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汽车专用示波器检测喷油嘴(汽油机)波形信号及分析

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汽车用的喷油嘴是个简单的电磁阀,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,利于燃烧充分。喷油器的驱动器由动力控制系统模块PCM里的一个晶体管及相应电路组成。它控制着喷油器的喷油动作。
由于喷油嘴的拆卸非常麻烦,所以在检测喷油嘴时测量波形往往能起到事半功倍的效果,下面以饱和开关型喷油驱动器为例给大家讲解一下如何用示波器测量喷油嘴波形以及波形的分析。



给示波器的通道一连接一根BNC转香蕉头线,黑色香蕉头接一个鳄鱼夹在蓄电池处搭铁接地,红色香蕉头连接一根刺针或其他可插入测试探针。将示波器通道一的通道衰减比调节至1X,垂直档位设置到10V/div,为了减少干扰可以开启低通30KHz滤波。
有的示波器内置了汽车专用软件包,可以一键完成所有的示波器设置,更加方便快捷。





从波形上来看,一开始喷油嘴是关闭状态,一条直线在零点之上,表示发动机ECU中的功率元件尚未导通,显示的是蓄电池的电压。接下去显示的就是喷油器打开的时间段,然后喷油器停止喷油,驱动电路关闭瞬间,磁能释放产生反向自感高压,这是电感元件特性所引起的。最后自感能量释放完后,恢复到12V线圈断电后的电压。



喷油嘴保持开启的时间长度取决于发动机管理ECM读取的各种发动机传感器输入信号。这些信号来自冷却液温度传感器、空气流量计传感器、进气压力传感器、节气门位置传感器等。一般情况下,自然吸气缸外喷射发动机的喷油时间,日系车为3ms左右,美系和德系车为4ms左右,如上图的例子时基是2ms,喷油器打开时间占据1.5格,也就是3ms左右。
热车息速在无负荷的情况下,一台“健康”的发动机,其喷油脉宽是一个确定值。发动机着车后,空气流量数据就如同有生命的生物一样,时刻不断变化。为了分析故障做数据对比,一般我们会抓住热车怠速这个工况进行比较。即使发动机平稳怠速运行,进气量数据仍旧轻微地变化,喷油时间也会轻微的变化。喷油脉宽是发动机混合气调节的最终执行数据,利用热车怠速无负荷时的喷油脉宽数据,我们可以判断发动机是否工作正常。关于喷油脉宽的波形数据分析,可以从以下几个方面去诊断:
1.油耗高的车大多数会有喷油时间过长的表现,维修后进行对比,明显变短说明维修有效。
2.怠速下,如果喷油脉宽过长,说明混合气调节有问题,有可能是汽油压力过低引起。
3.喷油时间过长或过短,表明混合气调节有故障,但同时表明驱动电路是正常的。如果驱动波形中反向自感高压不够,则表明喷油器线圈存在匝间短路。一般常见喷油器其反向电压在60V到70V之间。
4.一些新型发动机在出现某缸失火时,可能会保护性地限制喷油器工作,当遇到不喷油故障时,要查看是否是软件方面引起的的喷油器不工作。



喷油驱动器除了饱和开关型,常见的还有峰值保持型、脉冲宽度调制型、PNP型。上图是宝马N20发动机直喷喷嘴驱动电压和电流的波形。
 
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