噴油驅動器波形分析

www.guilinhy.com 來源：互聯網作者：tianshi 類別：汽車電器維修時間：2008-05-28

噴油驅動器波形分析

    噴油器的驅動器簡稱噴油驅動器有四種基本類型，除了關斷電壓峰值的的高度以外，噴油器本身并不能確定其自身波形的特點，而開關晶體管和噴油驅動器才能確定大多數波形的判定性尺度。噴油驅動器由控制電腦(PCM)里的一個晶體管開關及相應電路組成，它開閉著噴油器，不同類型的噴油驅動器產生不同的波形，一共有四種主要的噴油驅動器類別，還有一些是四種驅動器類型的分支，但是能了解這主要四種，就可以認識和解釋任何汽車噴油驅動器的波形。這四種主要類型的噴油驅動器是：

    (l)飽和開關型；

    (2)峰值保持型；

    (3)博世(BOSCH)峰值保持型；

    (4)PNP型。

    另外博世峰值保持型有兩種類型，PNP型也有兩種類型。

    掌握如何解釋噴油驅動器的波形(確定開啟時間、參考峰值高度、判定噴油驅動器好壞等)的技巧對行駛能力和排放的修理是非常有價值的診斷技能，通常，噴油驅動器開啟時間的資料是非常難找到的，當要決定噴油驅動器波形是否是正確的時候，一個正確的參考波形是非常有價值的。

    在噴油驅動器參考波形的開啟時間上有一個可接受的信任標準，必須給與它相關的資料，一個噴油驅動器的開啟時間(從參考波形中讀出的)本身并無太大意義，除非它是處在同樣的發動機型號系列、同樣的溫度和轉速，同樣的進氣真空度和其它一起出現的因素完全正確相同的條件下(看汽車資料波形的右側一欄)，否則就不能直接參考，噴油驅動器波形的峰值高度也是一個非常有價值的診斷資料。

    通常，如果參考波形是在“峰值檢測”方式下測試得到的，那么直接參考峰值高度就是可信的，這是因為峰值檢測模式可以正確的顯示峰值高度，正常的取樣模式不能足夠快的去采集峰值頂點的數據，因此峰值高度比實際高度要低，噴油峰值高度是很重要的參數，因為峰值高度通常與噴油驅動器的阻抗成正比。

    一些采樣速度低的發動機分析儀，在噴油驅動器上產生峰尖，點火初級波形和點火次級波形會出現不一致的情況。

    1)飽和開關型(PFI/SFI)噴油器驅動器，參見圖1。

    飽和開關型噴油驅動器主要在美國和其它國家生產汽車的多點燃油噴射系統中使用，這種型式的噴油器驅動器用于組成順序噴射的系統中，在節氣門體燃油噴射(TBI)系統上應用不多。

    從飽和開關型噴油驅動器的波形上讀取噴油時間是相當容易的，當發動機控制電腦(PCM)接地電路接通后，噴油驅動器開始噴油(見波形左側的說明框)，當控制電腦斷開控制電路時，電磁場會發生突變，這個線圈突變的電磁場產生了峰值(看波形右側的說明框)，汽車示波器可以用數字的方式在顯示屏上與波形一起顯示出噴油時間，所以不再需要手工計算出“噴油時間”了。

    可以用這張圖去看燃油反饋控制系統是否正在做它的工作，可以用加入丙烷的方法人為的加濃混合氣或用真空泄漏的方法使它變稀，然后觀察噴油時間的相互變化。

    噴油器測試步驟：

    起動發動機，以2500轉/分轉速保持油門2-3分鐘，直至發動機完全熱機，同時燃油反饋系統進入閉環，通過觀察示波器上氧傳感器的信號確定這一點。

    關掉空調和所有附屬電器設備，讓變速桿置于停車檔或空檔，緩慢加速并觀察在加速時噴油驅動器噴油時間的相應增加。

    A.從進氣管中加入丙烷，使混合氣變濃，如果系統工作正常，噴油驅動器噴油時間將縮短，它試圖對濃的混合氣進行修正(高的傳感器電壓)。

    B.造成真空泄漏，使混合氣變稀，如果系統工作正常，噴油驅動器噴油時間將延長，它試圖對稀的混合氣進行補償(低的氧感器電壓)。

    C.提高發動機轉速至2500轉/分，并保持穩定，在許多燃油噴射系統中，當該系統控制混合氣時，噴油驅動器的噴油時間性能被調節(改變)的從稍長至稍短。通常噴油驅動器噴油時間在正常全濃(高氧傳感器電壓)至全稀(低的氧傳感器電壓)范圍內僅在0.25ms至0.5ms的范圍內變化。

    如果加入丙烷或造成真空泄漏，然后觀察噴油驅動器噴油時間的變化，發現噴油時間不變化，可能有以下兩種情況：

    ①系統運行在開環怠速狀況，一些較新的汽車(大部分1988年和以后)系統在怠速狀態暫時或完全忽略氧傳感器信號，當第一次遇上這種情況時，它也許會使你感到驚訝，提高發動機轉速至大約1800轉/分，然后試著再加入丙烷或造成真空泄漏，大多數系統在達到這個轉速之前將回到閉環，那么，這個實驗就可以進行下去了。

    ②氧傳感器可能是壞的。如果氧傳感器或控制電腦不能察覺混合氣的變化，那么噴油驅動器的噴射時間就不能改變，在檢查噴油驅動器噴射時間之前，應該先確認氧傳感器是否正常。

    當燃油反饋控制正常時，噴油驅動器噴射時間會隨著駕駛條件和氧傳感器輸出的信號而變化(增加或減少)，通常噴油驅動器的噴射時間大約在怠速時1-6ms到冷起動或節氣門全開時的大約6-35ms變化。

    與駕駛狀況的要求相比，氧傳感器輸入電壓對噴油驅動器噴射時間的影響相對要小。與輸入電腦參數相比，氧傳感器的輸入電壓對控制的作用，更像“燃油修正”儀器。噴油驅動器噴射時間大多數是用空氣流量計或進氣壓力傳感器、轉速和其它控制電腦輸入信號計算出來的，輸入控制電腦的氧傳感器電壓信號是為了提高催化劑的效率，雖然氧傳感器在噴油驅動器上只是相對小的改變脈沖寬度，這樣小的變化就可以區別出行駛性能的好壞，以及排版試驗的通過或失效。

    匝數較少的噴油器線圈通常產生較短的關斷峰值電壓，或甚至不出現尖峰，參閱修理示例，關斷尖峰隨不同汽車制造商和發動機系列而不同，參考波形是最好的比較樣本。正常的范圍大約是從30V-100V，有些噴油驅動器的峰值被鉗位二極管限制在30V-60V，可以用尖峰上的平頂代替頂點來確認峰值，在這種情況下匝數少噴油器線圈并不減少峰值的高度，除非它的線圈匝數太少了。

    2)峰值保持型(TBI)噴油驅動器，參見圖2。

    峰值保持型噴油器驅動器應用在美國和其它國家，幾乎是獨有的節氣門體(TBI)噴射系統中，但有少數幾種多點噴射(MFI)系統，像通用的2.3升QUAD-4發動機系列、土星1.9升和五十鈴1.6升亦采用峰值保持型噴油驅動器，安裝控制電腦中的峰值保持噴油驅動器被設計成允許大約4安培電流供給噴油器線圈，然后減少電流至最大約1安培。

    通常，一個電磁閥線圈拉動機械元件做初始運動比保持該元件在固定位置需要四倍以上的電流，峰值保持驅動器的得名便是因為控制電腦用4安培電流打開噴油器針閥，而后只用1安培電流使它保持開啟的狀態。這個標準波形是取自一個好的峰值保持噴油驅動器和噴油器的，從左至右，波形軌跡從電瓶電壓開始，這表示噴油驅動器關閉，當控制電腦打開噴油驅動器時，它對整個電路提供接地。

    控制電腦繼續將電路接地(保持波形蹤跡在0V)直到檢測到流過噴油驅動器的電流達到4安培時，控制電腦將電流切換到1安培(靠限流電阻開關)，這個電流減少引起噴油驅動器中的磁場突變，產生類似點火線圈的電壓峰值，剩下的噴油驅動器噴射時間由控制電腦繼續保持工作，然后它通過完全斷開接地電路，而關閉噴油驅動器，這就產生了第二個峰值，在波形右側(看右說明框)。

    當控制電腦接地電路打開時(看波形左側說明框)噴油器開始噴射，當控制電腦接地電路完全斷開時(斷開的峰值最高在右側)噴油器結束噴射，這時讀取噴油器的噴射時間，可以計算控制電腦從打開到關閉波形的格數來確定噴射時間。

    汽車示波器可以將噴油器噴射時間用數字顯示在顯示屏上，因此，手工計算噴油器噴射時間的方法已成為過去。

    在適用汽車節氣門體燃油噴射的例子中，噴油驅動器打開剛好小于一個格--精確講是0.98個格，由于波形例子的時間基準被設定為2毫秒/格，噴油器實際打開1.96毫秒，因此噴油器噴射時間為1.96毫秒，可以用這張圖來觀察燃油反饋系統是否在做自已的工作，可以用手加入丙烷的方法使混合氣更濃或者造成真空泄漏使它變稀，同時觀察相應的噴油時間的變化。

    波形的峰值部分通常不改變它的噴射時間，這是因為流入噴油器的電流和打開針閥的時間是保持不變的，波形的保持部分是控制電腦增加或減少開啟時間的部分峰值保持噴油驅動器可能引起下列波形結果：

    ①加速時，將看到第二個峰尖向右移動，第一個保持不動。

    ②如果發動機在極濃的混合氣下運轉，能看到兩個峰尖頂部靠的很近，這表明計算譏試圖靠盡可能縮短噴油器噴射時間來使混合氣變得更稀。

    在通用汽車和一些五十鈴雙節氣門體噴射系統，在波形的峰值之間出現許多特殊的振幅式雜波，可能表示控制電腦中的噴油驅動器故障。

    3)博世(BOSCH)峰值保持型噴油驅動器，參見圖3。

    博世峰值保持型噴油驅動器用在少數歐洲車型的多點燃油噴射系統中，還有一些早期直到80年代中期的亞洲汽車的多點燃油噴射系統中。博世峰值保持型噴油驅動器(安裝在控制電腦內)被設計成允許噴油器線圈流過大約4安培電流，然后再減少大約1安培電流，并以高頻脈動方式開關電路。

    這種類型不同于其它峰值保持型噴油驅動器，因為其它類型噴油驅動器所使用的限流方法是由一個電阻來實現相同的的結果，因后者是用電阻來降低電流，而前者卻是脈沖開關電路，通常一個線圈因需要用此保持它在一個固定位置多4倍以上的電流去吸動這個機械裝置，峰值保持噴油驅動器是因控制電腦用4安培電流去打開噴油器針閥，又只用1安培的電流來保持針閥的打開而得名的。

    從左至右，波形開始在電瓶電壓高度，這表示噴油器關閉，當控制電腦打開噴油驅動器時，它提供了一個接地去完成這個電路。控制電腦繼續接地(保持在0V)直到探測到流過噴油器的電流大約4安培左右，控制電腦靠高速脈沖電路減少電流，在亞洲車型上，磁場收縮的這個部分通常會有一個峰值(左側峰值)。控制電腦繼續保持開啟操作以便使剩余噴油時間可以繼續得到延續，然后它停止脈沖并完全斷開接地電路使噴油器關閉，這就產生了波形右側的那個峰值(看圖3右側說明框)。

    控制電腦接地打開時(看波形例子中左側說明框)，噴油時間開始，控制電腦完全斷開控制接地電路時(右側釋放峰值)噴油時間結束。

    在日產汽車的范例中，噴油器打開剛好是一個格多一點(確切的說是1.1個格)由于時基定在2毫秒/格，噴油器大概打開了2毫秒，或確切的說2.23毫秒。所以這個例子的噴油器噴油時間是2.23毫秒，可以用這個圖形去觀察燃油反饋控制系統是否工作，可以加入丙烷使混合氣變濃也可以造成真空泄漏使合氣變稀，然后觀察噴油時間的變化。

    在一些歐洲汽車上，例如美洲虎，它的噴油驅動器波形上只有一個釋放峰值，由于峰值鉗位二極管作用第一個峰值(左側那一個)沒有出現。

    4)PNP噴油驅動器測試，參見圖4。

   PNP型噴油驅動器是由在控制電腦中操作它們的開關三極管的型式而得名的，一個PNP型噴油驅動器的三極管有兩個正極管腳和一個負極管腳。PNP型驅動器與其它系統驅動器的區別就在于它的噴油器的脈沖電源端接在負極上的。

    PNP型噴油驅動器的脈沖電源連接到一個已經接地的噴油器上去開關它，幾乎所需的噴油驅動器都是NPN型，它的脈沖接地到一個已經需電壓供給的噴油器上，流過PNP型噴油器的電流與其它噴油器上的方向相反，這就是為什么PNP型噴油器釋放峰值方向相反的原因。

    PNP型噴油驅動器常見于一些MFI系統，如JEEP 4.0升發動機系列，一些1988年以前的克萊斯發動機系列，少數亞洲轎車和一些早在70年代第一批博世電控燃油噴射轎車，像富豪264和奔馳V-8。通常PNP型噴油驅動器是很少見的，除了它們出現的波形方向相反以外，PNP型噴油驅動器與飽和開關型噴油驅動器十分相像。

    噴油時間開始于控制電腦電源開關將電源電路打開時，看波形圖左側說明框，噴油時間結束于控制電腦完全斷開控制電路(釋放峰值在右側)。

    汽車示波器具有即可圖形顯示又可數字顯示噴油時間的功能，所以手工計算噴油時間已成為過去。

    在波形實例中，噴油器噴油時間剛好是三個格，因為這個實例波形的時基軸為2毫秒/格，所以噴油時間大約是6毫秒或精確地說6.07毫秒。可以從這個圖形上觀察出燃油反饋控制系統是否工作，用丙烷去加濃混合氣或用造成真空的方法使混合氣變稀，然后觀察相應的噴油時間變化情況。

    5)噴油器電流的測試，參見圖5。

    如果懷疑噴油器線圈短路或噴油驅動器有故障，可以用以下幾種方法檢查：可以從靜態測試噴油器的線圈阻值。噴油器線圈的電阻值(冷或熱)可以查閱制造廠商的詳細資料。更精確的方法是測試動態下流過線圈電流的蹤跡或波形，另外在噴油器電流測試時，還可以檢查噴油驅動器的工作(控制電腦中的開關三極管)。噴油驅動器電流極限的測試能想進一步確認控制電腦中的噴油驅動器的的極限電流是否合適，這個測試需要用示波器中的附加電流鉗來完成，汽車示波器內部已設置(除了示波器探頭設定)不需要任何修改地接受附加電流鉗的輸入，附加電流鉗確是物有所值，可以用它來檢查大多數電磁閥、線圈(點火線圈等)或開關電路。大電流鉗還可以有效地進行起動、充電電流并可在汽車示波器上顯示最大的電流值。

    試驗步驟：

    起動發動機并在怠速下運轉或駕駛汽車使故障出現，如果發動機不能起動，就用起動機帶動發動機運轉的同時觀察示波器上的顯示。

    波形結果；

    當電流開始流入噴油器時，由噴油器線圈的特定電阻和電感特性，引起波形以一定斜率上升，上升的斜率是判斷的依據，通常飽和開關型噴油器電流波形大約在45度角上升(在2毫秒/格時基下)。飽和開關型噴油器通常用在多點噴射(MFI)、順序噴射(SFI)和進氣道噴射(PFI)等系統中，通常峰值保持型噴油器波形大約在60度角斜角上升(在2毫秒/格時基)，峰值保持型通常用在單點噴射(節氣門體噴射TBI)、歐亞車型多點噴射(MPI)系統和通用2.3升Qrad4發動機中，在電流最初流入線圈時。峰值保持型噴油器波形比較陡，這是因為與大多數飽和開關型噴油器相比電流增大了，峰值保持型噴油器通常大約在4安培電流，而飽和開關型噴油器電流通常小于2安培。如果電流開始流入線圈時，電流波形在左側幾乎垂直上升，這就說明噴油器的電阻太小(它短路了)，這會產生行駛性能故障，并損壞控制電腦的噴油驅動器。

    也可以通過分析電流波形來檢查峰值保持型噴油器的限流電路，在限流噴油器波形中，波形蹤跡起始于大約60度角(2毫秒/格時基)并繼續上升到噴油驅動器達到峰值(通常大約為4安培)，在這一點上，波形成了一個尖峰(在峰值保持型里的尖峰)，然后幾乎是垂重下降至大約稍少于1安培。這里噴油驅動器的“保持”部分是指正在工作著并且保持電流約為1安培直到控制電腦關閉噴油器，當電流從線圈中消失時，電流波形慢慢回零線。

    基于電流到達峰值時間，電流波形的峰值部分通常是不變的，這是因為一個好的噴油器充滿電流和打開針閥的時間保持不變(隨溫度有輕微變化)，控制電腦操縱噴油器打開時間就是波形的波形保持部分。

    6)噴油器起動試驗波形，參見圖6。

    這個測試主要是用在發動機不能起動的狀態，對任何行駛性能，排放和顧客的抱怨，要考慮三件事：

    A.什么是最可能的原因?

    B.這個故障的難易程度怎樣?

    C.電路和元件容易接觸到嗎?

    對不能起動的發動機的故障診斷有一個主要的規律可循，一臺發動機不能起動可能由于氣缸未得到燃油、火花塞上無點火或者機械故障，一旦機械故障排除時，在確定故障根本原因和避免無效診斷步驟方面示波器就是很有價值的，示波器也能快速可靠地檢查噴油器電路、曲軸和凸輪軸傳感器電路及點火初級電路。

    當懷疑沒有噴油器脈沖信號時，可以用示波器進行下列測試：起動發動機，在大多數例子中，如果噴油器電路有故障，就一點脈沖信號都沒有，可能有兩種情況，一種是有一條0V的直線或者一條12V電壓的水平線(噴油器電源電壓)，對上述任一條都是非常好的信息。

    ①除PNP噴油驅動器外的所有電路

    a.示波器顯示一條0V直線

    首先確認示波器和噴油器連接是否良好，確認必要的部件運轉的(分電器曲軸、凸輪軸等)，用示波器檢查噴油器的供電電源電路以及控制電腦的電源和接地電路，如果噴油器上沒有電源電壓，檢查其它電磁閥電源電壓(EGR閥、EEC控制)。

    如果噴油器供電電源正常，噴油器線圈可能開路或者噴油器插頭損壞，個別情況是控制電腦中噴油器控制電路頻繁接地，代替了推動脈沖，頻繁地從噴油器向氣缸中噴射燃油，造成淹發動機的原因。

    b.示波器顯示一條12V供電電壓水平直線

    首先確認必要部件的運轉良好(如分電器、曲軸、凸輪軸等)，如果噴油器供給電壓正常，示波器上顯示一條噴油器電源電壓的水平直線，說明控制電腦沒有提供噴油器的接地。這可能有以下原因造成：控制電腦沒有收到曲軸、凸輪軸位置傳感器傳出發動機轉速信號或同步信號。控制電腦內部或外部接地電路不良，控制電腦電源故障、控制電腦內部噴油驅動器損壞。

    c.示波器顯示有脈沖信號出現

    確定脈沖信號的幅值，頻率和形狀及脈沖寬度等判定性尺度都是一致的，十分重要的是確認有足夠的噴油器脈沖寬度去供給發動機足夠的燃油來起動。在起動時大多數控制電腦一般被程序設定會發出6-35毫秒脈沖寬度。通常噴油脈沖寬度超過50毫秒燃油會淹發動機，并可能阻礙發動機的起動。

    檢查噴油器尖峰高度幅值的一致性和正確性。噴油器釋放尖峰應該有正確的高度。如果尖峰異常的短可能說明噴油器線圈短路，可用歐姆表測量。噴油器線圈阻值或用電流鉗測量噴油器的電流值。或者用電流鉗在示波器上分析電流波形，確認波形從對地水平升起的不是太高，太高可能說明噴油器線圈電阻太大或者控制電腦中噴油器驅動器接地不良，如果出現在示波器上的波形不正常，檢查線路和線路插座是否損壞，檢查示波器的接線并確認零部件的運轉情況(分電器、曲軸、凸輪軸等)，當故障顯示在示波器上時搖動線束和插頭，這就能進一步確認噴油器電路是真正的故障原因。

    ②PNP噴油驅動器原因

    a.示波器顯示一條電源電壓水平直線

    確認噴油器的插頭和噴油器接地接頭良好，確認必要部件的運轉良好(如分電器、曲軸、凸輪軸等)，用示波器檢查噴油器的接地電路和控制電腦提供的電源及接地電路。比較少見的情況是控制電腦內部連續對噴油器控制電路提供電源，它代替脈沖推動，造成從噴油器連續噴射燃油，這是淹發動機的原因。

    b.示波器顯示一條在地線的水平直線

    首先確認必要的部件是運轉正常(分電器、曲軸、凸輪軸等)，如果噴油器接地正常，則是控制電腦沒有電源脈沖推動控制電路信號輸出，這可能有以下幾種原因造成：控制電腦沒有收到曲軸、凸輪軸位置傳感器傳出發動機轉速信號或同步信號、控制電腦內部或外部電源電路損壞、控制電腦接地不良、控制電腦內部噴油驅動器損壞。

    ③正時測試

    如果懷疑點火的信號(例如CKP傳感器等)阻礙發動機起動，就去檢查電子點火控制系統的故障。