由于汽车电子控制系统中的传感器和执行器在长时间的使用过程中会磨损、腐蚀、变形或老化,它们的性能则随之变差,如果它们产生了明显的故障,电控单元会将所发生的故障以故障码的形式记录下来,以帮助维修人员了解故障内容。但是,如果它们产生的故障不明显(仅仅是性能变差),则电控单元往往不能判定它们有故障,此时最佳的检查方法就是利用汽车示波器对所怀疑部件的输入、输出信号进行波形分析。 另外,维修中经常遇到不喷油、不点火的电脑故障,对于这类的电脑故障,除了对电脑的供电进行测试之外,首先要用示波器看一下存储器中是否存在程序,然后根据程序的有无再向外延伸测试。如果在供电电源正常的情况下,且没有程序存在,则可以认定该电脑基本没有修复的价值,此时,如果维修人员不用示波器则很难查出故障。另外,示波器还可对电路的任何部分进行电压、波形、频率等多项测试。因此,汽车示波器是维修汽车电脑最方便、最有效的仪器,掌握它的使用方法是非常必要的。 (1)汽车示波器的功用：示波器( Oscilloscope)是一种用途十分广泛的电子测量仪器,能把人的肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像,便于人们研究各种电现象的变化过程。示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束,打在涂有荧光物质的屏幕上,就可产生
细小的光点。在被测信号的作用下,电子束就像一支笔的笔尖,可以在屏幕上描绘出被测信号瞬时值的变化曲线。
利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线,还可以用它测试各种不同的电量,如电压、电流、频率、相位差、幅值等。与汽车专用万用表相比,示波器具有更加精确及描述细致的优点。汽车专用万用表通常只能用一两个电参数来反映电信号的特征,而示波器则用电压随时间变化的图像来反映一个电信号,它显示的电信号比汽车专用万用表更准确、更形象。汽车示波器不仅可以快速捕捉电信号,还可以记录信号波形,显示电信号的动态波形,便于一边观察一边进行分析。
无论是高速信号(如喷油器、间歇性故障信号)还是低速信号(如节气门位置变化及氧传感器信号),用汽车示波器都可得到真实的波形曲线,犹如医生给患者做心电图一样。
汽车示波器在汽车电脑的故障诊断中,主要用于汽车传感器、点火波形、执行器及ECU输入/输出控制信号波形的检测和电路分析。
在汽车网络系统的故障诊断、检测中,可以采用多通道通用示波器(图5-29)对总线波形进行分析,也可以使用具有示波器功能的汽车专用检测仪(图5-30)对总线波形进行分析。
(2)电子信号的类型：当今汽车电子控制系统中的传感器、执行器、电气系统及电控单元等之间通过五种基本类型的电子信号进行工作。
①直流(DC)信号。在汽车中产生直流(DC)信号的传感器或电源装置有蓄电池电压或电控单元(ECU)输出的传感器参考电压。
产生直流信号的传感器,包括发动机冷却液温度传感器、燃油温度传感器、进气温度传感器、节气门位置传感器、废气再循环阀位置传感器、旋转叶片式或热线式空气流量传感器和节气门开关,以及通用汽车、克莱斯勒汽车和亚洲汽车的进气歧管绝对压力传感器等。
②交流(AC)信号。在汽车中产生交流(AC)信号的传感器和装置有车速传感器(VSS)、防滑制动轮速传感器、磁电式曲轴转角(CKP)、凸轮轴传感器(CMP)、爆震传感器(KNK)等。
③频率调制信号。在汽车发动机微机控制系统中产生频率调制信号的传感器和装置有数字式空气流量传感器、数字式进气歧管绝对压力传感器、光电式车速传感器、霍尔式车速传感器、光电式凸轮轴位置传感器、光电式曲轴位置传感器、霍尔式凸轮轴位置传感器、霍尔式曲轴位置传感器等。
④脉冲调制信号。在汽车发动机微机控制系统中产生脉冲调制信号的电路或装置有初级点火线圈、电子点火正时电路、废气再循环控制(EGR)阀、排气净化电磁阀、涡轮增压电磁阀和其他控制电磁阀、喷油器、怠速控制电动机和怠速控制电磁阀等。
⑤串行数据(多路)信号。汽车发动机微机控制系统都具有故障自诊断功能和其他串行数据传输能力的控制模块,串行数据信号是由发动机ECU、车身控制模块(BCM)和制动防抱死系统控制模块( ABS ECU)或其控制模块产生的。
上述5种汽车电子信号都可以用5种测量尺度(幅值、频率、形状、脉宽、阵列)来加以判断。
(3)汽车示波器的使用：
①示波器常用的使用术语。
触发电平:示波器显示时的起始电压值。
触发源:示波器的触发通道[通道(CH1)、通道(CH2)和外触发通道(EXT)]。
触发沿:示波器显示时的波形上升或下降沿。
电压比例:每格垂直高度代表的电压值。
时基:每格水平长度代表的时间值。
直流耦合:测量交流和直流信号。
交流耦合:只允许信号的交流成分通过,滤掉了直流成分(电容用来过滤直流电压)。
接地耦合:确认示波器显示的0V电压位置。
自动触发:如果没有手动设定,示波器就自动触发并显示信号波形。
②示波器的设置。用示波器测试一个未知的信号时,如何设置示波器是一件相当复杂的事,以下说明用汽车示波器去捕捉波形时,设置示波器的基本方法。
根据信号频率确定时基设定值。为了显示一个波形,需要设置的项目如下。
a.电压比例。
b.时基。
C.触发电平(也可以将触发模式置于“自动”挡)。
d.耦合方式[交流(AC)、直流(DC)或接地(GND)]。
直流(DC)耦合方式。
①交流(AC)耦合方式:此方式能过滤信号中的直流部分,只显示交流分量,常用于两线变磁阻磁电式传感器信号的波形观察,以及信号中的噪声和发电机漪涟电压(二极管)或其他较少的例子中的观察。
接地(GND)方式:此方式用于判定接地位置或0V电压水平或显示示波器0V电压参考点。
③示波器设置注意事项。设置时应注意以下几点。
a.当用自动设置功能( AUTO RANGE)能够看清楚显示的波形时,可以用手动设置( MANUAI)来进一步微调。
b.如果(微调后)显示屏上仍不能看清晰的波形,可以先假设电压比例和触发电平,暂且先不设定时基。
c.用数字式万用表测量信号电压,并根据测出的电压来设置电压挡比例。
d.将触发电平设定为大于1/2的信号电压的值,在设定电压比例和触发电平后,唯一未设定的就是时基了。
e.这时手动设定时基,大多数信号应在1ms~1s之间。
f.时基/频率表可以用来帮助选择时基,可以先用汽车示波器上的游动光标测量信号频率,然后确定所希望的显示波形的循环次数(个数),再从表中找到信号频率与循环次数(个数)的交点,这就是要确定时基数。
当无法捕捉到波形时应注意以下几点,并及时调整。
a.确认触发模式是否在“自动(AUTO)”模式下,如果在“自动”模式下汽车示波器有可能不触发。
b.确认汽车示波器的屏幕显示是否处在冻结(HOLD)状态,若屏幕已被冻结,就按一下解除键。
c.确认信号是否真的存在。可以用万用表先检查电压,如果确信信号存在,而用汽车示波器和万用表不能够捕捉到,就检査测试线和接柱的连接情况。
d.确认耦合方式是否为“接地(GND)”模式,若在“接地”模式,任何信号都无法进入。
e.确认触发源是否定义在所选择的通道上。
④示波器的使用注意事项。
a测试点火高压线时,必须使用专用的电容探头,不能将示波器探头直接接入点火次级电路。
b.使用汽车示波器时,注意远离热源,例如排气管、催化器等,这是因为温度过高会损坏仪器。
c.汽车示波器在测试时要注意使测试线尽量离开风扇叶片、皮带等转动部件。
d.测试时确认发动机盖的液压支撑是好的,防止发动机盖自动下降时伤及头部或损坏汽车示波器e.测试中,不要将汽车示波器放在仪表台上方,最好是拿在手中测试。
汽车电脑维修中使用的信号发生器(图5-31)需要具有方波、正弦波、电平、方波隔离输出、正弦波隔离输出等功能。汽车电脑必须加上相应的传感器信号才能进入工作状态,而最基本的传感器信号就是转速信号。但有相当多的电脑板需要的转速信号是不规则的,如马瑞利单点的转速信号和M3.8.2系统就是60缺2的不规则的正弦信号。另外,部分电脑板还必须同时加上两路以上的信号(如曲轴位置、凸轮轴信号等)才能正常工作。因此,信号发生器的波形要符合不同传感器的特性。
