淺析示波器在公交電控系統(tǒng)故障診斷中的應(yīng)用

論文專業(yè)：汽車維修論文題目：淺析示波器在公交車輛電控系統(tǒng)故障診斷中的應(yīng)用摘要：本文主要闡述了示波器診斷故障的工作原理，以及如何利用示波器采集各種電控元件信號(hào)波形的方法；通過分析其信號(hào)波形對(duì)其性能及故障進(jìn)行準(zhǔn)確的診斷，從而迅速準(zhǔn)確的解決各種疑難的電控故障。關(guān)鍵詞：示波器、電控元件、傳感器、執(zhí)行器、波形、電控故障現(xiàn)代汽車電子控制系統(tǒng)基本由傳感器、電子控制器（ECU）、執(zhí)行器和控制程序軟件等部分組成。借助2008年奧運(yùn)會(huì)和60周年國(guó)慶契機(jī)，北京公交獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展，公交車輛采用了大批先進(jìn)的汽車電子技術(shù)，車輛上的電子元件及電子控制系統(tǒng)日益增加。依維柯、康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)、艾里遜變速箱、ECAS電子空氣懸掛系統(tǒng)、伊卡璐斯、虎伯拉絞接系統(tǒng)、CAN總線等電子技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于公交車輛上，但電控系統(tǒng)的復(fù)雜性及由此產(chǎn)生的電控故障，也給維修人員提出了更多的挑戰(zhàn)。單憑維修人員的傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)或單一解碼器診斷已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，示波器已經(jīng)成為維修人員在汽車電控故障診斷方面必備的診斷工具。隨著公交車輛運(yùn)行里程數(shù)的增加，電控系統(tǒng)故障呈現(xiàn)出不確定性、易發(fā)性、復(fù)雜性等特點(diǎn)。按照故障程度的大小，可將其分為：硬故障（電子元件結(jié)構(gòu)損壞導(dǎo)致的故障，一般這種故障可用解碼器讀取數(shù)據(jù)流及故障碼即可診斷出故障原因，通過示波器可發(fā)現(xiàn)信號(hào)波形與理論值偏差大，易于發(fā)現(xiàn)）和軟故障（泛指特性的變異，一般幅值小，變化緩慢，故障表現(xiàn)為時(shí)有時(shí)無，通過解碼器讀取數(shù)據(jù)流時(shí)，看不出數(shù)據(jù)的波動(dòng)，不易找到故障部位）。解碼器在診斷硬故障方面具有較高的效率和準(zhǔn)確性，而在軟故障方面則愛莫能助。汽車示波器則為汽車修理技術(shù)人員快速判斷汽車電控軟故障提供了有力的工具。1示波器診斷故障的原理1．1五種基本類型的電子信號(hào)汽車上電子控制系統(tǒng)的電子信號(hào)基本類型有五種，有人把這五種基本的汽車電子信號(hào)稱為“五要素”?！拔逡亍笨梢钥闯墒强刂葡到y(tǒng)中各個(gè)傳感器、執(zhí)行器、控制電腦和其他設(shè)備之間相互通訊的基本語言，就像英語的字母，它們都有不同的“發(fā)音”。正是“五要素”各自不同的特點(diǎn)，構(gòu)成了用于不同通信的目的。當(dāng)今汽車電子信號(hào)的五大基本類型：1.1.1直流（DC）信號(hào)在汽車中產(chǎn)生直流（DC）信號(hào)的裝置有蓄電池、PCM（提供傳感器參考電壓）以及各種模擬傳感器，如：各種溫度傳感器。1.1.2交流（AC）在汽車中產(chǎn)生交流（AC）信號(hào)的裝置有：凸輪軸位置傳感器、爆震傳感器等。1.1.3頻率調(diào)制信號(hào)在汽車中產(chǎn)生可變頻率信號(hào)的裝置有：進(jìn)氣壓力傳感器、霍爾式凸輪軸位置和曲軸位置傳感器等。1.1.4脈寬調(diào)制信號(hào)在汽車中產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號(hào)的電路或裝置有：噴油器、怠速控制馬達(dá)等。1.1.5串行數(shù)據(jù)（多路）信號(hào)若汽車中具備有自診斷能力和其他串行數(shù)據(jù)傳輸能力的控制模塊，則串行數(shù)據(jù)是由動(dòng)力控制模塊（PCM），車身控制模塊（BCM）和防滑制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）或其控制模塊產(chǎn)生的。1.2汽車電子信號(hào)的五種判定依據(jù)汽車電子信號(hào)的“五要素”——直流、交流、頻率調(diào)制、脈寬調(diào)制和串行數(shù)據(jù)信號(hào)是通過五“判據(jù)”，即五種判定尺度來加以識(shí)別。根據(jù)五要素的判定特征，五種信號(hào)可以用五種判定特征加以識(shí)別。五個(gè)判定依據(jù)是：1、幅值：電子信號(hào)在一定點(diǎn)上的即時(shí)電壓；2、頻率：電子信號(hào)在兩個(gè)事件或循環(huán)之間的時(shí)間，一般指每秒的循環(huán)數(shù)（HZ）；3、形狀：電子信號(hào)的外形特征；它的曲線、輪廓和上升沿、下降沿等；4、脈沖寬度：電子信號(hào)所占的時(shí)間或占空比；5、陣列：組成專門信息信號(hào)的重復(fù)方式。每個(gè)“五要素”電子信號(hào)都可以用五種判定尺度中的一個(gè)或多個(gè)特征組成。圖1顯示五個(gè)判定依據(jù)與五種類型的相關(guān)連帶關(guān)系。汽車示波器可以采集到電子信號(hào)的五種判定依據(jù)，采集的信號(hào)可以用來判定被測(cè)試的電子元器件信號(hào)的準(zhǔn)確度及其性能好壞。電控系統(tǒng)從損壞狀態(tài)到被修復(fù)狀態(tài)，在示波器上顯示的波形總是在上述五種判定參數(shù)上發(fā)上劇烈的變化。分析電子元器件信號(hào)的五種判定參數(shù)變化狀況，就能夠及時(shí)的準(zhǔn)確的分析出信號(hào)波形是否正常。通過波形分析可進(jìn)一步檢查出電控系統(tǒng)中傳感器、執(zhí)行器、控制電腦以及電路各部分的故障，也可以用來驗(yàn)證修理工作完成后的工作是否正常。2、示波器在電控故障診斷中的應(yīng)用2.1故障現(xiàn)象BK6111CNGZ2車型發(fā)動(dòng)機(jī)（裝配依維柯燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)）故障燈亮，怠速不穩(wěn)，發(fā)動(dòng)機(jī)無力，掛檔走車，發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。通過依維柯專用解碼器PT-01讀取故障碼，故障碼有：1、6缸點(diǎn)火線圈故障。2.2故障原因分析①、1、6缸點(diǎn)火線圈工作失效；②點(diǎn)火線圈線路故障；③ECU控制1、6缸點(diǎn)火線圈電路故障；④曲軸轉(zhuǎn)速傳感器或凸輪軸位置傳感器工作失效；⑤進(jìn)氣壓力傳感器工作失效；⑥怠速開關(guān)失效；⑦共軌壓力傳感器工作失效。2.3波形采集與分析通過常規(guī)數(shù)據(jù)流分析處理后，上述故障依然存在，此時(shí)應(yīng)借助示波器對(duì)相關(guān)電子元件電子信號(hào)進(jìn)行采集并加以分析。2.3.1、波形采集方法將示波器探針與傳感器信號(hào)輸出端相接，鱷魚夾搭鐵，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，怠速運(yùn)轉(zhuǎn),而后加速或按照行駛性能發(fā)生故障的需要駕駛等,獲得波形。本故障應(yīng)采集點(diǎn)火電源波形、曲軸轉(zhuǎn)速信號(hào)波形、凸輪軸信號(hào)波形、怠速開關(guān)脈沖信號(hào)。2、波形分析點(diǎn)火電源波形分析：點(diǎn)火電源波形在汽車行駛時(shí)，波形有一向下突起的波峰（接近16V電壓）如下圖1；而曲軸轉(zhuǎn)速信號(hào)有一明顯的峰值突變，一個(gè)周期后，又出現(xiàn)同樣現(xiàn)象，如下圖2。圖2：發(fā)動(dòng)機(jī)熄火時(shí)檢測(cè)到的電火電源波形4、點(diǎn)火電源波形分析：正常的點(diǎn)火電源波形應(yīng)該是一條穩(wěn)定的直線信號(hào)，電壓值應(yīng)該穩(wěn)定在24V左右。通過該波形可發(fā)現(xiàn)，在掛檔走車時(shí)，點(diǎn)火電源電壓有一向下突起的波峰，造成發(fā)動(dòng)機(jī)ECU點(diǎn)火電源供電不足，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)ECU不能正常工作，造成發(fā)動(dòng)機(jī)滅車。根據(jù)此波形，檢查點(diǎn)火電源電路，包括點(diǎn)火開關(guān)、點(diǎn)火繼電器及ECU點(diǎn)火信號(hào)之間線束，發(fā)現(xiàn)點(diǎn)火開關(guān)與點(diǎn)火繼電器之間的線束阻值偏大，超出汽車線束規(guī)定的范圍內(nèi)，造成汽車大功率用電時(shí)，不能承受較大電流，造成發(fā)動(dòng)機(jī)ECU暫時(shí)性斷電，更換該段線束，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)掛檔走車，故障想象消失，發(fā)動(dòng)機(jī)突突及故障碼依然存在。5、曲軸轉(zhuǎn)速信號(hào)波形分析：磁脈沖式曲軸及凸輪軸位置傳感器信號(hào)波形典型的磁脈沖式轉(zhuǎn)速傳感器波形依維柯燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速傳感器是電磁式，其信號(hào)為正弦信號(hào)，峰值電壓與轉(zhuǎn)速成正比，怠速時(shí)峰值電壓一般為17V左右。且在相同轉(zhuǎn)速下，其峰值電壓應(yīng)相差不大。但該車經(jīng)示波器檢測(cè)到的波形如下，在一個(gè)周期內(nèi)有一個(gè)明顯的峰值變化，峰值變化大大超過了標(biāo)準(zhǔn)的峰值電壓值。這種現(xiàn)象往往是由于發(fā)動(dòng)機(jī)信號(hào)觸發(fā)輪與轉(zhuǎn)速傳感器之間的間隙發(fā)生了突變或某個(gè)信號(hào)齒輪間存在異物，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)曲軸傳感器外觀無損壞也無污物，檢查信號(hào)盤時(shí)，信號(hào)盤兩寬齒附件信號(hào)輪變形，造成曲軸轉(zhuǎn)速傳感器與該處距離太近，從而引起信號(hào)的突變，造成1、6缸上止點(diǎn)正時(shí)信號(hào)與ECU設(shè)置的程序不符，ECU通過自診斷程序，判定1、6缸工作不正常。更換信號(hào)盤后，故障解決。圖2：發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)，檢測(cè)到的曲軸轉(zhuǎn)速信號(hào)波形四、小結(jié)總之，隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，先進(jìn)的電子技術(shù)在公交車輛上得到越來越廣泛的運(yùn)用。公交車輛故障診斷方法也將變得多樣化，單獨(dú)依靠一種診斷手段進(jìn)行故障診斷，將會(huì)給我們帶來許多局限性，除了借助各種專用的解碼器外，示波器將越來越廣泛的運(yùn)用到電子控制系統(tǒng)故障診斷。電子系統(tǒng)的增加，造成電子信號(hào)相互干擾增多，利用示波器進(jìn)行各種電子信號(hào)分析，既可以排除雜波干擾，還能準(zhǔn)確判斷故障點(diǎn)，提高故障診斷的準(zhǔn)確率。在疑難故障及軟故障方面，示波器的作用更不能忽視，解碼器提供的數(shù)據(jù)流往往不能準(zhǔn)確的反映軟故障發(fā)生時(shí)各種參數(shù)，但是通過示波器缺可以監(jiān)視到這些疑難故障潛在的故障點(diǎn)。要充分發(fā)揮示波器的作用，必須具備高素質(zhì)的維修人員，其對(duì)電控系統(tǒng)及傳感器、執(zhí)行器相關(guān)工作原理、技術(shù)參數(shù)都應(yīng)有充分的了解。參考文獻(xiàn)［1］張西振.發(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù)［M］機(jī)械工業(yè)出版社,2004［2］(美)B.霍萊姆比克.汽車電氣與電子系統(tǒng).徐鳴,譯.［M］機(jī)械工業(yè)出版社,1998［3］舒華,姚國(guó)平.汽車電子控制技術(shù)［M］人名交通出版社,2004［4］朱軍.電子控制發(fā)動(dòng)機(jī)電路波形分析［M］機(jī)械工業(yè)出版社