示波器在汽車(chē)維修診斷中的應用案例
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作為維修人員，在診斷車(chē)輛故障時(shí)如何快速準確地捕捉到異?，F象并找到原因，是解決問(wèn)題的關(guān)鍵，而示波器則是幫助維修人員解決這一問(wèn)題的重要幫手(圖1)。在此結合示波器在維修診斷中的應用進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。
1.數字示波器在汽車(chē)維修中的作用
汽車(chē)電子設備的有些信號變化速率是非?？斓?，變化周期達到千分之一秒，通常測試儀器的掃描速度應該是被測信號的5～10倍。許多故障信號是間歇的，時(shí)有時(shí)無(wú)，這就需要儀器的測試速度高于故障信號的速度。數字示波器可以滿(mǎn)足這個(gè)速度要求，它不僅可以快速捕捉電路信號，還可以用較慢的速度來(lái)顯示這些波形，以便維修人員可以一面觀(guān)察，一面分析。它還可以用儲存的方式記錄信號波形，可以倒回來(lái)觀(guān)察已經(jīng)發(fā)生過(guò)的快速信號，這就為分析故障提供了極大方便。無(wú)論是高速信號(例如：噴油器信號)，還是低速信號(如節氣門(mén)位置變化及氧傳感器信號)，用示波器來(lái)觀(guān)察可以從波形中發(fā)現端倪。示波器就像一把尺子，它可以測量計算機系統工作狀況，通過(guò)示波器可以觀(guān)察到汽車(chē)電子系統是如何工作的。
當汽車(chē)的電子設備或線(xiàn)路出故障時(shí)，就需要維修人員著(zhù)手采集所有相關(guān)的數據。示波器能顯示電路中電子運動(dòng)的軌跡，其方法是將電壓隨時(shí)間的變化以曲線(xiàn)的方式顯示出來(lái)，所示電壓的大小取決于電路中的電流和電阻。根據示波器上電壓隨時(shí)間變化的情況，就可以判斷電路中到底出了什么問(wèn)題。要使示波器發(fā)揮出最大的功效，就需將所采集到的波形進(jìn)行對比。
在此列舉幾例，說(shuō)明示波器是如何幫助我們查找故障原因的。
①東風(fēng)本田思域間歇性熄火的診斷
一輛2006年款的本田思域1.8VTi轎車(chē)，故障現象是間歇性熄火。將示波器連接到發(fā)動(dòng)機控制單元的幾條線(xiàn)路上。圖2中紅色線(xiàn)(通道2)是凸輪軸位置傳感器信號，綠色線(xiàn)(通道3)是曲軸位置傳感器信號，藍線(xiàn)(通道4)、白線(xiàn)(通道5)、紫線(xiàn)(通道6)以及桔黃色線(xiàn)(通道7)分別是4個(gè)噴油器的控制信號。這組波形是示波器在發(fā)動(dòng)機即將熄火時(shí)記錄下來(lái)的。請注意，這時(shí)噴油器的噴油順序已經(jīng)亂了，紫色和桔黃色線(xiàn)顯示噴油器控制信號出現同時(shí)噴油的現象。另外，桔黃色線(xiàn)所代表的那一個(gè)噴油器相對于其他噴油器來(lái)說(shuō)，在同一段時(shí)間里已經(jīng)開(kāi)啟2次了。有一點(diǎn)很重要，這就是紅色線(xiàn)所代表的凸輪軸位置信號和綠色線(xiàn)所代表的曲軸位置信號此時(shí)并沒(méi)有問(wèn)題。既然已經(jīng)有了這些信息，我們就來(lái)分析一下，以便為下一步的故障排除找出線(xiàn)索。
發(fā)動(dòng)機控制單元的2個(gè)主要的定時(shí)信號是凸輪軸位置和曲軸位置的輸入信號，這2個(gè)信號都正常，沒(méi)有故障，所以可以確定不是這2個(gè)信號導致噴油不正常故障的。一旦噴油器噴油順序錯亂以及開(kāi)啟次數增加，就說(shuō)明發(fā)動(dòng)機控制單元處于一種清零的狀態(tài)?？刂茊卧那辶闶莾炔繒r(shí)鐘或定時(shí)信號的錯亂造成的。內部時(shí)鐘或定時(shí)信號是程序用來(lái)計時(shí)并在確定的時(shí)間內發(fā)出工作指令的。當定時(shí)信號或邏輯電路的時(shí)間信號出問(wèn)題時(shí)，控制發(fā)動(dòng)機主要功能元件的程序就會(huì )出錯，其結果就是出現行駛性故障。發(fā)動(dòng)機控制單元進(jìn)入清零狀態(tài)通常有下列幾種原因：內部時(shí)鐘錯誤、輸入定時(shí)信號錯誤、供電或接地電路故障以及干擾信號進(jìn)入發(fā)動(dòng)機控制單元。
為了找出被清零的原因，需用示波器對噴油和點(diǎn)火信號同時(shí)進(jìn)行監測。
圖3中，黃色、紅色、綠色和藍色的波形線(xiàn)是噴油器的控制信號，白色、紫色、桔黃色和棕色的波形線(xiàn)是獨立式點(diǎn)火線(xiàn)圈(COP)控制點(diǎn)火的信號。在這組波形中，噴油器的信號與發(fā)動(dòng)機點(diǎn)火信號同步，這一點(diǎn)是關(guān)鍵。從這組波形中可以看出故障的原因，請注意黃色線(xiàn)，在靠右邊的位置有一個(gè)負的尖峰脈沖信號。
為了正確地分析這一尖峰脈沖信號，需將示波器設置為雙通道顯示模式，這樣就可以使波形疊加起來(lái)，從而能更容易地看出波形信號之間的相互關(guān)系(圖4)?，F在，可以清楚地看出白色線(xiàn)(通道5)與黃色線(xiàn)(通道1)上的尖峰脈沖信號是對齊的，白色方波信號的下降沿是控制線(xiàn)圈點(diǎn)火的信號。
該車(chē)的故障原因是點(diǎn)火線(xiàn)圈的初級繞組和次級繞組之間有炭痕。當火花塞電極間的電阻大于炭痕的電阻時(shí)，電流就會(huì )走捷徑，也就是說(shuō)從初級繞組的炭痕流過(guò)。由于點(diǎn)火線(xiàn)圈的初級繞組與供電電路、控制電路相連，所以，次級繞組中產(chǎn)生的感應高壓電可以從發(fā)動(dòng)機控制單元的集成電路中找到回路。進(jìn)入發(fā)動(dòng)機控制單元的高壓電會(huì )影響處理器中內部時(shí)鐘的工作，其結果是打亂噴油器的噴油順序和噴油時(shí)間，從而造成行駛性故障。
請注意：負的尖峰脈沖信號只在一個(gè)噴油器的控制電路中出現，當點(diǎn)火線(xiàn)圈的初級繞組和次級繞組間有炭痕時(shí)，這個(gè)問(wèn)題很常見(jiàn)。這種負的尖峰脈沖信號通常都出現在噴油器的波形信號中。點(diǎn)火線(xiàn)圈是負極放電，因為其繞線(xiàn)方法是使火花塞的中心電極為負極，側電極為正極。原因是絕緣的中心電極可以保持很高的工作溫度，高溫容易使電子在火花塞電極間擊穿間隙點(diǎn)火。
在查看波形中雜波或尖峰脈沖時(shí)，通常要將所測得的波形信號疊加或者用帶狀圖(或叫曲線(xiàn)圖)的方式顯示信號，這樣就可以與其他波形信號進(jìn)行實(shí)時(shí)對比，從而找出故障原因。示波器在觸發(fā)模式下顯示不出尖峰脈沖信號，圖3中的尖峰脈沖信號是在噴油脈沖信號結束后出現的。波形信號中出現負的尖峰脈沖信號大多是點(diǎn)火線(xiàn)圈有問(wèn)題時(shí)造成的。該車(chē)故障就是因為有1個(gè)點(diǎn)火線(xiàn)圈異常，換了點(diǎn)火線(xiàn)圈后故障就排除了。
②別克君威行駛中熄火的故障診斷
一輛2006款別克君威2.5L轎車(chē)，其故障為間歇性熄火故障。這輛車(chē)的發(fā)動(dòng)機在車(chē)輛行駛時(shí)會(huì )熄火，過(guò)后又能著(zhù)車(chē)，圖5中發(fā)動(dòng)機控制單元的數據是在發(fā)動(dòng)機即將熄火時(shí)采集的。黃色線(xiàn)是IC控制信號(在點(diǎn)火模塊與發(fā)動(dòng)機控制單元之間，正常運行情況下向發(fā)動(dòng)機提供燃油控制和計算點(diǎn)火提前角所需的信號)，紅色線(xiàn)是旁路控制信號(在起動(dòng)或IC電路出現異常時(shí)，向發(fā)動(dòng)機控制單元提供燃油控制和計算點(diǎn)火提前角所需的信號)，綠色、藍色、白色、紫色、桔黃色以及棕色的波形線(xiàn)都是噴油器的控制信號。這組波形顯示：噴油器起初工作正常，接著(zhù)就出了問(wèn)題，而且噴油脈寬增大了。這就表明發(fā)動(dòng)機控制單元進(jìn)入了清零模式。究竟是什么原因導致發(fā)動(dòng)機控制單元進(jìn)入清零狀態(tài)的？這一點(diǎn)很重要。
將這組波形設置為疊加的模式，就可以看出它們之間的相互關(guān)系(圖6)。將故障發(fā)生前的波形放大，請注意旁路控制信號(紅色線(xiàn))先出問(wèn)題，然后是IC控制信號(黃色線(xiàn))出問(wèn)題。結合該車(chē)點(diǎn)火系統工作原理，這種順序表明該故障是由發(fā)動(dòng)機控制單元內部故障引起的，或者是由供電電路，或接地電路的故障引起的。
假如IC控制電路先于旁路控制電路出故障，就說(shuō)明是傳感器出了問(wèn)題。要判定發(fā)動(dòng)機控制單元進(jìn)入清零狀態(tài)的原因，就需將示波器的探針連接到發(fā)動(dòng)機控制單元的供電電路或接地電路上，并將發(fā)生故障時(shí)的波形記錄下來(lái)。如果供電和接地電路上沒(méi)有干擾信號或尖峰脈沖信號，則故障的原因是發(fā)動(dòng)機控制單元壞了。如果供電和接地電路上有干擾信號或尖峰脈沖信號，那么就需將出問(wèn)題的電路修復。該車(chē)在故障發(fā)生時(shí)供電和接地電路都沒(méi)有問(wèn)題，換一個(gè)發(fā)動(dòng)機控制單元并進(jìn)行匹配就解決問(wèn)題了。
本文只是使用示波器的2個(gè)例子，示波器在維修中還有很多用途。線(xiàn)路中只要有電壓存在，示波器就可以派上用場(chǎng)。一旦使用示波器，它就可以使你明白許多有關(guān)電學(xué)和電子學(xué)方面的東西。示波器能使你快速地了解電子電路的工作狀態(tài)。更重要的是，當電子電路出問(wèn)題時(shí)，它能幫你找出問(wèn)題的根源。
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