波形分析技术精选文档.ppt

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1、波形分析技术本讲稿第一页，共六十四页为什么要使用汽车示波器汽车的电子化汽车自诊断的不监控机械故障汽车自诊断有误诊和漏诊现象通讯系统损坏控制电脑损坏对故障码的验证本讲稿第二页，共六十四页你站在什么位置？能找到零部件和传感器会拆、会装懂得控制原理会检测和分析掌握故障分布规律能过不断的学习新的系统本讲稿第三页，共六十四页怎样选择汽车示波器？汽车示波器与通用示波器的区别汽车示波器的分类汽车示波器的评价指标本讲稿第四页，共六十四页你能用好示波器吗？掌握汽车控制技术掌握电子技术掌握示波器使用方法勤奋练习经常总结和交流本讲稿第五页，共六十四页集成汽车诊断检测、次级点火测试、初级点火测 试、通用示波器、专用示

2、波器、发动机分析、数字万用表 7 大功能；同时采集四组信号，方便相关信号对比，真正四通道示波；可测试CAN-Bus波形；可测5种次级点火形式波形；真正再现次级点火千伏波，无虚假波形；车博仕A2800强大的测试功能本讲稿第六页，共六十四页分析功能强大对特征值、常用参数进行分析，为CAN-Bus、混合动力等车辆维修提供最佳帮助；可对标准波形进行自学习，方便故障分析；特征值分析（最大值、最小值、平均值、周期、频率）；对于双缸点火可进行做功燃烧电压和废火燃烧电压的比较；发动机综合分析（充电测试、启动测试）；本讲稿第七页，共六十四页技术全面领先ARM平台4通道控制60MHZ主频率1M缓存500K带宽6M

3、的采样率12位A/D转换可对测试结果进行比较、存贮、编辑、打印；LCD彩色显示器，触摸屏操作，直观方便；支持中/英两种语言模式；本讲稿第八页，共六十四页培训主题示波器的工作原理和操作方法汽车常见信号的分类和判断标准常见传感器的类型和标准波形常见执行器的类型和标准波形常见点火类型和标准波形常见电器信号波形分析氧传感器分析技术真空波形分析技术多波形相位分析技术电流波形分析技术点火波形分析技术本讲稿第九页，共六十四页示波器是波形显示原理本讲稿第十页，共六十四页示波器有哪些部分组成？本讲稿第十一页，共六十四页怎样才能读出信号轨迹？1.供电2.连接和传感器的选择3.通道的选择和耦合方式4.触发方式的选择

4、5.时基和电压基的设置6.波形的读取和记录7.波形的分析本讲稿第十二页，共六十四页还记得函数吗？本讲稿第十三页，共六十四页汽车电子信号的分类1.直流信号：如温度传感器、位置传感器、压力传感器等；2.交流信号：车速传感器、ABS传感器、转速传感器、爆震传感器等；3.频率调制信号：数字式空气流量计/进气压力传感器、各种光电式/霍尔式传感器等；4.脉宽调制信号：点火线圈、点火正时、喷油嘴、怠速马达等；5.串行数据信号：发动机控制模块、车身控制模块、ABS控制模块等相互信息交换产生的信号；本讲稿第十四页，共六十四页信号形状本讲稿第十五页，共六十四页频率和周期本讲稿第十六页，共六十四页占宽比本讲稿第十七

5、页，共六十四页说明不同的函数表达式不同的相位不同的幅值传感器是为了描述状态ECM是控制能量的供给执行器是控制非电量或动作的不清楚输入和输出的定量关系，只知道变化趋势不知道准确的控制算法，就不知道软件在控制什么人比计算机更敏感，氧传感器真的有效吗？本讲稿第十八页，共六十四页汽车电子信号的判定依据（一）本讲稿第十九页，共六十四页汽车电子信号的判定依据（二）本讲稿第二十页，共六十四页汽车电子信号的判定依据（三）本讲稿第二十一页，共六十四页汽车电子信号在示波器里述语解释本讲稿第二十二页，共六十四页常见传感器/执行器的类型本讲稿第二十三页，共六十四页线性输出型节气门位置传感器工作原理节气门位置传感器大多

6、数也是一个三线传感器，其中一线是电脑提供给传感器的参考电源为5V，另一线为传感器的接地，第三根线则连到传感器的滑动触点，作为信号输出给电脑。这样，当电脑提供5V参考电源，在电阻材料上每点的电压降都将由滑动触点决定，而这个滑动触点的移动是与节气门角度成正比的。标准的节气门位置传感器在节气门全闭时产生低于1V的电压信号，在油门全开时产生接近5V的电压信号。本讲稿第二十四页，共六十四页线性输出型节气门位置传感器信号波形分析打开点火开关，发动机不运转，慢慢地让节气门从关闭位置到全开位置，并重新返回至节气门关闭位置。慢慢地反复这个过程几次。这时波形应如左图本讲稿第二十五页，共六十四页 上图为正常工作的节

7、气门波形图下图为有故障的节气门波形图；通常传感器的电压应从怠速时的低于1V到节气门全开时低于5V。波形上不应有任何断裂、对地尖峰或大跌落。应特别注意在前1/4节气门开度中的波形，这是在驾驶中最常用到传感器碳膜的部分。传感器的前1/8至1/3的碳膜通常首先磨损。有些车辆有两个节气门位置传感器。一个用于发动机控制，另一个用于变速器控制。本讲稿第二十六页，共六十四页翼板式空气流量计工作原理 一种是随着空气流量的增加输出信号的电压升高，另一种是当空气流量加大时输出信号电压降低，这两种类型属于模拟电压量输出。翼板式空气流量计的核心是一个可变电阻(电位计)，它与空气翼板同轴连接，当空气流动时翼板也随之开启

8、，随着翼板的开启角度变化，可变电阻(电位计)也随之转动 翼板式空气流量计是一个三线传感器，其中两条是参考电压的正负端，另一条是可变电阻器的滑动触点臂，它向电脑提供与翼板转动角度成正比的输出电压信号。急加速时，翼板在空气流动动压作用下，超过正常摆动角度的过量信号，这就为控制电脑提供混合气加浓的控制信号。本讲稿第二十七页，共六十四页翼板式空气流量计波形分析当翼板式空气流量计正常时，怠速输出电压约为1V，油门全开时应超过4V，全减速（急抬油门）时输出的电压并不是很快地从全加速电压回到怠速电压。通常（除TOYOTA汽车外）翼板式空气流量计的输出电压都是随空气流量的增加而升高。波形的幅值在空气流量不变时

9、应保持稳定，一定的空气流量应有相对应的输出电压，当输出电压与空气流量不符时就可以从波形图中检查出来，一般发生这种情况时发动机的工作状况就会受到明显影响。本讲稿第二十八页，共六十四页空气流量计高频/低频数字输出原理 数字式空气流量计输出的频率信号一般也都是随着空气流量的增加，频率也增加，即流过空气流量计空气越多，信号线上出现的脉冲频率也就越高，由于频率相对于空气流量的规范资料很难找到，当测试这种空气流量计（MAF）时，参考波形就显得非常有用。数字式空气流量计主要有三种，即低频数字式和高频数字式以及频率和脉冲宽度都改变的卡门涡旋式。本讲稿第二十九页，共六十四页空气流量计高频数字输出波形分析起动发动

10、机，在不同转速下试车，特别是在出现故障的转速下进行测试，看示波器波形显示，确定信号的幅值、频率、形状等判定性尺度是一致的、可重复的、正确的。确定空气流量计产生的频率与发动机转速和空气流量的比率是正确的。脉冲大多数幅值为5V，还要看形状是否一致，矩形的拐角和垂直下降沿是否一致。本讲稿第三十页，共六十四页空气流量计低频数字输出波形分析起动发动机，在不同转速下试车，特别是在出现故障的转速下进行测试，看示波器波形显示，确定信号的幅值、频率、形状等判定性尺度是一致的、可重复的、正确的。确定空气流量计产生的频率与发动机转速和空气流量的比率是正确的。低频数字式空气流量计和高频数字式空气流量计唯一区别就是频率

11、低一些，但是输出频率却一样随着空气流量的变化而变化。本讲稿第三十一页，共六十四页半导体压敏电阻式进气压力传感器工作原理 传感器与ECU有三根导线相连：ECU向传感器供电的5V电源线，传感器的信号输出线和传感器的接地线。在发动机怠速运转时，进气歧管的真空度高（绝对压力低），传感器的电阻值大，如图图示，传感器输出较低电压信号；当节气门全开时，歧管真空度低（绝对压力高），传感器电阻小，传感器输出较高电压信号。本讲稿第三十二页，共六十四页真空膜盒式进气歧管绝对压力传感器 工作原理真空膜盒传动的可变电感式进气歧管绝对压力传感器主要由膜盒、铁心、感应线圈和电子电路等组成。膜盒是由薄金属片焊接而成，其内部被

12、抽成真空，外部与进气歧管相通。外部压力变化将使膜盒产生膨胀和收缩的变化。置于感应线圈内部的铁芯和膜盒联动。感应线圈由两个绕组构成，其中一个与振荡电路相连，产生交流电压，在线圈周围产生磁场，另一个为感应绕组，产生信号电压。当进气歧管压力变化时，膜盒带动铁心在磁场中移动，使感应线圈产生的信号电压随之变化。该信号电压由电子电路检波、整形和放大后，作为传感器的输出信号送至ECU。本讲稿第三十三页，共六十四页模拟量进气压力传感器波形分析 模拟量进气压力传感器的原理是将发动机感测到的真空度直接产生对应可变的电压输出信号。一般它是一个三线传感器，其中两条线是参考电源的正、负极，参考电源为5V，剩下一条线是电

13、脑的输出信号。波形的幅度应保持在接近特定的真空度范围内，波形幅度的变化亦不应有较大的偏差。当传感器输出电压不能随发动机真空度变化时，通常这时发动机运转也不正常。本讲稿第三十四页，共六十四页进气温度传感器波形分析通常传感器的电压应在35V（完全冷车状态）之间，并在汽车全部运行温度范围内电压下降大约在12V左右，这个直流信号的判定关键是电压幅度，且在各种不同温度下传感器应有相应的输出变化的电压信号。当进气温度传感器电路开路时，将出现电压向上直到参考电压值的峰尖（5V）。当进气温度传感器电路对地短路时，将出现电压向下直到接地电压值的峰（0V）。本讲稿第三十五页，共六十四页上止点、曲轴、凸轮轴位置传感

14、器 波形分析上止点、曲轴、凸轮轴位置传感器信号主要是用来向电脑提供发动机点火信号的，对于有些车型来讲，它也是进行燃油喷射的触发信号。三种传感器各有各的用途：上止点位置传感器主要用来传递某缸活塞的上止点位置，曲轴转角传感器主要用来提供发动机曲轴转角，而凸轮轴位置传感器则主要是通过检测发动机凸轮轴的变化而向电脑提供一个发动机某汽缸工作行程的信号（如压缩行程或排气行程）。从安装位置上来说，一些车型会把它们某两个组合成一体安装于分电器中，或三种传感器分别安装于发动机的各个相应位置。本讲稿第三十六页，共六十四页上止点（磁电式）传感器波形分析用第一缸火花塞高压线提取触发信号可以帮助稳定显示波形。如果没有第

15、一缸触发，在波形的同步脉冲的频率变化时，示波器触发信号会出现问题，使得波形不稳定。一般先检查气隙是否在允许值范围，如果传感器的接线和示波器的接线良好，传感器轴是旋转的，气隙也是正常的，那么传感器本身损坏很可能就是故障的原因。由于磁电式传感器信号振幅与发动机转速成正比，所以许多磁电式传感器在发动机启动时（100200r/min）输出的信号振幅很低。本讲稿第三十七页，共六十四页曲轴传感器（磁电式）波形分析通常波形中上升和下降的波形不完全对称于零线，但大多数传感器都是相当接近的，由于磁电式传感器随转速增加而波形频率也增加，所以在示波器上会有更多的波形显示出来。确认振幅、频率、形状等判定性尺度在相同条

16、件下（发动机转速等）是有重复性的、有规律的。波形的频率应与发动机转速保持同步，有一种情况可能使得两脉冲间隔时间变化，那就是当触发齿轮经过传感器时有轮齿缺失或由于脏污及干扰多感应出的脉冲。同时请注意：由于在发动机启动时旋转速度不可能不变，在压缩行程和进气行程之间，曲轴实际上在减速和加速，这使得波形的频率和幅值将随转速改变而同时减少或增加。除此之外，其它任何在脉冲之间引起的变化都可能意味故障。本讲稿第三十八页，共六十四页曲轴位置传感器（霍尔效应式）波形分析 霍尔效应传感器是根据霍尔效应原理制成的，它由一个几乎完全闭合的包含永久磁铁和磁极部分的磁路组成，一个软铁叶片（上面开有缺口）转子穿过磁铁和磁极

17、间的气隙，这时叶片转子上的缺口部分将允许磁场穿过并到达霍尔效应传感器，而没有缺口的部分则由于金属的屏蔽性将切断磁场，因此，叶片转子“窗口”的作用是开关磁场，使霍尔效应传感器像开关一样地打开或关闭。所以该组件实际上是一个开关设备，而它的关键功能部件就是霍尔元件。本讲稿第三十九页，共六十四页运用示波器多通道功能测试曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器之间关系 这是一个双通道示波器测试，霍尔式凸轮轴和曲轴位置传感器的波形是从两个传感器上测出的两个波形，它们相互之间的重要联系同时显示在示波器上，用这个测试步骤去同时诊断曲轴和凸轮轴位置传感器，或检查凸轮轴与曲轴之间的正时关系。本讲稿第四十页，共六十四页霍尔

18、传感器信号和曲轴位置传感器信号的同步性分析举例从单个信号波形看，都是正常的，但如果两个信号不同步，将直接影响点火正时。于是示波器对上述两个传感起信号同时进行测试，测得结果如图所示，经过相应的调整后故障消失。本讲稿第四十一页，共六十四页波形的峰值电压（峰尖的高度或振幅）和频率（振动的次数）将随发动机的负载和转速变化而变化，同时也随发动机点火过早（正时提前）、燃烧温度、废气再循环等正常与否，其幅度和频率也将随之变化。爆震传感器波形分析本讲稿第四十二页，共六十四页怠速控制（IAC）电磁阀工作原理本讲稿第四十三页，共六十四页怠速控制（IAC）电磁阀波形分析怠速控制器包括电磁阀式几乎都是由控制电脑改变信

19、号幅值或脉冲宽度来最终控制怠速运行的。确认对各种怠速补偿模式波形的幅值、频率、形状、脉冲宽度等判定性尺度都在正确的范围内，并且有可重复性和一致性。诊断怠速控制阀和控制电路之间，应先确定节气门开关是否自如，最低怠速是否符合，检查真空是否泄漏，因为它们都会使怠速控制系统出问题。本讲稿第四十四页，共六十四页喷油器波形分析(一)从喷油器的波形上读取喷油时间是很容易的。当发动机控制电脑（PCM）接地电路接通时，喷油器开始喷油。当控制电脑断开控制电路时，电磁场会发生突变，这个突变的电磁场使线圈产生了尖峰。示波器可以用数字的方式在显示屏上与波形一起显示出喷油时间。氧传感器反馈电压/信号对喷油驱动器喷油时间的

20、影响相对要小，与输入电脑的各种参数相比，氧传感器对喷油控制的作用，更像一台“燃油修正器”。大多数的喷油驱动器喷油时间是由空气流量计或进气压力传感器、转速和其它控制电脑输入信号计算出来的。输入控制电脑的氧传感器电压反馈信号只是相对较小的改变喷油脉冲宽度，但这样小的变化就足以区别出行驶性能的好坏以及排放是否合格。本讲稿第四十五页，共六十四页喷油器波形分析(二)怠速与急加速时的波形比较本讲稿第四十六页，共六十四页氧传感器波形分析氧传感器信号电压的变化是由尾气中氧含量的变化所引起的。发动机电脑通过调整喷油器的喷油量来改变混合气的浓稀时，自然造成尾气中氧气含量相应变化，即混合气浓时，氧含量减少，信号电压

21、升高，反之则氧气含量增加，信号电压降低多数损坏的氧传感器都可以从其信号电压波形上明显地分辨出来，如果从信号电压波形上还无法准确地断定氧传感器的好坏，则可以用示波器上的游动标尺读出最大和最小信号电压值以及信号的响应时间，然后用这3个参数来判断氧传感器的好坏。闭环控制应用在汽车上是在电控汽车出现以后才有的。闭环是指在燃油控制系统中，发动机电脑根据氧传感器的反馈信号不断调整混合气的空燃比，使其稳定在理论空燃比14.7附近的过程。本讲稿第四十七页，共六十四页次级点火波形分析传统点火（有主高压线）传统点火（无主高压线）双缸独立点火直接点火（有分缸线）直接点火（无分缸线）次级点火按模式可划分为：本讲稿第四

22、十八页，共六十四页以双缸独立点火为例本讲稿第四十九页，共六十四页以独立点火为例本讲稿第五十页，共六十四页分电器点火次级单缸波形点火次级单缸波形测试主要用来：1)分析单缸的点火闭合角（点火线圈充电时间）；2)分析点火线圈和次级高压电路性能（从燃烧线或点火击穿电压）；3)检查单缸混合气空燃比是否正常（从燃烧线）；4)分析电容性能（白金或点火系统）；5)出造成汽缸断火的原因（从燃烧线，如：污浊或破裂的火花塞）本讲稿第五十一页，共六十四页电子点火次级单缸波形分析点火次级单缸波形测试主要用来：1)分析单缸的点火闭合角（点火线圈充电时间）；2)分析点火线圈和次级高压电路性能（从燃烧线或点火击穿电压）；3)

23、检查单缸混合气空燃比是否正常（从燃烧线）；4)分析电容性能（点火系统）；5)查出造成汽缸断火的原因（从燃烧线，如：污浊或破裂的火花塞）本讲稿第五十二页，共六十四页无分电器/电子点火线圈波形分析（一）对于无分电器点火系统（1个点火线圈给2个汽缸点火），则汽车示波器上的2个通道都要用，一个用于作功行程火花塞上，另一个用于排气行程火花塞上。当启动时，火花塞无喷油的情况下点火时，点火电压（即击穿电压）为最大，并同时会显示在示波器上。通常在新式或高能点火系统中，击穿电压大约在15kV左右甚至超过30kV。击穿电压因火花塞间隙、发动机汽缸压缩比和混合气空燃比不同而有所差异，如在双火花塞（EI）系统中，在排

24、气行程的火花塞峰值电压要比在作功行程的火花塞峰值电压低接近5kV。本讲稿第五十三页，共六十四页点火线圈充电：观察点火线圈在开始充电时，保持相对一致的波形下降沿，这表明各缸闭合角相同以及点火正时精确。点火线：观察击穿电压高度的一致性，如果击穿电压太高（甚至超过了示波器的显示屏），表明在点火次级电路中电阻值过高（如开路或损坏的火花塞、高压线或是火花塞间隙过大），如果击穿电压太低，表明点火次级电路电阻低于正常值（污浊和破裂的火花塞或漏电的高压线等）。跳火或燃烧电压：观察跳火或燃烧电压的相对一致性，它明的是火花塞工作和各缸空燃比正常与否，如果混合气太稀，燃烧电压就比正常值低一些。燃烧线：观察跳火或燃烧

25、线应十分“干净”，即燃烧线上应没有过多的杂波。过多的杂波表明汽缸点火不良，或点火过早、喷油器损坏、污浊的火花塞及其它原因。燃烧线持续时间长度与汽缸内混合气浓或稀有关。燃烧线太长（通常超过2ms）表示混合气浓，燃烧线太短（通常少于0.75ms）表示混合气稀点火线圈振荡：观察燃烧线后面最少2个(一般多于3个)的振荡波，这表明点火线圈和电容器是好的。无分电器/电子点火线圈波形分析（二）本讲稿第五十四页，共六十四页分电器点火初级波形分析确认各缸信号的幅值、频率、形状和脉冲宽度等判定性尺度是否一致。观察各缸点火击穿峰值电压高度是否相对一致。任何一缸与其它各缸击穿电压峰值高度的偏差都意味着可能有故障存在。

26、如果一个缸的点火峰值电压明显比其它缸高出很多，则说明这个气缸的点火次级线路中电阻过高，这可能是点火高压线开路或阻值太高。本讲稿第五十五页，共六十四页电子点火初级波形分析由于点火燃烧的过程可以通过次级与初级点火线圈的互感返回到初级电路，所以这个点火波形是非常有用的。通过初级点火波形可以观察到在气缸点火时点火线圈产生的峰值电压。电子点火初级单缸波形的测试内容、项目和方法与上述分电器点火初级单缸波形完全相同。另外，还需要逐个测试模块组上的每个点火线圈。本讲稿第五十六页，共六十四页点火系故障波形分析（一）本讲稿第五十七页，共六十四页点火系故障波形分析（二）本讲稿第五十八页，共六十四页点火系故障波形分析（三）本讲稿第五十九页，共六十四页点火系故障波形分析（四）本讲稿第六十页，共六十四页点火系故障波形分析（五）本讲稿第六十一页，共六十四页点火系故障波形分析（六）本讲稿第六十二页，共六十四页点火系故障波形分析（七）本讲稿第六十三页，共六十四页点火系故障波形分析（八）本讲稿第六十四页，共六十四页