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1、电控汽车波形分析 喷油器波形分析,郝 庆 生,喷油器的控制方式有四种基本类型：饱和开关型峰值保持型脉冲宽度调制型PNP型,特别提醒：不同类型的喷油器产生的波形不同。,饱和开关型(PFI/SFI)喷油器波形分析,饱和开关型喷油器主要在多点燃油喷射系统中使用，在节气门体燃油喷射(TBI)系统上应用不多。当发动机电控单元接地电路接通时，喷油器开始喷油，当发动机ECU断开控制电路时，电磁场会发生突变，这个线圈突变的电磁场产生了峰值。汽车示波器可以用数字的方式在显示屏上与波形一起显示喷油持续时间。,按照波形测试设备操作使用说明书的要求连接好波形测试设备。起动发动机，以2500r/min的转速保持油门2m
2、in3min，直至发动机完全热机。同时使燃油反馈控制系统进入闭环控制状态（可以通过观察波形测试设备上氧传感器的信号确定这一点）。关掉空调和所有附属电器设备。将换档操纵手柄置于停车档或空档。缓慢加速并观察在加速时喷油器的喷油持续时间的相应增加状况。,饱和开关型(PFI/SFI)喷油器波形及分析如图示从进气管中加入丙烷，使混合气变浓，如果系统工作正常，喷油器喷油持续时间将缩短这是由于排气管中的氧传感器此时输出高的电压信号给发动机ECU，试图对浓的混合气进行修正的结果,饱和开关型(PFI/SFI)喷油器波形及分析,人为造成真空泄漏，使混合气变稀，如果系统工作正常，喷油器喷油持续时间将延长这是由于排气
3、管中的氧传感器此时输出低的电压信号给发动机ECU，试图对稀的混合气进行修正的结果将发动机转速提高至2500 r/min，并保持稳定。在许多燃油喷射系统中，当该系统控制混合气时，喷油器的喷油持续时间能被调节(改变)得从稍长至稍短。通常喷油器喷油持续时间在正常全浓(高氧传感器电压)至全稀(低的氧传感器电压)范围内在0.25ms至0.5ms的范围内变化。,加入丙烷或人为造成真空泄漏，然后观察喷油器喷油持续时间的变化时，如果发现喷油持续时间不发生变化，则氧传感器可能损坏。因为如果氧传感器或发动机ECU不能察觉混合气浓度的变化，那么喷油器的喷油持续时间就不能改变。所以，在检查喷油器喷油持续时间之前，应先
4、确认氧传感器是否正常。当燃油反馈控制系统工作正常时，喷油器喷油持续时间会随着驾驶条件和氧传感器输出的信号的变化而变化(增加或减少)。,通常喷油器的喷油持续时间大约在怠速时l ms 6 ms到冷起动或节气门全开时大约6 ms 35 ms之间变化。匝数较少的喷油器线圈通常产生较短的关断峰值电压，甚至不出现尖峰。关断尖峰随不同汽车制造商和发动机系列而不同，正常的范围大约是从30V100V，有些喷油器的峰值被钳位二极管限制在大约30V60V。如果所测波形有异常，则应更换喷油器。,峰值保持（电流控制型，TBI）喷油器波形分析,峰值保持型喷油器主要应用在节气门体(TBI)燃油喷射系统但有少数几种多点喷射(
5、MFI)系统，像通用的2.3L QUAD-4发动机系列、土星1.9L和五十铃1.6L发动机亦采用峰值保持型喷油器。安装在发动机ECU中的峰值保持喷油驱动器被设计成允许大约4A的电流供给喷油器线圈，然后减少电流至约1A以下。峰值保持型喷油器波形测试方法同饱和开关型(PFI/SFI)喷油器的波形测试方法。,通常，一个电磁阀线圈拉动机械元件做初始运动比保持该元件在固定位置需要4倍以上的电流峰值保持驱动器的得名是因为电控单元用4A的电流打开喷油器针阀，而后只用lA的电流使它保持在开启的状态。下图所示为峰值保持型喷油器的正确波形及分析说明,从左至右，波形轨迹从蓄电池电压开始，这表示喷油驱动器关闭，当发动
6、机ECU打开喷油驱动器时，它对整个电路提供接地。,峰值保持型喷油器的,正确波形及分析,发动机ECU继续将电路接地(保持波形轨迹在0V)直到其检测到流过喷油器的电流达到4A时，发动机ECU将电流切换到1A(靠限流电阻开关实现)，这个电流减少引起喷油器中的磁场突变，产生类似点火线圈的电压峰值，剩下的喷油驱动器喷射的时间由电控单元继续保持工作，然后它通过完全断开接地电路，而关闭喷油驱动器，这就在波形右侧产生了第2个峰值。,当发动机ECU接地电路打开时，喷油器开始喷油(波形左侧)，当发动机ECU接地电路完全断开时(断开时峰值最高在右侧)喷油器结束喷油，这时读取喷油器的喷射时间，可以计算发动机ECU从打
7、开到关闭波形的格数来确定喷油持续时间。汽车波形测试设备一般可以将喷油器喷油持续时间的数字显示在显示屏上。也可以在用手工加入丙烷的方法使混合气更浓，或者在造成真空泄漏使它变稀的同时，观察相应喷油持续时间的变化。,波形的峰值部分通常不改变它的喷油持续时间，这是因为流入喷油器的电流和打开针阀的时间是保持不变的波形的保持部分是发动机ECU增加或减少开启时间的部分，峰值保持型喷油器可能引起下列波形结果：加速时，将看到第2个峰尖向右移动，第1个峰尖保持不动；如果发动机在极浓的混合气下运转，能看到2个峰尖顶部靠得很近（下图），这表明发动机ECU试图靠尽可能缩短喷油器喷油持续时间来使混合气变得更稀。,在有些双
8、节气门体燃油喷射系统中，在波形的峰值之间出现许多特殊的振幅式杂波，可能表示发动机ECU中的喷油驱动器有故障故障。,发动机在极浓的混合气下运转时的喷油器波形,脉冲宽度调制型喷油器波形分析,脉冲宽度调制型喷油器用在一些欧洲车型和早期亚洲汽车的多点燃油喷射系统中。脉冲宽度调制型喷油驱动器(安装在发动机ECU内)被设计成允许喷油器线圈流过大约4A的电流，然后再减少大约1A电流，并以高频脉动方式开、关电路。这种类型的喷油器不同于前述峰值保持型喷油器，因为峰值保持型喷油器的限流方法是用一个电阻来降低电流，而脉冲宽度调制型喷油器的限流方法是脉冲开关电路。,波形测试方法同前。脉冲宽度调制型喷油器的波形及分析如
9、图所示。从左至右，波形开始在蓄电池电压高度，这表示喷油器关闭，当发动机ECU打开喷油器时，它提供了一个接地去使电路构成回路。,脉冲宽度调制型喷油器的波形及分析,在亚洲车型上，磁场收缩的这个部分通常会有一个峰值(上图中的左侧峰值)。发动机ECU继续保持开启操作，以便使剩余喷油时间可以继续得到延续。然后它停止脉冲并完全断开接地电路使喷油器关闭，这就产生了上图中所示波形右侧的那个峰值。发动机ECU接地电路打开时，喷油开始，发动机ECU完全断开控制接地电路时，喷油结束。在一些欧洲汽车上，例如美洲虎，它的喷油器波形上只有一个释放峰值，由于峰值钳位二极管作用，第1个峰值(左侧那一个)没有出现。发动机ECU
10、继续接地(保持0V)直到探测到流过喷油器的电流大约4A左右，发动机ECU靠高速脉冲电路减少电流,PNP型喷油器波形检测、分析,PNP型喷油器是由在发动机ECU中操作它们的开关三极管的型式而得名的，一个PNP喷油驱动器的三极管有两个正极管脚和一个负极管脚。PNP的驱动器与其他系统驱动器的区别就在于它的喷油器的脉冲电源端接在负极上。PNP型喷油驱动器的脉冲电源连接到一个已经接地的喷油器上去开关喷油器。几乎所有的喷油驱动器都是NPN型。,它的脉冲接地再接到一个已经有电压供给的喷油器上，流过PNP型喷油器的电流与其他喷油器上的方向相反，这就是为什么PNP型喷油器释放峰值方向相反的原因。PNP型喷油器常
11、见于一些多点燃油喷射（MFI）系统中，通常PNP型喷油器的波形除了方向相反以外，与饱和开关型喷油驱动器的波形十分相像PNP型喷油器的波形和分析如图所示。,PNP型喷油器波形分析,喷油时间开始于发动机ECU电源开关将蓄电池电路打开时，（看波形图左侧），喷油时间结束于发动机ECU完全断开控制电路(释放峰值在右侧)时。汽车波形测试设备一般具有既可图形显示又可数字显示喷油持续时间的功能。也可以从波形上观察出燃油反馈控制系统是否工作，用丙烷去加浓混合气或用造成真空的方法使混合气变稀，然后观察相应的喷油持续时间变化情况。,喷油器电流波形分析,如果怀疑喷油器线圈短路或喷油驱动器有故障，可以用静态测试喷油器的
12、线圈电阻值的方法来判断。更精确的方法是测试动态下流过线圈电流的踪迹或波形，即进行喷油器电流测试。另外在喷油器电流测试时，还可以检查喷油驱动器(发动机ECU中的开关三极管)的工作。喷油驱动器电流极限的测试能够进一步确认发动机ECU中的喷油驱动器的极限电流是否适合，这个测试需要用波形测试设备中的附加电流钳来完成。,具体试验步骤为：起动发动机并在怠速下运转或驾驶汽车使故障出现，如果发动机不能起动，就用起动机带动发动机运转，同时观察波形测试设备上的显示。喷油器电流的波形如图所示。,喷油器电流的波形,波形结果分析：当电流开始流入喷油器时，由喷油器线圈的特定电阻和电感特性，引起波形以一定斜率上升，上升的斜
13、率是判断故障的依据。通常饱和开关型喷油器电流波形大约在以45角上升；通常峰值保持型喷油器波形大约以60角斜率上升。在电流最初流入线圈时，峰值保持型喷油器波形比较陡，这是因为与大多数饱和开关型喷油器相比电流增大了。,峰值保持型喷油器的电流通常大约在4A，而饱和开关型喷油器的电流通常小于2A。若电流开始流入线圈时，电流波形在左侧几乎垂直上升，这就说明喷油器的电阻太小(短路)，这种情况还有可能损坏发动机ECU内的喷油驱动器。另外，也可以通过分析电流波形来检查峰值保持型喷油器的限流电路，在限流喷油器波形中，波形踪迹起始于大约60角并继续上升直到喷油驱动器达到峰值(通常大约为4A)，在这一点上，波形成了
14、一个尖峰(在峰值保持型里的尖峰)，然后几乎是垂直下降至大约稍小于1A。,这里喷油驱动器的“保持”部分是指正在工作着并且保持电流约为1A直到发动机ECU关闭喷油器为止，当电流从线圈中消失时，电流波形慢慢降回零线，参见上图。电流到达峰值的时间以及电流波形的峰值部分通常是不变的，这是因为一个好的喷油器通入电流和打开针阀的时间保持不变(随温度有轻微变化)，发动机ECU操纵喷油器打开的时间就是波形的保持部分。,喷油器起动试验波形分析,该测试主要使用于发动机不能起动的状态。当怀疑没有喷油器脉冲信号时，可以用波形测试设备进行测试。起动发动机，大多数情况下，如果喷油器电路有故障，就一点脉冲信号都没有，可能有两
15、种情况：一种是有一条0V的直线，一种是一条12V电压的水平线(喷油器电源电压)。,对于除PNP型喷油器外的所有电路,波形测试设备显示一条0V直线如果波形测试设备显示一条0V直线,首先应确认:波形测试设备和喷油器连接是否良好;必要的零件(分电器轴、曲轴和凸轮轴等)是运转的;用波形测试设备检查喷油器供电电源电路以及发动机ECU的电源和接地电路，如果喷油器上没有电源电压，检查其他电磁阀(EGR阀和EEC控制阀等)电源电压。,如果喷油器供电电源正常，喷油器线圈可能开路或者喷油器插头损坏，个别情况是发动机ECU中喷油器控制电路频繁接地，代替了推动脉冲，频繁的从喷油器向气缸中喷射燃油，造成发动机淹缸的后果
16、。波形测试设备显示一条12V供电电压水平直线首先确认必要零件(如分电器轴、曲轴和凸轮轴等)是运转良好。如果喷油器供给电压正常，波形测试设备上显示一条喷油器电源电压的水平直线，说明发动机ECU没有提供喷油器的接地。,这可能有以下原因造成:发动机ECU内部或外部接地电路不良，发动机ECU没有收到曲轴、凸轮轴位置传感器传出的发动机转速信号或同步信号，发动机ECU电源故障，发动机ECU内部喷油驱动器损坏。波形测试设备显示有脉冲信号出现确定脉冲信号间幅值、频率、形状及脉冲宽度等判定性尺度都是一致的。十分重要的是确认有足够的喷油器脉冲宽度去供给发动机足够的燃油来起动。,在起动时大多数发动机ECU一般被程序
17、设定会发出6ms35ms的喷油脉冲宽度。通常喷油脉冲宽度超过50 ms燃油会淹缸，并可能阻碍发动机的起动。检查喷油器尖峰高度幅值的一致性和正确性。喷油器释放尖峰应该有正确的高度。如果尖峰异常的短可能说明喷油器线圈短路，可用欧姆表测量喷油器线圈阻值或用电流钳测量喷油器的电流值。或者用电流钳在波形测试设备上分析电流波形，确认波形从对地水平升起的不是太高，太高可能说明喷油器线圈电阻太大或者发动机ECU中喷油器驱动器接地不良。,如果出现在波形测试设备上的波形不正常，应：检查线路和线路插座是否损坏，检查波形测试设备的接线并确认有关零件(分电器轴、曲轴和凸轮轴等)的运转情况。当故障显示在波形测试设备上时摇
18、动线束和插头，这有利于进一步确认喷油器电路的故障原因。,PNP喷油驱动器电路,波形测试设备显示一条电源电压水平直线确认喷油器的插头和喷油器接地接头良好确认必要零件（分电器轴、曲轴和凸轮轴等)运转良好用波形测试设备检查喷油器的接地电路和电控单元的电源及接地电路。比较少见的情况是发动机ECU内部连续对喷油器提供电源，它代替脉冲推动，造成从喷油器连续喷射燃油，这是淹缸的原因。,波形测试设备显示一条位于地线的水平直线首先确认必要的零件(分电器轴、曲轴和凸轮轴等)运转正常。如果喷油器接地正常，则是发动机ECU没有电源脉冲推动控制电路信号输出这可能有以下几种原因造成：发动机ECU没有收到曲轴、凸轮轴位置传
19、感器传出发动机转速信号或同步信号，发动机ECU内部或外部电源电路损坏，发动机ECU接地不良，发动机内部喷油驱动器损坏。,电控汽车波形分析 怠速控制阀、活性炭罐清洗电磁阀、EGR控制电磁阀波形分析,李东江,怠速控制阀波形分析,波形检测方法按照波形测试设备使用说明连接波形测试设备。使发动机怠速运转并将附属设备（空调、风扇和刮水器等）打开或关闭。对于装有自动变速器的汽车还应该将换档操纵手柄在停车档（P）与前进档（D）之间进行切换，使发动机的负荷发生变化，从而使发动机ECU输给怠速控制阀的控制信号改变，获得怠速控制阀波形（如图）。,几种典型的怠速控制阀波形示例,波形分析各种怠速控制阀的波形的幅值、频率
20、、形状和脉冲宽度等判定性尺度都在正确的范围内，并且应该有可重复性和一致性。,确认当发动机ECU的控制命令信号改变时，怠速控制阀有反应，并且发动机转速也跟着改变，观察有无下列情况出现：当附属电气设备的开关开启、闭合或自动变速器出档、入档时，发动机ECU的怠速控制输出命令将改变；怠速改变时，怠速控制阀应开闭旁通气道。若怠速不变，应怀疑怠速控制阀损坏或旁通气道堵塞。在诊断怠速控制阀和控制电路之前，应首先确定节气门开关自如，最低怠速符合车型技术要求，检查有无真空泄漏或不合适的空气泄漏。,活性炭罐清洗电磁阀波形分析,波形检测方法确认从油箱到活性炭罐和进气管的油气管路完好无损并安装正确。按照波形测试设备使
21、用说明连接波形测试设备起动发动机，并保持在2500r/min的转速下运转2min3min，直到发动机完全暖机，燃油反馈控制系统进入闭环控制状态（可以通过观察波形测试设备上的氧传感器信号电压波形确认该状态）。关闭所有的附加电气设备，将汽车处于停车档（P）或空档（N）的位置，顶起驱动轮或在汽车行驶的同时观察活性炭罐清洗电磁阀的波形。活性炭罐清洗电磁阀的波形如图所示。,波形分析,活性炭罐清洗电磁阀波形的幅值、频率、形状和脉冲宽度等判定性尺度都应在正确的范围内，并且应该有可重复性,在活性炭罐电磁阀参与工作时应有信号波形。,活性炭罐清洗电磁阀的波形,汽车一旦达到预定的车速，发动机ECU便开始用可变的脉宽
22、调制信号控制活性炭罐清洗电磁阀去打开清洗阀。当汽车减速时，该信号应该停止，同时活性炭罐清洗电磁阀应该关闭。（几乎任何时候，当上述条件满足时，该过程都会发生。）可能发现的故障和在波形上可能看到的判定性尺度的偏差是波形尖峰高度变短（这说明活性炭罐清洗电磁阀有断路故障），或完全没有信号（波形为一条直线，这说明发动机ECU有故障，或发动机ECU没有接收到清洗活性炭罐的条件信号，这可能是导线或导线连接器有故障）。,废气再循环（EGR）控制电磁阀波形分析,波形检测方法在进行废气再循环（EGR）控制电磁阀波形测试之前，应首先确认进气歧管、废气再循环阀真空电动机和真空电磁阀的连接管路完好无损，且连接正确和无真
23、空泄漏；确定废气再循环（EGR）阀隔膜能保持适度的真空；确认废气再循环（EGR）的通道清洁畅通，没有由于内部积碳造成堵塞，确保在进行废气再循环（EGR）时，废气能真正进入燃烧室。,正确连接波形测试设备，起动发动机，并保持在2500r/min的转速下运转2min3min，直到发动机完全暖机，燃油反馈控制系统进入闭环控制状态（可以通过观察波形测试设备上的氧传感器信号电压波形确认上述状态）。关闭所有的附加电气设备，然后正常驾驶汽车：从完全停止到起动、缓加速、急加速、巡行行驶和减速。获得废气再循环（EGR）控制电磁阀波形。废气再循环（EGR）控制电磁阀的波形如图所示。,波形分析,废气再循环（EGR）控
24、制电磁阀波形的幅值、频率、形状和脉冲宽度等判定性尺度都应在正确的范围内，并且应该有可重复性,在废气再循环进行时应有信号波形。发动机达到废气再循环工作的条件时，发动机ECU应该开始用变化的脉宽调制信号控制电磁阀工作。,废气再循环（EGR）控制电磁阀波形,在加速时废气再循环的要求特别高，车辆在怠速和减速时，控制信号应该中断，废气再循环控制电磁阀关闭，废气再循环系统停止工作。可能发现的故障和在波形上可能看到的判定性尺度的偏差是波形尖峰高度变短（这说明废气再循环控制电磁阀线圈有断路故障），或完全没有信号（这说明发动机ECU的废气再循环控制条件没有满足，或者可能是导线或导线连接器有故障）。注意：许多汽车要在汽车开始行驶或无制动的驾驶过程中，废气再循环控制系统才进入工作状态，否则发动机ECU就不会输出废气再循环控制电磁阀控制信号，也就测不出废气再循环控制电磁阀波形。,谢谢！,
