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    辅导12:奥迪A8保险丝盒诊断


    简介

        示波器广泛地应用于诊断学,很简单的原因,它省时省钱。本文旨在给你一些相关建议来帮助你更有效地使用示波器,省更多的时间和金钱。

    当你使用示波器来测试一个元器件时,经常要作出这么一个选择:是进行电压测量还是用电流钳来得出电流波形图。

    进行电压测量时,你必须要考虑你要在哪里进行信号的测量,因为电压信号在回路的不同位置可能会不一样。一个简单的原则是:当你测传感器(例如凸轮和曲柄),应该尽量靠近ECU(电子控制单元);测量执行器(例如喷油嘴和油门马达),应该尽量靠近执行器。

    这背后的理论就是:当你要看像曲柄这样的传感器信号,重要的是看ECU的信号。这里也许直接看传感器的会起作用,但是如果在绝缘套筒内ECU就可能获取不了信号。同样根据上面所说,ECU发出信号去控制一个执行器(比如一个喷油嘴)的情况,你应该理想地测量器件附近的电压信号。

    上面这些原则在理论上可以行得通,但是往往在实践中会失败。在很多事例中,都会优先考虑便捷的原则,因此你更趋向于抓取一种快捷且简单的测量方法,而不是去选择理想的位置。 人的天性一直都是省时间和金钱。

    电压信号在串联电路中是可以多样的,电流则不能,所以你有很多选择去决定在哪测量(图1)。假设说测量一个喷油嘴的情况,做个比方,现在有一种强大的诱惑可以让你测量喷油嘴的电流甚至不惜去花时间除掉线周围的绝缘物然后去测量它。然而一个更好的选择通常是用电流钳去测保险盒里的电流,在众多线路点找一个很容易测量的点(图2)。有一点经验后你甚至有时可以不打开机罩或者机盖去诊断一辆汽车。

    喷油嘴电路上的电压和电流测量

    1:一个喷油嘴电路上的电压和电流


        但是从保险盒里测量电流也是有一些局限性的。首先一点就是它只可以测量那些可以显示有效电流的器件,所以仅限于比如燃油泵、喷油嘴和点火装置等执行器。它不可以测量大部分的传感器,因此这些还是需要进行电压测量。第二点,当保险丝标签上说“喷油嘴”,它其实有可能是“喷油嘴和其他一些东西”。为了使相同的保险丝混淆于复杂电路的几率最小化,我们建议一开始就在屏幕上选择至少20ms/div的时基。这样保证有足够的时间去观察一个正常怠速下完整的发动机循环。

    有些时候保险丝有多个回路可能会导致理解信号复杂化,但有些其他情况是真切地会有所帮助的。比如说,一些丰田汽车,它是喷油嘴和点火装置共用一个保险,这让你仅仅需要探测一个地方地方就可以看到喷油嘴和点火线圈点火的信号。当你彻底地思考这个问题时,会发现车主的观点是有道理的。对于消费者来说,喷油嘴和点火线圈有独自的保险是没有好处的:如果任何一个保险烧了,发动机都会停止工作。

        让我们来看一些4.2L V8汽油发动机奥迪A8的例子。你需要的是一个示波器,一个“低安培”的探头和一个保险丝插头。插头适配的保险丝电流值可以给你一个设置示波器测量范围很好的参考(如果你用的是20A的保险丝,示波器的测量大小设置为20A)。

    60A电流钳和保险丝连接

    2:60A电流钳和保险丝插头 - 可选诊断辅助工具


    λ(氧)传感器加热电路

        大部分现代的氧传感器都有加热电路,如此一来它就可以迅速地达到工作温度。在我们的经验里,加热电路的问题和传感器本身的问题一样普遍。

     

    氧传感器信号波形

    3 氧传感器信号波形


        因为氧传感器的是安装在排气系统上,一般来说是比较难以触及的,所以更为快捷(并且更舒适)的方法是从舒适的驾驶室里获取信号。
    在本例中的加热电路是非常的典型的,电子控制单元通过控制加热器迅速地开/关达到控制加热。时间开得越长,我们得到的热就越多。从发动机打开开始,峰值电流就跳到6A左右,并且如果你放大来看可以发现加热器打开的时间是比关闭的长的。30秒左右之后传感器已经变热,电流会下降一些,大概4A。这是因为加热元件在热的时候比冷的时候有更高的阻抗(这是和电灯泡原理一样的:当它冷却后需要更多的电流启动,因此它经;嵩诖蚩氐氖焙虺鑫侍猓。同时,开关信号的占空比已经改变,并且现在加热器关闭的时间比打开的时间长。

    在这个奥迪事例里,需要注意的是需要在同一个保险丝上进行两个加热回路的测试。你如果认真地看波形区域,可以发现一个加热电路打开的时候读数是2A左右。

     

    喷油嘴

        从保险盒里测量喷油嘴信号的主要好处是你可以一起观察并把他们进行对比:在V8或者V12里有一个实时存储器。

    喷油嘴信号波形

    4:喷油嘴信号波形

     

    由于我们要看至少一个完整的发动机循环(两个发动机运转,因此所有喷油嘴都点燃),我们选择20ms/div的时基。这里相当明显地看出,这辆车只有7个汽缸在运作,但是在迅速做出结论前请仔细些。通常来说,如果电子控制单元检测到一个不点火,它会把有问题汽缸的喷油嘴关闭来;ご呋鞑皇芪慈既剂系乃鸷。

        如果你看到这样一个波形,试着捕捉另一个发动机刚打开后的波形。电子控制单元将不会使喷油嘴失效,直到它发现了一个不点火,这个过程要花上几秒钟。如果你发现全部8个喷油嘴信号但是之后有一个掉落,很有可能是电子控制单元使汽缸失效了。这会让我们怀疑点火装置或者一些机械上的问题。幸运的是,这些全部问题都可以用本文后面提到的电流钳进行测量。在这个事例里,这辆车没有显示真实的波形,因此我进行了喷油嘴信号滤波来使波形更有意义。

        像喷油嘴不点火这种严重问题,非常有必要同等地放大每一个看起来一样的喷油嘴波形来观察更加细微的问题。放大后波形显示如下:波形的倾角代表喷油嘴里面的电磁阀(针阀)开始吸起并且燃料开始被注入的瞬间。如果某个喷油嘴这个消失了,一般意味着这个喷油嘴被卡住了开关。在相同地方观察每个喷油嘴之间倾角的发生状态也是很有价值的。如果太早(喷油嘴信号的倾角跳跃比较弱),就有太多燃料释放;如果太迟(粘连的喷油嘴),就太少燃料被释放。

        正如针阀的运动一样,检测到每个喷油嘴的电流幅值粗略上应该是一样的,如果有一个喷油嘴显示出一个很大的电流,那么它的线圈可能烧掉了。同样地,每一个喷油嘴信号的持续时间也是差不多相同的。如果一个的持续时间比其余的更长或者更短,那么电子控制单元将会试着补偿这个汽缸这一部分损失的能量,这时候你就要找出为什么会这样。

     

    点火装置

        检测车的点火系统与检测喷油嘴很相像,两者都是每个汽缸有一个线圈(点火的是火花塞上的线圈)。这里又可看到,全部汽缸点火有同样的波形,同样是一个比较两者间不同之处的问题。

    点火信号波形

    5:点火信号波形

     

    这辆车看来是那些保险丝标志着“点火”但是实际为“点火线圈和其他一些东西”的车的其中一辆。在这个事例,电流波形图上出现了很多。500mA),快(2kHz)的毛刺。

    正确的方法是检查接线图去看是哪里出现这些毛刺的,不过这种情况下,我认为我还是能够观察出来每一个点火信号的结果,并可以推测出每一个点火线圈是点火状态的。通过Pico示波器软件你可以打开低通滤波来去除这些干扰到你的杂质。

     

    燃油泵

        燃油泵是另外一个难以接近的器件。通过一个错误的诊断来替换一个燃油泵简直就是浪费你的时间。同样地,如果在保险丝盒进行测量,从20ms/div开始,然后放大或者改变时基去实现观测到你要的波形。

    燃油泵电流信号波形

    6:燃油泵电流信号

     

        我们需要在这个波形核对两个东西。第一点是平均电流,这里是5.5A。如果你用万用表测量电流也会得到这个值。如果你怀疑这个燃油泵有问题,很多数据源会提供你标准的电流作为参考。如果电流超出了参考的电流范围,在作出宣判它有问题前,检查一下其余的燃油系统。例如一个阻塞的过滤器,会使燃油泵更难工作,导致电流的上升;又如一个有问题的燃油压力调节器会造成电流的减小等。

        这里的电流脉冲是由燃油泵电动机里转换器独特的分区产生的。大多数的泵有6或者8个分区。如果一个分区显示出明显不同的波形(一般是下降到接近0A),这是个不好的预兆:这个泵已经出现异常。这种即将来临的死亡信号一般是不能通过一般仪表测量显示出来的,因为它没有那么快来作出电流快速下降的反映。

     

    电子驻车制动器

    电子驻车制动器信号波形

    7:电子驻车制动器信号

     

        此波形显示制动器一开始就在工作中。在马达开始移动前你会看到一个尖峰电流信号(这里超过20A),然后有一个低平的区域,大概为1.6A,这里是马达占据刹车片和刹车盘之间的空间时。此后电流会迅速上升,有一个大约18A的峰值电流,表示刹车片接触摩擦刹车盘。

    当制动器松开,过程是相反的。电流信号将会出现类似的峰值,随后由于刹车片离开刹车盘大约有8A的衰减。如点火那个例子一样,这个波形似乎有类似的电流毛刺。在这里脉冲是电子驻车制动系统正常运作的一部分,大约1秒钟出现一次自检信号。

    这些奥迪车在两边的后车轮都有电子驻车制动系统,如此一来最好是要采集两边的波形并做比较。Pico示波器软件里的参考波形是个典型波形。你需要检测波形中电子驻车制动器制动和释放时电流是否相像,时间是否也类似。如果一边的制动器比另一边需要花更长的时间制动,那么就有必要检查刹车片磨损的不平衡了。

     

     

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