波形分析在點(diǎn)火系統(tǒng)故障診斷中的運(yùn)用范文
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【內(nèi)容摘要】針對(duì)現(xiàn)代汽車故障診斷常見設(shè)備的應(yīng)用和特點(diǎn)，應(yīng)用多通道數(shù)字存儲(chǔ)示波器，圍繞大眾車系電子控制發(fā)動(dòng)機(jī)，以桑塔納AJR發(fā)動(dòng)機(jī)為研究對(duì)象，利用波形分析法對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析研究，希望以此可以找到一種新的快速判斷發(fā)動(dòng)機(jī)電控故障的方法。通過實(shí)驗(yàn)，找到各種典型發(fā)動(dòng)機(jī)故障對(duì)特征波形的影響。
【關(guān)鍵詞】電控發(fā)動(dòng)機(jī);故障診斷;示波器;點(diǎn)火系統(tǒng)
目前汽車電控技術(shù)的發(fā)展十分迅速，為了適應(yīng)汽車的電控化程度，對(duì)電控系統(tǒng)出現(xiàn)的故障進(jìn)行診斷的能力也要向更高的水平發(fā)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(tǒng)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(tǒng)中電子器件間的電信號(hào)，不僅能診斷出汽車上的電路問題，許多機(jī)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(tǒng)中的電子元件的波形信號(hào)，如傳感器、執(zhí)行器等電子設(shè)備，并將采集到的電子元件電壓隨時(shí)間變化的電信號(hào)，與這些電子元件正常的波形信號(hào)進(jìn)行對(duì)比并分析，找出其中的不同，繼而運(yùn)用自己掌握的基本理論知識(shí)，找出故障具體發(fā)生部位。在汽車故障診斷中，并不需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)做任何特殊的設(shè)定和調(diào)整，就能夠直接在顯示屏幕上觀察到電信號(hào)的波形，它的測(cè)試與使用也非常簡(jiǎn)單。汽車用示波器目前使用較廣泛的是數(shù)字存儲(chǔ)示波器，常見的型號(hào)分別是美國FLUKE98、元征KES－200、國產(chǎn)金德K81等。在故障診斷時(shí)，示波器采集被檢電子元件的電壓波形、信號(hào)脈寬等，經(jīng)過認(rèn)真分析對(duì)比，不僅可以準(zhǔn)確判斷出電控系統(tǒng)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(rèn)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(shù)的測(cè)量數(shù)據(jù)來判斷汽車中電子元件的電子信號(hào)，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(hào)的這五種判定參數(shù)，應(yīng)用示波法可以分析出某個(gè)電子元件，以及某段電路的故障，并加以驗(yàn)證。若采集故障電路及電子元件從損壞到被修復(fù)完好的波形，可以發(fā)現(xiàn)這些波形變化劇烈，尤其是上述五種電子信號(hào)的參數(shù)變化。根據(jù)對(duì)采集的波形進(jìn)行分析對(duì)比，觀察這些電子信號(hào)的波形狀態(tài)是否正常，就可以找出發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)中傳感器、控制單元、執(zhí)行器等部件出現(xiàn)的故障，觀察故障排除后的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。汽車電子元件的電信號(hào)多種多樣，有些電子元件的信號(hào)變化非常快，周期僅為1毫秒，還有一些信號(hào)呈間歇性變化，有時(shí)候有信號(hào)，有時(shí)候就沒有，這對(duì)故障診斷設(shè)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(xiàn)故障信號(hào)的速度。汽車專用示波器在捕捉到故障零件電信號(hào)時(shí)就可以采集比較完整的信號(hào)，然后將波形速率調(diào)慢來顯示，這樣，在做故障診斷與分析時(shí)，就可以看著故障波形分析故障了，容易找到故障發(fā)生部位。而且示波器還具備存儲(chǔ)功能，可以將故障波形記錄存儲(chǔ)，幫助維修人員快速找出故障發(fā)生部位。當(dāng)示波器進(jìn)行波形采集時(shí)，設(shè)定電壓隨時(shí)間變化，此時(shí)這個(gè)電信號(hào)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(zhǔn)確且便捷地找出發(fā)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(hào)與電壓信號(hào)變化狀況，就能夠準(zhǔn)確判斷電控零件性能是否正常，有沒有故障，進(jìn)而判斷整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的狀態(tài)。
二、發(fā)動(dòng)機(jī)怠速抖動(dòng)模擬故障診斷實(shí)驗(yàn)
一般情況下，如果進(jìn)氣系統(tǒng)與供油系統(tǒng)無法協(xié)調(diào)完成工作，只要使用故障診斷儀讀取故障碼，或者讀取動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)流就可以分析判斷出故障發(fā)生部位。發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)怠速抖動(dòng)現(xiàn)象也是電控汽車發(fā)動(dòng)機(jī)常見故障之一。然而經(jīng)過認(rèn)真分析，發(fā)現(xiàn)如果點(diǎn)火系統(tǒng)產(chǎn)生故障，也會(huì)表現(xiàn)出發(fā)動(dòng)機(jī)怠速不穩(wěn)或抖動(dòng)，這時(shí)僅僅利用解碼儀分析出的數(shù)據(jù)流并不一定可以排除故障，還要利用可以分析點(diǎn)火系統(tǒng)故障的儀器，找出故障根源。設(shè)定桑塔納的AJR發(fā)動(dòng)機(jī)為試驗(yàn)用發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)行試驗(yàn)前先要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)做基本檢查，在油路、氣路中沒有發(fā)現(xiàn)任何異常，均能順利完成正常功能。然后起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng)嚴(yán)重。
經(jīng)過分析故障現(xiàn)象，首先應(yīng)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(chǔ)存，隨后繼續(xù)讀取動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)流，發(fā)現(xiàn)點(diǎn)火提前角出現(xiàn)波動(dòng)，幅度較大，然后讀出進(jìn)氣量與噴油脈寬的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，也沒有明顯異常。經(jīng)過分析得到，若油路和氣路經(jīng)過診斷均正常，則可以懷疑是由于點(diǎn)火系統(tǒng)的故障使點(diǎn)火提前角出現(xiàn)大幅波動(dòng)。隨后關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，正確安裝示波器的測(cè)試端子，并將示波器的電源端子分別接在發(fā)動(dòng)機(jī)蓄電池的正、負(fù)極上。重新起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，并使其怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，調(diào)試示波器顯示測(cè)試波形，反復(fù)多次測(cè)量，都能夠看到如圖1所示的次級(jí)點(diǎn)火線圈下的高壓點(diǎn)火平列波。經(jīng)過分析試驗(yàn)測(cè)到的次級(jí)點(diǎn)火電壓波形，發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)每一缸的擊穿電壓均不相同，經(jīng)過判斷，確認(rèn)第4缸點(diǎn)火狀態(tài)比較正常，擊穿電壓值在正常范圍內(nèi)，其余3缸的點(diǎn)火擊穿電壓都偏低，尤其是第3缸，它的次級(jí)點(diǎn)火電壓只有2KV左右，點(diǎn)火衰減震動(dòng)過程幅度較大，根本無法完成正常點(diǎn)火過程。所以發(fā)動(dòng)機(jī)怠速抖動(dòng)的現(xiàn)象可以判斷是因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)，每個(gè)氣缸的點(diǎn)火擊穿電壓相差過大，才致使某些氣缸出現(xiàn)了點(diǎn)火困難，從而導(dǎo)致各氣缸工作時(shí)出現(xiàn)了不協(xié)調(diào)不均勻的現(xiàn)象。
繼續(xù)采集波形，獲取到故障狀態(tài)下次級(jí)點(diǎn)火電壓重疊波如圖2所示，認(rèn)真觀察波形，并且進(jìn)行對(duì)比，明顯觀察到各個(gè)氣缸在點(diǎn)火燃燒后出現(xiàn)的震蕩段波形不一致，由此可進(jìn)一步確定是點(diǎn)火系統(tǒng)出現(xiàn)了故障。點(diǎn)火擊穿電壓過低的原因主要考慮是點(diǎn)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(cè)量點(diǎn)火系統(tǒng)次級(jí)線圈阻值，數(shù)值正常。隨后使發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，觀察每個(gè)氣缸的火花塞，發(fā)現(xiàn)1缸和3缸的火花塞都有積炭現(xiàn)象，而且3缸的積炭情況還較為嚴(yán)重，2缸的火花塞沒有3缸嚴(yán)重，但是也有輕微污濁。因此可以得知，點(diǎn)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(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致火花塞工作不良，出現(xiàn)故障現(xiàn)象。經(jīng)過分析，如果火花塞上有污濁或積炭時(shí)，火花塞的阻值就會(huì)降低、電極間隙會(huì)縮小，火花能量不足，混合氣燃燒不充分，所以會(huì)使點(diǎn)火提前角波動(dòng)。試驗(yàn)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(cè)試，次級(jí)點(diǎn)火電壓波形恢復(fù)正常，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，如圖3所示。
因此，利用示波器可以進(jìn)行點(diǎn)火系統(tǒng)典型故障的診斷，通過對(duì)故障區(qū)的劃分以及波形分析判斷方法，不僅論述了點(diǎn)火系統(tǒng)波形，還對(duì)AJR發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速抖動(dòng)，以及B5發(fā)動(dòng)機(jī)個(gè)別氣缸突然斷火進(jìn)行了波形的采集，并給出了理論分析。針對(duì)點(diǎn)火系統(tǒng)進(jìn)行了積碳與搭鐵不良的波形采集試驗(yàn)，給出了故障對(duì)比分析，順利排除故障。
作者：于彭濤