示波器的使用与波形分析系列讲座.doc

示波器的使用与波形分析系列讲座（一）有示波观察仪什么疑难都不怕（示波观察仪使用方法及波形分析方法）现在，可以说汽车已进入电子控制时代。传统的故障诊断方法应该说还是有效的，但是也是远远不够的。就电子控制系统而言，传统上一进使用万用表诊断，时至今日有许多大小不一的维修厂仍旧依赖万用表进行诊断，但是万用表毕竟是简单仪表，其使用范围是有局限性的，例如许多故障必须进行波形分析才能彻底弄清楚，但是万用表：无法输出眼睛也呵以观察的信号电压波形。为此汽车制造商都为自己的产品开发专用的诊断仪表。这对专业的维修服务站和代销商是再适用不过了，但是对于面向社会的通用维修厂来说确有两个问题，一是汽车制造商这么多。将所有制造商的专用诊断仪器都购置齐备，从财力上说不够现实，维修上样样都学会使用不但精力上有问题而且兴趣上也很难说有没有。还有一个附加的问题，这么多珍断仪器怎么保管呀。有鉴于此，市面上又出现了各种各样的通用诊断仪，这些通用的诊断仪器通常都以商品名出现，什么诊断王呀、电眼睛呀，追根溯源。实质上就是示波器。本质上虽然就是示波器，但是经过适用于汽车故障诊断开发，与一般意义上的示波器有很多不同之处。因此又叫发动机示波器、示波观察仪、电子示波仪之类的名称，本文将详细介绍两通道示波观察仪的使用方法和信号电压波形的分析方法，对通用示波观察仪原理等一概不问。具体结合机型是日本岩崎通信生产的两通道示波观察仪，请读者流意，其他公司的示波观察仪，发动机示波仪等与此大同小异，使用时要先看一看使用说明书。图日产系统及传感器、激励器信号电压波形1、使用示波观察仪的必要性前面已经说过，使用万能表进行故障诊断有其局限性，对于各种交流信号以及数字信号，期望通过万能表进行确切诊断的确是不可能的。图1所示是日产ECCS（电子发动机集中控制系统）电路及其各种传感器、激励器信号电压波形，涉及交流信号及数字信号的传感器和激励器有发动机旋转信号、点火信号、燃料系信号、氧传感器信号、爆震传感器信号、AAC阀（辅助空气控制阀）信号等，这些都是脉冲信号。如果能弄清楚这些信号起自何处，终于何方，信号电压波形什么样是正常的，什么样是异常的，故障诊断不就简单多了吗？示波观察仪正是完成这次任务的仪器，它是一面镜子，透过这面镜子，人们就可以看见线路中信号的样子，因此说它是诊断作业必不可少的工上。2、关于信号电压波形测量（1）画面的读法图2所示是实测的燃料喷射器信号电压波形，测量时将横轴作为时间轴，设置为每格5ms，纵轴作为电压轴，设置为每格10V。这样就可以直接从画面上读出燃料喷射信号电压为12.5V，喷射器开启时间为2.5ms。不用说测量条件是可以随便设置的，读信号电压波形的要领是要弄清楚横轴每格代表多少时间，纵轴每格代表多少电压。图燃料喷射器信号电压波形的读法对电子控制发动机而言，电压的设置通常是每格1V（点火一次信号）/5V/10V/0.2V（爆震传感器），时间设置通常是每格2ms/5ms/10ms/20ms。如果弄不清楚怎么设置合适，可以首先设置为5V10ms，这样差不多一定能采样到信号电压波形，波形不便于观察时再进行调整。本文后面的介绍者涉及设置测量条件，可供没有这方面经验的读者参考。（2）关于探头测量信号电压波形一定要使用探头，对于本文所采用的探头而言，其外形如图3所示。与其他机型的探头相比，多一个切换钮或者说切换开关，这个开关分为X1档和X10档，X1档表示采样信号电压1：1，X10档则表示0.1：1，即采样信号的十分之一。读画面电压值应乘以10。图探头的外形3.燃料喷射器信号电压波形采样【操作顺序1】选择CHI（通道1）。（一般的示波器按CHI按钮）。【操作顺序2】设置测量条件。设置为10V5ms(看屏幕下边缘的数字）。设置方法是按住标有CHI的按键，然后操作“”两个键可以设置电压。（一般波器可转动CHI的VOLTS/DIV旋钮设置电压）。设置时间时可按住CHI按钮，然后操作“”两个按键。（一般示波观察仪可转动CHI的TIME/DIV旋钮设置时间）【操作顺序3】设置测量基准线（零线），设置在从下边缘算起第2格就可以。图4采样燃料喷射器信号电压波形的样子【操作顺序4】探头有1和10两档，这项测量设置1档。【操作顺序5】按图4所示卷起燃油喷射器护套，在导线上插上回形针，设置探头，将探头的接地线接在发动机上。起动发动机，示波器屏幕上就会产生如图5所示的信号电压波形。波形的意义，即信号电压和喷射时间一定要记住。图5怠速时燃油喷射器信号电压波形，测量条件10V5ms4.燃料喷射器信号电压波形的讨论如果要采样发动机全部各缸的燃油喷射器信号电压波形，那么在计算机端子上采样比较方便。之所以在燃油喷射器上采样信号电压波形，一是为了练习做简单检查，二是为了使读者知道两个采样点，实际工作中的这两个点都有用处。例如在计算机端子上采样良好时，为进一步确认，最好在燃油喷射器上再采样。因为导线断线时就可能出现计算机端子上有波形而燃油喷射器上无波形的现象。用熟了之后自然会理解。如果把测量条件设置为5V10ms,则信号电压波形如图6所示从这个例子可以看出，测量条件一变，信号电压波形也变，纵向增加到原来的2倍，横向缩小到原来的二分之二。但是代表的意义是一样的。所以强调要记住信号电压波形代表的意义，而不是死死记住信号电压波形，但是，若设置条件一样，波形也应大体上一样。对于燃油喷射器而言，最重要的是开阀时间，亦即燃油喷射时间。燃油喷射器可以分为电流控制式和电压控制式两种。电流控制式燃油射器信号电压波形如图7所示。燃油喷射器由电流控制，控制电流大小的方法是控制通电时间地，通电时间则由计算机ONOFF进行控制。开阀之初为提高响应速度、输入较大电流：保持电磁阀开启状态时为抑制电能消耗，输入较小的电流。这是早期的燃油喷射器的控制方法，最近则倾向于采用简单的ONOFF控制，即电压控制。由于改进了吸拉柱塞活动的电磁线圈的感抗，并采取补偿措施，电压控制式也完全能满足需要，所以电压控制式燃油喷射器流行起来。本文以后凡介绍燃油喷射器都是指电压控制式燃油喷射器，不再另行说明。5.燃油喷射器的各种信号电压波形前面已经看到了怠速时燃油喷射器信号电压波形，其他工况燃油喷射器信号电压波形也可以通过实际采样观察。从怠速状态做无负荷加速，燃油喷射器信号电压波形如图8所示。可以看得出来，燃油喷射器开阀时间大幅度延长，即大量增加燃油喷射量。从无负荷加速状态释放加速踏板后，燃油喷射器信号电压波形如图9所示。随着发动机转速下降，燃油喷射器有一段时间开阀时间特别短，比怠速的时间还短，这一段时音就是燃油切断。与燃油切断有关系的因素很多。其中之一就是节气门传感器信号。拔开节气门传感器连接器。重做从无负荷加速状态释放加速踏板试验。燃油喷射器信号电压波形则如图10所示。比较图9和图10，可以看出来差别就在于无燃油油切断过程。如果是实际车辆产生这种问题，症状表现为发动机制动不灵，燃油消耗也较多。用示波器捕捉这类故障特别有效。另外，暖机中以及加速时燃油喷射器开阀时间也延长，可以诊断水温传感器，节气门传感器等。一般暖机后怠速运转时燃油喷射器开阀时间为2.5ms，3ms以上就可以认为是异常，症状往往表现为发动机过热，燃油消耗率上升。6.关于点火信号电压波形示波器探头有x 1档和x 10档，采样点火一次信号电压波形一般应该使用x 10档。一般地说示波器耐压约为600V，发动机失火时，点火一次信号电压呈尖峰形状，上跳到约1000V左右，因为是尖峰状，时间极其短促，示波器耐压不会有问题。但是既然探头具有衰减档，使用x 10档就更好。最近各个制造厂都做过试验，点火一次信号电压波形与点火二次信号电压波形极共相似。而一次侧比二次电压低，杂波干扰也少，信号电压波形稳定，利用起来山容易。例如图11所示是日产车的点火信号电压波形，正常时及失火时的点火次信号电压波形和点火二：次信号电压波形。比较正常时与失火日寸一次和二次信号电压波形形状，非常相似，失火时二次侧高电压也折射给一次侧。因此以后的讨论主要针对一次侧展开。7.点火一次信号电压波形采样操作顺序1：将探头的切换开关置于x 10位置。图11 日产车正常时和失火时点火一次信号和点火二次信电压波形操作顺序2：将测量条件设置为1V10ms或者是1V20ms。1V的设置方法是按住左上角的按钮(CHl按钮)，操作“”键，画面上出现1为止。一般的示波器可操作CH1的VOLTSDIV旋钮设置1V。10ms或20ms的设置方法是按住左上角按钮(CH1按钮)，操作“”按键直到出现10ms或20ms为止。一般示波器可操作CH1的TIMEDIV旋钮设置10ms或20ms。图12 在点火器的一次信号输出端子上设置探头的样子操作顺序3：基准线(零线)设置在从中线往下数两格的位置，波形的上半部分大。操作顺序4：连接探头。本来应该把探头设置在计算机端广上，这里按图12所示的样子将探头设置在点火器(点火功率三极管)的一次信号输出端子上。如果是丰田车，当然也要在点火器一次信号输出端子1：设置探头，不过门诊断连接器侧面有橡胶罩，掀开橡胶罩，在里面的端子上连接探头也行，如图13所示。运转发动机就叮以采样信号电压波形。不过不要忘记将探头的接地线接地。图13 在橡胶罩里面的端子上连接探头的样子(丰田车)图14所示是实测的丰田1G-F型6缸发动机的点火一次信号电压波形，示波观察仪画面上展示出8个信号，密集的不便观察。如果是4缸发动机可将测量条件设置为1V10ms。图14 丰田1G-F型6缸发动机的点火一次信号电压波形，测量条件为1V20ms这次波形采样忽略了气缸识别方法，也就是哪个信号电压波形是哪个气缸的，判别气缸比较复杂，留待介绍两通道信号电压波形采样时再做说明。一个小小画面挤那么多信号电压波形不容易看清楚，现让整个画面只显示一个信号电压波形。办法是将时间轴设置为每格2ms，设置方法与前述相同。放大后的点火一次信号电压波形如图15所示，各部分代表的意思也都标在图上，这是要记住的内容。日产车和丰田车的点火一次信号电压波形有所不同，这是因为日产车与丰田车的点火器不同，但是诊断上最有用处的火花线则是一样的。失火是多发故障，失火的诊断方法有多种，用示波器诊断是否失火最直观。作为练习可以观察失火时点火一次信号电压波形的样子。具体办法是在发动机怠速运转状态先测正常的点火次信号电压波形，然后拔掉一根火花塞高压电缆，即可看到失火的点火一次信号电压波形。图16的a所示是正常的点火一次信号电压波形，b是失火的点火次信号电压波形。失火的信号电压非常之高，而且没有火花线。只要看即可日了然，较之做动力平衡试验，既简单又直观。下面举几个常见的异常信号电压波形的实例。图17所示是火花图15 一个气缸的点火次电压波形及各部分的意义(左：丰田乍 右： 日产车)图16 正常的点火一次信号电压波形(左)和失火的点火一次信号电压波形(右)塞间隙过大或可燃混合气空燃比过于稀薄时的点火一次信号电压波形；图18所示是火花塞间隙过小的点火一次信号电压波形，点火电压低，火花线过长；图19所示是燃料喷射器堵塞，不喷射燃料时的点火一次信号电压波形，因燃烧室内无燃料，不导电，所以电压不是下降而是升高。图17火花塞间隙过大或可燃混合气空燃比过于稀薄时的点火一次信号电压波形图18火花塞间隙过小的点火一次信号电压波形图19 燃料喷射器堵塞，不喷射燃料时的点火一次信号电压波形8新点火方式(直接点火或无分电器配电)从90年代初期开始。出现一种叫作直接点火或无分电器配电的点火方式，这种点火方式是每缸一个点火线圈，并把点火线圈配置在火花塞上。图20所示是日产的直接点火系统图21所示足千田的无分电器配电系统示意图。图20日产直接点火系统（型）因为无高压电缆，火花塞被摇臂罩盖起来，上面还配置进气歧管的空气导管、曲轴箱排气管等各种零件，所以诊断发动机点火系相当困难。因为没有高压电缆，无法设置正时灯，又不能拔高压电缆做动力平衡试验，而把上述零件一一拆下来再拆火花塞，不但费事，而月-装不好还要产生漏气等毛病。因此，在这种情况下，使用示波器就很方便了。对于这种点火方式，因为没有高压电缆，无法采样二次信号电压波形，但是每缸都有点火器(点火功率三极管)，因此采样点火一次信号电压波形进行点火系诊断是最好的方法，这也是示波器最得意之处。图22所示是在日产车的点火器单元上设置探头的样子，因每缸有一个点火功能三极管，且其次信号输出端子都标有端子号，所以在哪个端子上采样信号就可以得到哪个缸的信号电压波形。实测的点火一次信号电压波形如图23所示，测量条件设置为 1V2ms。因为每缸都有一个点火器，画面上只能显示所测缸的点火一次信号电压波形，使用单通道方式不能同时观看各缸的点火信号电压波形。这种诊断方法的好处就在于发动机的任何部位都不用拆。如果要拆到火花塞，大约需要两个半小时，用示波器诊断，几分钟就可以完成诊断作业；当然真有问题还得拆，不过那就不是诊断，而是维修了。这几期已经介绍子利用示波器采样许多信号电压波形的方法，作为实例还介绍了几种典型的异常信号电压波形。有许多读者问，我们工作中常碰到的异常信号电压波形到底是什么样的?先不要管异常波形的样子，先把正常波形的样子弄清楚，记住，这才是最重要的。托尔斯泰老先生说：“幸福的家庭都是一模一样的，不幸的家庭是各种各样的。”套用托尔斯泰老先生的话说，正常的信号电压波形是一模一样的，异常的信号电压波形是各种各样的。因为异常有很多不确定性，异常波形也很难确定，但是只要了解了正常信号电压波形，总可以确认异常信号电压波形。还有读者问，两通道示波器怎么只见使用个通道?其实第二个通道 (CH2)与第个通道的使川方法是一样的，两个通道的意义在厂确认两个信号之间的关系，一个通道的使用弄清楚了，使用示波器的基础就踏实了，以后学习也就容易一些。下面逐一介绍不问车系的活塞位置信号和旋转信号电压波形的采样操作方法：1日产系活塞位置信号和旋转信号电压波形采样活塞位置信号和旋转信号决定点火和燃料喷射正时，是电子控制发动机中最重要的信号。日产采用光式曲轴转角传感器，传感器装在分电器里，其构造如图24所示：正是这个传感器产生活塞位置信号和旋转信号。产生信号的结构是发光二极管和光电二极管之间夹着一块转手板，转子板上开有360个1信号切口和活塞位置信号切口(4缸开4个、6缸开6个)。当转子板的切口正对发光二极管和光电二极管时有ON信号输出。否则为OFF信号然后将ON、OFF脉冲信号送给控制单元：(1)活塞位置信号电压波形采样操作顺序1)设置测量条件。4缸机设置为5V20ms，6缸机也设置为5V20ms。操作顺序2设置探头，本来应设置在计算机连接器端子上，但是直接设置在曲轴转角传感器上比较简单。如果是分电器点火发动机，就按图25所示的样子在曲轴转角传感器连接器卜设置探头，如果是直接点火发动机，就按图26所示的样子在齿轮轴前部的曲轴转角传感器连接器上设置探头。关于活塞位置信号电压波形日产采用光电式曲轴转角传感器产生活塞位置信号和旋转信号，三菱也采用这种类型的曲轴转角传感器。图27所示是4缸发动机怠速时的活塞位置信号电压波形。左端最宽的那个是l缸的活塞位置信号，往右依次是3 4-2缸的信号，与点火顺序一样：如果是6缸发动机，最宽的那个仍旧是1缸的活塞位置信号。向右依次是5 3 6-2-4缸信号，也是与点火顺序一样。图27所示的是怠速时的活塞位置信号。按照图27时设置的测量条件不变、提高发动机转速，其活塞位置信号则如图28所示。两相比较，图286引言号多而且密。这也很好理解，按每格20ms设置，整个画面覆盖160ms，发动机转速越高，这 160ms中应该有更多的信号。计算发动机转速：从图27的信号电压波形也可以计算发动机的转速；从1缸活塞信号之后，依次是3-4-2缸活塞信号，个周期(从 1缸到4缸活塞信号)发动机应转两圈。即转过720空间角。活塞信号之间的间隔应为180。以旨的是4缸机，如果是6缸机，按札间隔违为120空间角。因为每烙设置为20ms。从图 27卜有按叮以读农活塞信号之间的间隔为37ms对图27所示的4缸机来说，37ms相当于180。即半圈，那么一圈就是74ms。由此60 x 100074=810 r min。这台发动机怠速转速为800 r/min。活塞位置信号并不出现在上止点处。而是出现在上止点前某个确定的角度。也就是说活塞位置信号出现之后再转过某个确定的角度就是活塞上止点位置。活塞信号与上止点对应关系如图29所示。也就是说在上止点到来之前的某个确定度，该缸活塞位置信号就到来了。其利用方法下次做详细说明。同样也可以计算图28所示波形的发动机转速，因各信号间间隔为12ms，转速为60 x 1000(12 x 2)=2500 rmin。这样一来活塞位置信号就不仅可以检测活塞位置，也可以作为其他信号。(2)旋转信号(1信号)电压波形采样操作顺序1设置测量条件，如果按活塞信号电压波形采样时的测量条件测量旋转信号电压波形，即测量条件设置为5V20ms，则示波器画面会出现如图30所示的图像，一道黑色的横杠，看不出信号电压波形的样子。这是因为时间轴的每格设置值太大，应该设置为5Vlms。操作顺序2探头的设置场所与采样活塞位置信号时一样，差别仅在于不是活塞位置信号端子，而是旋转信号端子。关于旋转信号电压波形：怠速时旋转信号电压波形及其读法如图3l所示。图32所示是传感器转子板掉一部分齿时的旋转信号电压波形。出现这种信号电压波形时，点火时刻紊乱，个别气缸失火，发动机“唿哒唿哒”地振动。注意图32的“大豁牙子”开门向下，若反过来了开门向上，读者也能想出来是转子板的齿腻死了。这些信号，也就是活塞位置信号和旋转信号最为重要的信号，有条件的读者要亲自采样一次。另外，像图32所示的那样的故障，自诊断是不能识别的，不能指望自诊断帮助解决这些问题。图30 测量条件设置为5V20ms时实测的1信号电压波形图31 怠速时旋转信号电压波形及其读法图32 转子板缺齿时的怠速旋转信号电压波形2丰田系活塞位置信号和旋转信号(1)活塞位置信号(G信号)电压波形采样丰田采用电磁拾波器式曲轴转角传感器，这种传感器的工作原理如图33所示。当信号轮转手凸起部接近或离开拾波线圈铁芯时，拾波线圈内的磁通量都要产生变化，从而产生感应电压，而巳是交流电压。操作顺序1设置测量条件为2V20ms。操作顺序2本来应该在计算机端子上设置探头，但是与日产系车辆一样，在传感器连接器端子上设置探头比较简单。如果是无分电器配电方式发动机，就在发动机后部的凸轮轴位置传感器连接器端子上设置探头比较方便。如果是分电器点火发动机，就按图34所示的样：广在分电器连接器上设置探头。(2)关于G信号电压波形图33 丰田系活塞位置信号(G信号)和旋转信号(Ne信号)产生原理图34 在分电器连接器上设置探头的样子丰田的活塞位置信号(G信号)和旋转信号(Ne信号)产生结构简图如图35所示，正时信号轮转动，拾波线圈绕在磁性铁芯上，通过空气间隙磁通的变化产生交流电压，以此作为信号。图35产生G信号和Ne信号的正时信号转子和磁铁铁芯图36所示是Ne信号电压波图35 产生G信号利Ne信号的正时信号转子和磁铁铁芯形，Ne信号和G信号部随发动机转速增高电压升高。图37所示是G信号和Ne信号的正时信号轮和拾波器线圈的安装状态(1G-FE型发动机)，这种拾波线圈，G1、G2和Ne拾波器线圈制为一体，空气隙调整非常困难，线圈上标着DONT REMOVE，也就是不要动它。图36 怠速时的Ne信号电压波形图38所示是从怠速升到2500rmin时G信号电压波形的变化。随着转速上升电压升高，同时在相同的测量条件下，信号电压波形也从1个增多为3个。丰田车系有些发动机只有两个G信号，有些发动机有两个G信号(G1、G2)。有两个G信号时气缸的判断比较困难。图37 1G-FE型发动机的正时信号轮和拾波器线圈(3)旋转信号电压波形采样操作顺序1 设置测量条件为5V10ms。操作顺序2 探头的设置与采样G信号时一样，分电器点火发动机在分电器连接器上设置探头，无分电器点火发动机，在曲轴皮带轮附近的凸轮轴位置传感器连接器上设置探头。图38 从怠速外到2000rrain竹G信号电压波形的变化异常电压波形举例：一辆84款光冠轿车因常常熄火入库检修，该车装用1S-ELU型发动机。使用示波观察仪采样G信号和Ne信号电压波形，实测结果如图39所示，G信号有噪声，Ne信号很不整齐。调整空气隙，症状没有改善，分解检查，Ne信号轮中有6枚齿折掉一半，而且G信号拾波线圈上还吸有折断的碎片，更换分电器总成问题就解决了。这样的毛病自诊断系统根本不能识别，利用示波观察仪诊断，时间短、效率高、确诊率高。图39 Ne信转子缺齿的信号电压波形3.卡门式空气流量表卡门式空气流量表，是利用其内部构造产生与进气速变成正比的卡门涡旋，然后把涡旋变成超声波，再变换成电脉冲，实现计算空气流量的。三菱采用这种空气流量表，其外形的实物照处如图40所示。图卡门空气流量表外形的实物照片新空气流量表，除卡门式空气流量表外，还有热线式、直空传感器式以及测量板式，这里只介绍卡门式空气流量表，其余留待后面介绍。（1）卡门空气流量表信号电压波形采样【操作顺序1】设置测量条件为5V10ms。【操作顺序2】将探头设置在空气流量表的信号输出端子上。每次设置探头时勿忘接地。设置探头样子如图41所示。图41在空气流量表上设置探头的样子（2）关于卡门空气流量表信号电压波形图42所示是800r/min（怠速）时的卡门空气流量表信号电压波形，图43是2000r/min时卡门空气流量表信号电压波形。信号频率为37.5Hz。图43中1周期为11.7ms，频率为86Hz.图42800r/min时的卡门空气流量表信号电压波形图432000r/min时的卡门空气流量表信号电压波形4.爆震传感器信号电压波形采样【操作顺序1】设置测量条件为0.2V10ms.【操作顺序2】设置探头，不管哪种发动机，爆震传感器一般都装在进气歧管的下面，直接在传感器上采样很不方便，相反在计算机连接器端上设置探头更容易一些，图44所示是在计算机连接器上设置探头的实物照片。但是有些种类的发动机的爆震传感器配线途中有中继连接器，如果有中继连接器，在中继连拉接器上设置探头极为方便。图45所示是在中继连接器上设置探头的实物照片。图44在计算机端子上设置探头的样子图45VG20DET型发动机（左）和RB20E型发动机在中继连接器上设置探头的实物照片。【操作顺序3】为了得到爆震信号，可以将分电器转一个小角度，这样就可以取得爆震信号电压波形。另一种办法是用榔头轻轻敲击爆震传感器附近的缸壁。图46所示是用榔头敲击缸壁所得到的爆震传感信号电压波形，图47是预告调大点火提前角，然后进行实际行驶试验采样到的爆震传感器信号电压波形。图46用榔头敲击缸壁所得到的爆震传感器信号电压波形图47预先调大点火提前角而采样的爆震传感器信号电压波形 如果爆震传感器输出信号电压波形大，那就表示产生了爆震。爆震传感器的异常只有两种类型：一种是发动机不爆震而它输出爆震信号，另种是发动机已爆震而它不输出爆震信号。不管哪种问题，只有断线和短路两种类型的故障可以使用万用表诊断，其他类型的故障只能使用示波器诊断。5怠速调整阀(1) 日产AAC阀信号电压波形采样操作顺序1】设置测量条件为 10V5ms。【操作顺序2】按维修说明书的指示，应该像图48所示的那样在计算机端于上设置探头，理由是 AAC阀装在发动机室下部，设置探头困难。但是有些车种操作空间大，也可以在AAC阀端子上设置探头。图48 在计算机端子上设置探头的样子图48在计算机端子上设置探头的样子(2)关于AAC阀信号电压波形日产车的AAC阀，就是辅助空气控制阀，采用线性比例电磁阀，其信号电压波形如图49所示。图49 AAC阀信号电压波形实际上它的电源是160Hz的脉冲信号，每个脉冲中都分成ON和OFF两部分，ON部分用t1表示，OFF部分用t0表示。ON所占的比例叫加载比。 图50所示是实测的暖机后怠速时的AAC阀信号电压波形，这种工况的加载比，也就是t1(t1+t0)为30即为良好。图50 暖机后怠速时AAC阀的信号电压波形图51所示是操作转向盘轮时 AAC阀信号电压波形，因为本车有动力转向助力，操作转向盘轮时，动力转向提供助力，发动机负荷增加，转速下降，为保持发动机转速，AAC阀得多供给空气，所以负载比增加，此时负载比应为 5060。图50 暖机后怠速时AAC阀的信号电压波形图51所示是操作转向盘轮时 AAC阀信号电压波形，因为本车有动力转向助力，操作转向盘轮时，动力转向提供助力，发动机负荷增加，转速下降，为保持发动机转速，AAC阀得多供给空气，所以负载比增加，此时负载比应为 5060。图51 操作动力转向时AAC阀的信号电压波形图图52 AAC阀与计算机电路图52所示是AAC阀与计算机电路， 一般测量方法是测a点与b点之间的电压，对于AAC阀易于设置探头时，也叫可以在b点上接探头，探头的接地线接车身地。不过这两种接法的信号电压要倒相，图 53所示是以a点接探头，b点作为地的信号电压波形。必须注意这两种接法信号电压波形的差别。图53 探头接a点，以b点作为地时的信号电压波形(3)ISCV信号电压波形采样丰田的怠速转速控制阀叫 ISCV，系步进电机拧制方式，发动机停止之后步进心机继续转动，将怠速转速拧制阀完全打开。这期间信号非常多，容易检测信号电压波形。【操作顺序1】设置测量条件为 20V10ms。【操作顺序2】 1SCV设置在发动机上部，设置探头方便，因此可以按图54所示的样子，在ISCV上设置探头，4根信号端子设置在哪个端广上都叫可以。图54在lSCV信号端子上设置探头的样子(4)关于ISCV信号电压波形图55所示是实测的信号电压波形，但是波形少，电压线不明显，将测量条件重新设置为5V20ms，则信号电压波形如图56所示，4根信号线中有1根断线，则信号电压波形如图57所示，之所以出现这种样子的信号电压波形，是因为有1根线断线，阀芯动作迟缓。如果4根信号线中有两根、 三根断线，信号电压波形与图10差别不大，但是因受复位弹簧作用，关闭之后不能全开，发动机起动时无快怠速转速。这样的故障也是门诊断不能识别的故障。步进电机式怠速转速控制阀结构如图58所示。图55 1SCV的信号端子的信号电压波形(4个端子都是这种波为良好)图56 将图8的测量条件：(20v10ms)改为5V20ms后信号端了的信号电压波形(正常波形)图57 4根信号线中有1根断时，在其他信号端子上测量的信号电压波形(异常波形)6电子控制自动变速器(日产 RE4R0lA型)的操作油压电磁阀信号电压波形采样【操作顺序1】设置测量条件为 10V5ms。图58 步进电机式怠速转速控制阀的结构【操作顺序2】这次在自动变速器计算机连接器的端子上设置探头，计算机般配置在驾驶操作人员右脚外侧，千万不要忘记探头接地。操作油压电磁阀的电源是频率为50Hz的脉冲电源，每个周期都有开阀时间和关阀时间，控制回油口，从而控制操作油压的大小。图 59所示是操作油压电磁阀信号电压波形。即使看信号电压波形也可以明白，这是电流控制型电磁阀，ON与 OFF的比例可以在0100范围内自由调整，如图60所示。图61所示是操作油压与节气门油压的关系。图59 操作油压电磁阀信号电压波形图60 调整ON及OFF比例信号电压波形的样子图图61 节气门油压受操作油压控制前面讨论的都是单通道采样信号电压波形，现在讨论两通道采样信号电压波形，两通道同时采样两种信号电压波形，有助于理清信号之间的相互关系，有助于加深对系统的认识。1两通道信号电压波形采样两通道信号电压波形采样与单通道信号电压波形采样要领基本一样，沉着操作一定能采样到信号电压波形。采用的样机仍旧是岩崎公司生产的示波器，其他公司生产的示波器或发动机示波器在功能上差别不大，操作上有一些差别，但是看一看使用说明书就可以明白。进入两通道模式后画面上应该有两条基线。如果没有两条基线，那就是基线偏离出画画之外，调整相应通道(CH)的POSITION旋钮，应可以调回来。2.活塞位置信号和点火一次信号电压波形采样(日产系)操作顺序1设置示波观察仪 1通道(CHl)和2通道(CH2)的探头。操作顺序2设置CH1的测量条件，因用CHl采样活塞位置信号电压波形，CHl的测量条件设置为5V20ms。设置CH2的测量条件，用 CH2采样点火一次信号电压波形，操作CH2的按键，设置测量条件为 lV20ms，并将CH2的探头切换开关置于x10档。【操作顺序3】将CH1的基准线设置在从上边缘往卜数的第2格上， CH2的基准线设置在从下边缘往上数的第2格上。【操作顺序4】设置探头，参照单通道采样活塞位置信号和点火一次信号的设置方法。对于分电器点火方式发动机，采样活塞位置信号电压波形按图1所示的样子设置探头，采样点图1 分电器点火方式发动机采样活塞位置信号时设置探头的位置图2分电器点火方式发动机采样点火一次信号时设置探头的位置对于直接点火方式的发动机，采样活塞位置信号电压波形可按图3所示的样子设置探头，采样点火次信号电压波形时可按图4所示的样子设置探头。图3 日产RB20DET型发动机采样活塞位置信号电压波形在曲轴转角传感器上设置探头的样子图4 日产RB20DET发动机采样点火一次信号电压波形时在点火器上设置探头的样子图5所示是日产SR18DE型发动机的活塞位置信号电压波形和点火一次信号电压波形。图6所示是 4缸发动机活塞位置信号的读法，这张图在前面已介绍过，因解释图 5需要它，作为复习，再把它画出来。图中的一定角度以前通常是采用70，现在很多发动机采用110图5 日产SRl8DE型4缸发动机的活塞位置信号电压波形(上)和点火一次信号电压波形(下) SRl8DE发动机采用110。图6活塞位置信号的读法这种发动机怠速时基准点火时刻是上止点前15，也就是说从活塞位置信号出现之后再过95开始点火，而两活塞位置信号间隔 180，所以点火位置大体上在两个活塞位置信号中间。图5的信号电压波形也能证实这一点。作为维修，总是要检查点火一次信号以观察是否有失火等异常情况。如果通过点火一次信号确认某个缸异常，此时必须确认是哪个缸异常。示波观察仪的两通道模式可以成功地解决这个问题。图7所示是点火一次信号与活塞位置信号的对应关系，活塞位置信号容易确认缸号，点火一次信号的缸号也就随之确认。图7点火一次信号与活塞位置信号对应关系3. 点火指示信号和点火一次信号电压波形采样(1)分电器点火方式发动机【操作顺序1】设置CHl和 CH2探头。【操作顺序2】设置两通道模式。【操作顺序3】设置测量条件。利用CHl采样点火指示信号电压波形，所以CHl的测量条件设置为 5V10ms。利用CH2采样点火一次信号电压波形，将探头的切换开关置于x10档，测量条件设置为 1V10ms。【操作顺序4】设置基线，CHl的基线设置在从上边缘往下数两格的位置，CH2的基线设置在从下边缘往上数两格的位置。【操作顺序5】按图8所示的样子设置CHl和CH2的探头。CHl探头设置在三极管基极上，CH2探头设置在集电极(点火次信号端子 )上。图8 SRl8DE型发动机采样点火指示信号和点火一次信号时探头的设置方法 点火指示信号和点火一次信号的电压波形举例：图9所示是实际检测的SRl8DE型发动机的点火指示信号和点火一次信号电压波形。图10是把图9的测量条件中的时间刻度从10ms改为5ms后的信号电压波形。从图中就可以看得出来，点火功率三极管基极信号被切断的瞬间点火，火花塞产生火花，表现在图上就是火花线。还有闭合角区间与点火功率三极管基极信号区间高度一致。图11所示的是日产分电器点火方式的点火系统简图。控制单元向点火功率三极管输出基极信号图9 SR18DE型发动机点火指示信号和点火一次信号电压波形图10 将图9的时间刻度放大后的信号电压波形点火指示信号)，在此期间，点火功率三极管导通，点火线圈的一次线圈有电流，一次线圈贮存能量。在点火功率三极管基极信号切断的瞬间，一次线圈产生很大的感应电压，二次线圈的感应电压更大，火花塞跳火花。这就是点火指示信号与闭合角一致的原因。图11日产分电器点火方式的点火系统简图对日产的发动机而言，如图10所示闭合角区间怠速时是4ms，发动机转速升高闭合角区间也不变，实测的1500rmin、3000rmin以及5000rmin的闭合角区间如图12所示。但是通电角(闭合角区间曲轴转过的角度)则随发动机转速变化，通电角的计算公式是：通电时间(秒)x发动机转速60x 360度，实际算下来800rmin时为28.8度，1500rmin时为36度，2000r min时为48度，3000rmin时为72度，但是转速再增加，通电角电不再增加，通电角与发动机转速的关系如图13所示。由于发动机转速大于6000rmin以后通电角不再增加，闭合角时间要相应减少些。图12不同转速（1500、3000、5000r/min）的闭合角区间(2)直接点火方式发动机操作程序与分电器点火发动机的操作程序一样，只是探头的设置要按图14所示的样子设置比较方便。图15所示是直接点火方式发动机的点火指示信号和点火一次信号电压波形。比较直接点火方式和分电器点火方式的闭合角区间的时间，分电器点火方式是4ms，直接点火方式是2ms。主要原因是直接点火方式无高压电缆，因此没有高压电缆大电阻造成的能量损失。图13发动机转速与通电角的关系图14 RBDET型发动机在点火器上设置探头采样点火次信号和点火指示信号电压波形比较方便，右图是在连接器背面设置探头的样子图15 直接点火方式发动机的点火指示信号(上)和点火一次信号(下) 左：无负荷1000rmin 右：无负荷3000rmin4活塞位置信号和点火一次信号电压波形采样(丰田系)丰田系发动机通常有两个G信号，即G1和G2信号。对6缸发动机而言，G1信号对应6缸的上止点， G2信号对应1缸的上止点，对 4缸发动机，G1信号对应4缸的上止点，G2信号对应1缸的上止点。 G1信号与G2信号两者没有差别，仅依据活塞位置信号识别气缸，因此非常难。图16所示是1GFE型发动机的点火一次信号，共缸号是利用G1信号识别的。也就是G2信号大体上对应1缸的上止点，所以对应G2信号的点火次信号是4缸的点火一次信号，以后按点火顺序推排。问题是G2信号与Gl信号无差别，如何识别G2信号本身就是个问题。作为气缸识别方法，对分电器点火方式的发动机而言，可以按图 17的样子在1缸火花塞高压电缆上设置探头，然后把它作为触发信号插在外部触发信号插口上。这样对于6缸发动机，画面上的点火次信号电压波形从左到右依次是1缸、5缸、3缸、6缸、2缸、图16 丰田1GFE型发动机的G2信号人体上对应1缸的上止点，利用它识别点火信号的缸号 4缸，与点火顺序完全致。如果是4缸发动机，画面上点火一次信号电压波形依次是1缸、3缸、4缸、 2缸，或者是l缸、2缸、4缸、3缸，到底是哪种次序，查一查点火次序就明白了。图17在1缸火花塞高压电缆上设置电流探头的样子上面说的是将电流探头设置在1缸火花塞高压电缆上，如果不设置在l缸火花塞高压电缆上，而是设置在2缸火花塞高压电缆上，示波器画面最左端的点火一次信号就是2缸的，往后按点火顺序推排。外部信号触发是示波器的一项特殊功能，也就是从触发开始测量信号电压波形。5点火指示信号和点火一次信号电压波形采样操作顺序1为CHl和CH2设置探头。 操作顺序2 设置两通道模式。 操作顺序3设置测量条件。用CHl采样点火指示信号(IG，信号)电压波形，测量条件设置为5V 10ms。用CH2采样点火一次信号电压波形，将探头的切换开关置于x10档，测量条件设置为1V10ms。 操作顺序4设CHl和CH2的基线，CHl的基线设置在从上边缘往下数两格的位置，CH2的基线设置在从下边缘往上数两格的位置。 操作顺序5如果是1G-FE型发动机按图18所示的样子设置探头，如果是3S型发动机按图19所示的样子设置探头。点火指示信号和点火一次信号电压波形举例： 图18丰田IGFE型发动机采样点火指示信号探头的设置方法（左、中）和采样点火一次信号探头设置方法（右）图19丰田3S型发动机采样点火指标信号和点火一次信号探头的设置方法。图20丰田IGFE型发动机点火指示信号和点火一次信号电压波形图20所示是丰田IGFE型发动机点火指示信号和点火一次信号电压波形。在图中点火指示信号（IG信号）一结束，瞬间产生点火一次信号。而且点火指示信号的时间与闭合角时间看上去是一致的，但是发动机转速升高之后点火指标信号时间与闭合角区间的时间不一致，从怠速转速到1500r/min，闭合角区间的时间稍稍有一点缩短，1500r/min转速以上闭合角区间时间大体上是3.8ms。不同转速的点火指示信号和点火一次信号电压波形如图21所示。在介绍日产车时就说过，通电时间虽不一样，但不同转速的通电角却不相同，转速高时通电角大。6点火确认信号（1Gf信号）和点火一次信号电压波形采样 【操作顺序1】设置两通道模式，前面已经介绍过。【操作顺序2】设置测量条件。利用CH1采样点火确认信号，测量条件设置为5V20ms。利用CH2采样点火一次信号电压波形，将探头的切换开关置于x 10档，测量条件设置为1V10ms。【操作顺序3 】设置基准线。 CHl的基准线段设置从画面上边缘往下数两格的位置，CH2的基准线设置在从画面下边缘往上数两格的位置。【操作顺序4】按图22所示的样子设置探头。点火确认信号(1Gf)和点火一次信号电压波形的采样实例如下：图23所示是1G-FE型6缸发动机怠速时的点火确认信号(IGf)和点火一次信号电压波形。IGf信号可以检测点火一次系的故障，并汇入自诊断系统，但是点火二次系的故障是检测不出来的，这一点要牢牢记住。图24所示是失火的点火确认信号(1Gf)和点火一次信号电压波形。从图上看，点火一次信号电压波形清楚地表示失火，而IGf信号电压波形一点变化都没有。换句话说，只要闭合角区间点火一次线圈有电流，储存能量，点火确认信号就良好，至于火花塞打不打火花，它就不问了。图25所示是3S-FE型发动机的点火确认信号和点火一次信号电压波形，与1G-FE型发动机的IGf信号相比，信号位置往前提，与闭合角区间致。这是新的点火控制系统，需要记住。下面首先介绍一例使用示波器诊断故障的实例，然后介绍变化缓慢的信号电压波形和模拟信号电压波形采样。图22 丰田1GFE型发动机点火确认信号(1Gf)的探头设置方法(上左)，点火一次信号探头设置方法（上右）：3S-FE型发动机点火器IGf信号端子及点火一次信号采样探头的设置位置(中左、中右）；3SFE型发动机点火器的IGf信号端子配置以及点火一次信号采样探头的设置方法(下左、下右)1故障诊断实例故障症状表现为怠速时发动机振动，感到发动机没劲（日产SRl8DE型4缸发动机)。图23IGFE型发动机的点火确认信号（IGf)和点火一次信号电压波形图24 1GFE型发动机失火时的点火确认信号(1Gf)和点火次信号电压波形图253SFE型发动机的点火确认图26活塞位置信号和点火一次信号电压波形信号和点火一次信号电压波形(1)基础检查首先用正时灯检查点火时刻 是否正常以及火花寒打不打火花，结果两者均正常。用螺丝刀尖端顶住燃料喷射器上，然后听燃料喷射器有无动作声，结果燃料喷射器动作声清晰可辨，燃料供给应该没有问题。检查AAC阀动作是否良好，用螺耸刀拧怠速调整螺丝，结果发图25 3S-FE型发动机的点火确认信号和点火一次信号电压波形动机转速无变化，说明AAC阀良好。(2)接上示波器调查信号电压波形使用示波器检测活塞位置信号和点火一次信号电压波形，示波器画面上的实测波形如图26所示。3缸的点火一次信号电压波形异常。闭合角区间较其他缸明显小，而且火花线短促。为此检测3缸的火花塞高压电缆电阻值，结果未见异常。观察3缸火花塞火花，火花确实弱。 不管怎么说点火次信号电压波形中3缸的闭合角区间小是事实，为此检测活塞位置信号和点火指示信号(功率三极管基极信号)。实测示波器画面上的这两个信号电压波形的样于如图27所示，3缸点火功率三极管基极信号时间极短。全部各缸共用一个点火器，3缸的点火功率三极管基极信号短促非常奇怪。 检查发动机控制最基本的信号，也就是旋转信号(1信号)，实测1信号如图28所示，缺少部分1信号。与图27对照，恰巧是因为缺少这部分1信号，即功率三极管从以上的检查结果也可以明白，系统将活塞位置信号(计数开始)旋转信号(1信号)点火功率三极管基极信号(点火指示信号)联系起来。检修很简单，1信号的正时信号轮缺齿，更换了事。 2变化缓慢的信号(0.2s以上)电压波形采样图27 活塞位置信号和点火功率三极管图281信号电压波形基极信号电压波形检测缓慢变化的信号电压波形须将时间轴每格设置为0.2s、0.5s或者1s，画面上到处有ROLL(滚动)这是一种专门的模式，称之为滚动模式。由于信号变化特别慢，采样的信号电压波形从上至下慢慢显示在画面上，宛如一幅卷着的画，边打开一边出现画面，所以又叫卷轴模式。下面利用这种模式采样变化缓慢的信号电压波形。(1)氧传感器信号电压波形采样【操作顺序1】各种便携式示波器滚动模式时间轴设置值不完全一样，通常有0.2s、0.5s或1s几种，不清楚时试一试就可以明白。这次使用的机型要求1s，所以设置测量条件为0.5V1s。操作顺序2按图29所示的样子设置探头，探头接在十间的那个端子上，而且探头的接地线也直接接在接地端子上(不要直接接车身地)。【操作顺序3】在发动机充分暖机后，丰田系车保持发动机转速为 2500rrain，日产车保持2000r rain。信号电压波形完全展示在画面上后停住画面。图30所示是日产系氧化锆式氧传感器信号电压波形，图31所示是日产系二氧化钛氧传感器信号电压波形，二氧化钛式氧传感器主要用于小型车。氧传感器是否良好的判别基准是l0s期间应有5个波峰，如果使用发光二极管检测，10s亮5次。 图29 氧传感器上设胃探头的样子图30日产氧化锆式氧传感器信号电压波形图31日产二氧化钛式氧传感器信号电压波形 图32氧化锆式氧传感器的实物照片图33氧化锆式氧传感器的通气孔被部分堵塞的氧传感器信号电压波形氧化锆式氧传感器以大气中的氧气浓度为基准，然后根据排气中氧气的浓度产牛电压，二氧化钛式氧传感器依据氧气的浓度改变电阻值，为此两种传感器信号电压波形不同。而且氧化锆式氧传感器必须与大气连通，因而在外壳上开有小孔。图32所示是氧化锆式氧传感器的实物照片，可以看到前部开有小孔。小孔的直径约为0.5mm。如果氧化锆式氧传感器外壳上的通气孔被堵塞，而且堵塞的不严，氧传感器就会产生如图33所示的那样的信号电压波形。这样的信号反图30 日产氧化锆式氧传感器信号电压波形图31 日产二氧化钛式氧传感器信号电压波形图32 氧化锆式氧传感器的实物照片图33 氧化锆式氧传感器的通气孔被部分堵塞时的氧传感器信号电压波形馈给计算机，计算机减少燃料喷射量，当然实际空燃比稀薄。也就是说反馈失实。通气孔堵塞严重时发动机熄火，对氧传感器要给予充分注意。-中国汽车动态信息网-示波器的使用与波形分析（十） 2003-6-5 9:01:49 推 荐 大 中 小 关闭窗口 (2)翼板型空气流量计信号电压波形采样【操作顺序1】设测量条件为 0.5V1s。对其他类型示波器，可以试一试0.2s或0.5s。【操作顺序2】按图34a的样子设置探头。【操作顺序3】将钥匙点火开关置于ON位置，然后用铅笔一类的东西匀速推压翼板，如图34b所示。示波器画面上出现信号电压波形后停住画面。图34a在翼板型空气流量计信号端子上设置探头的样子图34b用铅笔推压翼板的样子（要求匀速）【操作顺序3】(代替操作顺序 3)将发动机从怠速状态无负荷加速到3500rmin，画画上出现信号电压波形后停住画面。图35所示是利用操作顺序3采样到的信号电压波形。翼板全闭时约为4V，随着翼板的打开，信号电压下降。还有一种翼板式空气流量计，翼板全闭时电压约2V，随着翼板的打开电压上升。前者是新型翼板式空气流量计，后者是老型号的空气流量计，这次试验的是新型空气流量计。图35在钥匙点火开关ON时，用铅笔推压翼板时的空气流量计信号电压波形图36从怠速加速到3000r/min翼板式空气流量计的信号电压波形从图35上也可以看得出来，随着铅笔的推进，曲线向右下方伸延。如果这条曲线不平滑、断头或者有台阶，那就是电位器受伤或磨损，发动机运转就会不稳。图36所示是从怠速状态无负荷加速到3000rrain时翼板式空气流量计信号电压波形，特点与前面介绍过的一样。(3)真空传感器式空气流量计信号电压波形采样【操作顺序1】设置测量条件为 0.5V1s。【操作顺序2】按图37所示的样子在真空传感器式空气流量计信号端子上设置探头。 图37在真空传感器空气流量计信号端子上设置探头【操作顺序3】准备手动真空泵，按图38所示安装到发动机上。【操作顺序4】操作真空泵抽真空，直至达到620mmHg为止。【操作顺序5】操作真空泵的放气钮，慢慢放入空气，示波器画面上出现信号电压波形后停住画面。【操作顺序3】(代替操作顺序