汽車示波器的使用方法診斷分析

汽車示波器的使用方法診斷分析
在診斷車輛故障時如何快速準確地捕捉到異常現象並找到原因，是解決問題的關鍵，而示波器則是幫助維修人員解決這一問題的重要幫手（圖1）。在此結合示波器在維修診斷中的應用進行簡要分析。

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於故障信號的速度。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麵觀察，一麵分析。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，它可以測量計算機係統工作狀況，通過示波器可以觀察到汽車電子係統是如何工作的。
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於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麼問題。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1.8 VTi轎車，故障現象是間歇性熄火。將示波器連接到發動機控製單元的幾條線路上。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個噴油器的控製信號。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製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於其他噴油器來說，在同一段時間裏已經開啟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並沒有問題。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。

圖2 連接示波器
發動機控製單元的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，就說明發動機控製單元處於一種清零的狀態。控製單元的清零是內部時鍾或定時信號的錯亂造成的。內部時鍾或定時信號是程序用來計時並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，控製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。發動機控製單元進入清零狀態通常有下列幾種原因：內部時鍾錯誤、輸入定時信號錯誤、供電或接地電路故障以及幹擾信號進入發動機控製單元。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 噴油器的控製信號
圖3中，黃色、紅色、綠色和藍色的波形線是噴油器的控製信號，白色、紫色、桔黃色和棕色的波形線是獨立式點火線圈（COP）控製點火的信號。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衝信號。
為了正確地分析這一尖峰脈衝信號，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係（圖4）。現在，可以清楚地看出白色線（通道5）與黃色線（通道1）上的尖峰脈衝信號是對齊的，白色方波信號的下降沿是控製線圈點火的信號。

圖4 雙通道顯示模式
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於炭痕的電阻時，電流就會走捷徑，也就是說從初級繞組的炭痕流過。由於點火線圈的初級繞組與供電電路、控製電路相連，所以，次級繞組中產生的感應高壓電可以從發動機控製單元的集成電路中找到回路。進入發動機控製單元的高壓電會影響處理器中內部時鍾的工作，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：負的尖峰脈衝信號隻在一個噴油器的控製電路中出現，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。這種負的尖峰脈衝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衝時，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衝信號，圖3中的尖峰脈衝信號是在噴油脈衝信號結束後出現的。波形信號中出現負的尖峰脈衝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，換了點火線圈後故障就排除了。
②別克君威行駛中熄火的故障診斷

圖5 即將熄火時采集的波形
一輛2006款別克君威2.5 L轎車，其故障為間歇性熄火故障。這輛車的發動機在車輛行駛時會熄火，過後又能著車，圖5中發動機控製單元的數據是在發動機即將熄火時采集的。黃色線是IC控製信號（在點火模塊與發動機控製單元之間，正常運行情況下向發動機提供燃油控製和計算點火提前角所需的信號），紅色線是旁路控製信號（在起動或IC電路出現異常時，向發動機控製單元提供燃油控製和計算點火提前角所需的信號），綠色、藍色、白色、紫色、桔黃色以及棕色的波形線都是噴油器的控製信號。這組波形顯示：噴油器起初工作正常，接著就出了問題，而且噴油脈寬增大了。這就表明發動機控製單元進入了清零模式。究竟是什麼原因導致發動機控製單元進入清零狀態的？這一點很重要。

圖6 疊加模式的波形
將這組波形設置為疊加的模式，就可以看出它們之間的相互關係（圖6）。將故障發生前的波形放大，請注意旁路控製信號（紅色線）先出問題，然後是IC控製信號（黃色線）出問題。結合該車點火係統工作原理，這種順序表明該故障是由發動機控製單元內部故障引起的，或者是由供電電路，或接地電路的故障引起的。假如IC控製電路先於旁路控製電路出故障，就說明是傳感器出了問題。要判定發動機控製單元進入清零狀態的原因，就需將示波器的探針連接到發動機控製單元的供電電路或接地電路上，並將發生故障時的波形記錄下來。如果供電和接地電路上沒有幹擾信號或尖峰脈衝信號，則故障的原因是發動機控製單元壞了。如果供電和接地電路上有幹擾信號或尖峰脈衝信號，那麼就需將出問題的電路修複。該車在故障發生時供電和接地電路都沒有問題，換一個發動機控製單元並進行匹配就解決問題了。
本文隻是使用示波器的2個例子，示波器在維修中還有很多用途。線路中隻要有電壓存在，示波器就可以派上用場。一旦使用示波器，它就可以使你明白許多有關電學和電子學方麵的東西。示波器能使你快速地了解電子電路的工作狀態。更重要的是，當電子電路出問題時，它能幫你找出問題的根源。