保险丝盒诊断

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保险丝盒诊断

                                                         来自 Pico Technology

说明

示波器被广泛应用在诊断方面，因为它即省时又省钱。这篇文章的目的是提供一些建议来帮助你更有效的使用示波器，从而达到更省钱省时的目的。

当使用示波器来检测一个部件时，通常会有选择的进行电压的测量或使用电流钳进行电流波形的测量。

当进行电压的测量时你需要考虑哪里能测到信号，因为同一电路的不同部分的电压是不同的。一个简单的规则是当你测量传感器（例如凸轮和曲柄）时，应该在尽可能接近ECU的位置进行测量，当测量执行器时（如喷油器和节气门）你应该在尽可能靠近执行器的位置进行测量。

其背后的原理是，当我们评价一个传感器时，如曲轴传感器，我们看重的是ECU有没有得到信号。传感器可能是正常的，但如果问题出在电路上，ECU很可能根本没有信号。同样的，当ECU输出信号来控制执行器时，你应该检查部件附件的电压信号。

尽管上述原则在理论上是行得通的，但在实践中经常失败。在许多情况下都是有先后顺序的，所以你必须抓住能够在更快和更容易的位置上进行测量的机会而不是在理想的位置上进行测量。你的本能总是为了节省时间和金钱。

虽然一个串联电路中的电压可能有所不同，但电流却是一样的，所以你对测量的位置会有更多的选择（图1）。例如测量一个喷油器，你会更愿意去测量喷油器的电流，即使这意味要花时间除去发动机盖得到导线。

                         图1：喷油器电路中的电流和电压

一个比较好的方法是使用电流钳在保险丝盒上测量电流，因为在这一个地方可以更容易获得大量的电路（图2）。如果你有一点经验的话，有时可以不用打开引擎盖就可以诊断一辆车的故障（或通过解码器确定故障代码）。

然而从保险丝盒上测量电流仍有一定的局限性。首先是这种方法只对产生大电流的部件起作用，这样就限制了像燃油泵，喷油器或点火开关这样的执行器使用。这种方法对大多数传感器是无用的，因此需要进行电压测试。

第二个限制是，当一个保险丝的标签为“喷油器”，有时它的真正含义是“喷油器和一些其他东西”。为了减少在同一保险丝上多条电路导致的混乱，我们建议软件以至少20ms/div的时基启动。这保证了有足够的时间观察正常怠速下的一个完整的发动机循环。

有时一个保险丝盒上有多条电路，会使得对一个信号的理解更加复杂，但是在某些时候它却是有帮助的。比如，许多丰田车上喷油器和点火开关共用一个保险丝盒，这样仅仅通过检测一个位置就可以看到所有喷油器和点火线圈的信号。当你思考到这点，从车主的观点来看是有意义的。对客户来说，拥有独立的喷油器和点火线圈保险丝盒是没有优势的，如果其中一个保险丝断了，发动机就停止工作了。

以奥迪A8载有4.2L的汽油发动机为例，让我们看几个例子。和示波器一样，你所需要的是一个“低安培”的探头和一个保险丝盒通用引线。你移动保险丝来匹配通用引线能够提供给你一个好的线索，即关于进行测量需要设置的示波器范围（如果你删除一个20A的保险丝，那么设置示波器范围来测量20A的电流）。

                  图2 将60A电流钳应用于保险丝通用引线。可选的诊断助手

Lambda(氧)传感器加热电路

大多数的现代Lambda传感器具有加热电路，所以他们能够快速达到工作温度。根据我们的经验，加热电路的问题就如传感器本身的问题那么普遍。

                              图3   Lambda 传感器波形

Lambda传感器，由于他们的位置处在排气系统中，通常较为困难接近，所以从舒适的乘客舱中得到所需信号就会更加迅速（更加舒适）。

这个案例中的加热电路是非常典型的，ECU通过快速切换加热器的打开和关闭来控制热量。时间越长，得到的热量越多。一旦发动机起动，电流峰值会达到6安培，如果将其放大，你会发现加热器变得更热。30秒后或者传感器变热时，电流会有所下降，大概达到4A。这是因为加热元件在热时的阻抗比冷时的阻抗更高（这就如灯泡一样：冷的时候吸引更多的电流所以第一次打开时经常失败）。同时，开关信号的占空比已经改变了，并且加热器现在处于关闭状态的时间要长于打开状态。

在这辆奥迪车上，进行这项测试时更应该注意同一保险丝支持两个加热电路。如果你仔细观察波形你会发现在只打开一个加热电路的区域内的读数大约为2A。

喷油器

从保险丝盒来测试喷油器的主要优点是你可以立即看到结果并且对它们进行比较：对于V8或V12能够真正的节省时间。

                               图4：喷油器波形

因为我们想要看到至少一个完整的发动机循环（两个发动机循环，所以所有喷油器点火），所以我们选择了时基为20ms/div. 很明显的是，这辆车只有7缸点火，但是也不能随意下结论。通常，如果一个ECU检测到失火，它将会禁用失效气缸的喷油器，来保证催化转化器在未燃尽的燃料下不受到损伤。

如果你看到像这样的一组波形，在发动机起动后要尝试捕捉另一条波形。ECU将不会禁止喷油器直到它检测到失火，而这需要几秒的时间。如果你看到有8个喷油器但随后一个失效了，这很可能是ECU禁止了这个失效的气缸。这使我怀疑到底是一个点火问题还是一个机械问题。幸运的是，这些问题都可以根据文章后面的描述通过使用电流钳来进行测试。这个案例中的这辆车并没有什么真正的问题，所以我拔掉喷油器来使得波形更加典型。

当遇到一个严重的故障如喷油器不点火时，我们可以对每一个喷油器的波形进行放大，检查每一个看起来相同的波形来寻找更微小的问题。下面展示的波形就是这样放大的：波形中的下降沿是喷油器中的电磁线圈移动并且燃油开始注入的时刻。如果一个喷油器的波形中没有这一点，它通常是喷油器关闭或打开时的信号。值得检查一下的是，这些下降沿是否发生在每一个喷油器波形的同一位置。如果是初期随后会注入过多的燃料，如果是后期注入的燃料会很少。

如柱针式喷嘴的运动时间一样，检查到电流幅值大约与每一个喷油器的一样，如果一个喷油器牵引了更多的电流，线圈有可能会发生分解。同时也检查到持续时间与每一个喷油器的相同。如果一个喷油器的持续时间比剩余时间长或者短，ECU就会试图补偿来自气缸的动力缺失，所以你需要找到问题的原因。

点火

检查这辆车的点火与测试喷油器是相似的，因为每一个气缸都有一个线圈（线圈式火花塞）。再者，我们在同一个波形上可以看到所有气缸的点火，这样可以比较相互之间的不同。

                                图5：点火波形

这辆车的保险丝标记为“点火”是指“点火线圈和其他的一些东西”。在这个案例中，可以看出因为电流中的这些又小（500mA）又快（2KHz）峰值，使得波形的外观表现嘈杂。

这里正确的方法是检查一下布线图看是什么导致了这些峰值，但在这种情况下，我决定我依然对每一个点火事件有足够清晰的认识，这里假设每一个点火线圈都是点火的。利用PicoScope 软件你可以打开低通滤波将影响到你的噪声滤掉。

燃油泵

燃油泵是另一个很难接触到的部件。基于一个错误的诊断来改变一个燃油泵真的可以毁掉你的一天。再一次，如果从保险丝盒进行测量，在软件时基设置为20ms/div时启动，随后放大或改变时基你可以看到如下所示的波形。

                                  图6：燃油泵电流

我们想要检查这个波形上的两个事情。第一个是平均电流，这个案例中大约为5.5 安培。如果你使用万用表来测量电流你就会得到这样的值。如果你使用电流钳来检测问题，许多数据源就会根据对应的应用给出典型的电流。如果电流在所求范围以外，那么在确定是燃油泵的原因以前，检查一下燃油系统的其他部件。比如，一个阻塞的过滤器，可以使得燃油泵工作困难，增加电流流量。另一方面，一个有故障的燃油压力调节器能够减少电流。

这次的电流脉冲是由于燃油泵电动机的整流器中的部分部件导致的。大多数的燃油泵有6到8个部件。如果一个部件的波形有很大的不同（通常会跌至接近0安培），这会是一个坏消息：这个燃油泵马上要出问题了。如果仅仅使用仪器测量电流，一般很难发现这个要坏的迹象，因为仪器对电流下降的反应不够快。

电子驻车制动器

                                 图7：电子驻车制动器

这是制动器第一次使用时产生的波形。你会看到汽车开始行驶之前的电流激增（在这个案例中超过20安培），并且电动机占用了刹车片和制动盘之间的空隙，该区域电流非常低大约为1.6A。随着刹车片被推到制动盘上，电流得以迅速增长，达到峰值大约为18A。

当刹车系统没有被使用时，这个过程是相反的。随着刹车片离开制动盘，你可以得到相同的电流峰值，随后有大约8安培的衰减。以点火为例，这个波形似乎有类似的电流峰值。在这个案例中，电流脉冲作为EPB组件正确操作的一部分，它会执行第二次自检。

奥迪在两个后轮中都装有EPB，所以最好的方法就是从两边捕捉波形然后进行比较。在PicoScope软件中有个参考波形的选择。你需要检查一下起动和非起动的电流波形是相似的，并且时间也是相似的。如果有一边的制动系统的起动时间比另一边长，可以检查一下制动盘的安装是否相等。