示波器在維修診斷中的應用
2012-08-15
1.數字示波器在汽車維修中的作用
汽車電子設備的有些信號變化速率是非常快的，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，時有時無，這就需要儀器的測試速度高于故障信號的速度。數字示波器可以滿足這個速度要求，它不僅可以快速捕捉電路信號，還可以用較慢的速度來顯示這些波形，以便維修人員可以一面觀察，一面分析。它還可以用儲存的方式記錄信號波形，可以倒回來觀察已經發生過的快速信號，這就為分析故障提供了極大方便。無論是高速信號(例如：噴油器信號)，還是低速信號(如節氣門位置變化及氧傳感器信號)，用示波器來觀察可以從波形中發現端倪。示波器就像一把尺子，它可以測量計算機系統工作狀況，通過示波器可以觀察到汽車電子系統是如何工作的。
2.示波器在汽車故障案例中的應用
當汽車的電子設備或線路出故障時，就需要維修人員著手采集所有相關的數據。示波器能顯示電路中電子運動的軌跡，其方法是將電壓隨時間的變化以曲線的方式顯示出來，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間變化的情況，就可以判斷電路中到底出了什么問題。要使示波器發揮出最大的功效，就需將所采集到的波形進行對比。
在此列舉幾例，說明示波器是如何幫助我們查找故障原因的。
①東風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，故障現象是間歇性熄火。將示波器連接到發動機控制單元的幾條線路上。圖2中紅色線（通道2）是凸輪軸位置傳感器信號，綠色線（通道3）是曲軸位置傳感器信號，藍線（通道4）、白線（通道5）、紫線（通道6）以及桔黃色線（通道7）分別是4個噴油器的控制信號。這組波形是示波器在發動機即將熄火時記錄下來的。請注意，這時噴油器的噴油順序已經亂了，紫色和桔黃色線顯示噴油器控制信號出現同時噴油的現象。另外，桔黃色線所代表的那一個噴油器相對于其他噴油器來說，在同一段時間里已經開啟2次了。有一點很重要，這就是紅色線所代表的凸輪軸位置信號和綠色線所代表的曲軸位置信號此時并沒有問題。既然已經有了這些信息，我們就來分析一下，以便為下一步的故障排除找出線索。
發動機控制單元的2個主要的定時信號是凸輪軸位置和曲軸位置的輸入信號，這2個信號都正常，沒有故障，所以可以確定不是這2個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啟次數增加，就說明發動機控制單元處于一種清零的狀態。控制單元的清零是內部時鐘或定時信號的錯亂造成的。內部時鐘或定時信號是程序用來計時并在確定的時間內發出工作指令的。當定時信號或邏輯電路的時間信號出問題時，控制發動機主要功能元件的程序就會出錯，其結果就是出現行駛性故障。發動機控制單元進入清零狀態通常有下列幾種原因：內部時鐘錯誤、輸入定時信號錯誤、供電或接地電路故障以及干擾信號進入發動機控制單元。
為了找出被清零的原因，需用示波器對噴油和點火信號同時進行監測。
圖3中，黃色、紅色、綠色和藍色的波形線是噴油器的控制信號，白色、紫色、桔黃色和棕色的波形線是獨立式點火線圈（COP）控制點火的信號。在這組波形中，噴油器的信號與發動機點火信號同步，這一點是關鍵。從這組波形中可以看出故障的原因，請注意黃色線，在靠右邊的位置有一個負的尖峰脈沖信號。
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，從而能更容易地看出波形信號之間的相互關系（圖4）。現在，可以清楚地看出白色線（通道5）與黃色線（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圈點火的信號。
該車的故障原因是點火線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，電流就會走捷徑，也就是說從初級繞組的炭痕流過。由于點火線圈的初級繞組與供電電路、控制電路相連，所以，次級繞組中產生的感應高壓電可以從發動機控制單元的集成電路中找到回路。進入發動機控制單元的高壓電會影響處理器中內部時鐘的工作，其結果是打亂噴油器的噴油順序和噴油時間，從而造成行駛性故障。
請注意：負的尖峰脈沖信號只在一個噴油器的控制電路中出現，當點火線圈的初級繞組和次級繞組間有炭痕時，這個問題很常見。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。點火線圈是負極放電，因為其繞線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火。
在查看波形中雜波或尖峰脈沖時，通常要將所測得的波形信號疊加或者用帶狀圖（或叫曲線圖）的方式顯示信號，這樣就可以與其他波形信號進行實時對比，從而找出故障原因。示波器在觸發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火線圈有問題時造成的。該車故障就是因為有1個點火線圈異常，換了點火線圈后故障就排除了。
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