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波形的方法；通過分析其信號波形對其性能及故障進行準確的診斷，從而迅速準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年奧運會和60周年國慶契機，北京公交獲得了長足的發(fā)展，公交車輛采用了大批先進的汽車電子技術(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)動機電子控制系統(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)驗或單一解碼器診斷已經(jīng)遠遠不夠，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。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)為時有時無，通過解碼器讀取數(shù)據(jù)流時，看不出數(shù)據(jù)的波動，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汽車上電子控制系統(tǒng)的電子信號基本類型有五種，有人把這五種基本的汽車電子信號稱為“五要素”?！拔逡亍笨梢钥闯墒强刂葡到y(tǒng)中各個傳感器、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，構(gòu)成了用于不同通信的目的。當今汽車電子信號的五大基本類型：1.1.1直流（DC）信號在汽車中產(chǎn)生直流（DC）信號的裝置有蓄電池、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)制信號在汽車中產(chǎn)生可變頻率信號的裝置有：進氣壓力傳感器、霍爾式凸輪軸位置和曲軸位置傳感器等。1.1.4脈寬調(diào)制信號在汽車中產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號的電路或裝置有：噴油器、怠速控制馬達等。1.1.5串行數(shù)據(jù)（多路）信號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)是由動力控制模塊（PCM），車身控制模塊（BCM）和防滑制動系統(tǒng)（ABS）或其控制模塊產(chǎn)生的。1.2汽車電子信號的五種判定依據(jù)汽車電子信號的“五要素”——直流、交流、頻率調(diào)制、脈寬調(diào)制和串行數(shù)據(jù)信號是通過五“判據(jù)”，即五種判定尺度來加以識別。根據(jù)五要素的判定特征，五種信號可以用五種判定特征加以識別。五個判定依據(jù)是：1、幅值：電子信號在一定點上的即時電壓；2、頻率：電子信號在兩個事件或循環(huán)之間的時間，一般指每秒的循環(huán)數(shù)（HZ）；3、形狀：電子信號的外形特征；它的曲線、輪廓和上升沿、下降沿等；4、脈沖寬度：電子信號所占的時間或占空比；5、陣列：組成專門信息信號的重復(fù)方式。每個“五要素”電子信號都可以用五種判定尺度中的一個或多個特征組成。圖1顯示五個判定依據(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的五種判定依據(jù)，采集的信號可以用來判定被測試的電子元器件信號的準確度及其性能好壞。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的五種判定參數(shù)變化狀況，就能夠及時的準確的分析出信號波形是否正常。通過波形分析可進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)動機（裝配依維柯燃氣發(fā)動機）故障燈亮，怠速不穩(wěn)，發(fā)動機無力，掛檔走車，發(fā)動機熄火。通過依維柯專用解碼器PT-01讀取故障碼，故障碼有：1、6缸點火線圈故障。2.2故障原因分析①、1、6缸點火線圈工作失效；②點火線圈線路故障；③ECU控制1、6缸點火線圈電路故障；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，此時應(yīng)借助示波器對相關(guān)電子元件電子信號進行采集并加以分析。2.3.1、波形采集方法將示波器探針與傳感器信號輸出端相接，鱷魚夾搭鐵，啟動發(fā)動機，怠速運轉(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)采集點火電源波形、曲軸轉(zhuǎn)速信號波形、凸輪軸信號波形、怠速開關(guān)脈沖信號。2、波形分析點火電源波形分析：點火電源波形在汽車行駛時，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)速信號有一明顯的峰值突變，一個周期后，又出現(xiàn)同樣現(xiàn)象，如下圖2。圖2：發(fā)動機熄火時檢測到的電火電源波形4、點火電源波形分析：正常的點火電源波形應(yīng)該是一條穩(wěn)定的直線信號，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，點火電源電壓有一向下突起的波峰，造成發(fā)動機ECU點火電源供電不足，此時發(fā)動機ECU不能正常工作，造成發(fā)動機滅車。根據(jù)此波形，檢查點火電源電路，包括點火開關(guān)、點火繼電器及ECU點火信號之間線束，發(fā)現(xiàn)點火開關(guān)與點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，不能承受較大電流，造成發(fā)動機ECU暫時性斷電，更換該段線束，啟動發(fā)動機掛檔走車，故障想象消失，發(fā)動機突突及故障碼依然存在。5、曲軸轉(zhuǎn)速信號波形分析：磁脈沖式曲軸及凸輪軸位置傳感器信號波形典型的磁脈沖式轉(zhuǎn)速傳感器波形依維柯燃氣發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)速傳感器是電磁式，其信號為正弦信號，峰值電壓與轉(zhuǎn)速成正比，怠速時峰值電壓一般為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)示波器檢測到的波形如下，在一個周期內(nèi)有一個明顯的峰值變化，峰值變化大大超過了標準的峰值電壓值。這種現(xiàn)象往往是由于發(fā)動機信號觸發(fā)輪與轉(zhuǎn)速傳感器之間的間隙發(fā)生了突變或某個信號齒輪間存在異物，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)曲軸傳感器外觀無損壞也無污物，檢查信號盤時，信號盤兩寬齒附件信號輪變形，造成曲軸轉(zhuǎn)速傳感器與該處距離太近，從而引起信號的突變，造成1、6缸上止點正時信號與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。更換信號盤后，故障解決。圖2：發(fā)動機怠速時，檢測到的曲軸轉(zhuǎn)速信號波形四、小結(jié)總之，隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，先進的電子技術(shù)在公交車輛上得到越來越廣泛的運用。公交車輛故障診斷方法也將變得多樣化，單獨依靠一種診斷手段進行故障診斷，將會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，造成電子信號相互干擾增多，利用示波器進行各種電子信號分析，既可以排除雜波干擾，還能準確判斷故障點，提高故障診斷的準確率。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)流往往不能準確的反映軟故障發(fā)生時各種參數(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。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［1］張西振.發(fā)動機電控技術(shù)［M］機械工業(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］機械工業(yè)出版社,1998［3］舒華,姚國平.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)動機電路波形分析［M］機械工業(yè)出版社