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摘 要:在电控燃油喷射系统中,由于燃油压力调节器能够保持喷油压力恒定,因此从喷油器喷出的燃油量取决于喷油器开启时间的长短,而开启时间的长短是由微机发出的喷油控制信号决定的。为了正确判断喷射系统基本喷油控制是否正常,各种传感器喷油量的修正控制(加浓补偿)是否良好,以及诊断ECU和喷油器的故障,有必要对喷油控制信号波形进行检测与诊断。
关键词:发动机;喷油控制信号;波形
1.喷油信号波形的检测
喷油器工作时的喷油信号波形,通常用发动机综合检测仪或汽车专用示波器来检测,其检测方法如下:
(1)按照波形检测仪器操作使用说明书的要求,连接好波形检测仪器。通常仪器带有专用接头与喷油器插接器相连。
(2)起动发动机,使发动机稳定运转预热至正常温度。
(3)打开检测仪器,按规定工况运转发动机,示波器则显示喷油器工作时的喷油信号波形和喷油脉宽,如图1所示。
图1 电流驱动式喷油器喷油信号波形
2.标准喷油信号波形
标准喷油信号波形是指电控燃油喷射系统工作正常时,喷油控制信号电压随时间变化的波形,它是不解体动态检测电控燃油喷射系统的诊断标准。喷油信号波形与喷油器的驱动方式有关,喷油器的驱动方式有电压驱动和电流驱动两种。
电压驱动式喷油器,其电控系统ECU对驱动喷油器的喷油电脉冲电压进行恒定控制。在喷油器控制电路中,ECU控制功率晶体管导通或者截止,导通时蓄电池电压加到喷油器电磁线圈上,喷油器喷油,截止時停止喷油,其喷油器标准喷油信号波形如图2(a)所示。
电流驱动式喷油器,其电控系统ECU对驱动喷油器的电磁线圈电流进行调节控制。在电流驱动式控制电路中,功率晶体管除基本的开、关功能外,还具有限流功能。在基本喷油时间内,功率晶体管导通,驱动电流不受限制;在加浓补偿喷油时间内,控制其电流迅速下降到能维持喷油器处于全开状态的最小值,以免喷油器电磁线圈过热损坏。其喷油器标准喷油信号波形如图2(b)所示。
(a)电压驱动式喷油器喷油信号波形 (b)电流驱动式喷油器喷油信号波形
图2 喷油器标准喷油信号波形
图2所示标准喷油信号波形的有关描述如下:
A线:喷油器关闭时的系统电压信号,通常为12V。
B线:喷油信号到达时刻,此时功率晶体管完全导通,电压迅速下降接近OV,喷油器开始喷油。B线应光滑、平顺、无毛刺,否则说明功率晶体管性能不良。
C线:喷油器喷油,此时喷油器驱动电路处于饱和导通阶段,波形电压接近OV,喷油器电磁线圈电流由零迅速上升至最大,喷油器针阀迅速全开喷油。该段波形对应的时间,对于图3-51(a)为喷油时间,对于图3-51(b)为基本喷油时间。在实际波形中,由于电流增加时喷油器电磁线圈产生感应电压的影响,C线向右逐渐向上弯曲也属正常。若C波形异常,则多是喷油器驱动电路接地不良引起的。
D线:喷油信号截止时刻,此时喷油器驱动电路断开,喷油结束,喷油器线圈因电流突变而产生感应脉冲电压。其电压尖峰高度与喷油器线圈匝数、喷油器电流有关,线圈匝数越多,电流变化越大,则尖峰电压越高,反之则尖峰电压越小。通常D处的峰值电压不应低于35 V。装有齐纳二极管保护线路的喷油器,尖峰的顶部应以方形截止,否则说明其峰值电压未达到齐纳二极管的击穿电压,可能是喷油器的电磁线圈性能不良所致。图3-51(a)中,从喷油开始信号B至喷油截止信号D所对应的时间就是电压驱动式喷油器的总喷油时间。
E线:基本喷油时间结束线,同时也是电流限制起始线。由于在E时刻,喷油器针阀已达到最大开度,故只需小电流维持喷油器针阀开启,以便转入加浓补偿喷油期。此时,ECU起动电流限制,减小驱动电路电流。由于电流的骤减,导致喷油器电磁线圈感应出较高的电压脉冲,其电压脉冲峰值通常与喷油器的阻抗成正比,约为35V。
F线:加浓补偿喷油期,此时喷油器处于电流限制模式状态,其功率晶体管在不停地截止与导通,使通过喷油器电磁线圈的电流约为1A左右,其喷油器针阀处于开启状态,喷油器进行加浓补偿喷油,所对应的时间为加浓补偿喷油时间。曲线中的电压与电源电压接近,若波形发生畸变,则表明喷油器功率晶体管不良。
G线:喷油信号截止时刻,此时喷油器驱动电路断开,喷油器线圈因电流突变而产生感应脉冲电压,幅值约为30 V。图3-51(b)中,从喷油开始信号B至喷油截止信号G所对应的时间就是电流驱动式喷油器的总喷油时间。
H线:喷油器针阀关闭,电压从峰值逐渐衰减到电源电压。
3.喷油信号波形诊断
汽车示波器在显示喷油信号波形的同时可以将喷油脉宽用数字显示,其喷油脉宽是指喷油信号开始至喷油信号截止所经历的时间,该时间由ECU根据各种传感器输送的有关发动机的空气流量、进气歧管压力、转速、节气门开度、进气温度、冷却液温度等信号计算确定。喷油脉宽越宽,喷油量就越大。当检测的喷油脉宽与标准不同时,表明喷射系统存在故障。人们往往通过改变发动机的工作状况、工作条件来观测喷油信号波形的变化,从而诊断电控燃油喷射系统的故障,下面举例说明。
检测时,先将示波器的检测线通过专用插头与喷油器的插接器相连,将变速杆置于空挡,再起动发动机,使发动机运转至正常工作温度,然后根据下列条件检查喷油信号波形。
(1)在怠速、高速及加速时观察喷油信号波形。正常时喷油脉宽应随转速的提高、节气门的加大而相应增加,否则可能是喷油器、燃油喷射控制系统及氧传感器存在故障。
(2)在高速稳定运转时,通过改变混合气浓度来观察喷油信号波形。当从进气管中加入丙烷使混合气变浓时,若喷油脉宽变小,以试图对浓混合气进行修正,则系统正常;当拔下发动机某一真空软管使混合气变稀时,若喷油脉宽延长,以试图对稀混合气进行补偿,则系统正常。
若混合气浓度变化时,喷油脉宽没变化,则可能是喷油器、燃油喷射控制系统及氧传感器存在故障。
(3)让发动机在2500 r/min下稳定运转,仔细观察喷油信号波形。若喷油脉宽在稍宽与稍窄之间来回变换,则说明喷油器工作正常,同时也说明燃油控制系统能使混合气在正常的浓、稀之间转换;若喷油脉宽毫无变化,则可能是喷油器、燃油喷射控制系统及氧传感器存在故障。
关键词:发动机;喷油控制信号;波形
1.喷油信号波形的检测
喷油器工作时的喷油信号波形,通常用发动机综合检测仪或汽车专用示波器来检测,其检测方法如下:
(1)按照波形检测仪器操作使用说明书的要求,连接好波形检测仪器。通常仪器带有专用接头与喷油器插接器相连。
(2)起动发动机,使发动机稳定运转预热至正常温度。
(3)打开检测仪器,按规定工况运转发动机,示波器则显示喷油器工作时的喷油信号波形和喷油脉宽,如图1所示。
图1 电流驱动式喷油器喷油信号波形
2.标准喷油信号波形
标准喷油信号波形是指电控燃油喷射系统工作正常时,喷油控制信号电压随时间变化的波形,它是不解体动态检测电控燃油喷射系统的诊断标准。喷油信号波形与喷油器的驱动方式有关,喷油器的驱动方式有电压驱动和电流驱动两种。
电压驱动式喷油器,其电控系统ECU对驱动喷油器的喷油电脉冲电压进行恒定控制。在喷油器控制电路中,ECU控制功率晶体管导通或者截止,导通时蓄电池电压加到喷油器电磁线圈上,喷油器喷油,截止時停止喷油,其喷油器标准喷油信号波形如图2(a)所示。
电流驱动式喷油器,其电控系统ECU对驱动喷油器的电磁线圈电流进行调节控制。在电流驱动式控制电路中,功率晶体管除基本的开、关功能外,还具有限流功能。在基本喷油时间内,功率晶体管导通,驱动电流不受限制;在加浓补偿喷油时间内,控制其电流迅速下降到能维持喷油器处于全开状态的最小值,以免喷油器电磁线圈过热损坏。其喷油器标准喷油信号波形如图2(b)所示。
(a)电压驱动式喷油器喷油信号波形 (b)电流驱动式喷油器喷油信号波形
图2 喷油器标准喷油信号波形
图2所示标准喷油信号波形的有关描述如下:
A线:喷油器关闭时的系统电压信号,通常为12V。
B线:喷油信号到达时刻,此时功率晶体管完全导通,电压迅速下降接近OV,喷油器开始喷油。B线应光滑、平顺、无毛刺,否则说明功率晶体管性能不良。
C线:喷油器喷油,此时喷油器驱动电路处于饱和导通阶段,波形电压接近OV,喷油器电磁线圈电流由零迅速上升至最大,喷油器针阀迅速全开喷油。该段波形对应的时间,对于图3-51(a)为喷油时间,对于图3-51(b)为基本喷油时间。在实际波形中,由于电流增加时喷油器电磁线圈产生感应电压的影响,C线向右逐渐向上弯曲也属正常。若C波形异常,则多是喷油器驱动电路接地不良引起的。
D线:喷油信号截止时刻,此时喷油器驱动电路断开,喷油结束,喷油器线圈因电流突变而产生感应脉冲电压。其电压尖峰高度与喷油器线圈匝数、喷油器电流有关,线圈匝数越多,电流变化越大,则尖峰电压越高,反之则尖峰电压越小。通常D处的峰值电压不应低于35 V。装有齐纳二极管保护线路的喷油器,尖峰的顶部应以方形截止,否则说明其峰值电压未达到齐纳二极管的击穿电压,可能是喷油器的电磁线圈性能不良所致。图3-51(a)中,从喷油开始信号B至喷油截止信号D所对应的时间就是电压驱动式喷油器的总喷油时间。
E线:基本喷油时间结束线,同时也是电流限制起始线。由于在E时刻,喷油器针阀已达到最大开度,故只需小电流维持喷油器针阀开启,以便转入加浓补偿喷油期。此时,ECU起动电流限制,减小驱动电路电流。由于电流的骤减,导致喷油器电磁线圈感应出较高的电压脉冲,其电压脉冲峰值通常与喷油器的阻抗成正比,约为35V。
F线:加浓补偿喷油期,此时喷油器处于电流限制模式状态,其功率晶体管在不停地截止与导通,使通过喷油器电磁线圈的电流约为1A左右,其喷油器针阀处于开启状态,喷油器进行加浓补偿喷油,所对应的时间为加浓补偿喷油时间。曲线中的电压与电源电压接近,若波形发生畸变,则表明喷油器功率晶体管不良。
G线:喷油信号截止时刻,此时喷油器驱动电路断开,喷油器线圈因电流突变而产生感应脉冲电压,幅值约为30 V。图3-51(b)中,从喷油开始信号B至喷油截止信号G所对应的时间就是电流驱动式喷油器的总喷油时间。
H线:喷油器针阀关闭,电压从峰值逐渐衰减到电源电压。
3.喷油信号波形诊断
汽车示波器在显示喷油信号波形的同时可以将喷油脉宽用数字显示,其喷油脉宽是指喷油信号开始至喷油信号截止所经历的时间,该时间由ECU根据各种传感器输送的有关发动机的空气流量、进气歧管压力、转速、节气门开度、进气温度、冷却液温度等信号计算确定。喷油脉宽越宽,喷油量就越大。当检测的喷油脉宽与标准不同时,表明喷射系统存在故障。人们往往通过改变发动机的工作状况、工作条件来观测喷油信号波形的变化,从而诊断电控燃油喷射系统的故障,下面举例说明。
检测时,先将示波器的检测线通过专用插头与喷油器的插接器相连,将变速杆置于空挡,再起动发动机,使发动机运转至正常工作温度,然后根据下列条件检查喷油信号波形。
(1)在怠速、高速及加速时观察喷油信号波形。正常时喷油脉宽应随转速的提高、节气门的加大而相应增加,否则可能是喷油器、燃油喷射控制系统及氧传感器存在故障。
(2)在高速稳定运转时,通过改变混合气浓度来观察喷油信号波形。当从进气管中加入丙烷使混合气变浓时,若喷油脉宽变小,以试图对浓混合气进行修正,则系统正常;当拔下发动机某一真空软管使混合气变稀时,若喷油脉宽延长,以试图对稀混合气进行补偿,则系统正常。
若混合气浓度变化时,喷油脉宽没变化,则可能是喷油器、燃油喷射控制系统及氧传感器存在故障。
(3)让发动机在2500 r/min下稳定运转,仔细观察喷油信号波形。若喷油脉宽在稍宽与稍窄之间来回变换,则说明喷油器工作正常,同时也说明燃油控制系统能使混合气在正常的浓、稀之间转换;若喷油脉宽毫无变化,则可能是喷油器、燃油喷射控制系统及氧传感器存在故障。