示波器在汽车维修诊断中的应用案例

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示波器在维修诊断中的应用

作为维修人员，在诊断车辆故障时如何快速准确地捕捉到异常现象并找到原因，是解决问题的关键，而示波器则是帮助维修人员解决这一问题的重要帮手(图1)。在此结合示波器在维修诊断中的应用进行简要分析。

1.数字示波器在汽车维修中的作用

汽车电子设备的有些信号变化速率是非常快的，变化周期达到千分之一秒，通常测试仪器的扫描速度应该是被测信号的5～10倍。许多故障信号是间歇的，时有时无，这就需要仪器的测试速度高于故障信号的速度。数字示波器可以满足这个速度要求，它不仅可以快速捕捉电路信号，还可以用较慢的速度来显示这些波形，以便维修人员可以一面观察，一面分析。它还可以用储存的方式记录信号波形，可以倒回来观察已经发生过的快速信号，这就为分析故障提供了极大方便。无论是高速信号(例如：喷油器信号)，还是低速信号(如节气门位置变化及氧传感器信号)，用示波器来观察可以从波形中发现端倪。示波器就像一把尺子，它可以测量计算机系统工作状况，通过示波器可以观察到汽车电子系统是如何工作的。

2.示波器在汽车故障案例中的应用

当汽车的电子设备或线路出故障时，就需要维修人员着手采集所有相关的数据。示波器能显示电路中电子运动的轨迹，其方法是将电压随时间的变化以曲线的方式显示出来，所示电压的大小取决于电路中的电流和电阻。根据示波器上电压随时间变化的情况，就可以判断电路中到底出了什么问题。要使示波器发挥出最大的功效，就需将所采集到的波形进行对比。

在此列举几例，说明示波器是如何帮助我们查找故障原因的。

①东风本田思域间歇性熄火的诊断

一辆2006年款的本田思域1.8VTi轿车，故障现象是间歇性熄火。将示波器连接到发动机控制单元的几条线路上。图2中红色线(通道2)是凸轮轴位置传感器信号，绿色线(通道3)是曲轴位置传感器信号，蓝线(通道4)、白线(通道5)、紫线(通道6)以及桔黄色线(通道7)分别是4个喷油器的控制信号。这组波形是示波器在发动机即将熄火时记录下来的。请注意，这时喷油器的喷油顺序已经乱了，紫色和桔黄色线显示喷油器控制信号出现同时喷油的现象。另外，桔黄色线所代表的那一个喷油器相对于其他喷油器来说，在同一段时间里已经开启2次了。有一点很重要，这就是红色线所代表的凸轮轴位置信号和绿色线所代表的曲轴位置信号此时并没有问题。既然已经有了这些信息，我们就来分析一下，以便为下一步的故障排除找出线索。

发动机控制单元的2个主要的定时信号是凸轮轴位置和曲轴位置的输入信号，这2个信号都正常，没有故障，所以可以确定不是这2个信号导致喷油不正常故障的。一旦喷油器喷油顺序错乱以及开启次数增加，就说明发动机控制单元处于一种清零的状态。控制单元的清零是内部时钟或定时信号的错乱造成的。内部时钟或定时信号是程序用来计时并在确定的时间内发出工作指令的。当定时信号或逻辑电路的时间信号出问题时，控制发动机主要功能元件的程序就会出错，其结果就是出现行驶性故障。发动机控制单元进入清零状态通常有下列几种原因：内部时钟错误、输入定时信号错误、供电或接地电路故障以及干扰信号进入发动机控制单元。


为了找出被清零的原因，需用示波器对喷油和点火信号同时进行监测。

图3中，黄色、红色、绿色和蓝色的波形线是喷油器的控制信号，白色、紫色、桔黄色和棕色的波形线是独立式点火线圈(COP)控制点火的信号。在这组波形中，喷油器的信号与发动机点火信号同步，这一点是关键。从这组波形中可以看出故障的原因，请注意黄色线，在靠右边的位置有一个负的尖峰脉冲信号。

为了正确地分析这一尖峰脉冲信号，需将示波器设置为双通道显示模式，这样就可以使波形叠加起来，从而能更容易地看出波形信号之间的相互关系(图4)。现在，可以清楚地看出白色线(通道5)与黄色线(通道1)上的尖峰脉冲信号是对齐的，白色方波信号的下降沿是控制线圈点火的信号。

该车的故障原因是点火线圈的初级绕组和次级绕组之间有炭痕。当火花塞电极间的电阻大于炭痕的电阻时，电流就会走捷径，也就是说从初级绕组的炭痕流过。由于点火线圈的初级绕组与供电电路、控制电路相连，所以，次级绕组中产生的感应高压电可以从发动机控制单元的集成电路中找到回路。进入发动机控制单元的高压电会影响处理器中内部时钟的工作，其结果是打乱喷油器的喷油顺序和喷油时间，从而造成行驶性故障。

请注意：负的尖峰脉冲信号只在一个喷油器的控制电路中出现，当点火线圈的初级绕组和次级绕组间有炭痕时，这个问题很常见。这种负的尖峰脉冲信号通常都出现在喷油器的波形信号中。点火线圈是负极放电，因为其绕线方法是使火花塞的中心电极为负极，侧电极为正极。原因是绝缘的中心电极可以保持很高的工作温度，高温容易使电子在火花塞电极间击穿间隙点火。

在查看波形中杂波或尖峰脉冲时，通常要将所测得的波形信号叠加或者用带状图(或叫曲线图)的方式显示信号，这样就可以与其他波形信号进行实时对比，从而找出故障原因。示波器在触发模式下显示不出尖峰脉冲信号，图3中的尖峰脉冲信号是在喷油脉冲信号结束后出现的。波形信号中出现负的尖峰脉冲信号大多是点火线圈有问题时造成的。该车故障就是因为有1个点火线圈异常，换了点火线圈后故障就排除了。

②别克君威行驶中熄火的故障诊断

一辆2006款别克君威2.5L轿车，其故障为间歇性熄火故障。这辆车的发动机在车辆行驶时会熄火，过后又能着车，图5中发动机控制单元的数据是在发动机即将熄火时采集的。黄色线是IC控制信号(在点火模块与发动机控制单元之间，正常运行情况下向发动机提供燃油控制和计算点火提前角所需的信号)，红色线是旁路控制信号(在起动或IC电路出现异常时，向发动机控制单元提供燃油控制和计算点火提前角所需的信号)，绿色、蓝色、白色、紫色、桔黄色以及棕色的波形线都是喷油器的控制信号。这组波形显示：喷油器起初工作正常，接着就出了问题，而且喷油脉宽增大了。这就表明发动机控制单元进入了清零模式。究竟是什么原因导致发动机控制单元进入清零状态的？这一点很重要。

将这组波形设置为叠加的模式，就可以看出它们之间的相互关系(图6)。将故障发生前的波形放大，请注意旁路控制信号(红色线)先出问题，然后是IC控制信号(黄色线)出问题。结合该车点火系统工作原理，这种顺序表明该故障是由发动机控制单元内部故障引起的，或者是由供电电路，或接地电路的故障引起的。

假如IC控制电路先于旁路控制电路出故障，就说明是传感器出了问题。要判定发动机控制单元进入清零状态的原因，就需将示波器的探针连接到发动机控制单元的供电电路或接地电路上，并将发生故障时的波形记录下来。如果供电和接地电路上没有干扰信号或尖峰脉冲信号，则故障的原因是发动机控制单元坏了。如果供电和接地电路上有干扰信号或尖峰脉冲信号，那么就需将出问题的电路修复。该车在故障发生时供电和接地电路都没有问题，换一个发动机控制单元并进行匹配就解决问题了。

本文只是使用示波器的2个例子，示波器在维修中还有很多用途。线路中只要有电压存在，示波器就可以派上用场。一旦使用示波器，它就可以使你明白许多有关电学和电子学方面的东西。示波器能使你快速地了解电子电路的工作状态。更重要的是，当电子电路出问题时，它能帮你找出问题的根源。