示波器的发动机波形分析【字数：10717】
目前汽车电控技术的发展十分迅速，为了适应汽车的电控化程度，对于检测诊断故障的能力也要向更高的水平发展，而波形分析正是满足现今时代汽车检测领域的这一需要。通过利用发动机的波形去分析研究，可以精准的得出发动机是否发生故障。故这一技术的研究让汽车诊断技术的发展有了强大的推动力。本文重点是对于大众AJR发动机的波形进行研究分析。首先阐述了波形分析对于故障诊断的意义，并与数据流诊断方法进行对比，体现波形分析的优势。然后简要介绍大众AJR发动机各传感器的功用，接着利用博世FSA740波形分析诊断仪来检测大众AJR发动机的各个传感器的波形，包括凸轮轴位置、爆震、曲轴位置传感器，冷却液温度、空气流量、进气温度传感器以及氧传感器和点火系统和燃油喷射阀的正常波形，检测完毕并保存波形图。接着基于这些正确的波形图，逐一对发动机传感器和执行器的波形进行分析，总结出正常波形的规律。最后，将前面检测出的正常波形与故障案例所得波形进行对比，我们可以得出故障源的位置。更进一步的是，可以得知该研究对于汽车发动机的故障位置的诊断会产生重要的影响，希望此文能为为汽车维修从业者提供理论指导。
目录
1．绪论 1
1.1波形分析法在发动机电控系统故障诊断中的意义 1
1.2波形分析对于数据流分析的优势体现 1
1.3本课题研究的主要内容 2
2.发动机电控系统主要传感器工作原理 3
2.1空气流量传感器 3
2.2进气温度传感器 3
2.3冷却液温度传感器 4
2.4凸轮轴位置传感器 5
2.5曲轴位置传感器 5
2.6氧传感器 5
2.7爆震传感器 6
3.发动机波形检测及波形分析 7
3.1波形分析仪介绍 7
3.2电控发动机传感器波形测试及分析 7
3.3电控发动机喷油电磁阀波形测试及分析 14
3.4电控发动机点火系统波形测试及分析 15
4.波形分析在电控发动机故障诊断中的应用 18
4.1故障案例一 18
4.2故障案例二 19
4.3故障案例三 19
5.结语 21
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
参考文献 22
致谢 23
1．绪论
1.1波形分析法在发动机电控系统故障诊断中的意义
在实际应用中，发动机电子控制系统有很多重要的用途，例如ECU可以对发动机各个传感器进行监控并根据故障码寻找出发动机的故障源，但是这种方法存在局限性，只有在元件短路，损坏或损坏时才能记录这些故障代码，显然这并不能满足现今时代检测发动机的需要。所以需要另一个更加方便的方法来进行发动机的故障检测，而波形分析技术可以很好的解决这一问题。使用波形分析技术来进行故障检测，有很多优点。例如波形分析技术可以实时监控来自各个传感器的电压信号，当电压信号出现异常时即可实时找到故障源[1]。同时，根据各个传感器的波形图，在进行实验分析的过程中，可以调节传感器电路并获得实时的变化效果，然后通过分析波形图的电压幅度，波峰波谷的变化情况和电压占空比来判断传感器或执行器的性能。
1.2波形分析对于数据流分析的优势体现
数据流和波形分析可用于诊断排除电子控制发动机的故障。因为数据流分析需要一定的理论基础和必要的汽车数据，因此在大多数电子控制发动机的故障排除中使用频率较低。它们中的大多数用于消除电子控制发动机中的困难故障。当电控系统中一些主传感器和执行器正常工作时，参数值会向修理者提供空气流量，喷油时刻，节气门开度，点火提前角，冷却液温度等，然后根据不同的要求组成一个数据组，称为数据流。但是，发动机有时会发生间歇性故障，有时则不然，很难用数据流。在实际操作中，汽车电子设备的有些信号变化速率非常快,同时故障信号的产生也是非常快的，所以需要检测仪能够捕捉到瞬时变化的故障信号[2]。然而使用示波器检测波形将解决这一难题，当发动机正常运行时，可以利用各种传感器信号（包括转速传感器，温度传感器等），将正确的波形图与故障波形图进行对比，如果存在不同，那就表明控制线路与信号元件存在问题。
汽车运行中出现问题的时候，可以依靠示波器读取可能发生的故障的传感器的电压幅度波形，根据此时的波形数据与正常工作时的数据进行对比[3]，通过波形分析，我们还可以了解故障是否真正消除，然而这并不会反映在数据流中。故在实际的发动机诊断应用中，波形分析可以帮助维修人员观察汽车系统各个传感器的运行状态以及在传感器工作时确定传感器或电路是否有故障。
1.3本课题研究的主要内容
本文主要研究波形分析法的原理以及对于大众AJR电控发动机各传感器的波形分析，桑塔纳2000 GSi 型轿车采用的AJR发动机电子控制系统。这个系统通过空气流量计传感器来记录进入发动机的进气量信号，同时结合转速传感器产生的转速信号一起发送到ECU，供ECU计算基本燃油喷射量，ECU再根据其它如冷却液温度传感器、节气门控制器等各种检测发动机工况的传感器信号来修正喷油量[4]。最后，ECU发出命令，将喷油器器打开，为每个气缸提供运行发动机所需的燃油量。在所有发动机工况下最佳可燃混合气浓度，以产生最佳的动力。设置桑塔纳的AJR发动机为实验用发动机，在油路、气路中没有发现任何异常，均能正常工作才可开展波形测试。本论文的研究顺序如下：
（1）首先说明波形分析法的意义背景及优势体现，突显本文的重点。
（2）介绍本文实验用发动机，然后逐一介绍其各传感器的功用及工作原理，为下文的波形分析奠定基础。
（3）在说明诊断仪的使用操作后，对传感器、执行器和点火系统进行波形测试及分析，主要对点火波形进行认真分析。
（4）结合实际案例，深化波形分析对发动机故障诊断和排除的重要性。
2.发动机电控系统主要传感器工作原理
2.1空气流量传感器
安装在空气滤清器壳体和进气歧管之间的空气流量传感器，其电路原理图如图21所示。其内部电路连接到惠斯通电桥电路。图中RH和Rk分别表示的是热膜电阻和温度补偿电阻，这两个电阻部署在电桥的两个臂上，同时通过集成电路来控制通过两个臂的电流的大小。当整个电路达到平衡状态时，通过RH的电流大小大约为50～120 mA。在传感器工作时，外部空气流过RH和Rk两个电阻，从而使电阻逐步冷却并使电阻的温度逐渐减小，同时导致两个电阻的阻值逐渐降低。当电阻RH的阻值低于阈值时就会使整个电路失去平衡状态并使流过该电阻的电流增大以保证温度的不变。当通过电桥的温度逐渐增大时，输出电压U0也会升高。这样，观察者就能通过观察输出电压U0来分析空气流量计的工作情况。同样，当我们在监控输出电压U0时，ECU可根据电压的变化情况来计算出当前空气流量的大小程度。
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图2 1空气流量计电路原理图
目录
1．绪论 1
1.1波形分析法在发动机电控系统故障诊断中的意义 1
1.2波形分析对于数据流分析的优势体现 1
1.3本课题研究的主要内容 2
2.发动机电控系统主要传感器工作原理 3
2.1空气流量传感器 3
2.2进气温度传感器 3
2.3冷却液温度传感器 4
2.4凸轮轴位置传感器 5
2.5曲轴位置传感器 5
2.6氧传感器 5
2.7爆震传感器 6
3.发动机波形检测及波形分析 7
3.1波形分析仪介绍 7
3.2电控发动机传感器波形测试及分析 7
3.3电控发动机喷油电磁阀波形测试及分析 14
3.4电控发动机点火系统波形测试及分析 15
4.波形分析在电控发动机故障诊断中的应用 18
4.1故障案例一 18
4.2故障案例二 19
4.3故障案例三 19
5.结语 21
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
参考文献 22
致谢 23
1．绪论
1.1波形分析法在发动机电控系统故障诊断中的意义
在实际应用中，发动机电子控制系统有很多重要的用途，例如ECU可以对发动机各个传感器进行监控并根据故障码寻找出发动机的故障源，但是这种方法存在局限性，只有在元件短路，损坏或损坏时才能记录这些故障代码，显然这并不能满足现今时代检测发动机的需要。所以需要另一个更加方便的方法来进行发动机的故障检测，而波形分析技术可以很好的解决这一问题。使用波形分析技术来进行故障检测，有很多优点。例如波形分析技术可以实时监控来自各个传感器的电压信号，当电压信号出现异常时即可实时找到故障源[1]。同时，根据各个传感器的波形图，在进行实验分析的过程中，可以调节传感器电路并获得实时的变化效果，然后通过分析波形图的电压幅度，波峰波谷的变化情况和电压占空比来判断传感器或执行器的性能。
1.2波形分析对于数据流分析的优势体现
数据流和波形分析可用于诊断排除电子控制发动机的故障。因为数据流分析需要一定的理论基础和必要的汽车数据，因此在大多数电子控制发动机的故障排除中使用频率较低。它们中的大多数用于消除电子控制发动机中的困难故障。当电控系统中一些主传感器和执行器正常工作时，参数值会向修理者提供空气流量，喷油时刻，节气门开度，点火提前角，冷却液温度等，然后根据不同的要求组成一个数据组，称为数据流。但是，发动机有时会发生间歇性故障，有时则不然，很难用数据流。在实际操作中，汽车电子设备的有些信号变化速率非常快,同时故障信号的产生也是非常快的，所以需要检测仪能够捕捉到瞬时变化的故障信号[2]。然而使用示波器检测波形将解决这一难题，当发动机正常运行时，可以利用各种传感器信号（包括转速传感器，温度传感器等），将正确的波形图与故障波形图进行对比，如果存在不同，那就表明控制线路与信号元件存在问题。
汽车运行中出现问题的时候，可以依靠示波器读取可能发生的故障的传感器的电压幅度波形，根据此时的波形数据与正常工作时的数据进行对比[3]，通过波形分析，我们还可以了解故障是否真正消除，然而这并不会反映在数据流中。故在实际的发动机诊断应用中，波形分析可以帮助维修人员观察汽车系统各个传感器的运行状态以及在传感器工作时确定传感器或电路是否有故障。
1.3本课题研究的主要内容
本文主要研究波形分析法的原理以及对于大众AJR电控发动机各传感器的波形分析，桑塔纳2000 GSi 型轿车采用的AJR发动机电子控制系统。这个系统通过空气流量计传感器来记录进入发动机的进气量信号，同时结合转速传感器产生的转速信号一起发送到ECU，供ECU计算基本燃油喷射量，ECU再根据其它如冷却液温度传感器、节气门控制器等各种检测发动机工况的传感器信号来修正喷油量[4]。最后，ECU发出命令，将喷油器器打开，为每个气缸提供运行发动机所需的燃油量。在所有发动机工况下最佳可燃混合气浓度，以产生最佳的动力。设置桑塔纳的AJR发动机为实验用发动机，在油路、气路中没有发现任何异常，均能正常工作才可开展波形测试。本论文的研究顺序如下：
（1）首先说明波形分析法的意义背景及优势体现，突显本文的重点。
（2）介绍本文实验用发动机，然后逐一介绍其各传感器的功用及工作原理，为下文的波形分析奠定基础。
（3）在说明诊断仪的使用操作后，对传感器、执行器和点火系统进行波形测试及分析，主要对点火波形进行认真分析。
（4）结合实际案例，深化波形分析对发动机故障诊断和排除的重要性。
2.发动机电控系统主要传感器工作原理
2.1空气流量传感器
安装在空气滤清器壳体和进气歧管之间的空气流量传感器，其电路原理图如图21所示。其内部电路连接到惠斯通电桥电路。图中RH和Rk分别表示的是热膜电阻和温度补偿电阻，这两个电阻部署在电桥的两个臂上，同时通过集成电路来控制通过两个臂的电流的大小。当整个电路达到平衡状态时，通过RH的电流大小大约为50～120 mA。在传感器工作时，外部空气流过RH和Rk两个电阻，从而使电阻逐步冷却并使电阻的温度逐渐减小，同时导致两个电阻的阻值逐渐降低。当电阻RH的阻值低于阈值时就会使整个电路失去平衡状态并使流过该电阻的电流增大以保证温度的不变。当通过电桥的温度逐渐增大时，输出电压U0也会升高。这样，观察者就能通过观察输出电压U0来分析空气流量计的工作情况。同样，当我们在监控输出电压U0时，ECU可根据电压的变化情况来计算出当前空气流量的大小程度。
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图2 1空气流量计电路原理图
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