柴油共轨与天然气发动机波形分析

1、柴油共轨与天然气发动机柴油共轨与天然气发动机波形分析波形分析海勤电控（重工）维修部什么是波形分析以及所需的设备什么是波形分析以及所需的设备l所测量的信号随着时间的变化而形成的曲线，以信号值为纵坐标，以时间为横坐标。l设备：1、数字示波器 2、故障诊断仪利用示波器进行波形分析的要点l主要是对电路进行波形分析l包括： 电压与时间 电流与时间的波形显示注：显示电流与时间关系时，需要用与示波器匹 配的电流钳。 汽车电控系统中信号的5要素l1直流信号l如电瓶电压、电脑板所输出的传感器的参考电压。l产生直流信号的传感器，主要有温度类传感器温度类传感器（水温、燃油温度、进气温度、燃气温度）、节气门位置、压力

2、类传感器节气门位置、压力类传感器（进气压力传感器、机油压力传感器、燃油压力传感器、共轨压力传感器等）。2交流信号l以磁电类传感器为主，主要包括： 车速传感器、 曲轴传感器、凸轮轴传感器 另外还有爆震传感器，其波形如下：3频率信号l1数字式空气流量计l2数字式进气压力传感器l3霍尔传感器（车速、曲轴、凸轮轴）4脉冲调制信号1点火线圈初级2电子点火正时电路3废气再循环阀控制4喷嘴5电磁阀5串行通讯信号与CAN信号电子信号判定依据电子信号判定依据l1幅度：波形中的电压的最大值、最小值、平均值。l2频率：信号波形的变化节奏，高频信号波形密，低频信号波形疏。l3形状：波形的外表形状，三角波、正弦波、方波

3、、尖脉冲。l4脉宽：波形在时间坐标上，从下降沿到上升沿的时间间隔。l5阵列：串行数据信号的高低电平组成的时序波形汽车传感器波形汽车传感器波形直流模拟信号直流模拟信号l主要指输出信号电压在0-5V连续变化的直流电压传感器的波形。l这样的传感器主要有：l进气压力与温度传感器l水温传感器l轨压传感器l节气门位置传感器（天然气发动机）进气压力与温度传感器进气压力与温度传感器进气压力与温度传感器进气压力与温度传感器l进气压力传感器进气压力传感器 (蓝色轨迹蓝色轨迹) 的电压表示涡轮增压器的增压压力。在怠速时，它大约为1.5伏；当节气门开启，且涡轮速度增加，它迅速上升到2.6伏。怠速时的电压是主机厂指定的

4、，而最大的电压取决于发动机加速程度和涡轮增压器产生的压力程度。进气温度温度传感器进气温度温度传感器 (红色轨迹红色轨迹) 的电压随进气温度的改变而波动，因为通过中冷器空气速度增加。导致空气流动，增加温度增加，电压降低（负温度系数传感器）。 进气压力与节气门开度波形进气压力与节气门开度波形轨压传感器轨压传感器轨压传感器轨压传感器l 波形从左边开始，钥匙开启时，电压是0.5V，对应压力是0 bar。传感器进行合理性检查：它正常时读数不应该是0V，如果是0V，就有故障。l起动发动机后，电压上升到约1.3V，对应约280 bar，怠速时的常规值。l油门踏板踩到底，PCM立即增加燃油将发动机加速到速度红

5、线，这是由PCM保持的。然后电压退回到一个低值，约2.5V，直到松开踏板回到怠速，此时电压退回到1.3V，跟开始时一样。l关闭钥匙，发动机停止。在波形右端断电前的信号慢慢下降到0.5V，用时大约10秒。如果电压很快下降，即残余压力泄放得太快，这可能表示系统有问题。例如，喷油嘴泄漏、油泵泄漏。这个测试是在没有负载的发动机上进行的。在全负载发动机上，波形的中间部分会上升超过2.5V。但它不会超过4.5V，因为这代表约1600 bar。同样，这也是传感器合理性检查：如果电压达到5V （传感器供电电压），传感器自身有故障。 节气门位置传感器节气门位置传感器节气门驱动电机波形节气门驱动电机波形节气门电机

6、驱动测试节气门电机驱动测试l节气门控制器就是一个将正负极反转功能应用到极致的汽车应用例子之一。l上图图向展示了节气门电机运行的过程以及测量电压的极性在节气门从关闭到全开过程中是如何转换的。l示波器测试探头跨接在节气门电机两端，并且与车身地没有相对电压，将对其信号没有任何影响，也不会影响节气门的运转。 H桥桥节气门电机驱动电路节气门电机驱动电路益康天然气系统电子节气门驱动益康天然气系统电子节气门驱动伍德沃德电子节气门电机驱动电伍德沃德电子节气门电机驱动电路在其内部，与益康不同路在其内部，与益康不同直流频率调制信号直流频率调制信号l霍尔效应传感器输出的直流开关频率l数字式空气流量计，频率的大小与空

7、气流量及进气压力的对应关系l下图为常见的凸轮轴波形：庆铃庆铃100P怠速时空气流量计波形怠速时空气流量计波形庆铃庆铃100P中速时空气流量计波形中速时空气流量计波形交流与频率调制信号交流与频率调制信号l主要是磁电类传感器产生的交流频率信号，一般在02KHZ范围内。l判断依据：频率大小数值与转速、转角位置的关系以及波形和峰值的大小。l主要有：l曲轴位置传感器l凸轮轴位置传感器潍柴潍柴WP10曲轴与凸轮轴信号曲轴与凸轮轴信号磁电式曲轴信号与霍尔式凸轮轴磁电式曲轴信号与霍尔式凸轮轴信号波形图信号波形图执行器波形分类执行器波形分类l汽车电子控制系统中的执行器主要是由电感线圈构成的，如喷油器、继电器、电

8、磁阀等。分为直流开关信号和直流脉宽调制信号两种。l执行器信号波形主要表现为电磁线圈在直流电激励下稳态和瞬态电压波形，主要判定依据为脉冲宽度和占空比在电流关断时的反向感应电压的峰值大小及波形。1直流开关信号直流开关信号l工作在开或关状态电磁阀的电压波形。例如自动变速器换挡电磁阀从关闭到打开的波形。2直流脉宽调制信号直流脉宽调制信号l主要指控制脉冲宽度的电压信号（例如天然气喷气嘴）和控制占空比的电磁阀电压波形（例如涡轮增压、废气再循环）。喷油器（天然气发动机）喷油器（天然气发动机）信号波形信号波形共轨柴油机喷油器驱动电压波形共轨柴油机喷油器驱动电压波形共轨喷油器驱动电流波形（潍柴）共轨喷油器驱动电

9、流波形（潍柴）压电晶体喷油器电流波形压电晶体喷油器电流波形1怠速压电晶体喷油器电流波形压电晶体喷油器电流波形2l转速增加压电晶体喷油器电流波形压电晶体喷油器电流波形3l超速压电晶体工作原理压电晶体工作原理1l图 1 显示没有供应电压时的压电元件堆，l图 2 显示接通供应电压时压电元件堆高度增加。 压电晶体工作原理压电晶体工作原理2l 一旦压电元件堆处于喷油嘴开启位置，它不需要继续给它供应电压并保持在开启状态，直到收到关闭指令。“开启” 和“关闭”指令是波形里的正向和负向的电流尖峰。由于这个原因，绝不在发动机运行时断开喷油嘴多插头。 如果喷油嘴在开启状态，它会用柴油液压锁住发动机。 如果控制模块

10、检测到喷油嘴或驱动电路有任何故障，发动机会熄火。 压力控制阀（华泰圣达菲）波形压力控制阀（华泰圣达菲）波形计量单元波形计量单元波形二次点火波形二次点火波形二次点火波形二次点火波形宽带氧传感器波形分析（伍德）宽带氧传感器波形分析（伍德）氧传感器加热电阻的测量氧传感器加热电阻的测量氧传感器校准电路电阻值氧传感器校准电路电阻值 l校准电阻器在生产时安装在氧传感器连接器上，以确保所有空燃比情况下的传感器都具有良好的精确性。 线路连接线路连接l1、连接A通道蓝色的测试引线到与氧传感器的接口端子1相连的通用引线上，黑色的接地线连接到氧传感器的接口端子5 的通用引线上（在这里我们能够获得测量单元电压）。l2

11、、连接B通道红色测试引线到与氧传感器接口端子6相连的通用引线上，并且黑色的接地线连接到氧传感器接口端子2上（在这里我们能够获得泵单元电压）。l3、连接C通道绿色测试引线到与氧传感器接口端子3相连的通用引线上，并且黑色的接地线连接到氧传感器接口端子4上（在这里我们能够获得氧传感器加热元件的控制电压）。l4、连接20/60安的电流钳到示波器的D通道，将钳子夹在连接到氧传感器接口端子4上的通用引线周围（在这里我们能够获得氧传感器加热元件的电流）。波形显示波形显示波形分析波形分析1l通道A指示氧传感器测量单元的电压值。l发动机怠速中：发动机怠速中：氧传感器测量单元电压应该保持稳定在450mV附近，不管

12、发动机燃油条件如何。l通道B指示氧传感器泵单元的电压。l发动机怠速中：发动机怠速中：氧传感器泵单元电压增加还是下降取决于在排放系统中测量的氧含量水平。在正常的运行条件下，电压会保持不变为0V，这表明正确的理论计量空燃比为14.7:1（lambda 1.0）。l泵单元电压值有以下特性：lLambda1.0(浓浓)泵单元电压增长。泵单元电压增长。波形分析波形分析2lWOT（节气门全开）瞬时试验（节气门全开）瞬时试验：l在WOT（+30mV）时泵单元电压有一段很小的上升，这是因为在加速增浓时排气系统中氧含量下降（氧气被泵入测量室中） l超速断油：超速断油：l表示发动机在超速断油的条件下，泵单元电压会

13、发生下降（-158mV）。排气系统中的氧含量因此也会增长。（氧气被泵出测量室中）。 波形分析波形分析3l发动机运行中发动机运行中：确认加热器电路的最大电流 l发动机运行中发动机运行中：加热器电路电压从0V转换到约24V，这确认氧传感器加热元件的PWM控制功能良好（2Hz）。 K线波形线波形K线特点线特点l注意注意 1: K-Line 信息不同于 CAN 信息，因为CAN总是一次性发送整个信息，而K线可能要分开几部分发送。l注意注意 2: CAN Bus 网络是一个稳定的通信网络和汽车运行时的诊断网络。K 线仅支持诊断设备。然而，当没连接诊断仪器，K 线的线路可能被其它ECM以不同的波特率和不同

14、的时间模式用作通信。 CAN通讯波形通讯波形CAN通讯特征通讯特征l两个信号对等但是反向，它们的幅值一样。信号边缘清晰，并且与另外一边的信号一致。这表明 CANbus 可以在节点与 CAN 控制单元之间通讯。该项测试可以证明 CAN 总线的完整性，如果某个节点没有正确反应，这就意味着故障可能出现在 ECU 本身。l余下的总线应该正常工作。 FlexRay 总线波形总线波形 宝马、克莱斯勒、德尔福、摩托罗拉联合开发宝马、克莱斯勒、德尔福、摩托罗拉联合开发FlexRay总线特点总线特点l在这里可以清晰地看到两个信号的大小相同方向性反, 同时拥有相同的振幅.，而且两个波形边缘都很整齐. 该图显示了F

15、lexRay网络正在节点和FlexRay控制单元之间进行通讯。该测试可以证实在FlexRay网络总线这一点上的完整性。如果某个节点 ECU 没有正确的反应, 那很可能就是ECU本身的故障.其他的总线应该工作正常 作为最后检查，有必要对FlexRay网络的ECU连接头的信号进行检查.在同一总线上，每个节点的数据都是一样的。 LIN 总线波形总线波形LIN定义定义lLIN 通讯总线已经普遍应用在,现代装备 CAN 总线汽车上，它本质上是一个用来控制低速非安全系统的低速单线串行数据总线（实际上是 CAN 总线的辅助总线）。l例如车窗，车镜，门锁，电子座椅，空调系统 . LIN 总线因为其低成本越来越广泛使用，而且它可以减少监督 CAN 网络总线负荷 LIN总线特点总线特点l