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电控汽油喷射系统的波形分析山东交通学院吴际璋各种传感器的波形显示和波形分析，是电测量和判断故障，最有效的手段。汽车用的示波器，是快速判断电器元件故障的有力工具，能及时地抓住电器元件瞬间发生的微小变化，进而诊断出难以发现的瞬间故障，下图，为常见的一种汽车用示波器。一、利用波形分析的优点：（一）电控系统的工作是否正常（如点火系统）；（二）某个电元件瞬间故障的所在；（三）显示电子信号的全貌，形象、连续、准确。二、电子信号的类型—共分五种类型：（一）直流（DC）信号：电压和电流方向，都不随时间变化的信号。如：CTS、ATS、油温传感器、TPS、EGR位置传感器等。1、直流脉冲信号—电压在高、低电平间大幅度的跳变信号。2、直流波动信号—电压变化，电流方向不变的信号。如：发电机输出电压。（二）交流（AC）信号：电压和电流方向，都随时间变化的信号。循环变化一周的时间，叫“周期”T（S）。一秒内循环变化的周期，叫“频率”f。频率和周期是互为倒数关系：f=1/T。如：磁电式转速、车速、轮速传感器、曲轴位置传感器、KNK等。（三）频率信号：一秒内循环变化的周期数信号，为频率信号。即每秒的循环数（Hz）或每秒波形周期数（ms）。如：热线（热膜）AFS、MAP、光电式传感器HL传感器等。（四）脉宽信号：即：信号周期的比值“占空比”（%）。其负电压部分的宽度，叫“脉宽”（ms）。如：INJ、IAC、各种电磁阀、点火线圈初级等。（五）串行数据信号：自诊系统的多路数据流和网络信号。三、波形好坏的五种依据：1、幅值—电子信号在一定点上的即时电压，或最高和最低的差值。2、频率—电子信号1s的循环数（Hz）。3、脉冲宽度—电子信号所占的时间（ms）或占空比（%）。4、形状—电子信号的外形特征（曲线、轮廓、上升沿、下降沿、分界线）。5、阵列—电子信号的重复方式。如下表：要求：发动机稳定工况下，不允许信号数据异常；信号形状不应有：中断、杂波、毛刺、平台、拐角异常等现象。否则，为传感器或电元件失效。四、各种传感器和电元件的标准波形：（一）磁电式曲轴位置、凸轮轴位置、转速、车速、轮速传感器的波形—为交变尖波信号，幅值与频率和转速成正比。要求：（1）幅值电压应一致；（2）波形上下应对称；（3）幅值、频率与转速成正比；（4）否则：为缺齿、气隙过大、退磁、磁棒上有铁屑、线圈断路等故障。实例：磁电式曲轴位置传感器波形。（二）霍尔式曲轴位置、凸轮轴位置、转速、车速传感器的波形：为矩形方波，是开关型信号。频率与转速成正比，电压幅值不变。要求：（1）一个脉冲到另一个脉冲的时间不变；（2）上下沿拐角一致；（3）幅值均等；（4）频率随转速而变；（5）否则，传感器己损坏。实例：霍尔式曲轴位置传感器的波形：（三）光电式曲轴位置、转速传感器的波形：低频率的IGT/NE信号，为脉冲矩形方波；高频率的SP信号，为园角形方波，都为开关型的信号。其光电管最怕脏和漏光。要求：同霍尔式传感器内容。实例：光电式曲轴位置转速传感器的波形。（四）进气压力传感器（MAP）波形：半导体压敏电阻式，输出0~5V的随动电压，它的频率、幅值和波形随转速和△Px的变化而变化，为不规则的尖刺方波。怠速时（64kpa）输出电压为1.25V；全开时（13kpa）输出电压接近5v；急减速时（80kpa）为0v。1、试验方法—可就车运转测试，也可用手动真空泵测试。（1）慢加速到全开，保持2s，看波形，再回到怠速位置。（2）急加速到全开，保持2s，看波形，再回到怠速位置。2、要求—（1）波形上无杂波；（2）幅值、频率随转速和△px变化；（3）波形的重复性和一致性好；（4）否则，MAP损坏。实例：进气压力传感器（MAP）波形：（五）热线（热膜）式空气流量计AFS的波形：为热敏电阻桥式电路，输出0~5V的随动电压信号。为跳动的尖刺方波，这是因为它的反应灵敏度高，是空气流脉动引发了尖刺。怠速时输出电压应大于0.2V；全开时应大于4V；急减速时输出电压应稍低于怠速。其频率与转速和流量成正比，做加减速试验应产生下列波形。1、试验方法：（1）慢加速到全开，保持2s，看波形，再回到怠速；（2）急加速到全开，保持2s，看波形，再回到怠速。2、要求：（1）怠速时输出电压小于0.2V；全开时输出电压小于4V，AFS己损坏。（2）急加速时电压波形上升慢或急减速时电压波形下降慢，为热膜赃污。3）随着流量的增加，输出电压波形的频率也增加。实例：热线（热膜）式空气流量计AFS的波形。（六）卡门涡流式空气流量计的波形：输出的是与1涡流频率相对应的电信号，波形为尖角和方角矩形脉冲信号。1、波形变化特点：（1）在转速和空气流量稳定的状态下，流量计的波形频率、脉宽，及其电压幅值应是稳定状态。（2）在加速时，不仅频率增加，它的脉冲宽度也同时改变。这是为了加速时，向ECU提供同步加浓信号和异步加浓信号，改变喷油量的多少。2、试验方法：（1）慢加速到全开，保持2s，看波形，再回到怠速；（2）急加速到全开，保持2s，看波形，再回到怠速。3、要求：（1）频率、脉宽、应随转速而变化，电压应保持5～0V的幅值。波形的正确性、一致性、重复性好。否则，更换新的AFS。（2）把测试时间用在有疑问的转速区段，查看波形是否正确。实例：卡门涡流式空气流量计的波形。（七）节气门位置传感器TPS波形：为线性电位器，输出0~5V的随动电压。全闭时输出电压小于1V；全开时输出电压接近5V。1、试验方法：（1）SW—ON，发动机不运转；（2）使节气门从全关到全开位置，并回到全关位置（3）反复几次。2、要求：（1）波形上下不应有任何断裂、毛刺、大跌落；（2）应注意前1/4开度的波形，这是常用的碳膜部分；（3）2.8V处的波形，是最容易坏的部位。实例：节气门位置传感器TPS波形。（八）爆振传感器KNK的波形：它是一个压电式交流信号，爆振时产生1V交变电压，频率峰值达5～15KHz，爆振愈严重，峰值愈高。峰值电压和频率随转速和负荷及点火时间而变化。试验方法：（1）起动发动机，就车试验；（2）不起动发动机，SW—ON，用金属物敲击KNK附近的机体，出现波形。（3）如果坏了，出一直线。实例：爆振传感器KNK的波形。（九）水温传感器CTS和气温传感器ATS的波形：为负温度系数热敏电阻式，是随温度变化的直流信号。由ECU提供一个5V的参考电压，输出电压与温度成反比。冷态时为3～5V；热态时为1V左右（实为电压降的测量）。试验方法：（1）CTS的测量，用发动机运转后水温变化的方法。（2）ATS的测量，不起动发动机，对ATS适当加热，SW—ON，用向ATS喷水或清洗剂的办法，使其降温，其电压波形的变化，应是上升的规律。实例：水温传感器CTS和气温传感器ATS的波形。（十）二氧化锆ZrO2氧传感器的波形：它是一个“嗅敏电池”，能产生1V的电压，检测时有三个重要参数：最高电压（1V）、混合气从浓到稀时，信号的反应时间（小于100ms，即10s内变化8次以上）。任何一项不符合要求，即更换新0x。这三个参数对二氧化钛（TiO2）氧传感器也适用。试.验方法：（1）应先检测加热电阻的好坏；再检测02的好坏。（2）急加速法较方便—先以2500r/min预热发动机和氧传感器2～6min。（3）再怠速运转20s。（4）在2s内将节气门全开，共进行5～6次（转速不应高于4000r/min）。（5）看屏幕上的波形，与标准波形参数对比。如下图、下表所示：实例：二氧化锆ZrO2氧传感器的波形。（十一）二氧化钛TiO2氧传感器波形：它是一个“嗅敏电阻”，电阻值随氧含量而变。由ECU提供5V的参考电压，输出0～5V的信号电压。与二氧化锆的氧传感器电压变化规律相反：混合气浓时、电压低；稀时电压高。（十二）双氧传感器的波形：不少车系，一在三元催化器（TWC）的前后各装一个氧传感器，它有两个好处：（1）为了监控TWC的好坏；（2）对空燃比A/F的控制精度高，净化性好。（十三）喷油器INJ的波形：喷油器实为一个脉冲电流控制的开关型电磁阀，其控制驱动方式各异，所以波形也不相同。多数喷油器的驱动是采用NPN开关三极管Tr，它的脉冲使一个己经有电压供给的喷油器接地后喷油。检测INJ之前，应先检测O2的好坏，才能正确判定INJ的好坏。怠速工况的喷油持续时间为1～6ms；冷起动或节气门达到全开时，喷油持续时间为6～35ms为好。1、饱和开关型喷油器的波形—它在多点喷射系统中广泛使用。当ECU的Tr管导通时ON，喷油器喷油；Tr管截止时OFF，喷油器仃喷，磁场发生突变，线圈产生峰值电压，可达30～100V，它代表了线圈的好坏。线圈匝数少的INJ，峰值电压即小。试验方法：（1）人为变浓混合气—向进气管中喷丙烷，使混合气变浓，喷油脉宽变小（Ox反馈功能）。（2）人为变稀混合气—使进气管漏气，混合气变稀，喷油器脉宽变（Ox反馈功能）。这都说明INJ和其驱动电路是良好状态。（3）从怠速将转速升高到2500r/min，喷油脉宽应改变，说明INJ及其电路良好。实例：饱和开关型喷油器电压、电流波形。2、峰值保持型喷油器的波形—主要用于单点喷射系统中，提高开启响应性，满足多缸大油量的需求。同时也用于柴油机共轨喷射系统中。它是利用4A的电流打开喷油器的阀门，再用限流电阻以1A的电流保持开启状态，然后再完全断开接地电路。因而，产生两个高低不平的峰值。3、喷油器电路好坏的波形显示：（1）示波器有喷油脉冲信号—信号的峰值、频率、形状、脉宽是否正常？应有可重复性和一致性。（2）示波器只显示0V的直线—为喷油器供电源无12V电压。（3）如供电源电压正常—显示0V直线，为喷油器线圈或电接头损坏。（4）示波器只显示12V电压直线—为ECU的Tr管不能接地故障或没有收到曲轴位置信号和转速信号。（十四）怠速空气调节器IAC的波形：IAC分：电磁阀式、转阀式、步进电机式。当额外负荷加大时，都是利用ECU驱动Tr管，改变信号的脉冲宽度（ms）或占空比（%），控制其开启时间或开度的大小，来调节空气量的多少。实例：占空比控制的IAC波形。（十五）点火系统的波形：1、点火系统的组成和检测程序：计算机控制的点火系统，是电喷系统共控网络的一个重要部分。是由：、点火信号发生器、ECU的相关电路、点火器、点火线圈、分电机、高压线、火花塞等元件组成。点火系统又分：有分电机和无分电机两种型式。其点火性能的好坏和检测程序，应使用点火检测仪和示波器进行。计算机控制的点火系统2、波形的分析：（1）点火系统实际上是电感（L）、电阻（R）、电容（C）、组成的振荡电路。点火线圈是一个变压器，当电流通断变化时，由于磁场的变化，瞬时会产生电感振荡波形。所以，当Tr—OFF时，磁场迅速减小，产生感应电动势，次级电压迅速增长，不等达到峰值，就击穿了火花塞电极，此为“击穿电压”。ab线称“点火线”，其峰值电压可达30KV。当火花塞被击穿时，两电极间产生“火花放电”，次级电压骤然下降，cd线的高度称“放电电压”，一般可达20KV以上，其宽度称“放电持续时间”（ms），故称“燃烧线”。此时，所有的电容能量将释放，因而产生“高频振荡”波形。说明：A、“击穿电压”高，为次级电路电阻过高（高压线或火花塞间隙大）；低为次级电路电阻过低。B、“燃烧线”不应有过多的杂波。否则，为火花塞赃污或喷油器损坏。C、“燃烧线”持续时间的长短（一般为1.5ms），与混合气的浓稀有关，浓则长（2ms）；稀则短（0.75ms）。（2）当次级线圈放电完了时，电火花消失，初级线圈中还存在着残余磁场能量，产生衰减的电感“低频振荡，”如图中的de段。（3）同样，由于电容能量和电感能量的作用，点火线圈的“互感效应”，使初级线圈也产生与次级线圈相同的振荡波形，只是波形的幅值大小不同，可任意择取其波形来判断故障。（4）可见，初级线圈的波形、幅值、闭合角的大小和提前角的早晚，受ECU和点火器的控制，随转速和负荷而变。点火峰值的高低和放电持续时间的长短，与点火器、点火线圈、高压线、分火头、火花塞等元件的质量有关，是点火系统好坏的关键。点火波形分析：好处多。为此，单缸点火波形和多