示波器在汽车电控制系统故障诊断中的应用_1000007563134611

示波器在汽车故障诊断中的应用示波器能够快速地捕捉电子信号并将电子信号作为波形显示在屏幕上。

它是眼睛能看到的胜似千言万语的图像。

特别是对于诊断传感器或者车载计算机系统上的部件，以及一些间歇性的故障都是有非常有帮助的。

1 为什么要使用示波器示波器并不是一个扫描工具、一个发动机分析仪、一个尾气分析仪、一个数字万用电表或者其他任何种类的诊断设备的替代品。

这些都是现在诊断发动机故障所不可缺少的设备。

示波器通过另一种手段来探视车载电器内部的工作，是所有其他诊断设备工具的补充。

扫描工具能够编译从车载计算机里出来的一连串的数据并在屏幕上显示故障码、电压和其他的数据信息。

这些数据资料并不能给出系统电器内部电流运动的真实情况。

特别是涉及到一个间歇性的故障。

同时，汽车上的很多故障并不能设定一个故障码，如果要试图解决一个驾驶性能或者尾气排放问题，将无从下手。

使用扫描工具诊断传感器问题和其他车载电器故障的缺陷是扫描出来的系列数据并不是“真正需要的”数据。

它是计算机认为它看见的东西的说明或者报告，并不能确定是在输入电路里还是在输出电路里，电器元部件内正出现什么问题。

例如，一个小车有一个含糊的问题，猜测可能是这个节气门位置传感器（TPS）有问题。

用扫描工具可以观察到TPS的输出电压及当打开和关闭节气门时电压数值增加然后减少。

这个TPS似乎是好的。

如果在TPS有一个暂时的停顿的点（一般在怠速节气门位置和部分节气门打开之间的位置磨损最大），用扫描仪检测的系列数据并不能确定TPS停顿点的位置，即使使用一个模拟伏特表直接地读TPS的电压，这个表的指针不可能快速地响应检测瞬间的TPS的停顿点位置。

有时当缓慢地打开和关闭节气门时，伏特表将有一个灵敏的读数。

但当节气门被突然飞快地打开时就会遗漏数据。

这样就很难找到这个小故障除非用别的方式看到TPS本身的输出信号才能确定故障的位置。

示波器做的工作是将设备的电子信号转换成点阵图像或者波形图显示在屏幕上。

波形分析在汽车电子控制系统故障诊断中的应用魏秋兰【摘要】介绍了基于波形分析的故障诊断思路与方法，以大众帕萨特B5车型为例，利用大众专用诊断仪VAS5051B （含示波仪功能）测试了大众汽车发动机转速传感器、喷油器及氧传感器并进行分析，对快速排除汽车电控系统故障，提高维修质量和效率具有一定的意义。

%This paper introduces the fault diagnosis ideas and method based on waveform analysis, to Volkswagen Passat B5 automobile as an example, using the mass of special diagnostic instrument VAS5051B(including the oscilloscope function) and test the engine speed sensor waveform,the fuel injectors waveform and the oxygen sensor waveform and analysis, for exclusion of automobile electronic control system fault quickly, has a certain significance to improve the repair quality and efficiency.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】4页(P136-139)【关键词】波形分析;汽车;电子控制系统;故障诊断【作者】魏秋兰【作者单位】陕西交通职业技术学院，陕西西安 710018【正文语种】中文【中图分类】U463.6CLC NO.: U463.6 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)01-136-04 汽车电控系统应用逐渐广泛，其可靠性一般很高，但在长时间使用过程中会磨损、腐蚀、变形和老化，性能则随之变差，此时维修人员利用专用诊断仪及各种解码器不能对电子控制系统的无故障码的故障部位或原因完全做出判断，采用读数据流的方法又很难判断快速变化的数据。

示波器在汽车行业中的应用LIN 、CAN 和 FlexRay 串行总线调试图 1: Agilent InfiniiVision 3000 X 系列示波器同时捕获和解码 CAN 和 FlexRay 串行总线。

为了改善系统通信效率，降低成本，目前所有的汽车设计都采用了大量的串行总线通信协议。

I 2C 和 SPI 协议通常应用在电子控制单元 (ECU) 的芯片间通信。

对于各种汽车子系统 (例如舒适性控制系统、防盗锁、传动系统和引擎控制)之间的长距离串行通信和控制，CAN 、LIN 和 FlexRay 协议是当今汽车行业中最常见的串行总线应用。

基于主从关系的 LIN 串行总线主要用于对安全性要求不高的应用，例如座椅和车窗控制。

CAN 串行总线采用差分事件触发，其噪声抗扰度高于单端 LIN 总线，二十多年来一直用作汽车的主要控制总线。

FlexRay 串行总线采用差分时间触发和同步确定性时间表。

作为新兴的串行总线技术，FlexRay 应用在部分高端汽车中，主要适用于对性能和安全性要求很高的系统。

然而，串行总线通信经常受到由汽车内部的非理想环境造成的信号完整性问题的影响，包括点火系统和随机系统噪声的信号干扰，这有时会在关键通信周期中产生误差。

尽管串行总线协议分析仪非常适合测试和监测串行总线数据在更高级协议层和应用层的传输，但它们无法测出您的汽车串行总线信号(物理层)的完整性/质量。

Agilent InfiniiVision 3000 X 系列示波器提供 LIN 、CAN 和 FlexRay 触发与调试以及 FlexRay 眼图模板测试能力，支持您以更快速度调试汽车串行总线。

当前的一些中/高性能数字存储示波器 (DS O) 提供 LIN 、CAN 和 FlexRay 总线解码和触发能力，可在协议层和物理层之间建立时间关联链路。

图 1 显示了 Agilent 3000 X 系列示波器同时捕获和解码 CAN 和 FlexRay 总线。

0 引言汽车在发展的早期主要偏向于机械配合，但随着电子技术的迅猛发展，各行各业都将机、电技术进行了深度的结合。

汽车行业也不例外，快速的进入机电一体化时代。

现代汽车的各项新技术的发展都离不开电控技术的应用。

比如现代汽车安装大量的各种电子传感器收集车辆复杂的运行信息，传输到电脑ECU 进行分析运算后下发一系列的点火、喷油、及调节进气控制等精准的指令。

也就是说现代汽车已经由机械调节全面进入电气量控制的时代。

但是现在部分汽车维修人员，更多的依赖于机械元器件的拆装检查，习惯于换件维修，对于现代汽车上大量的电子器件之间电信号的传递却知之甚少，而专门用于检测电信号的示波器在故障诊断中的应用更加带有神秘色彩。

接下来我们介绍示波器在故障诊断中的一些功用和特点，以及常用电气原件的信号采样和分析，对示波器使用技巧的探讨起到抛砖引玉的作用。

汽车元器件之间传递的电量信号都以毫秒为单位，这些电量对于万用表来说无能为力，而示波器的采样速率很高，所以我们可以看到信号的每一个细节，捕捉到许多不正常的信号，这些瞬间的异常大多是车辆偶然行驶故障的原因。

同时示波器的波形可以被存储器记忆，用于故障前后，标准信号与故障信号的对比，便于对故障的分析判断。

1 汽车传输的电气信号主要有以下几种（1）DC 直流信号：如电源系统电压、执行机构的工作电压等。

（2）AC 交流信号：是极性交替变化的（交流）信号，汽车上的交流信号具有正弦波的某些特征形状，而非真正的正弦波，如发动机转速信号、ABS 系统轮速传感器信号等。

（3）数字阶梯信号：即直流电压的突变信号，如开关或继电器动作的通断信号，点火信号等。

（4）线性状态变化信号：一般由线性状态变化的模拟传感器产生，如温度、压力信号等。

（5）频率调制信号：即数字式可变频率信号，如光电式空气流量计、光电式或霍尔式的传感器。

通过对各个传感器或控制单元及执行原件的电气信号的采集后我们可以对这些电子信号的频率、幅值、脉冲宽度、形状、陈列的分析从而判断故障点、故障类型和故障程度。

示波器在汽车电控系统故障诊断中的应用2008级机械设计与自动化彭本忠指导老师：王春摘要在现在汽车维修故障诊断中，利用示波器的波形分析找出故障点，特别是在某个时间区域内捕捉到异常波形，对于故障诊断有着重要意义。

这正是万用表、解码器（包括解码器中的数据流分析）所不能及的，它们只是反应某个时间点的数值，并不能以图形方式较直观的反应故障区域。

（没有反映出文章的全部内容，加上实际维修案例的简要介绍，一两句就好）关键词示波器电子信号波形分析故障诊断汽车上的电子设备每年都在增加，而且电子设备在汽车上所占的比例每年都在上升，所以在维修汽车时，电子设备的修理工作也就越来越多，这就向今天的汽车维修技术提出了新的挑战。

现代的汽车修理工作，已经不再是一个单纯的机械修理，而是机电一体化的维修。

汽车示波器的诞生为汽车修理技术人员快速综合判断汽车故障提供了有力的工具。

1．示波器的介绍示波器是用来对电路中电压或电流的波动情况执行测量的工具，它能实时地反应器件的工作情况。

在电路分析中通．是用它来测量输入与输出的波形，并由观察者经过分析研究，得出此电路性能的优良状况或疑问所在。

1.1示波器种类（这里需要简要介绍各种示波器的不同）(1)手持式示波器(2) 模拟示波器(3) 数字示波器(4) 混合示波器(5) 虚拟示波器1.2汽车示波器的作用汽车示波器的诞生为汽车修理技术人员快速判断汽车电子设备故障提供了有力的工具，它的功能是普通的万用表所不能替代的。

示波器与万用表相比有着更为精确及描述细致的优点，万用表通常只能用一两个电参数来反映电信号的特性，而示波器则用电压随时间的变化的图形来反映一个电信号，它显示电信号比万用表更准确、更形象。

所以“一个画面要胜过一千个数字”。

汽车电子设备的信号有些变化速率是非常快的，变化周期达到了千分之一秒，通常测试仪器的扫描速度应该是被测试信号的5~10倍，许多故障信号是间歇的，时有时无，这就需要仪器的测试速度高于故障信号速度。

手持示波器在汽车电路诊断方面的运用对于很多从事一线汽车修理的技师朋友们来说，示波器是一个相对陌生的检测工具。

但随着电子技术的迅猛发展和对汽车性能要求的不断提高，以及日益严格的环保要求，电子技术在汽油车柴油车甚至是高档进口摩托车的运用越来越广。

这就要求技师朋友们在面对车辆故障诊断时，不仅仅要根据客户的反应情况和电路情况作出分析和判断，更是需要技师朋友们熟练掌握和使用各种电路诊断工具和仪器。

接下来，我们简单谈一谈示波器在汽车电路诊断方面的运用。

首先我们看一下点火系统，它是汽油发动机非常重要的一个组成部分，通过示波器检测初级（图1）和次级（图2）的点火波形可以直观的观查到各个气缸的点火线圈和火花塞的运行工况。

通过这组图片我们可以清楚的看到点火线圈的充电时间、跳火段、击穿电压、燃烧线、初级点火线圈与次级点火线圈互感作用下产生阻尼震荡的效应。

图1图2接下来是传感器，各种类型传感器在汽车上的运用很多，如曲轴位置传感器凸轮轴位置传感器节气门位置传感器转速传感器氧传感器空气流量计……这些传感器涵盖了光学电学力学空气动力学化学等各个领域。

分布在汽车发动机的各个位置的传感器相互协调工作，将各个部件的运行工况以电信号传给ECU，ECU根据各个传感器的信号来判断最佳的点火喷油的时刻，确保汽车平稳安全的行驶。

我们以道奇酷威实测的一个霍尔式曲轴和凸轮轴位置传感器为例（图3）：从波形中我们不仅可以看到这两个信号之间的一个相位关系通过这个相位关系我们可以来对正时。

同时也能查看到是曲轴齿轮是否有缺齿的现象，因为曲轴信号的波形反映的实际上就是曲轴齿轮的运动轨迹。

图3我们用示波器最常查看的就是执行器当中的喷油嘴波形，喷油嘴其实就是个简单的电磁阀,当电磁线圈通电时，产生吸力，针阀被吸起，打开喷孔，燃油经针阀头部的轴针与喷孔之间的环形间隙高速喷出，形成雾状，有利于油料的充分燃烧。

在图4上我们看到电压波形有一段是向下形成的一段矩形反映的就是喷油的时间，也就是我们常说的喷油脉宽。

示波器在故障排除中的作用众所周知,汽车上具备许许多多的电子设备,部分电子设备在工作中会发出具备一定频率的电磁干扰波,而这些电磁波的强度大部分时间是已经在设计者的掌控之中的,并且针对这些干扰作出了相应的预防措施,所以对于多数的汽车来说,出厂后基本是能正常工作的(也存在部分车辆存在设计缺陷问题)。

简单地说,汽车上的所有电子设备都会发出一定的电磁波,但其中少数装置发出的电磁波存在着一定的电磁干扰危害。

最严重的干扰源就是点火系统发出的电磁干扰,再有就是发电机工作中发出的电磁干扰,其次还有类似启动机启动时产生的电磁干扰以及车载大功率用电设备发出的电磁干扰等等。

这里不再一一枚举。

QV`X?m下面就简单以点火系统及启动系统举两个例子,和大家一起来看一看示波器在排除这种故障时的独特优势。

案例一桑塔纳2000常报凸轮轴位量传感器故障码故障现象：一辆桑塔纳2000出现00515号故障码,经查其含义是霍尔传感器G40对正极断路/短路。

检测线路良好,传感器安装位置正常,因此更换了新的凸轮轴位置传感器。

但是启动发动机转速增加后,同样的故障码再次出现。

在反复更换几个新传感器后故障无法排除,无奈找到笔者的朋友使用示波器对其进行检查。

h-z&#65533；故障检修与排除：在使用测神A361进行波形检测后,在怠速时发现波形基本正常,但在发动机转速高于2000r/min后,出现了异常波形。

可以看出存在异常干扰,只是干扰程度较弱当发动机转速超过2000r/min时后采集到的凸轮轴位置传感器波形,从波形上可以看到干扰的严重性。

发动机转速继续增加后的凸轮轴位置传感器波形,从中我们已经看到严重失真后的凸轮轴位置传感器波形,相信大家也不会不认识这种波形,更何况发动机电脑了,所以电脑会记忆相应的G40霍尔传感器异常的故障码。

再看凸轮轴位置传感器与曲轴位置传感器的对比波形,。

观测到这种异常波形后,答案其实已经跃然于纸面了,一句话,都是电磁干扰惹的祸。