汽车电源电压的测定,主要是测定汽车蓄电池的状况和供电电路的完整性。这个测定，主要包括对蓄电池、发动机ECU、自动变速器、ABS、ESP(电子稳定控制系统)、车身ECU、巡航控制系统和安全气囊系统等电源电路的检测。 一、蓄电池电压测试表5-1-1是20℃时测得的蓄电池电压与充电状态的数据值。实际测量的蓄电池数据，与表中数据对照,可以用来评价蓄电池充电状态。
在点火开关关闭,所有用电器均不工作时,测试的静态蓄电池电压波形如图5-1-1所示,蓄电池电压幅值在示波器上显示为一条直线,电压为12.5V左右。
二、电源供电电路测试测试前,确定汽车电源电路上的开关处于接通状态,所有传感器、执行器、电器设备均处于正常的工作状态,这时应特别注意信号的幅值。当电路接通时,波形的幅值应为蓄电池电压(+B);当电路断开或开关动作时,波形的幅值变为零。
如果电路有故障时,波形的幅值将出现波动或异常。例如,当电路中开关没有动作时,读取的波形迅速对地接近(意味着电源电路断路或对地短路);或者波形向上(意味着接地侧断路)或电压超出范围(电压过高)。
三、电源对地电路杂波测试这项测试是为了试验直流电压供电电源电路和接地电路的完整性。进行示波器波形测试时,首先确认电路电源已接通,传感器、执行器、电器设备或电路在运行中。然后检查传感器、执行器、电器设备或电路,同时要特别注意信号的幅值应在预计的范围之内。
在大多数情况下,当电路接通时,波形的幅值应为蓄电池电压,当电路断开或开关动作时波形的幅值变为零。被调压的电源电路,例如5V参考电压,应稳定在系统指定的电压值上。
某车发动机ECU供电电压波形如图5-1-2所示,从图中可以看出发动机ECU供电电压的实时波形,波形显得平缓,大体在14.5V上下波动。
四、接地电路的测试为了简化汽车的电路,汽车制造厂商采用车身板件、车架构件以及发动机机体等作为返回蓄电池的电流路径,但经常有人忘记连接接地线,甚至,在日常维护结束时没有连接它。
另外,接地线有可能会错误地连接到非金属表面,或者在钣金喷漆后使接地线的连接位置表面被油漆覆盖,最终导致本应该流过没有连接或错误连接的接地线的电流,被迫流经另一条路径接地。
有时这部分电流还会经过另一条回路逆流到蓄电池,这样会使这条回路运行不稳定或元件损坏。这部分电流也会被迫流经其他部件,如车轮轴承或变速杆以及离合器拉索,而这些物体不是用来传递电流的,这样就会使这些物体被磨损或被卡住。
良好的接地对所有参考电压型传感器都是很重要的,这个故障不太易于被发现。接地不好也会对参考电压信号产生电磁干扰或噪声。这些噪声会使传感器的电压产生微小的变化。
因此,从传感器输出的信号就会存在异常。
案例：
踩下制动踏板时制动灯不亮,而且小灯也不亮这里以尾灯电路接地不良为例进行分析,接地不良对电路的影响如图5-1-3所示。
当一辆汽车打开小灯时,后部的小灯被正常点亮,但如果再踩下制动踏板时制动灯不亮,而且小灯也熄灭。经检查发现制动灯插头、小灯插头的电源供给均正常,故障是接地不良。
正常情况下,小灯灯泡的功率是5W,此时,电路中的电流大约是0.4A左右,而当踩下制动踏板时,制动灯泡的功率是21W,此时,电路中的电流大约是2A左右。当尾灯线路接地不良时,导致接地点发热,接地电阻会进一步增大。此时,单独小灯打开时,小灯的电阻在29Ω,假设接地处的电阻为10Ω,施加在小灯上的电压降大约在9V左右,此时小灯的功率为3W左右,此时小灯可以点亮。但当制动开关同时接通时,两个灯泡的电阻并联后,总电阻大小降低到约5.5Ω,这样,在尾灯和制动灯处的电压降大约在4V左右,此时小灯的功率只有0.55W,制动灯的功率只有2.9W。所以小灯和制动灯只会发热而不会点亮。
这个例子有助于大家深刻了解接地不良对电路工作造成的影响,如有兴趣,读者可以尝试改变接地电阻的阻值(从10Ω到1Ω),来亲自计算一下接地不良的影响程度。
类似的例子在发动机或车身控制系统中很多。比如,发动机传感器电路接地不良时,传感器信号就会异常,这将导致发动机工作不正常。在采用多路通信系统的车辆中,个别系统电路接地不良时,导致整个网络工作异常,多系统不能正常工作。
不仅要检查ECU的接地线,还要检查车辆接地和蓄电池处的接地线(以及正极)的连接情况。在开始诊断发动机控制系统前,应当首先检查蓄电池及其连线的状况。
五、发电机波形(1)怠速时发电机充电电流波形发电机在怠速时的充电电流在1.3A,电压波动大体在0~0.1V之间窄幅波动,如图5-1-4所示,与14.4V电压相比,波动率在0~0.799%之间。
2)电子风扇开启时发电机电流波形如图5-1-5所示,电子风扇开启瞬间,从0ms到12ms之间,风扇启动电流迅速达到33A;当电子风扇稳定运行时,风扇电动机电流为25A左右。本案例波动以30A钳形表检测,以CH2通道读取。
(3)打开远光灯时发电机充电电流波形单独打开远光灯时,发电机充电电流达到26.8A,电压波动大体在0~0.08V之间窄幅波动,波形如图5-1-6所示,与蓄电池电压14.2V相比,波动率在0~0.739之间。
(4)打开空调时发电机充电电流波形如图5-1-7所示,单独打开空调,使压缩机工作时,发电机充电电流达到27.4A,与蓄电池电压14.2V相比,波动率在0~0.92%之间。
(5)同时打开远光灯与空调工作时发电机充电电流波形同时打开远光灯和空调压缩机工作时,此时用电负荷极大,发电机充电电流达到43.3A,与蓄电池14.1V电压相比,波动率在0~0.60%之间,如图5-1-8所示。
(6)发电机涟漪电压试验这些年来,对于发电机充电系统检测,一个有价值的实验称为涟漪电压试验,这个实验本质上是检测发电机的输出电压波形,间接判断整流器的好坏,这个试验的核心是测试发电机整流器二极管的性能。
良好的发电机电压波形,如图5-1-9所示,这个电压波形呈现出非常良好的涟漪状态,波动的幅值大约在±0.05V之间,波动的周期大约是10ms,非常完美的经过整流器整流的电压波形。如果发电机的二极管是好的,示波器就会显示出一串背靠背的小山形状,这一串“小山”是滚动波形高度大致相等,且无间断的平滑波形。
如果交流发电机中有一个二极管坏了,交流电就不能整流为直流电,还可能给蓄电池和其他电子设备造成危害。经过整流的直流电除了给蓄电池充电外,还给其他电器及电子设备提供电源,并作为励磁电流提供给发电机内的转子去改变发电机的输出,当发动机转速增加时,控制发电机的输出电压。
图5-1-10为正、负极整流二极管断路波形。由图可见,单只整流二极管断路,导致原本连贯的纹波式波形无法连贯。无论二极管有什么故障,波形每隔一定间隔会有条很长的向下的“尾巴”和33%的总电流(单只整流二极管损坏)输出损失。
图5-1-11为正、负极整流二极管短路波形。由图可见,二极管短路,特别是正极二极管短路,明显降低波形电压,发动机电源系统受到极大的影响。
图5-1-12反映的是励磁二极管短路、断路波形。可以发现,两者波形大体类似,因为励磁二极管的主要功能是控制励磁电流的平稳,所以输出发电机电压波形大体类似。
励磁二极管主要应用在电压调节器中,对励磁电流进行整流的二极管,随着发电机的发展,现在IC模块已经取代励磁二极管的功能。
六、起动机电流检测波形评价这一特定波形的目的有两个方面:测量发动机起动所需的电流和评价气缸的相对压缩压力。发动机起动所需的电流依赖于许多因素,包括发动机的容量、气缸数、燃油黏度、起动机的状况、起动机电路的状况和气缸的压缩状态。对于一个典型的4缸汽油发动机,电流在80~180A的范围。
图5-1-13是2003款福特福克斯的起动机的电流检测波形,显示非常完美。起动机电流从起动开始大约0.5s后进入着车状态。电流基本稳定在165A左右。起动机的波形看起来也更加干净。大约在4.5s后,起动机关闭,电流归零。
