汽车发动机执行器波形的检测与分析

概述随着汽车电子控制技术的飞速发展，越来越多的车辆采用电子控制技术替代机械式的控制方式。目前，大多数车辆都采用微机控制来控制发动机的工作。发动机的燃油喷射系统、点火系统以及其他的辅助控制系统都采用电子控制的方式，从而实现对发动机的精确控制使发动机的各项性能指标得到了极大的提高。通常情况下，发动机的电子控制系统主要由电子控制单元（ECU）、传感器和执行器三个部分组成。因此，作为发动机控制系统的最直接控制部件的执行器起着非常重要的作用。执行器工作的好坏直接影响到发动机的性能甚至导致发动机的故障。因此，我们需要对发动机电子控制系统执行器的工作状态进行准确的检测，从而能够保证发动机的最佳工作状态。在发动机电子控制系统中，执行器受到ECU发出的电子信号控制并向ECU反馈控制信号。因此，只要能够检测出发动机电子控制系统在对执行器控制过程中的电子信号波形，通过观察波形便可以得知执行器的工作是否正常。因此，为适应现代车辆维修的发展，学习汽车执行器波形的检测与分析是非常必要的。本模块的主要内容是学会对发动机的电子控制执行器进行波形的检测与分析，掌握利用波形检测与分析判定汽车故障的技能。模块五执行器波形的检测与分析模块五执行器波形的检测与分析1．喷油器波形的检测与分析2．控制阀波形的检测与分析3．电子点火系统波形的检测与分析汽车发动机执行器波形的检测与分析一、喷油器作用、分类及工作原理1．喷油器是电控燃油系统中一个非常重要的执行元件，它在ECU的控制下，精确的控制喷油量，同时将燃油雾化并喷入进气道或者气缸之中。2．喷油器按其结构特点可分为轴针式喷油器和孔式喷油器两种。3．按电磁线圈阻值又分为低阻喷油器和高阻喷油器两种。4．工作原理：当电磁线圈通电时，线圈产生电磁力，将衔铁吸起并带动针阀离开阀座，同时回位弹簧被压缩，燃油经过并由轴针与喷口的环隙或喷孔中喷出。当电磁线圈断电时，电磁力消失，回位弹簧迅速使针阀关闭，喷油器停止喷油。！小提示通过对工作原理的分析，我们发现喷油器的工作是通过电压或者电流来驱动的。当我们给喷油器接通电压或电流时，喷油器便开始工作。任务5.1喷油驱动器波形检测任务5.1喷油驱动器波形检测二、喷油器的驱动方式分类与特点1．喷油器的驱动方式分为电流驱动与电压驱动两种。2．电流驱动方式：电流驱动指通过ECU中的晶体三极管对流过喷油器电磁线圈的电流进行控制。3．电压驱动方式：电压驱动是指电脑驱动喷油器喷油的电脉冲的电压是恒定的。！小提示由于电流驱动喷油器的喷油器喷油迟滞时间较短，而电压驱动喷油器较长。因此，现代汽车大都采用电流驱动方式。任务5.1喷油驱动器波形检测三、喷油驱动器的定义、分类与工作原理1．喷油驱动器：由控制模块(PCM)里的一个晶体管开关及相应电路组成，它控制着喷油器的开/闭，不同类型的喷油驱动器产生不同的信号波形。2．喷油驱动器主要有四种，分别是：（1）饱和开关型；（2）峰值保持型；（3）脉冲宽度调制型；（4）PNP型；3．喷油驱动器的工作原理：1）电压驱动型：如图所示，采用电压驱动时，由于脉冲电压是恒定的。当VT1导通时，电流流过电磁线圈，使针阀打开；当VT1截止时，针阀关闭，喷油器停止工作。另外，电压驱动没有电流控制回路，流过电磁线圈的电流基本保持不变，导致VT1导通时，流过电磁线圈的电流较小，针阀迟滞时间较长。2）电流驱动型：如图所示，采用电流驱动方式时，喷油器直接ECU连接。ECU通过检测回路中电磁线圈的电流进行控制，当输入脉冲信号时，VT1导通，流过电磁线圈的电流迅速增大，当针阀升至最大升程时，Imax为8A。此时，电流检测电阻回路（A点）电压达到设定值时，ECU便控制三极管VT1在喷油期间，以20MHz的频率交替导通截止，流过电磁线圈的电流便下降为保持针阀开启的电流In，In一般为2A。由于导通开始时，电流可以迅速增大，所以针阀迟滞时间较短，响应特性好，可缩短无效喷油时间。任务5.1喷油驱动器波形检测四、喷油器的检测1．测听检查，操作如图所示：（1）发动机热车后使其怠速运转；（2）用螺丝刀或听诊器测听各缸喷油器工作的声音。任务5.1喷油驱动器波形检测测听判断：若听不见某缸喷油器“嗒嗒”的工作声音，说明该缸喷油器不工作。对此，应检查喷油器控制线路或者测量电磁线圈阻值。若控制线路及阻值正常，则说明喷油器针阀完全卡死，应更换喷油器。如果某缸喷油器的工作声音很小，则说明喷油器工作不正常，可能是针阀卡滞，应做进一步的检查。2．静态检测，操作如图所示：1）喷油器两针脚之间的电阻值。高阻值喷油器阻值一般在13-16欧姆之间，低阻值喷油器阻值一般在2-3欧姆之间；任务5.1喷油驱动器波形检测13-16（2）喷油器插座1号端子与搭铁之间的电压值。若线路与继电器正常，则点火开关打开时，检测电压为蓄电池电压；任务5.1喷油驱动器波形检测搭铁端子（3）喷油器插座2号端子与对应ECU针脚插座之间的信号线是否导通。若ECU到喷油器的线路连接正常，则测量时信号线应导通；任务5.1喷油驱动器波形检测3．断缸检查，操作如图所示：（1）发动机热车后使其怠速运转；（2）依次拔下各缸喷油器的线束插头，使喷油器停止喷油，进行断缸检查。任务5.1喷油驱动器波形检测拔下插头判缸分析：若拔下某缸喷油器线束插头后，发动机转速有明显下降，则说明该缸工作正常；若拔下某缸喷油器线束插头后，发动机转速无明显下降，则说明该缸不工作或者工作不良，应做进一步检查。五、喷油驱动器的波形检测1.饱和开关型喷油驱动器电压波形检测1）测试方法：起动发动机，以2500r/min转速保持2～3min，直至发动机完全热机，同时燃油反馈系统进入闭环，通过观察FSA740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，让变速杆置于停车档或空档，缓慢加速并观察在加速时喷油驱动器喷油持续时间的相应增加。！小提示峰值保持型、脉冲宽度调制型以及PNP型喷油驱动器电压波形检测方法相同。任务5.1喷油驱动器波形检测六、喷油驱动器电压波形分析1.饱和开关型1）波形分析：（1）从进气管中加入丙烷，使混合气变浓，如果系统工作正常，喷油驱动器喷油时间将缩短。（2）造成真空泄漏，使混合气变稀，如果系统工作正常，喷油驱动器喷油时间将延长。（3）提高发动机转速至2500r/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，喷油驱动器的喷油时间性能被调节(改变)得从稍长至稍短。通常喷油驱动器喷油持续时间在正常全浓(高氧传感器电压)至全稀(低氧传感器电压)0．25～0．5ms的范围内变化。任务5.1喷油驱动器波形检测2）故障分析：（1）如果加入丙烷或造成真空泄漏，然后观察喷油驱动器喷油时间的变化，当喷油时间不化，则氧传感器可能损坏。！小提示在检查喷油驱动器喷射时间之前，应该先确认氧传感器是否正常。（2）当燃油反馈控制正常时，喷油驱动器喷射时间会随着驾驶条件和氧传感器输出的信号变化而变化(增加或减少)，通常喷油驱动器的喷射时间大约在怠速时的1～6ms到冷起动或节气门全开时的6～35ms变化。（3）与驾驶状况的要求相比，氧传感器输入电压对喷油驱动器喷射时间的影响相对要小。与输入电脑参数相比，氧传感器的输入电压对控制的作用，更像“燃油修正”仪器。喷油驱动器喷射时间大多数是用空气流量计或进气压力传感器、转速和其他控制模块输入信号计算出来的，输入控制模块的氧传感器电压信号是为了提高催化剂的效率。任务5.1喷油驱动器波形检测！小提示虽然氧传感器在喷油驱动器上只是相对小地改变脉冲宽度，但是这样小的变化就可以区别出行驶性能的好坏以及排放试验的通过或失效。（4）匝数较少的喷油器线圈通常产生较短的关断峰值电压，或甚至不出现尖峰，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30～100V，有些喷油驱动器的峰值被钳位二极管限制在30～60V，可以用尖峰上的平顶代替顶点来确认峰值，在这种情况下匝数少的喷油器线圈并不减少峰值的高度，除非它的线圈匝数太少了。如果所测波形有异常，则应更换喷油器。（5）如果波形显示为一条0V直线，表示驱动器被击穿，此时点火开关接通后喷油器常喷油；如果波形显示为一条电源(12V)直线，表示驱动器断路，此时接通点火开关后喷油器不喷油。任务5.1喷油驱动器波形检测2.峰值保持型：1)波形分析：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，当控制模块打开喷油驱动器时，它对整个电路提供接地。控制模块继续将电路接地(保持波形踪迹在0V)直到检测到流过喷油驱动器的电流达到4A时，控制模块将电流切换到1A（靠限流电阻开关实现），电流减少引起喷油驱动器中的磁场突变，产生类似点火线圈的电压峰值（第一个峰值），剩下的喷油驱动器喷射时间由控制模块继续保持工作，然后它通过完全断开接地电路而关闭喷油驱动器，这就产生了第二个峰值。波形的峰值部分通常不改变它的喷射时间，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，波形的保持部分是控制模块增加或减少开启时间的部分。！小提示当控制模块接地电路打开时，喷油器开始喷射，当控制模块接地电路完全断开时(断开的峰值最高在右侧)喷油器结束喷射，这时读取喷油器的喷射时间，可以计算控制模块从打开到关闭波形的格数来确定喷射时间。任务5.1喷油驱动器波形检测任务5.1喷油驱动器波形检测3.脉冲宽度调制型1)波形分析：从左至右，波形开始在蓄电池电压高度，这表示喷油器关闭。当控制模块打开喷油驱动器时，它提供了一个接地使这个电路构成回路。控制模块继续接地(保持在0V)直到探测到流过喷油器的电流大约4A左右，控制模块靠高速脉冲电路减少电流，在亚洲车型上，磁场收缩的这个部分通常会有一个峰值(左侧峰值)。控制模块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，这就产生了波形右侧的那个峰值。！小提示控制模块打开时，喷油时间开始，控制模块完全断开接地电路时(右侧释放峰值)喷油时间结束4.PNP型！小提示PNP喷油驱动器常见于一些多点燃油喷射(MFI)系统。除了波形方向相反以外，PNP型喷油驱动器与饱和开关型喷油驱动器十分相像。喷油时间开始于控制模块电源开关将电源电路打开时，喷油时间结束于控制模块完全断开控制电路。在波形实例中，喷油器喷油时间刚好是3个格。因为这个实例波形的时基轴为2ms/div，所以喷油时间大约是6ms或精确地说6.07ms。可以从这个图形上观察出燃油反馈控制系统是否工作。任务5.1喷油驱动器波形检测任务5.2发动机控制阀波形检测怠速控制电磁阀波形检测与分析炭罐电磁阀波形检测与分析EGR控制电磁阀波形检测与分析涡轮增压电磁阀波形检测与分析控制阀波形检测与分析一、怠速系统概述1.怠速，通常指的是发动机在无负荷情况下（对外无输出功率，只需克服其内部摩擦阻力），节气门关闭，发动机保持最低稳定转速运转的工况。2.怠速控制系统主要的功能有：①用高怠速实现发动机启动后的快速暖机过程；②自动维持发动机怠速在目标转速下稳定运转（怠速时，负荷的增大与减小以及发动机转速急剧减小到怠速的情况）。3.怠速控制系统的主要组成有传感器、ECU、执行元件，其组成结构如图所示：任务5.2.1怠速控制阀波形检测4.工作原理为：ECU首先根据节气门位置和车速信号判断发动机是否处于怠速工况，然后再根据水温、A/C开关、空挡位置开关等信号计算目标怠速转速，最后和转速传感器信号进行比较后，由怠速执行器调整进气量来控制怠速转速符合目标转速。5.对于电控汽油喷射系统来说，怠速空气量的控制方式分为：旁通空气式和节气门直动式两种。！小提示怠速控制实质是控制怠速时的充气量（进气量）任务5.2.1怠速控制阀波形检测二、旁通空气式怠速控制机构的种类、组成与工作原理旁通空气式的怠速控制机构种类比较多，一般可按结构分为双金属片式、石蜡式、平动电磁阀式、旋转电磁阀式和步进电机式五种。随着汽车电子技术的发展，机械式的双金属片式与石蜡式已经渐渐被淘汰，现在汽车上大多采用可电子控制的电磁阀式和步进电机式。任务5.2.1怠速控制阀波形检测1.平动电磁阀式怠速控制机构