柴油共軌與天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)波形分析

1、柴油共軌與天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)柴油共軌與天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)波形分析波形分析海勤電控（重工）維修部什么是波形分析以及所需的設(shè)備什么是波形分析以及所需的設(shè)備l所測(cè)量的信號(hào)隨著時(shí)間的變化而形成的曲線，以信號(hào)值為縱坐標(biāo)，以時(shí)間為橫坐標(biāo)。l設(shè)備：1、數(shù)字示波器 2、故障診斷儀利用示波器進(jìn)行波形分析的要點(diǎn)l主要是對(duì)電路進(jìn)行波形分析l包括： 電壓與時(shí)間 電流與時(shí)間的波形顯示注：顯示電流與時(shí)間關(guān)系時(shí)，需要用與示波器匹 配的電流鉗。 汽車電控系統(tǒng)中信號(hào)的5要素l1直流信號(hào)l如電瓶電壓、電腦板所輸出的傳感器的參考電壓。l產(chǎn)生直流信號(hào)的傳感器，主要有溫度類傳感器溫度類傳感器（水溫、燃油溫度、進(jìn)氣溫度、燃?xì)鉁囟龋?、?jié)氣門位置、壓力

2、類傳感器節(jié)氣門位置、壓力類傳感器（進(jìn)氣壓力傳感器、機(jī)油壓力傳感器、燃油壓力傳感器、共軌壓力傳感器等）。2交流信號(hào)l以磁電類傳感器為主，主要包括： 車速傳感器、 曲軸傳感器、凸輪軸傳感器 另外還有爆震傳感器，其波形如下：3頻率信號(hào)l1數(shù)字式空氣流量計(jì)l2數(shù)字式進(jìn)氣壓力傳感器l3霍爾傳感器（車速、曲軸、凸輪軸）4脈沖調(diào)制信號(hào)1點(diǎn)火線圈初級(jí)2電子點(diǎn)火正時(shí)電路3廢氣再循環(huán)閥控制4噴嘴5電磁閥5串行通訊信號(hào)與CAN信號(hào)電子信號(hào)判定依據(jù)電子信號(hào)判定依據(jù)l1幅度：波形中的電壓的最大值、最小值、平均值。l2頻率：信號(hào)波形的變化節(jié)奏，高頻信號(hào)波形密，低頻信號(hào)波形疏。l3形狀：波形的外表形狀，三角波、正弦波、方波

3、、尖脈沖。l4脈寬：波形在時(shí)間坐標(biāo)上，從下降沿到上升沿的時(shí)間間隔。l5陣列：串行數(shù)據(jù)信號(hào)的高低電平組成的時(shí)序波形汽車傳感器波形汽車傳感器波形直流模擬信號(hào)直流模擬信號(hào)l主要指輸出信號(hào)電壓在0-5V連續(xù)變化的直流電壓傳感器的波形。l這樣的傳感器主要有：l進(jìn)氣壓力與溫度傳感器l水溫傳感器l軌壓傳感器l節(jié)氣門位置傳感器（天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)）進(jìn)氣壓力與溫度傳感器進(jìn)氣壓力與溫度傳感器進(jìn)氣壓力與溫度傳感器進(jìn)氣壓力與溫度傳感器l進(jìn)氣壓力傳感器進(jìn)氣壓力傳感器 (藍(lán)色軌跡藍(lán)色軌跡) 的電壓表示渦輪增壓器的增壓壓力。在怠速時(shí)，它大約為1.5伏；當(dāng)節(jié)氣門開啟，且渦輪速度增加，它迅速上升到2.6伏。怠速時(shí)的電壓是主機(jī)廠指定的

4、，而最大的電壓取決于發(fā)動(dòng)機(jī)加速程度和渦輪增壓器產(chǎn)生的壓力程度。進(jìn)氣溫度溫度傳感器進(jìn)氣溫度溫度傳感器 (紅色軌跡紅色軌跡) 的電壓隨進(jìn)氣溫度的改變而波動(dòng)，因?yàn)橥ㄟ^中冷器空氣速度增加。導(dǎo)致空氣流動(dòng)，增加溫度增加，電壓降低（負(fù)溫度系數(shù)傳感器）。 進(jìn)氣壓力與節(jié)氣門開度波形進(jìn)氣壓力與節(jié)氣門開度波形軌壓傳感器軌壓傳感器軌壓傳感器軌壓傳感器l 波形從左邊開始，鑰匙開啟時(shí)，電壓是0.5V，對(duì)應(yīng)壓力是0 bar。傳感器進(jìn)行合理性檢查：它正常時(shí)讀數(shù)不應(yīng)該是0V，如果是0V，就有故障。l起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)后，電壓上升到約1.3V，對(duì)應(yīng)約280 bar，怠速時(shí)的常規(guī)值。l油門踏板踩到底，PCM立即增加燃油將發(fā)動(dòng)機(jī)加速到速度紅

5、線，這是由PCM保持的。然后電壓退回到一個(gè)低值，約2.5V，直到松開踏板回到怠速，此時(shí)電壓退回到1.3V，跟開始時(shí)一樣。l關(guān)閉鑰匙，發(fā)動(dòng)機(jī)停止。在波形右端斷電前的信號(hào)慢慢下降到0.5V，用時(shí)大約10秒。如果電壓很快下降，即殘余壓力泄放得太快，這可能表示系統(tǒng)有問題。例如，噴油嘴泄漏、油泵泄漏。這個(gè)測(cè)試是在沒有負(fù)載的發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行的。在全負(fù)載發(fā)動(dòng)機(jī)上，波形的中間部分會(huì)上升超過2.5V。但它不會(huì)超過4.5V，因?yàn)檫@代表約1600 bar。同樣，這也是傳感器合理性檢查：如果電壓達(dá)到5V （傳感器供電電壓），傳感器自身有故障。 節(jié)氣門位置傳感器節(jié)氣門位置傳感器節(jié)氣門驅(qū)動(dòng)電機(jī)波形節(jié)氣門驅(qū)動(dòng)電機(jī)波形節(jié)氣門電機(jī)

6、驅(qū)動(dòng)測(cè)試節(jié)氣門電機(jī)驅(qū)動(dòng)測(cè)試l節(jié)氣門控制器就是一個(gè)將正負(fù)極反轉(zhuǎn)功能應(yīng)用到極致的汽車應(yīng)用例子之一。l上圖圖向展示了節(jié)氣門電機(jī)運(yùn)行的過程以及測(cè)量電壓的極性在節(jié)氣門從關(guān)閉到全開過程中是如何轉(zhuǎn)換的。l示波器測(cè)試探頭跨接在節(jié)氣門電機(jī)兩端，并且與車身地沒有相對(duì)電壓，將對(duì)其信號(hào)沒有任何影響，也不會(huì)影響節(jié)氣門的運(yùn)轉(zhuǎn)。 H橋橋節(jié)氣門電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路節(jié)氣門電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路益康天然氣系統(tǒng)電子節(jié)氣門驅(qū)動(dòng)益康天然氣系統(tǒng)電子節(jié)氣門驅(qū)動(dòng)伍德沃德電子節(jié)氣門電機(jī)驅(qū)動(dòng)電伍德沃德電子節(jié)氣門電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路在其內(nèi)部，與益康不同路在其內(nèi)部，與益康不同直流頻率調(diào)制信號(hào)直流頻率調(diào)制信號(hào)l霍爾效應(yīng)傳感器輸出的直流開關(guān)頻率l數(shù)字式空氣流量計(jì)，頻率的大小與空

7、氣流量及進(jìn)氣壓力的對(duì)應(yīng)關(guān)系l下圖為常見的凸輪軸波形：慶鈴慶鈴100P怠速時(shí)空氣流量計(jì)波形怠速時(shí)空氣流量計(jì)波形慶鈴慶鈴100P中速時(shí)空氣流量計(jì)波形中速時(shí)空氣流量計(jì)波形交流與頻率調(diào)制信號(hào)交流與頻率調(diào)制信號(hào)l主要是磁電類傳感器產(chǎn)生的交流頻率信號(hào)，一般在02KHZ范圍內(nèi)。l判斷依據(jù)：頻率大小數(shù)值與轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角位置的關(guān)系以及波形和峰值的大小。l主要有：l曲軸位置傳感器l凸輪軸位置傳感器濰柴濰柴WP10曲軸與凸輪軸信號(hào)曲軸與凸輪軸信號(hào)磁電式曲軸信號(hào)與霍爾式凸輪軸磁電式曲軸信號(hào)與霍爾式凸輪軸信號(hào)波形圖信號(hào)波形圖執(zhí)行器波形分類執(zhí)行器波形分類l汽車電子控制系統(tǒng)中的執(zhí)行器主要是由電感線圈構(gòu)成的，如噴油器、繼電器、電

8、磁閥等。分為直流開關(guān)信號(hào)和直流脈寬調(diào)制信號(hào)兩種。l執(zhí)行器信號(hào)波形主要表現(xiàn)為電磁線圈在直流電激勵(lì)下穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)電壓波形，主要判定依據(jù)為脈沖寬度和占空比在電流關(guān)斷時(shí)的反向感應(yīng)電壓的峰值大小及波形。1直流開關(guān)信號(hào)直流開關(guān)信號(hào)l工作在開或關(guān)狀態(tài)電磁閥的電壓波形。例如自動(dòng)變速器換擋電磁閥從關(guān)閉到打開的波形。2直流脈寬調(diào)制信號(hào)直流脈寬調(diào)制信號(hào)l主要指控制脈沖寬度的電壓信號(hào)（例如天然氣噴氣嘴）和控制占空比的電磁閥電壓波形（例如渦輪增壓、廢氣再循環(huán)）。噴油器（天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)）噴油器（天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)）信號(hào)波形信號(hào)波形共軌柴油機(jī)噴油器驅(qū)動(dòng)電壓波形共軌柴油機(jī)噴油器驅(qū)動(dòng)電壓波形共軌噴油器驅(qū)動(dòng)電流波形（濰柴）共軌噴油器驅(qū)動(dòng)電

9、流波形（濰柴）壓電晶體噴油器電流波形壓電晶體噴油器電流波形1怠速壓電晶體噴油器電流波形壓電晶體噴油器電流波形2l轉(zhuǎn)速增加壓電晶體噴油器電流波形壓電晶體噴油器電流波形3l超速壓電晶體工作原理壓電晶體工作原理1l圖 1 顯示沒有供應(yīng)電壓時(shí)的壓電元件堆，l圖 2 顯示接通供應(yīng)電壓時(shí)壓電元件堆高度增加。 壓電晶體工作原理壓電晶體工作原理2l 一旦壓電元件堆處于噴油嘴開啟位置，它不需要繼續(xù)給它供應(yīng)電壓并保持在開啟狀態(tài)，直到收到關(guān)閉指令。“開啟” 和“關(guān)閉”指令是波形里的正向和負(fù)向的電流尖峰。由于這個(gè)原因，絕不在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)斷開噴油嘴多插頭。 如果噴油嘴在開啟狀態(tài)，它會(huì)用柴油液壓鎖住發(fā)動(dòng)機(jī)。 如果控制模塊

10、檢測(cè)到噴油嘴或驅(qū)動(dòng)電路有任何故障，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)熄火。 壓力控制閥（華泰圣達(dá)菲）波形壓力控制閥（華泰圣達(dá)菲）波形計(jì)量單元波形計(jì)量單元波形二次點(diǎn)火波形二次點(diǎn)火波形二次點(diǎn)火波形二次點(diǎn)火波形寬帶氧傳感器波形分析（伍德）寬帶氧傳感器波形分析（伍德）氧傳感器加熱電阻的測(cè)量氧傳感器加熱電阻的測(cè)量氧傳感器校準(zhǔn)電路電阻值氧傳感器校準(zhǔn)電路電阻值 l校準(zhǔn)電阻器在生產(chǎn)時(shí)安裝在氧傳感器連接器上，以確保所有空燃比情況下的傳感器都具有良好的精確性。 線路連接線路連接l1、連接A通道藍(lán)色的測(cè)試引線到與氧傳感器的接口端子1相連的通用引線上，黑色的接地線連接到氧傳感器的接口端子5 的通用引線上（在這里我們能夠獲得測(cè)量單元電壓）。l2

11、、連接B通道紅色測(cè)試引線到與氧傳感器接口端子6相連的通用引線上，并且黑色的接地線連接到氧傳感器接口端子2上（在這里我們能夠獲得泵單元電壓）。l3、連接C通道綠色測(cè)試引線到與氧傳感器接口端子3相連的通用引線上，并且黑色的接地線連接到氧傳感器接口端子4上（在這里我們能夠獲得氧傳感器加熱元件的控制電壓）。l4、連接20/60安的電流鉗到示波器的D通道，將鉗子夾在連接到氧傳感器接口端子4上的通用引線周圍（在這里我們能夠獲得氧傳感器加熱元件的電流）。波形顯示波形顯示波形分析波形分析1l通道A指示氧傳感器測(cè)量單元的電壓值。l發(fā)動(dòng)機(jī)怠速中：發(fā)動(dòng)機(jī)怠速中：氧傳感器測(cè)量單元電壓應(yīng)該保持穩(wěn)定在450mV附近，不管

12、發(fā)動(dòng)機(jī)燃油條件如何。l通道B指示氧傳感器泵單元的電壓。l發(fā)動(dòng)機(jī)怠速中：發(fā)動(dòng)機(jī)怠速中：氧傳感器泵單元電壓增加還是下降取決于在排放系統(tǒng)中測(cè)量的氧含量水平。在正常的運(yùn)行條件下，電壓會(huì)保持不變?yōu)?V，這表明正確的理論計(jì)量空燃比為14.7:1（lambda 1.0）。l泵單元電壓值有以下特性：lLambda1.0(濃濃)泵單元電壓增長(zhǎng)。泵單元電壓增長(zhǎng)。波形分析波形分析2lWOT（節(jié)氣門全開）瞬時(shí)試驗(yàn)（節(jié)氣門全開）瞬時(shí)試驗(yàn)：l在WOT（+30mV）時(shí)泵單元電壓有一段很小的上升，這是因?yàn)樵诩铀僭鰸鈺r(shí)排氣系統(tǒng)中氧含量下降（氧氣被泵入測(cè)量室中） l超速斷油：超速斷油：l表示發(fā)動(dòng)機(jī)在超速斷油的條件下，泵單元電壓會(huì)

13、發(fā)生下降（-158mV）。排氣系統(tǒng)中的氧含量因此也會(huì)增長(zhǎng)。（氧氣被泵出測(cè)量室中）。 波形分析波形分析3l發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行中發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行中：確認(rèn)加熱器電路的最大電流 l發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行中發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行中：加熱器電路電壓從0V轉(zhuǎn)換到約24V，這確認(rèn)氧傳感器加熱元件的PWM控制功能良好（2Hz）。 K線波形線波形K線特點(diǎn)線特點(diǎn)l注意注意 1: K-Line 信息不同于 CAN 信息，因?yàn)镃AN總是一次性發(fā)送整個(gè)信息，而K線可能要分開幾部分發(fā)送。l注意注意 2: CAN Bus 網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)穩(wěn)定的通信網(wǎng)絡(luò)和汽車運(yùn)行時(shí)的診斷網(wǎng)絡(luò)。K 線僅支持診斷設(shè)備。然而，當(dāng)沒連接診斷儀器，K 線的線路可能被其它ECM以不同的波特率和不同

14、的時(shí)間模式用作通信。 CAN通訊波形通訊波形CAN通訊特征通訊特征l兩個(gè)信號(hào)對(duì)等但是反向，它們的幅值一樣。信號(hào)邊緣清晰，并且與另外一邊的信號(hào)一致。這表明 CANbus 可以在節(jié)點(diǎn)與 CAN 控制單元之間通訊。該項(xiàng)測(cè)試可以證明 CAN 總線的完整性，如果某個(gè)節(jié)點(diǎn)沒有正確反應(yīng)，這就意味著故障可能出現(xiàn)在 ECU 本身。l余下的總線應(yīng)該正常工作。 FlexRay 總線波形總線波形 寶馬、克萊斯勒、德爾福、摩托羅拉聯(lián)合開發(fā)寶馬、克萊斯勒、德爾福、摩托羅拉聯(lián)合開發(fā)FlexRay總線特點(diǎn)總線特點(diǎn)l在這里可以清晰地看到兩個(gè)信號(hào)的大小相同方向性反, 同時(shí)擁有相同的振幅.，而且兩個(gè)波形邊緣都很整齊. 該圖顯示了F

15、lexRay網(wǎng)絡(luò)正在節(jié)點(diǎn)和FlexRay控制單元之間進(jìn)行通訊。該測(cè)試可以證實(shí)在FlexRay網(wǎng)絡(luò)總線這一點(diǎn)上的完整性。如果某個(gè)節(jié)點(diǎn) ECU 沒有正確的反應(yīng), 那很可能就是ECU本身的故障.其他的總線應(yīng)該工作正常 作為最后檢查，有必要對(duì)FlexRay網(wǎng)絡(luò)的ECU連接頭的信號(hào)進(jìn)行檢查.在同一總線上，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)都是一樣的。 LIN 總線波形總線波形LIN定義定義lLIN 通訊總線已經(jīng)普遍應(yīng)用在,現(xiàn)代裝備 CAN 總線汽車上，它本質(zhì)上是一個(gè)用來控制低速非安全系統(tǒng)的低速單線串行數(shù)據(jù)總線（實(shí)際上是 CAN 總線的輔助總線）。l例如車窗，車鏡，門鎖，電子座椅，空調(diào)系統(tǒng) . LIN 總線因?yàn)槠涞统杀驹絹碓綇V泛使用，而且它可以減少監(jiān)督 CAN 網(wǎng)絡(luò)總線負(fù)荷 LIN總線特點(diǎn)總線特點(diǎn)l