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【內容摘要】針對現代汽車故障診斷常見設備的應用和特點，應用多通道數字存儲示波器，圍繞大眾車系電子控制發動機，以桑塔納AJR發動機為研究對象，利用波形分析法對發動機出現的故障進行分析研究，希望以此可以找到一種新的快速判斷發動機電控故障的方法。通過實驗，找到各種典型發動機故障對特征波形的影響。

【關鍵詞】電控發動機;故障診斷;示波器;點火系統

目前汽車電控技術的發展十分迅速，為了適應汽車的電控化程度，對電控系統出現的故障進行診斷的能力也要向更高的水平發展。在汽車的故障診斷中，人們常常使用電腦故障診斷儀，也叫解碼儀，它在某些電控系統的故障診斷上也已捉襟見肘。而利用波形分析卻能查詢到電控系統中電子器件間的電信號，不僅能診斷出汽車上的電路問題，許多機械和電子方面的故障也能夠被順利找出并解決。所謂波形分析，就是在汽車故障診斷中利用汽車示波器，采集汽車電子控制系統中的電子元件的波形信號，如傳感器、執行器等電子設備，并將采集到的電子元件電壓隨時間變化的電信號，與這些電子元件正常的波形信號進行對比并分析，找出其中的不同，繼而運用自己掌握的基本理論知識，找出故障具體發生部位。在汽車故障診斷中，并不需要對發動機做任何特殊的設定和調整，就能夠直接在顯示屏幕上觀察到電信號的波形，它的測試與使用也非常簡單。汽車用示波器目前使用較廣泛的是數字存儲示波器，常見的型號分別是美國FLUKE98、元征KES－200、國產金德K81等。在故障診斷時，示波器采集被檢電子元件的電壓波形、信號脈寬等，經過認真分析對比，不僅可以準確判斷出電控系統中線路或電子零件是否存在故障，還可以判斷維修或更換后，零部件性能如何，確認其它零部件故障情況。

一、基于示波法的故障診斷原理

一般使用下列五種參數的測量數據來判斷汽車中電子元件的電子信號，它們分別是:幅值、頻率、脈寬、形狀、陣列。示波器中可以顯示出所有電子信號的這五種判定參數，應用示波法可以分析出某個電子元件，以及某段電路的故障，并加以驗證。若采集故障電路及電子元件從損壞到被修復完好的波形，可以發現這些波形變化劇烈，尤其是上述五種電子信號的參數變化。根據對采集的波形進行分析對比，觀察這些電子信號的波形狀態是否正常，就可以找出發動機電控系統中傳感器、控制單元、執行器等部件出現的故障，觀察故障排除后的系統運行狀態。汽車電子元件的電信號多種多樣，有些電子元件的信號變化非常快，周期僅為1毫秒，還有一些信號呈間歇性變化，有時候有信號，有時候就沒有，這對故障診斷設備的要求就比較高，它的掃描速度必須要大于電子零件出現故障信號的速度。汽車專用示波器在捕捉到故障零件電信號時就可以采集比較完整的信號，然后將波形速率調慢來顯示，這樣，在做故障診斷與分析時，就可以看著故障波形分析故障了，容易找到故障發生部位。而且示波器還具備存儲功能，可以將故障波形記錄存儲，幫助維修人員快速找出故障發生部位。當示波器進行波形采集時，設定電壓隨時間變化，此時這個電信號就可以生成波形圖，直觀地判斷電控零件的工作狀況，并十分準確且便捷地找出發生故障的零部件。通過示波器采集顯示電控零件輸出的波形信號與電壓信號變化狀況，就能夠準確判斷電控零件性能是否正常，有沒有故障，進而判斷整個發動機電控系統的狀態。

二、發動機怠速抖動模擬故障診斷實驗

一般情況下，如果進氣系統與供油系統無法協調完成工作，只要使用故障診斷儀讀取故障碼，或者讀取動態數據流就可以分析判斷出故障發生部位。發動機出現怠速抖動現象也是電控汽車發動機常見故障之一。然而經過認真分析，發現如果點火系統產生故障，也會表現出發動機怠速不穩或抖動，這時僅僅利用解碼儀分析出的數據流并不一定可以排除故障，還要利用可以分析點火系統故障的儀器，找出故障根源。設定桑塔納的AJR發動機為試驗用發動機，進行試驗前先要對發動機做基本檢查，在油路、氣路中沒有發現任何異常，均能順利完成正常功能。然后起動發動機，怠速運轉，此時發動機抖動嚴重。

經過分析故障現象，首先應用元征X431診斷儀讀取故障碼，然而電控單元中并沒有故障碼儲存，隨后繼續讀取動態數據流，發現點火提前角出現波動，幅度較大，然后讀出進氣量與噴油脈寬的實時數據，也沒有明顯異常。經過分析得到，若油路和氣路經過診斷均正常，則可以懷疑是由于點火系統的故障使點火提前角出現大幅波動。隨后關閉發動機，正確安裝示波器的測試端子，并將示波器的電源端子分別接在發動機蓄電池的正、負極上。重新起動發動機，并使其怠速運轉，調試示波器顯示測試波形，反復多次測量，都能夠看到如圖1所示的次級點火線圈下的高壓點火平列波。經過分析試驗測到的次級點火電壓波形，發現發動機每一缸的擊穿電壓均不相同，經過判斷，確認第4缸點火狀態比較正常，擊穿電壓值在正常范圍內，其余3缸的點火擊穿電壓都偏低，尤其是第3缸，它的次級點火電壓只有2KV左右，點火衰減震動過程幅度較大，根本無法完成正常點火過程。所以發動機怠速抖動的現象可以判斷是因為發動機在工作時，每個氣缸的點火擊穿電壓相差過大，才致使某些氣缸出現了點火困難，從而導致各氣缸工作時出現了不協調不均勻的現象。

繼續采集波形，獲取到故障狀態下次級點火電壓重疊波如圖2所示，認真觀察波形，并且進行對比，明顯觀察到各個氣缸在點火燃燒后出現的震蕩段波形不一致，由此可進一步確定是點火系統出現了故障。點火擊穿電壓過低的原因主要考慮是點火高壓線局部短路造成，也可能由于火花塞電極間隙過小，或火花塞積炭造成。首先使用萬用表測量點火系統次級線圈阻值，數值正常。隨后使發動機熄火，觀察每個氣缸的火花塞，發現1缸和3缸的火花塞都有積炭現象，而且3缸的積炭情況還較為嚴重，2缸的火花塞沒有3缸嚴重，但是也有輕微污濁。因此可以得知，點火線圈的擊穿電壓值不同、并且是火花塞擊穿電壓偏低也會進一步導致火花塞工作不良，出現故障現象。經過分析，如果火花塞上有污濁或積炭時，火花塞的阻值就會降低、電極間隙會縮小，火花能量不足，混合氣燃燒不充分，所以會使點火提前角波動。試驗后，清洗2缸火花塞，并將1缸與3缸的火花塞做更換處理，重新利用示波器測試，次級點火電壓波形恢復正常，發動機運行穩定，如圖3所示。

因此，利用示波器可以進行點火系統典型故障的診斷，通過對故障區的劃分以及波形分析判斷方法，不僅論述了點火系統波形，還對AJR發動機的怠速抖動，以及B5發動機個別氣缸突然斷火進行了波形的采集，并給出了理論分析。針對點火系統進行了積碳與搭鐵不良的波形采集試驗，給出了故障對比分析，順利排除故障。

作者：于彭濤