汽车专业汽车波形分析与检验.docx

汽车专业汽车波形分析与检验.docx

《汽车专业汽车波形分析与检验.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车专业汽车波形分析与检验.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

汽车专业汽车波形分析与检验

汽车检测与维修专业

毕业论文

专业班级14交本

姓名

学号

指导教师

联系方式

E-mail

汽车波形分析与检验

目录

摘要----------------------------------------------------------4

第1章绪论----------------------------------------------------5

1.1波形分析法概念---------------------------------------------5

1.2故障诊断机理-----------------------------------------------5

1.3信号的类型。

-----------------------------------------------5

1.4信号特征---------------------------------------------------6

1.5波形诊断分析机理-------------------------------------------6

第2章波形分析------------------------------------------------7

2.1次级高压电火波形分析--------------------------------------7

2.11分电器点火次级阵列波形------------------------------------8

2.12分电器点火次级阵列波形（急加速）--------------------------8

2.13分电器点火次级单缸波形------------------------------------9

2.14电子点火（EI）次级单缸波形----------------------------------11

2.15电子点火次级单缸急加速波形--------------------------------13

2.16无分电器/电子点火线圈压力试验-----------------------------14

2.17电子点火作功及排气点火测试--------------------------------16

第3章故障案例-------------------------------------------------18

3.1喷油器电阻过大---------------------------------------------18

3.2喷油器供电线路虚接-----------------------------------------18

3.3喷油器线圈短路---------------------------------------------19

致谢-----------------------------------------------------------20

参考文献---------------------------------------------------------21

摘要

随着汽车电子信息技术的迅速发展，汽车上装用的电子设备越来越多，这就对今天的汽车故障诊断提出了新的挑战。

如何快速、准确地诊断出汽车电子控制系统故障，是现代许多汽车维修人员面临的难题。

众首周知，对电控系统的故障诊断大致有四种方式：

万用表诊断，故障码诊断，数据流分析和波形分析。

目前，我国汽修行业对解码器的使用已十分普遍，大多数维修人员都掌握了利用解码器对故障的诊断。

但是，准确诊断汽车故障只有解码器是不够的。

有维修经验的人都知道，绝大都数解码器只能解决当仪表板上的“故障灯”亮时系统所监测到的故障，但问题是系统故障灯不亮时而故障码存在情况，如汽车电子控制系统中的传感器和执行器在长时间的使用过程中会磨损、腐蚀、老化、变形等。

它们的性能也随之变差，此时电控单元往往就不能判定它们有故障。

此外，即使“故障灯”亮时解码器读出了故障码，有时也很难判断一个复杂电控系统的故障部位，此时利用检测设备中的示波器功能对所怀疑部位进行波形测试，便可使维修人员快速了解被检测部件的工作性能，从而快速找到故障零部件。

关键词：

波形分析故障诊断点火峰值

第一章绪论

一、波形分析法概念

波形分析法就是利用汽车示波器获得汽车电子控制系统中的传感器，执行器等电子设备的波形信号（即电压随时间的变化的电信号），然后把这些实测信号与这些电子设备的正常波形信号进行对比，分析指出其中的差异，最后操作者根据自己的理论知识找出故障发生部位的方法。

利用检测设备中的示波器功能不仅可以快速捕捉汽车电路信号，还可以用缓慢显示这些波形信号方法，以便我们一边观察一边分析。

二、故障诊断机理

汽车电子控制系统的工作原理是电控单元通过接收各个传感器输入的电子信号，识别其电子信号特征，并依据CPU内存信息和这些电子信号特征不同来控制执行器动作，从而保证汽车的正常运行。

当某些电子信号发生异常时，表明汽车存在着与之相对应的某些故障，因此可以通过汽车示波器检测这些电子信号，并分析其信号特征变化来进行汽车故障的诊断。

三、信号的类型

1、直流信号。

直流电压信号主要有蓄电池电压或控制电脑输出的传感器参考电压等。

传感器信号主要有发动机冷却水温度、进气温度传感器、节气门位置传感器。

２、交流信号。

在汽车中产生交流信号的传感器和装置有：

车速传感器、ＡＢＳ轮速传感器、电磁式曲轴转角传感器和凸轮轴转角传感器等。

３、频率调制信号。

在汽车中产生频率调制信号的传感器和装置有：

数字式空气流量计、霍尔式曲轴和凸轮轴转角传感器、数字式进气压力传感器等。

４、脉宽调制信号。

在汽车中产生脉宽调制信号的传感器和装置有：

初级点火线圈、电子点火正时电路、喷油器、控制电磁阀、怠速控制马达等。

四、信号特征。

汽车发动机电控单元是通过分辨各类电子信号的特征来识别各个传感器电路的各种信息，并根据这些特征来发出各种命令，指挥不同的执行器动作。

当这些电子信号的特征发生变化时，电控单元即可准诊断出汽车的故障部位。

我们把这些汽车电子信号的基本特征——幅度、频率、脉冲宽度、形状和阵列，称为“５依据”用来评定故障现象。

具体内容如下：

1、幅度。

电子信号在一定点上的瞬时电压，用于识别电信号峰值要求。

2、频率。

信号的循环时间，即电子信号在两个事件或循环之间的时间，一般每秒的循环次数，识别电信号在规定时间带的变化次数、变化的快慢。

3、脉冲宽度。

电子信号所占的时间或占空比，

4、形状。

电子信号的外形特征，如它的曲线、轮廓、上升沿、下降沿等。

5、阵列。

组成专门信息信号的重复方式，如同步脉冲或串行数据等。

五、波形诊断分析机理。

汽车中的每个电子信号都可以用以上评定依据中的一个或多个特征组成。

电子信号类型与评定依据之间的关系如表１所示。

每个电子信号必然与一个或多个评定依据相对应，以便计算机系统确定是什么类型的电子信号。

第二章波形分析

2.1次级高压电火波形分析.

一.分电器点火次级阵列波形

通过测试分电器点火次级阵列波形可以有效地检查车辆行驶性能及排放问题产生的原因，该波形主要用来检查短路极开路的火花塞高压线及由于积炭而引起的点火不良的火花塞。

由于点火次级波形明显的受到各种不同发动机.燃油系统和点火条件的影响，所以它能够有效的检查出发动机机械部件和燃油系统部件以及点火系统部件的故障。

而且一个波形的不同部分还分别能够指明在气缸中的那个部件或那个系统有故障。

实验方法：

启动发动机或路试汽车，使行驶故障火电不良等情况出现，并调整触发电平直到波形稳定，使发动机转速数值可以清楚的显示在显示屏上。

并确定幅值.频率.形状和脉冲宽度等判定性尺度。

波形分析见图2-1第一缸点火峰值显示在最左边，其余的点火波形显示按发动机点火顺序一次从左至右排列。

观察各缸点火波形是否一致，各缸的点火峰值电压高度是否一致，各缸之间任何的差别都表示有故障。

如果有一缸的点火峰值明显比其它缸高，说明点火次级系统中存在较高的电阻。

这说明点火高压线可能开路或电阻太大。

反之如果有一个缸的点火波形峰值比其它缸的低，则可能是点火高压线短路或火花塞间隙过小.火花塞受污染或坏损。

图2-1分电器点火次级波形

二.分电器点火次级阵列波形（急加速）

点火次级急加速高压测试是为了判定最大电压或确定在一组气缸中某一给定气缸的点火电压，这个测试可以帮助查出在重负荷或急加速时的点火不良，它能够提供关于各缸的点火和燃烧质量非常有价值的资料。

由于点火次级波形明显地受到不同发动机、燃油系统和点火状况的影响，所以它能够有效地检测出发动机机械部件和燃油系统部件以及点火系统部件的故障，波形的不同表明任一特定气缸中的部件或系统的故障。

试验方法：

起动发动机或驾驶汽车使行驶性能故障或点火不良等情况出现，确定幅值、频率、形状和脉冲宽度等判定性尺度是各缸一致的，特别是在急加速或高负荷时。

波形分析见图2-2各缸之间点火峰值电压高度应基本相等，在急加速或高负荷条件下由于气缸压力的增加，所有点火峰值高度都将增加，任何其它的信号峰值高度的实际偏离都意味着故障，一个高出很多的峰值说明这个气缸的点火次级电路中有高电阻，这可能意味着点火高压线开路或电阻太大，一个低的峰值指示出点火高压线短路或火花塞间隙过小、火花塞污损或破裂，在有负荷或急加速时点火不良，同时还出现所有气缸的点火峰值高度都低，这可能意示着点火线圈性能差。

图2-2分电器点火次级波形（急加速）

三.分电器点火次级单缸波形

单缸波形测试主要用来：

a.分析单个气缸的点火闭合角（点火线圈充电时间）；

b.分析点火线圈和次级高压电路性能（从点火线至点火电压线）；

c.查出单缸不适当的混合气空燃比（从燃烧线）；

d.分析电容性能（白金或点火系统）；

e.查出造成气缸失火的火花塞（从燃烧线）。

  这个测试能为提供关于每个气缸的燃烧质量非常有价值的资料。

如果有必要甚至可以有行驶条件进行此项测试。

由于点火次级波形明显受不同发动机、燃油系统和点火条件影响，它对检测发动机机械部分和燃油系统部件及点火系统部件的故障是有用的。

波形的不同部分能指明任一特定气缸的某些部件和系统的故障。

参照波形各部分的指示看波形特定段的相关部件运行状况。

汽车示波器屏上用数字的方式显示出波形各部分的判定参数。

  试验方法：

按照行驶性能故障或点火不良等情况出现的要求来起动发动机或驾驶汽车。

确认各缸幅值、频率、形状和脉冲宽度等判定性尺度的一致性，检查对应特定部件的波形部分的故障。

波形分析见图2-3 流入点火线圈的电流：

观察点火线圈在开始充电时，保持相对一致的波形的下降沿，这表明各缸一致的闭合角及点火正时的精确。

  点火线：

观察跳火电压的高度一致性，一个太高的跳火电压（它甚至超过了示波器的显示屏）表明在点火次级电路中存在着高电阻（例如开路或损坏的火花塞、高压线或是火花塞过大时间隙），一个太短的跳火电压线，表明点火次级电路电阻低于正常值（污浊和破裂的火花塞和漏电的火花塞高压线等）。

  火花或燃烧电压：

观察火花或燃烧电压保持相对一致性，这表明火花塞工作的一致性和各缸空燃比，如果混合比太稀，燃烧电压就比正常值低一些。

  燃烧线：

观察火花或燃烧线应十分“干净”，没有过多的杂波在燃烧线上，过多的杂波表明气缸点火不良，由于点火过早、喷油器损坏、污浊火花塞或其它原因。

燃烧线的持续时间长度表明汽车缸内异常稀或异常浓的混合比。

过长的燃烧线（通常超过2毫秒）表示混合气浓，过短的燃烧线（通常少于0.75毫秒）表示混合气稀。

  点火线圈振荡：

观察在燃烧线后面最少两个，最好多于三个的振荡波，这表明点火线圈和电容器（在白金或点火系统）是好的。

动态峰值检查显示方式对发现各缸点火过程中的间歇性故障十分有用。

图2-3分电器点火次级单缸波形

四.电子点火（EI）次级单缸波形

a.分析单个气缸的点火闭合角（点火线圈充电时间）；

b.分析点火线圈和次级高压电路性能（从点火线至点火电压线）；

c.查出单缸不适当的混合气空燃比（从燃烧线）；

d.分析电容性能（白金或点火系统）；

e.查出造成气缸失火的原因（污浊或破裂的火花塞，从燃烧线）。

这个测试能提供关于每个气缸的燃烧质量非常有价值的资料。

如果有必要甚至可以在行驶条件进行此顶测试。

由于点火次级波形明显受不同发动机、燃油系统和点火条件影响，它对检测发动机机械部分和燃油系统部件及点火系统部件的故障是有用的。

波形的不同部分能指明任一特定气缸的某些部件和系统的故障。

参照波形图的指示点看波形特定段的相关部件运行状况。

汽车示波器显示屏上用数字的方式显示出波形各部分判定参数。

试验方法：

按照行驶性能故障或点火不良等情况出现的要求来起动发动机或驾驶汽车，在排气行程火花塞点火系统，调整示波器电压比例在5千伏至10千伏/格之间，这样可以保持作功行程点火的正常显示。

确认各缸幅值、频率、形状和脉冲宽度等判定性尺度的一致性，检查对应特定部件的波形部分的故障，在加速或高负荷下。

波形分析见图2-4点火线：

观察各缸跳火电压高度的一致性，在急加速或高负荷时，由于燃烧压力的增加，跳火峰值电压将会增高。

任何与其它信号峰值高度的实际偏差都可能意味着故障。

  火花或燃烧电压：

观察火花或燃烧电压保持相对一致性，这表明火花塞工作的一致性和各缸空燃比，如果混合比太稀，燃烧电压就比正常值低一些。

  燃烧线：

观察火花或燃烧线应十分“干净”，没有过多的杂波在燃烧线上，过多的杂波表明气缸点火不良，由于点火过早喷油器损坏，污浊火花塞或其它原因。

燃烧线的持续时间长度表明气缸内异常稀或异常浓的混合比。

过长的燃烧线（通常超远2毫秒）表示混合气浓，过短的燃烧线（通常少于0.75毫秒）表示混合气稀。

 点火线圈振荡：

观察在燃烧线后面最少两个，最好多于三个的振荡波，这表明点火线圈和电容器（在白金或点火系统）是好的。

动态峰值检测显示方式对发现各缸点火过程中的间歇性故障十分有用。

图2-4电子点火（EI）次级单缸波形

五.电子点火次级单缸急加速波形

电子点火次级单缸急加速测试用于确定最大击穿电压或指定气缸燃烧峰值电压与其它缸的关系。

这个测试最初用来诊断当大负荷或急加速时是否出现断火现象。

这个测试能提供关于单缸燃烧和点火质量的有用信息。

影响点火次级波形的因素有发动机机械部分，燃烧系统和点火条件。

所以，通过点火次级波形的测试可诊断发动机机械部件，燃烧系统部件以及点火系统部件存在的故障。

波形的不同部分能对于应判断指定气缸的部件或系统存在的故障。

试验方法：

按照行驶性能故障或点火不良等情况出现的要求来启动发动机或路试汽车。

在无分电器的点火系统中调节示波器电压比例在5~10kw/格之间，这样可以保证发动机气缸做功行程点火的正常显示。

确定各缸幅值频率形状和脉冲宽度等判定性尺寸的一致性，在加速或高负荷下检查对应特定部件的波形部分的故障。

波形分析见图2-5为电子点火次级单缸急加速波形。

观察各缸击穿电压高度是否一致。

在急加速或高负荷时，由于燃烧压力的增加，其峰值电压将随之增高，当与其他缸信号峰值高度出现偏差时，意味着此缸想对系统存在故障。

过高的峰值电压表明在该缸点火次级电路中存在高电阻，它意味着电路断路，火花塞线电阻过高，火花塞间隙过大。

如果峰值电压太低，表明点火高压线短路，火花塞间隙过小，火花塞破裂和火花塞油污。

出现有负荷时断火或急加速时所有气缸的峰值都低的情况，意味着点火线圈不良。

见图2-4电子点火次级单缸急加速波形

六.无分电器/电子点火线圈压力试验

这个测试步骤在最苛刻的工作方式下--曲轴旋转但不送燃油喷射进气缸时，测试点火线圈最大输出，在许多不同情况和压力条件下（混合比变化，燃烧室紊流，极大的燃烧压力等），点火线圈都必须有能力提供必要的点火电压，点火线圈被设计成在任何正常发动机工作方式下，都有能力提供超出所需要的最大电压。

然而，振动、热疲劳、点火高压线圈的高电阻和其它因素可能导致点火线圈旱期损坏，这个试验对发现点火线圈在有负荷的情况下（例如加速），出现时间歇性点火不良或起动困难及无法起动是有用的。

  这个试验即可在分电器点火系统也可在无分电器点火系统中执行，在分电器点火系统中只需要用汽车示波器的一个通道，而对无分电器点火系统（一个点火线圈给两个气缸点火）汽车示波器上的两个通道都要用，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，当起动时，火花塞在无燃料的情况下，在气缸内点火，这时它需要最大值的点火电压“跳火”，最大点火电压将会显示在示波器上。

试验方法：

喷油器不工作或切断燃油输送系统（燃油泵等），以防止起动发动机发动着车，然后起动发动机，观察示波器法形。

波形分析见图2-6确定波形上点火峰值电压，通常在新式或高能点火系统中，波形上点火电压大约在15千伏附近到超过30千伏，点火电压因火花塞间隙，发动机气缸压缩比和混合气空燃比不同而有所差异，在双火花塞（EI）系统中，在排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于5千伏。

在判断低峰值电压的点火线圈是否可用时，应先确认火花塞和高压线是否完好，在测试时，短路的火花塞高压线或低电阻火花塞（间隙上、污损）可能导致点火线圈输出电压低。

图2-6无分电器/电子点火线圈压力试验

七.电子点火作功及排气点火测试

如图图2-7点火次级作功及排气点火波形显示对测试电子式点火线圈是有效的方法，点火次级作功及排气点火波形显示可以用于测试电子点火系统工作状况的几个方面：

a.分析单个气缸的点火闭合角（点火线圈充电时间）；

b.分析点火线圈和次级高压电路性能（从点火线至点火电压线）；

c.查出单缸不适当的混合气空燃比（从燃烧线）；

d.分析电容性能（白金或点火系统）；

e.查出造成气缸失火的原因（污浊或破型的火花塞，从燃烧线）。

图2-7电子点火作功及排气点火测试

案例分析

案例1：

喷油器电阻过大

车型：

2010年日产天籁

发动机：

VG30E多点喷射

故障症状：

怠速抖动。

加速无力

故障诊断：

先用故障诊断仪读取故障码，显示系统正常。

再用“维修工作支持”功能进行断缸实验，发现5缸工作不明显。

用示波器检查5缸点火波形，波形显示5缸点火正常。

然后再用示波器检查5缸喷油器波形，所测波形所示，正常的喷油波形所示。

VG30E电喷系统对喷油器的控制采用饱和开关型控制方式，当ECU接通喷油器电路，驱动喷油器喷油时，示波器上就会有一个接近0的电压降，并保持一段时间。

这个电压降的时间就是喷油时间，当ECU切断电流关闭喷油器时，线圈产生的磁场就会消失。

磁场发生的突变使线圈感生一个峰值电压，中箭头所指部分。

通过2个波形对比不难看出为故障波形。

对5缸喷油器及其线路进行测量。

发现5缸喷油器电阻。

很大超过11k欧，正常的喷油器电阻为13～15欧。

由于喷油器的限流作用，造成了所示的故障波形，更换喷油器后故障排除。

案例2：

喷油器供电线路虚接

车型：

2008年丰田卡罗拉

发动机：

3S－FEEFI多点喷射

故障症状：

发动机动力不足。

加速有时回火无力

故障诊断：

首先用点火正时灯检查点火正时，点火正时正常。

然后检查汽油压力和进气歧管真空度，都在正常范围内。

用示波器查看点火波形。

波形显示各缸点火正常。

再用示波器检查喷油器波形。

当检查喷油器供电线路时，测得波形所示，图中箭头所指部分表明喷油器供电电压，在喷油器工作时出现了过多的电压降，达到了5V。

这说明供电电路中存在着虚接现象，致使喷油器在工作时。

流过喷油器励磁线圈的电流太小而磁力下降。

导致喷油器针阀打开速度变慢喷油量减小。

由此导致发动机动力不足。

加速无力的故障。

对供电电路修理后故障排除。

案例3：

ECU点火正时信号故障

车型：

2008年丰田卡罗拉

发动机：

3VZ－FEEFI顺序喷射系统

故障症状：

发动机怠速或挂入D和R挡时突然熄火

故障诊断：

首先对发动机的怠速马达，节气门位置传感器进行检查，结果正常。

再用故障诊断仪读取故障码显示系统正常，读取数据流观察与怠速相关的数据。

也没有发现问题。

看来问题出在其他方面，根据以往的经验，没有征兆的突然熄火，一般是点火系统有问题。

用示波器检查次级点火，波形显示点火系统正常，所示，但在发动机突然熄火时点火波形同时消失，这说明发动机熄火和点火系统有关系。

根据次级波形来看点火系统本身不会有问题，怀疑是对点火系统影响最大的发动机转速信号和上止点信号有问题。

丰田EFI电喷系统大多采用电磁式转速传感器。

用示波器对发动机转速信号和上止点信号进行检查，两个信号均在发动机熄火时仍有信号输出，说明正常。

点火系统是由ECU控制的，既然输入信号正常，那么ECU输出的点火正时信号是否有问题呢?

于是用双通道示波器同时对发动机转速信号和点火正时信号进行比较，所示，问题找到了。

通过可以看出，在故障出现时2通道显示的发动机转速信号一直正常，而1通道显示的点火正时信号出现了间断现象，这就是发动机突然熄火的原因。

问题就出在ECU内部。

为了诊断的准确性，又对上止点信号和点火正时信号进行比较，所示，同样显示上止点信号正常，点火正时信号有间断现象，这就可以肯定ECU有问题。

更换ECU后故障排除。

致谢

  三年寒窗，所收获的不仅仅是愈加丰厚的知识，更重要的是在阅读、实践中所培养的思维方式、表达能力和广阔视野。

很庆幸这些年来我遇到了许多恩师益友，无论在学习上、生活上还是工作上都给予了我无私的帮助和热心的照顾，让我在诸多方面都有所成长。

感恩之情难以用语言量度，谨以最朴实的话语致以最崇高的敬意。

同时还感谢三年来帮助和教育过我各位任课老师，从你们的身上我收获无数，却无以回报，谨此一并表达我的谢意。

  还要感谢我的父母，给予我生命并竭尽全力给予了我接受教育的机会，养育之恩没齿难忘；，无论在精神还是在物质上都给予我莫大的支持；感谢我的同窗好友，在我最困难的时候总能给予我安慰和鼓励，让我重拾信心。

  还有许多人，也许他们只是我生命中匆匆的过客，但他们对我的支持和帮助依然在我记忆中留底了深刻的印象。

在此无法一一罗列！

参考文献

[1]谭本忠.汽车波形与数据流分析[M].机械工业出版社,2007:

165-175

[2]焦建刚.利用示波器进行点火系统波形分析[M].机械工业出版社,2008:

65-74

[3]张成祥.用示波器对汽车点火系进行故障检测与诊断[M]中国农业出版社,2007:

55-65

[5]魏红伟.次级点火波形分析[M]经济科学出版社,2010:

56-87

[6]张成祥.用示波器对发动机异响进行检测与诊断[M]化学工业出版社,2010:

25-32

[7张治龙.汽车点火系波形分析探究[M]机械工业出版社,2007:

56-75

[8]鲁植雄.汽车电喷发动机波形分析图解[M].江苏科学技术出版社,2006.123-142目录

第一章总论1

第一节项目背景1

第二节项目概况2

第二章项目建设必要性5

第三章市场分析与建设规模7

第一节汽车市场需求分析7

第二节市场预测12

第三节项目产品市场分析13

第四节建设规模16

第四章场址选择17

第一节场址所在位置现状17

第二节场址建设条件17

第五章技术方案、设备方案、工程方案22

第一节技术方案22

第二节设备方案28

第三节工程方案33

第六章原材料、燃料供应38

第七章总图布置与公用辅助工程39

第一节总图布置39

第二节公用辅助工程43

第八章环境影响评价52

第一节环境保护设计依据52