浙浙江江工工业业职职业业技技术术学学院院毕业论文毕业论文（2012 届）届）汽车电控系统波形分析及故障诊断汽车电控系统波形分析及故障诊断学生姓名 学 号 院 别 机电工程分院 专 业 汽车检测与维修技术 班 级 09 汽车检测与维修技术指导教师 张弘 完成日期 2012.5.10 2赛豹汽车电控系统波形分析及故障诊断摘要 当前世界范围内已知的汽车品牌约 6000 余个，每年还在以数以千计的速度递增,特别是近年来汽车电子技术发展十分迅猛，大量的新型电子装备和新式控制方式在汽车上被广泛采用，使得汽车电控故障诊断的技术含量越来越高。这就要求汽车故障诊断技术也向高新技术方向发展。传统的故障诊断方式根本不能适用现代汽车故障诊断的要求，尤其对电控系统故障的诊断，必须采用先进的检测设备，先进的工作模式。波形分析技术应用与汽车维修业，可以大大提高汽车故障诊断的速度与准确性，利用波形分析检测时，示波器可以显示电子信号的各种参数，利用这些参数就能够判定这个电子信号的波形是否正常，然后，通过波形分析便可以进一步检查出电路中传感器，执行器以及电路等各部分的故障，从而进行修理。波形分析是用来对高档汽车的电控系统进行系统检测和故障诊断的，为要哈飞赛豹的检测维修水平，有效的为哈飞用户做好售后服务工作，因此将波形分析及故障诊断技术应用到哈飞赛豹汽车电控系统上将能更好的对汽车进行检测和诊断。关键词 电控系统 波形分析 示波器 传感器 执行器3目录第一章 绪 论11.1 引言11.2 车用示波器的特点及操作说明.11.3 本文研究的主要车型.2第二章 电控点火系统波形分析及故障诊断32.1 电控点火系统波形分析.32.2 次级点火波形分析.42.3.1 单列波52.3.2 并列波72.4 初级点火波形分析72.5 赛豹汽车点火提前角信号波形分析92.6 赛豹汽车电控系统故障诊断10第三章 传感器波形分析及故障诊断113.1 进气歧管压力传感器113.2 节气门位置传感器123.3 爆震传感器133.4 温度传感器153.5 曲轴位置传感器173.6 车速传感器19第四章 执行器波形分析.2244.1 喷油驱动器波形分析.224.2 速度调节器.244.3 碳罐控制阀 TEV.254.4 EGR 电磁阀.26第五章 赛豹汽车波形分析实例285.1 赛豹汽车点火初级线圈电流波形分析285.2 赛豹汽车压力传感器波形的测试30致 谢32参考文献331第一章 绪 论1.1 引言在汽车诞生后的 100 多年间，汽车技术得到飞速的发展。从 20 世纪70 年代初起，随着电子技术的飞速发展，电脑技术的日益完善，电子技术进入了汽车制造领域，并且以惊人的速度向汽车结构内部扩展，使汽车的性能、质量都得到了飞跃性的进步。由于汽车电子化进程的飞速发展，给汽车维修界带来前所未有的冲击。汽车产品中大量引进电子技术，引起了汽车维修技术划时代的变革。传统的维修技术对当代的汽车维修已经束手无策。时代在召唤新型的维修技术，即新的检测方式、新的维修方式和工具、新的维修业的组织形式和管理体制。随着汽车的不断智能化、高科技化，电子检测诊断仪器也不断采用最新科技，并与电脑科技紧密联系。要掌握现代汽车维修的技术，必须对电子检测诊断仪器进行全面深入的了解和掌握。本文论述的主要内容即是哈飞赛豹汽车电控系统波形分析及故障诊断技术的应用。1.2 车用示波器的特点及操作说明示波器通过在显示屏上同时提供电压和时间测量，解决了测量快速变化信号的难题。示波器所显示的实际是根据电压信号随时间的变化所描述2的曲线图，它提供给了我们对信号电压变化趋势、幅度、频率、相关性等等比普通数字电压表多得多的分析依据及方法。示波器控制按照其功能可分为两种。一种控制 Y 轴上的电压，一种控制 X 轴上的时间。在示波器上，这些控制通过示波器上的开关和旋钮实现，帮助技术人员确定信号位置，并在屏幕上进行调节。有些汽车专用示波器采用了先进的数字技术，控制调节可用屏幕上的菜单进行选择，这种改进使示波器上的控制旋钮数量减少，操作简单快捷。1.3 本文研究的主要车型哈飞赛豹汽车是一款完全自主知识产权的三厢轿车，除装备东安三菱的 4G18（1.6L）发动机外，还可选装沈阳航天三菱的 4G3S4M（2.0L）发动机。电喷系统 4G18 发动机采用日本三菱技术的多点燃油喷射（MPI）系统和联合电子 M7.9.7 系统，4G63 发动机采用北京德尔福公司匹配的 MT20U 电子控制系统。本文以 4G18 电控系统为研究对象，进行波形分析及故障诊断。该系统采用多点顺序喷油控制，其控制策略包括起动控制、怠速闭环控制、空燃比闭环控制、碳罐控制、过渡工况控制、点火角控制、爆震控制、空调控制、滑行断油和超速断油控制、三元催化器的加热和保护控制、系统自诊断等。3第二章 电控点火系统波形分析及故障诊断传统的点火系统，其点火时刻的调整是依靠机械离心式调节装置和真空式调节装置完成的，由于机械的滞后、磨损及装置本身的局限性，故不能保证点火时刻在最佳值。而用 ECU 控制的点火系统，则可方便地解决以上问题。因为用微机可考虑更多的对点火提前角影响的因素，使发动机在各种工况下均能达到最佳点火时刻，从而提高发动机的动力性、经济性、改善排放指标。ECU 控制点火系统主要有 ECU、传感器和执行器三大部分组成。因此了解电控点火系统的诊断方法是很重要的。2.1 电控点火系统波形分析哈飞赛豹 4G18 点火系统是双火花线圈独立点火系统（DFS） ，独立点火系统是一种无分电器电子点火系统（DIS）,利用电子方法分配电火花，电控单元（ECU）结合传感器的信号来控制点火正时和点火提前角，电控单元采集和处理数据，为不同条件下确定理想的点火提前角，曲轴和凸轮轴位置传感器的信号提供电控单元，以控制点火线圈初级电路的通电时间。如图 2-1。图 2-1 双火花独立点火系统在这种独立点火系统中，点火线圈是一种带有两个次级输出端的点火4线圈，即每个点火线圈与两个火花塞相连，点火时。在相对应的两个汽缸里同时产生两个火花，其中一个在汽缸 A 的工作冲程内（主火花） ，而另外一个在汽缸 B 的排气冲程内（辅助火花） ，反之也相同，且这两个火花的极性相反：一个火花塞在正常方向跳火，从中央电极到负的侧电极；而另一个火花塞正好相反，从侧电极到中央电极，使之形成侧电路，由于排气时火花塞间隙之间电阻很小，只要很低的电压便能跳火，所以使主火花保证有足够高的电压。发动机的点火线圈是由两部分的线圈组成：低压部分的初级线圈和高压部分的次级线圈，赛豹车型初级线圈的电流被截止时，初级线圈会产生200V-300V 的电压，而在次级线圈上将产生高达 15KV-20KV 的电压，所以高低压两者的波形有所不同。2.2 次级点火波形分析 次级点火波形能够提供有关各个汽缸点火和燃烧情况的非常有价值的资料。点火时，次级线圈产生很高的电压，当电压逐步升高到一定值，火花塞上产生火花，此电压即是点火电压。随后电压迅速下降到另一电压值并维持一段时间，此电压即是燃烧电压，燃烧时间就是电压维持在燃烧电压值的时间。在燃烧时间结束时，点火线圈中的能量基本耗尽，残余的能量在线圈上形成阻尼振荡。学会次级点火波形的观察、分析方法，对诊断点火系统相关的故障是非常有用的。标准次级点火波形如下图 2-2。5图 2-2 标准次级点火波形次级点火波形分成三部分:1、点火部分：点火部分有一条点火线圈和一条火花线，点火线是一条垂直的线，它代表克服火花塞空气间隙所需要的电压。火花线则是一条近似水平的线，代表维持电流通过火花塞间隙所需的电压。2、中间部分：中间部分显示点火线圈中剩余的能量，它会通过来回振荡消耗能量，这时晶体管处于断路状态。3、闭合部分：闭合部分代表线圈的通电时间，这段时间是电脑 ECU内晶体管导通的时间。2.3.1 单列波图 2-3 故障波形61、次级波形的火花线向下倾斜且不稳定，有细小的多余波形出现，而火花线的持续电压也不正常。如上图 2-3 故障波形，其故障原因是火花塞上具有较多的积碳和油污。碳层是具有一定的电阻的导体，火花塞积碳就相当于在火花塞上并联一个分路电阻，与次级电路闭合回路。当触点打开时，次级电路内产生泄露电流，使击穿电压下降，火花塞的放电过程不稳定。图 2-4 故障波形2、次级波形的火花线上下波动的现象。如图（2-4）故障波形，其故障原因是电子燃油喷射系统中的喷油嘴工作不良，喷油不均，引起汽缸内混和气的混合雾化不均匀，在做功冲程的燃烧不稳定，致使火花线的持续阶段电压不稳定，火花线出现缓慢上下波动现象。图 2-5 故障波形次级波形出现上下平移，其故障原因次级电路出现间歇性断电，导致次级波形有上下波动。如上图 2-5 故障波形。72.3.2 并列波图 2-6 故障波形各缸并列波形中，一个或多个汽缸的击穿电压过高（平均值高出 5kv以上） ，其故障原因是：a 火花塞电极间隙过大造成击穿电压升高，如上图2-6 故障波形；b 与火花塞连接的高压分线断路，相当于再次级电路中附近加一个间隙，这就造成要很高的击穿电压才能使击穿电极之间的间隙放电。如下图 2-7 故障波形。图 2-7 故障波形2.4 初级点火波形分析点火初级波形是跨接在控制单元上得到的。分析初级波形的作用 1.由于点火初级燃烧的过程可以通过初级和次级点火线圈的互感返回到初级电路，所以点火线圈初级波形对故障诊断是非常有用的；2.点火初级波形主8要用于检查火花塞，高压线的短路和断路故障，或检查火花塞污损的故障，这是造成点火不良的重要原因；3.赛豹汽车 4G18 发动机点火波形不易测试，测试初级点火波形就比较容易。标准初级点火波形，如图 2-8：图 2-8 标准初级点火波形1、ab 段：为 ECU 信号截止时，初级线圈上初级电压的迅速增长，而这时次级线圈的电压也迅速增长，当次级电压达到击穿电压的时候，火花塞的电极间隙被击穿。2、bc 段：当火花塞的电极间隙被击穿时，两电极之间要出现火花放电，使次级电压骤然下降，而由于点火线圈的初级和次级之间的变压器效应，初级电压也迅速下降。3、abc 段:当火花塞两电极间出现火花放电时，会伴随出现高频振荡，由于点火线圈的初级和次级之间的变压器效应，初级波形中也会出现，也就是 abc 段，所以 abc 段称为高频振荡波形。4、cd 段：在火花塞放电的持续时间里，初级线圈的电压变化，也反映了火花塞的火花放电持续时间。5、de 段:当次级火花放电完毕时，点火线圈和点火线圈电容器中的残余能量要继续释放，初级电路中出现低频振荡波形，de 振荡终了时为一段9直线，高于基线的距离表示施加于初级电路上的触点两端的电压。而触点在 e 点闭合。6、fa 段:当 ECU 信号导通后，有微弱的闭合振荡，初级电压几乎降为零，显示如一条直线，一直延续到 ECU 信号的下一次截止。2.5 赛豹汽车点火提前角信号波形分析点火提前角是指从火花塞电极间跳火开始，到活塞运行到上止点时的一段时间内曲轴所转达的角度。在测试时示波器不能直接测试出具体值，必须采用双通道波形，分别列出初级点火波形与曲位信号波形，才能得出相对的点火提前信号值。图 2-9 点火提前角信号波形如图 2-9 所示，A 为初级点火波形，B 为曲轴位置传感器信号波形，因提前角读数中包含一个 60的偏置，因此发动机在怠速时实际的点火提前角为 11.3。在加减速时，电子点火正时信号将发生改变，其实际改变量将影响点火闭合角(点火线圈通电时间)和点火提前角。当启动发动机时看到点火波形是一条平直的波形，也就是说发动机实10际上没有启动着，可能说明曲轴位置传感器、控制电路、线路或插头出了故障。可先找到点火参考信号的起源处曲轴位置传感器，用示波器测试曲轴位置传感器的信号，接着检查点火初级电路或控制电路。点火系统是发动机电控系统中最重要的部分，通过对点火系统波形的分析判断，可以有效提高哈飞赛豹汽车故障解决的能力。2.6