量传感器 实测波形 3.将发动机转速从怠速加 至节气门全开(加速时不 宜太急),节气门全开后 持续2s,但不要便发动机 超速运转; 4.再将发动机降至怠速运 转,并保持2 s; 5.再从怠速急加速发动机 至节气门全开,然后再关 小节气门使发动机回至怠 速; 6.定住波形。旋转翼片式 空气流量传感器信号波形 波形如图所示。 旋转翼片式空气流量传感器 实测波形 波形分析波形分析 波形的含义及相关说明见图所示。 1.测量出
15、的电压值波形可以参照维修资料进行对比分 析,正常旋转翼片式空气流量传感器怠速时输出电压约 为lV,节气门全开时应超过4V,急减速(急抬加速踏板) 时输出电压并不是非常快地从急加速电压回到怠速电压。 旋转翼 片式空 气流量 传感器 信号波 形分析 通常 (除TOYOTA汽车外) 旋转翼片式空气流量传 感器的输出电压都是随空气流量的增加而升高的。 如果检测结果与上述要求不符,则应更换旋转翼 片式空气流量传感器 2.波形的幅值在气流不变时应保持稳定,一定的 空气流量应有相对的输出电压。当输出电压与气 流不符(可以从波形图中检查出来,而发生这种 情况将使发动机的工作状况明显地受到影响) 时,应更换旋转
16、翼片式空气流量传感器。 3.若波形中有间断性的毛刺出现则说明旋转 翼片式空气流量传感器可变电阻器的碳刷有 小的磨损,用波形分析方法更容易发现可变 电阻器(电位计)的磨损点。 若波形中除了最高点和最低点以外,在平稳 加速过程中有波形平台(电压值在某处出现 停顿),则说明发动机运转时叶片有间歇性 卡滞现象。 出现上述两种情况,应更换旋转翼片式空气 流量传感器。 4.出现图示的向下的毛刺,则表示传感器中有与 搭铁短路或可变电阻器碳刷有间歇性的开路故 障,应更换旋转翼片式空气流量传感器。 5.在急加速时波形中的小尖峰是由于叶片过量摆动 造成的,控制电控单元正是根据这一点来判定加 速加浓信号的,这不是故
17、障,而是正常波形。 故障波形举例 热线(热膜)式空气流量传感器 信号波形分析 热线(热膜)式空气流量传感器 信号波形分析 波形检测方法波形检测方法 1. 连接好波形测试设备, 探针接信号输出端子,鳄 鱼夹搭铁。 2.关闭所有附属电气设备、 起动发动机,并使其怠速 运转,当怠速稳定后,检 查怠速时输出信号电压 (图中左侧波形)。做加速 和减速试验,应有类似图 中的波形出现。 热线式空气流量传感器信号 实测波形 3.将发动机转速从怠速加至节气门全开(加速 过程中节气门应以缓中速打开),节气门全开 后持续2s,但不要使发动机超速运转; 4.再将发动机降至怠速运转,并保持2 s; 5.再从怠速工况急加
18、速发动机至节气门全 开,然后再关小节气门使发动机回至怠速; 6.定住波形,仔细观察空气流量传感器波形。 旋转翼片式空气流量传感器信号波形波形如 图所示。 波 形 分 析 波形的含义及相关说明 参见图示。 1.从维修资料中找出输 出信号电压参考值进行 比较,通常热线(热膜) 式空气流量传感器输出 信号电压范围是从怠速 时超过0.2V变至节气门 全开时超过4V,当急减 速时输出信号电压应比 怠速时的电压稍低。 热线式空气流量传感器 信号波形分析 2.发动机运转时,波形的幅值看上去在不断 地波动,这是正常的,因为热线式空气流量 传感器没有任何运动部件,因此没有惯性, 所以它能快速的对空气流量的变化做
19、出反应。 在加速时波形所看到的杂波实际是在低进气 真空之下各缸进气口上的空气气流脉动,发 动机ECU中的超级处理电路读入后会清除这些 信号,所以这些脉冲没有关系。 3.不同的车型输出电压将有很大的差异,在 怠速时信号电压是否为0.25V也是判断空气流 量传感器好坏的办法,另外,从燃油混合气是 否正常或冒黑烟也可以判断空气流量传感的 好坏。 4.如果信号波形与上述情况不符,或空气流 量传感器在怠速时输出信号电压太高,而 节气门全开时输出信号电压又达不到4V, 则说明空气流量传感器已经损坏; 如果在车辆急加速时空气流量传感器输出 信号电压波形上升缓慢,而在车辆急减速 时空气流量传感器输出信号电压波
20、形下降 缓慢,则说明空气流量传感器的热线(热 膜)脏污。 出现这些情况,均应清洁或更换热线(热 膜)式空气流量传感器 数字式空气流量传感器信号波形分析数字式空气流量传感器信号波形分析 波形检测方法波形检测方法 将波形测试设备探针接空气流量传感器信号 输出端子,鳄鱼夹搭铁。在发动机运转时测 试空气流量传感器输出信号电压波形。数字 式空气流量传感器输出的信号都是频率信 号,根据空气流量传感器的不同,其输出信 号电压波形可以分为高频和低频两种形式, 两种形式空气流量传感器的信号电压波形如 下图所示。 高频型低频型 数字式空气流量传感器 波形分析 波形的含义及相关说明见图所示。 1.波形的幅值大多数应
21、满5V,波形的形状要适当一 致,矩形的拐角和垂直沿的一致性要好,传感器输出 信号电压波形的频率要与发动机转速和空气流量传感 器的比率要一致。 有些车型如通用别克汽车的波形上部左侧的拐角有轻 微的圆滑过渡是正常现象,并不说明传感器损坏 数字式空气流量传感器 信号电压波形分析 2.随着空气流量的增加,传感器 输出信号波形的频率也增加,流 过空气流量传感器的空气越多, 信号向上出现的脉冲频率也就越 高 3.如果信号波形不符合上述要 求,或者脉冲波形有伸长或缩短、 或者有不想要的尖峰和变圆的直 角等,应更换空气流量传感器。 卡门涡旋式空气流量传感器波形分析 卡门涡旋式空气流量传感器的输出方式 也是数字
22、式,但它与其他的数字式输出 空气流量传感器不同,通常数字式空气 流量传感器在空气流量增大时频率也随 之增加。在加速时,卡门涡旋式空气流 量传感器与其他数字式空气流量传感器 不同之处在于它不但频率增加,同时它 的脉冲宽度也改变 波形检测方法波形检测方法 正确连接波形测试设备,起动发动机, 不同转速的情况下进行试验,注意应把 较多的时间用在测试发动机性能有问题 的转速段内,观看波形测试设备。卡门 涡旋式空气流量传感器的输出信号电压 波形如图所示。 卡门涡旋式空气流量传感器的 输出信号电压实测波形 波形分析 1.确信在任何给定的运行方式下,波形的重复性 和精确性在幅值、频率、形状和脉冲宽度等几个 方
23、面的关键参数都是相同的。 2.确信在稳定转速的空气流量的情况下,空气流 量能产生稳定的频率。 3.在大多数情况下,波形的幅值应该满5V,同时 也要按照一致性原则看波形的正确形状,矩形脉 冲的方角及垂直沿。 4.在稳定的空气流量下空气流量传感器产生的频 率也应该是稳定的,不论是什么样的值都应该是 一致的。 5.当这种型号的空气流量传感器工作正 常时,脉冲宽度将随加速的变化而变 化,这是为了加速加浓时,能够向发动 机ECU提供非同步加浓及额外喷油脉冲信 号。 6.所看到的可能的缺陷和不正确的关键 参数是脉冲宽度缩短,不应该有峰尖以 及圆角的产生,这些都会影响发动机性 能和造成排放等问题。 7.如果
24、波形不符合上述要求,则应更换卡 门涡旋式空气流量传感器。 电控汽车波形分析 进气歧管绝对压力传感器波形分析 洪钢 半导体压敏电阻(模拟输出)式半导体压敏电阻(模拟输出)式 进气歧管绝对压力传感器进气歧管绝对压力传感器 信号波形检测、分析信号波形检测、分析 波形检测方法波形检测方法 1. 连接好波形测试设备,探针接传感器信号 输出端子,鳄鱼夹搭铁。 2.关闭所有附属电气设备,起动发动机,并 使其怠速运转,怠速稳定后,检查怠速输出 信号电压(图中左侧波形)。做加速和减速试 验,应有类似图中的波形出现。 3.将发动机转速从怠速加到 油门全开(加速过程中油门应 缓中速打开),并持续约2s, 不宜超速。
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