示波器波形分析

1、示波器波形分析,山东交通学院 焦建刚,示波器的基本作用,现代汽车大量采用了电子部件用于发动机的电子控制系统，随之，在车辆检测过程中，对电子器件的检修提出了更高的要求，以往常规的检测方式已无法适应现代车辆的要求。特别是在直接点火系统的检查中，常规的断缸测试已经无法精确判断系统是否正常，而示波器由于其具有实时性，不间断性，直观性，而越来越得到广泛的应用。 早在60年代，第一台运用在汽车上的专用示波器在美国开始生产使用。,示波器的基本作用,利用示波器检测点火次级波形，可以有效地检查车辆行驶性能及排放问题产生的原因。利用点火波形可以检查短路或开路的火花塞高压线以及由于积炭而引起点火不良的火花塞。由于点火次级波形明显地受到各种不同的发动机、燃油系统和点火条件的影响，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。而且一个波形的不同部分还分别能够指明在汽缸中的哪个部件或哪个系统有故障。,示波器的基本作用,汽车传感器执行器信号的五个参数 1、幅值信号的最高电压。 2、频率信号的循环时间。 3、形状信号的外形模样。曲线、轮廓、上升下降沿等。 4、脉宽信号的占空比或所占的时间。

2、 5、阵列信号的同步性，如：1缸传送给发动机控制电脑的 上止点同步脉冲或串行数据等，组成的专门信息信号的重复方式。 以上五要素是判定汽车电路故障的五个尺度。电路的损坏状态和正常状态相比，在示波器显示的波形在以上五个判定尺度上，都会有剧烈的变化。,示波器的基本作用,汽车电子信号的五大基本类型： 1、直流（DC）信号：模拟信号发动机冷却水温度传感器、燃油温度传感器、进气温度传感、节气门位置传感器、废气再循环压强和位置。翼板式或热丝式空气流量计、真空和节气门开关，以及进气压力传感器。 2、交流（AC）信号:车速传感器(VSS)、防滑制动轮速传感器、磁电式曲轴转角(CKP)和凸轮轴传感器(CMP)、从模拟压力传感器(MAP)信号得到的真空平衡波形、爆震传感器(KS) 3、频率信号：数字式空气流量计、福特数字进气压力传感器、光电式车速传感器(VSS)、霍尔式车速传感器(VSS)、光电式凸轮轴(CAM)和曲轴转角传感器(CKP)、霍尔式车速传感器、霍尔式凸轮轴和曲轴转角传感器。 4、脉宽信号 ：点火信号初极、点火信号正时电路、废气再循环控制、净化、涡轮增压和其他控制电磁阀、喷有咀、怠速控制马达和电

3、磁阀。 5、串行数据信号：电脑控制模块之间的传递信号,汽车用示波器的分类,综合式发动机分析仪 便携式示波器,KES-200的界面截图,EA2000发动机综合分析仪,传感器应具备的特性,持久的稳定性（repeatability） 精确性（accuracy） 特定的工作范围（operating range） 具有线形特性（linearity）,汽车用传感器的分类,速度传感器 温度传感器 流量传感器 压力传感器 位置传感器 其他传感器,电磁线圈式传感器,当曲轴旋转时，由低磁阻金属制成的圆盘转轮跟着一起转动，在转轮上的凸齿便会周期性的切割由永久磁铁形成的磁场，磁力线回路因此便会出现扩散或集中的变化（即磁阻的增减），此变化使绕于其上的线圈感应出不同方向的电压。电压信号会因转速的加快而增大并且频率加快，反之，则电压信号变慢且变小。,电磁线圈式传感器的信号特点,输出的电压和频率随发动机转速的变化而改变。 波形的上下波动应在0V电位的上下基本对称。 每一个最大峰值电压应差不多，若某一峰值电压低于其他，则应检查触发轮是否有缺角或偏心。 每一个最小峰值电压应差不多，若某一峰值电压高于其他，则应检查触发轮是

4、否有缺角或偏心。,霍尔传感器,1879年，就读于美国霍普金斯大学研究所的霍尔从研究中发现，在导体上流过与磁场方向垂直的电流时，导体便会产生出一微小电压（霍尔电压），霍尔电压与磁场强度成正比。这便是著名的霍尔效应。,霍尔传感器,霍尔效应装置常使用在汽车点火系统中，霍尔效应装置可以为晶体管点火系统提供触发信号。 通过转盘上的遮罩提供一低磁阻的磁路，可使磁力线不流过霍尔半导体元件。通过转盘不断地转动，霍尔元件可送出连续的方波信号。,光电式传感器,在回转传感器内有两个LED(发光二极管) 及两个光电晶体管.传感器安装在分电器内.带长形孔的圆盘安装在分电器轴上,随分电器轴旋转. 传感器里的两个LED将光从槽的一侧照向另一侧,而另一侧的光电晶体管则可检测到LED所射过来的光.随分电器轴一起转动的圆形盘上的长形孔可以让光通过,但孔与孔间的部分则会阻止光的通过.因此,当圆盘旋转时,LED的光便会产生出连续的交替信号.,霍尔与光电式传感器的特点,在检测时，应注意其以下几个特点。 输出电压的幅值不变，频率随发动机转速变化而改变。 波形的水平上限应达到参考电压，水平下限应几乎达到地电位，若离地电位太高，说明

5、电阻太大或接地不良。 电压的峰-峰值应等于参考电压。 电压的转变应是垂直的直线。,怠速马达信号,ISCV（怠速控制阀）是一种利用发动机ECU信号来是控制怠速运转期间的进气总量的装置，同时达到控制发动机怠速速度。 发动机怠速控制阀具有以下两种类型: 1.节气门旁通型，控制发动机吸入空气量 由于怠速期间，节气门关闭，可从ISCV（怠速控制阀）的通道提供发动机怠速运转期间所需的空气量。 2.节气门控制进气量型，利用节气门控制发动机吸入空气量 装有这种类型怠速控制阀的发动机，可利用节气门准确控制发动机怠速运转期间的空气吸入量。 该系统，我们称之为电子节气门控制系统，除了可在发动机怠速运转期间控制吸入空气量，至于该系统的其他功能。,怠速马达信号,电磁转阀型怠速控制阀包括一组电磁线圈，IC(集成电路)永久磁铁和阀。该阀附接在节气门体上。 IC(集成电路)是利用发动机ECU信号传出的占空信号，控制流入电磁线圈电流的方向及大小，同时控制从节气门的旁通通道流入的空气量，并使阀门转动。 1.工作原理 占空比较高时，IC将阀门向打开方向转动；占空比较低时，IC将阀门向关闭方向转动。 ISCV(怠速控制阀)就

6、这样打开和关闭。 提示： 发生使电流无法流向ISCV的故障时（例如：电路中出现开路），会在永磁铁的作用下，阀门将向固定开口位置打开。 这样发动机的怠速速度可以达到每分钟1000到2000转。,怠速马达信号,步进马达型 步进马达型的ISCV附接在进气室上。阀门被安装在转子末端上，通过其在转子的旋转过程中的被转出或转入，来控制从旁通通道流入的空气量。 1.工作 步进马达利用电流流进电磁线圈时对永久磁铁（转子）产生拉力作用，及回弹作用原理。正如左方所演示的一样，当电流流向C1时，使磁铁产生拉力作用。同时，当切断流向C1的电流时，电流将流向C2，则电磁铁将被拉向C2。按顺序，C3，C4同样接通/切断电流，从而实现电磁铁的运动。 如果按从C4到C3到C2到C1的顺序切换电流，则可以实现电磁铁的反向运动。 这种方法用于将电磁铁转到所需要的位置。 一台实际的步进马达将利用四组电磁线圈，使磁铁（转子）旋转一圈具有32步。 （有些马达每旋转一圈只有24步。）,怠速马达信号（占空比控制）,韩国起亚,韩国起亚怠速马达控制信号就是采用占空比式的控制方式。,怠速马达信号（步进马达式）,夏利A+1.0,怠速马达信

7、号（伺服电机）,SANTANA 2000 GLI,氧传感器信号（跃变式）,为最大程度地发挥装有三元催化转化器（TWC）发动机的排气净化性能，必须将空燃比保持在理论空燃比附近很窄的范围内。氧传感器能探测出排气内氧的浓度是否较理论空燃比时较浓或较稀。此传感器多数安装在排气歧管中，但是安装位置和安装数量随发动机而不同。 氧传感器内含有一件用陶瓷型材料二氧化锆元件(ZrO2)制成的元件。此元件的内侧和外侧都包着一层铂的薄覆盖层。环境大气被引导至传感器的内侧，传感器的外侧则直接暴露在排气中。 处于高温（400752）时，如果锆元件内部表面上氧气浓度与外部表面上的氧气浓度相差太大时，此锆元件将产生电压。 而且，铂是有催化作用，它能促使废气中氧气和一氧化碳（CO）之间产生化学反应。这样可减少废气中含氧量。,氧传感器信号（跃变式）,增加了传感器敏感性。当空气-燃油混合气较稀时，废气中氧气甚多。因以传感器内、外氧气浓度就没有多大差别，锆元件产生的电压很小（接近0V）。相反，当空气-燃油混合气较浓时，废气中几乎无氧。正因如此，传感器内、外侧氧气浓度之差很大，锆元件就产生相对而言的大电压（约1V）。 根据此

8、传感器输出的OX信号，发动机ECU去增加或减少燃油喷油量，使平均空燃比保持在理论空燃比附近。 有些锆制的氧传感器配有加热器来加热此锆元件。此加热器也由发动机ECU控制。当进气量低时（换句话说就是当排气温度低），就向加热器输送电流来加热传感器。,氧传感器信号（跃变式）,跃变式氧传感器的信号电压在 0.1-0.9 V之间变化，当混合气较稀时，排气中有大量的氧原子存在，这样氧传感器内外的氧原子浓度差异小，感生电压就较低；反之，当混合气较浓时，燃烧过程中，就有大量未燃烧的HC化合物存在，氧原子的数量就较低，这样，氧传感器内外的氧原子浓度就较大，这导致感生电压增大，接近1V。,空燃比传感器（宽带氧传感器）,和氧传感器相同，空燃比传感器也探测排气中的氧浓度。 常规型氧传感器在理论空燃比的附近，其输出电压常会急剧变化。相比而言，空燃比传感器所施加的是恒定电压，几乎和氧浓度成正比的电压。这可提高空燃比探测精度。 左侧插图上示出在手持式测试仪上显示的空燃比传感器的输出特性。传感器内有一个能保持发动机ECU的AF+和AF-端头上有恒定电压的电路。所以，空燃比传感器的输出条件不能用电压表来探测。请使用手持式

9、测试仪。 空燃比传感器的输出特性使其有可能当空燃比一经发生变化，立刻给予校正，这样可使空燃比校正反馈得更快和更精确。 和有些氧传感器相同，空燃比传感器上也配有加热器，在排气温度低时用来保持探测性能。但是，空燃比传感器的加热器比氧传感器的加热器需耗用大得多的电流。,空燃比传感器（宽带氧传感器）,空燃比传感器（混合气过浓）,GOLF1.8,氧传感器加热器（占空比控制）,丰田佳美1MZ-FE,氧传感器加热器控制方式有以下几种：占空比控制型、始终加热控制型，丰田佳美1MZ-FE发动机采用的是占空比控制型，随发动机转速变化，占空比发生变化。,氧传感器加热器（始终加热控制）,吉利8A,吉利8A发动机采用的是始终加热型的控制方式，当发动机正常启动后，氧传感器加热器为始终加热控制。,凸轮轴信号,凸轮位置传感器（G信号发生器） 带有凸舌的G信号板是在凸轮轴位置传感器对应的凸轮曲轴上。凸舌有1个或3个，与其他的传感器不一样，是根据发动机型号而定。（附图中有三个凸舌。）当凸轮转动时，凸轮轴上的凸舌和传感器间的气隙改变。这个气隙改变就在传感器内装的感应线圈中产生电压，形成G信号。这个G信号被送至发动机ECU作为标准曲轴转角的信息（气缸位置的判别）。由发动机ECU将其和曲轴位置传感器送来的NE信号合并，来确定每个气缸点火用的压缩“上止点（TDC）”，和探测曲轴转角的信息（气缸位置的判别）角度。发动机ECU就用此来确定喷射时间和点火正时。,凸轮轴信号（霍尔式）,夏利A+1.0,这是目前在发动机控制系统采用的最多的一种凸轮轴信号方式，即采用5V信号电压来提供1缸上止点信号，当霍尔元件信号被触发时，发出5V控制信号，来作为1缸上止点信号，或直接被用来给各个汽缸分配,凸轮轴信号（霍尔式）,普桑,和一般凸轮轴信号不同之处，普桑凸轮轴信号采用12V电压控制，而此信号直接进入点火器，来控制相应的汽缸进行点火控制，也就是说，每一个触发信号控制一个汽缸的点火。,凸轮轴信号（光电式）,92款现代2.0,凸轮轴信号（磁感应式）,丰田亚洲龙MCX20,凸轮轴信号（磁感应式）,风度A32,错误接线导致的凸轮轴传感器信号异常,当一个技术人员在对一台丰田1MZ-FE发动机凸轮轴传感器的插头进行维修时，不小心将插头的两个端子的顺序搞错了，就形成了这样的波形，见左图。 不幸的是，

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