第7章 常见专用维修工具与设备7.1 诊断工具设备简介7.1.1 无源试灯1.用途无源试灯（见图7-1）用于某些快速检测项目，因而在你的工具箱里仍然占有一定位置。可是，许多技师继续将这些装置用于极为危险的电路中，因此，了解一下无源试灯的情况非常重要。这种试灯的唯一用途就是用作一种快速检测工具，检查电压是否存在。2.操作程序开始应首先将试灯连接在蓄电池正负极之间，以便验证试灯完好。然后，在将其搭铁的同时，碰触有问题的电路并注意试灯。试灯是一种很了不起的工具，使用它能在短时间内检查汽车的全部熔断器。只要试灯的电阻等于或大于打算检查的负载，还可用它来检测电路（如点火线圈和喷油器）的接通与断开。搭铁的试灯可以用来提供低电阻通路，以便鉴别点火次级高压线路中的绝缘不良。在汽缸压力过低，而火花塞间隙间的电阻也过小时，与搭铁之间形成漏电电弧的点火次级高压线在维修车间里很难识别出来。但是，即使在发动机怠速运转时，次级高压线会对搭铁的试灯起弧放电，从而有利于识别特殊的绝缘层的破坏。对于这个试验，要在发动机运转的情况下，将搭铁的试灯的笔尖沿着每根次级高压线划过。7.1.2 数字式万用表1.用途大多数技师使用数字式万用表（DVOM）来完成计算机及其相关的电路和部件的刺穿检测。一只典型的自动调节万用表见图7-2。万用表一般是电路电气特性精确检测的首选工具。图7-1 一只典型的无源试灯图7-2 一只典型的自动调节万用表2.操作程序将黑色引线连接到标记有“共用”（Common）的插口上，而将红色引线连接到标记有所需要的测量类型的插口上。记住，连接到电流插口上的引线实际上是将万用表变成了一根跨接线。现在将万用表旋钮调整到要求的测量参数上。根据测量参数类型（电压、电压降、电流或电阻），将红色和黑色引线连接到你要测量的电路或部件上。红色引线应该两接到最正的的点上，黑色引线因连接到最负的点上。用万用表测量有无电压：该测试如图7-3所示。用万用表测试电压降：为了进行电路电压降测试，必须将万用表与该电路并联连接。这种并联连接对两个电压值之间的差异进行比较，并将比较结果显示出来（图7-4）。这个差值是连接万用表引线的两个点之间存在的电压降。图7-3 电压测试图7-4 正极侧电压降测试。读数0.042V表明绝缘电路电阻可以接受。利用电压降测试来鉴别电路中的间歇性故障：应该注意，即使在故障症状并没有表现出来的时候，也可以用电压降测试来判断正在发生间歇性故障的电路中是否存在电阻过大问题。由于电路状况的变化（例如，温度降了下来），故障症状好像是消失了，但是实际上，电阻过大不会彻底消失。电阻只是下降到能使电路重新开始工作的程度。结果，即使没有明显的症状表现出来，过大的电阻仍可用电压降试验判别出来。电压降的测量值不像症状表现出来的时候那么大，但是仍可能高于最大允许规定值。电流测量：电流表用于测量流经一个电路的电流。电流表有两种类型：传统式和感应式。传统式电流表必须作为电路的一部分，串联连接在电路中（见图7-5）。感应式采用一个电流钳，感应钳钳在被测电路中一段导体的周围（见图7-6）。电阻测量：电阻用欧姆表测量。欧姆表自备电源，并具有多个量程，可使测量的电阻值从1/10W到20MW。记住，欧姆表带有一个内部电压源，因而千万不应与会给欧姆表提供电源的电路或部件相连接。如果连接了，结果将是读数不精确，甚至损坏万用表。另外，由于内部电源的存在，决不可将欧姆表与装有SRS的汽车的尚未张开的安全气囊或安全气囊电路相连接。7.1.3 数字式存储示波器（DSO） 数字式示波器（有时也就做实验室示波器）是汽车计算机系统诊断中的一大飞跃。这些示波器的结构与过去的用于电子学领域的台式模拟示波器类似，指示它们利用计算机产生的波形，这些波形可以冻结，可以测量，可以下载到个人计算机上，并可以打印。图7-7、7-8和7-9给出了典型的DSO。图7-7 多功能双通道实验室示波器图7-8 一种典型的DSO图7-9 现代手持式实验室示波器功能强大，使用方便 1.用途示波器能让技师看到电压-时间波形，从而能精确地诊断出与这些电压信号相关的系统故障。它还能评估与这些电压信号相关的特性参数，如频率、占空比和脉冲宽度。它还适合显示电流-时间波形，从而让技师考虑诊断过程中负载部件所消耗的电流。某些DSO具有多通道能力，从而让技师能够同时得到多个波形（就按图7-10）。它可设置为一根引线负责一个通道。多通道可共用一个搭铁线。DSO的显示屏一般可分为8个电压格和10个时间格，当然不同生产厂商已有差异。图7-10 实验室示波器具有两个或更多的通道，这样你可以对信号（例如，氧传感器信号与喷油器脉宽信号）进行比较。2.操作程序电压波形为了调整DSO的特性，以便看到适当的波形，需要进行若干调节。这些调节包括四个初始调节和四个触发特性。尽管示波器的品牌和型号的不同，按钮设置会不同，但是这8项调节适用于所有的示波器，无论它们是数字式（这里讨论的是数字式）还是模拟式。四个项初始调节：1）交直流耦合选择。调节你将要连接的电压信号的类型（AC或DC）。选择AC耦合会使示波器在接地（零电压线）上、下等幅显示电压。如果选择AC耦合，将示波器连接到一个快速转换的DC电压时，示波器将显示为AC电压。选择DC耦合时，DC电压信号将会在零伏特到高于接地的某一电压之间变化，而AC电压信号将会在接地上、下变动。2）接地电平。将接地电平（有时也叫波形位置）调整到显示屏中间位置，可读取AC信号；向着显示屏的底部调节（最好离底部一个格），可以读取DC电压信号。3）每格电压。调节电压/格（或在某些示波器上为电压/屏），会让你看到电压的整个振幅（或范围）。电压/格调的过小会使电压信号逃出屏外，看起来好像是没有出现。电压/格调的过大会使电压信号的细节无法看清。为了能让你看到两个或三个完整的波形，应调整时间/格（或在某些示波器上为时间/屏）。此值调短，可看清波形的细节，调长可看到波形的趋势。四个触发特性：四个触发特性配合起来才能决定DSO开始显示波形的时间瞬间。如果触发特性误调，DSO将随意猜测波形开始的位置，从而导致波形走出屏外的显现。1）触发延迟。触发延迟有时也叫做水平波形位置。调整此特性决定了屏幕上开始描线的那个特定点的位置一般距离屏幕左边一格。如果调的离左边太远，你就不会看到描线的初始事件。这就是为什么许多点火示波器没有将1缸初始点火线显示在屏幕左边的原因。2）触发电平。触发电平是一个选择的电压值。当电压波形跨越了该值的时候，DSO就开始描线。应将触发电平调整到大于波形的最低电压并小于波形的最高电压。还有一些因素会帮你确定适当的触发电压。例如，你不要触发喷油器电压峰值，而是要触发接通信号（见图7-11）。3）触发斜坡。触发斜坡用于确定在波形跨越触发电平后，对于电压从低到高（上坡）或从高到低（下坡）转变，DSO是否开始描线。按照在波形中你想见到的情形，对触发斜坡进行调节，从而实现在上坡中或在下坡中开始描线。例如，对于喷油器波形，通常，你会要求在接通而不是关闭喷油器时开始描线。在控制搭铁通、断的喷油器上，这是通过选择下坡，在电压下拉中开始描线（见图7-12）。图7-11 典型的喷油器电压波形4）触发源。触发源用于确定使用哪一根引线给开始描线的DSO提供信号。在大多数情况下，将正在用来捕获波形的线被设置为触发源（也叫做内部触发器）。这样，DSO连接简单，仅有一根正极线和一根负极线与电路相连。在某些情况下，你可以用另一根线来触发（也叫做外触发源），而不是用于捕捉波形的线来触发波形。一个次级点火示波器就是使用外部触发器的示波器的一个常见例子。当使用点火示波器来捕捉点火系统的次级电压波形时，点火线圈的次级高压线会捕捉到所有各缸的波形。但是，1缸触发引线会告诉示波器显示屏上开始的是哪一个缸的波形。3.电流斜升波形分析普遍流行的另一种诊断方法是利用DSO来观察电流波形。这个程序被称为电流斜升波形分析。该测试能使技师鉴别出那些通过使用电压测量或电压波形不能识别的电磁负载部件的故障。1）开关部件的电流斜升波形分析。像点火线圈初级绕组、电磁铁的绕组（例如，喷油器）或继电器的绕组之类的开关装置的电流波形可以反映绕组是否短路。图7-12给出了标准喷油器的典型的电压波形和电流波形。当驱动器导通时，电压突降。正是在这一点上，电流开始斜升。然后，当驱动器截止时，电流波形呈现为一条陡降的线。这是在这一点上，电压波形出现尖峰。当利用电流波形来测试点火线圈的初级绕组时（见图7-13），或测试像喷油器的电磁铁绕组时（见图7-14），电流上升过快表明绕组存在短路。这是因为多匝线圈短接在一起，电子运动的电阻减小。在大多数情况下，线圈短路不仅导致电流增长过快，还会导致电流值升的过高。只有在某些点火电路中，点火模块或PCM能人为地将电路中电流限定为允许电流，从而防止了低电阻点火线圈初级绕组被烧毁。图7-12 标准喷油器的电压和电流波形图7-13 点火线圈初级绕组电流波形（更换前后）图7-14 标准喷油器的电流波形（更换前后）关于点火线圈，有一点请注意：某些点火线圈装在火花塞上的（直接点火）系统在发动机处于怠速期间使用了多火花放电（MSD），从而减轻了火焰前锋的早期淬熄所引起的未燃碳氢化合物排放量过高的问题。在有些应用场合，这些线圈已出了故障，但是电流波形能够快速地鉴别出哪个线圈出现故障（见图7-15）。 2）电动机的电流斜升波形分析。当使用电流斜升波形分析来检测电动机时，像冷却风扇电动机或燃油泵电动机，电流波形会告诉你电动机状况的许多信息。每当一对换向器片与电刷对正时，电流立即上升。随着换向器片从电刷上滑过，电流就会立即下降，直到下一对换向器片对正为止。大多数电动燃油泵或含有4个或5个绕组，因此每一整圈会（分别）有8个或10个换向器片。通过观察换向器片脉冲的频率，你甚至可以计算出电动机的转速。一个电动燃油泵的典型的电流波形如图7-16所示。图7-15 福特COP EDIS点火系统在发动机怠速时的故障点火线圈和良好点火线圈的电流波形图7-16 典型的直流电动机电流波形（电动机的电流脉冲是由电刷与换向器片的接触所引起）在电动机电路最初通电时，肯定会看到突然上升的电流尖峰。然后，随着电动机电枢开始转动，电流趋向于平稳（见图7-17）。这是正常的。有些电动机故障可用下述方法进行检查：电流变动。轴套磨损引起电动机内部的机械阻力变动，从而使电动机消耗的电流不断变动（见图7-18和7-19）。电动机电流波形每转两次直降为零，这表明绕组有断路（见图7-20）。图7-17 燃油泵电动机启动电流图7-18轴套磨损引起电动机内部的机械阻力变动导致了电动机消耗的电流不断变动 图7-19轴套磨损引起电动机内部的机械阻力变动导致了电动机消耗的电流不断变动图7-20 电动机内绕组断路电刷磨损引起的波形形状的不确定（见图7-21）。电刷的磨损会使碳材料沉积在换向器片上，从而减小电流，但是碳还会沉积在换向器片之间，从而在应该减小电流时，电流却增加。波形上有噪声或间歇性下降到零电流（见图7-22），这表明电刷与换向器片之间的接触不良。绕组短路，且一个绕组的电流波形上升得比其他绕组高（见图7-22）。上述故障的任意组合（见图7-24）。图 721 电动机电流波形形状不确定说明电刷磨损 图722 电动机内部电刷与换向器片接触不良图723 电动机内部一个绕组短路图7-24 绕组短路、短路和电刷磨损7.1.4 诊断仪