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论坛中有一个这样的评论：“ 当组件由负PWM控制时，如何使用Picoscope软件显示组件上的“有效”电压呢？” 我一直在对博世高压柴油泵上的流量控制阀（VCV)进行测试，该阀门是通过负PWM信号进行控制的。在图1中，B通道是VCV的负PWM控制信号，C通道是VCV 的电源电压，D通道是流经VCV的电流（电阻为3.3Ω）。 我将负占空比数学通道应用在B通道上：duty（-B），大约为41％。我还添加了数学通道C-B，将电源电压减去负PWM电压，计算出VCV两端的电压差。 如果存在 电压差 ， VCV中 将 会 有电流流过（假设 VCV 可用）。 图1 测量功能 PWM信号大约每秒变化143次（143 Hz），因此，如果要用万用表测量该电压，我不确定会显示出什么数值！ 我已经用了两个万用表来测VCV，一个显示4.65V DC（Fluke万用表），另一个显示5V DC（Megger万用表）。出于好奇，我将万用表切换到交流电挡位继续测量，一个显示8.08V AC非TRMS（Fluke万用表）和9.05V AC TRMS（Megger万用表）。 查看图1中的测量值（全部测量的是B通道负PWM信号），平均直流电为9.739 V，真均方根为12.35V，这是软件的测量功能。与万用表相比，示波器捕获了各个波峰之间的信号，将这些数据整合并量化成一个测量值。图1捕获信号时的采样率为2MS/s！ 绘制 平均 PWM 波形： 要绘制PWM的平均值波形，我们可以使用数学通道（integral（B））/ T，计算得出PWM平均值约为9.597 V（T是数学通道中的time）。 这里提示一下，可以在PWM的上升沿使用触发，预触发时间设置为0%。这样设置的话，软件将从PWM信号某个周期内较高的设定电压值开始触发，然后PWM信号向下倾斜，再到下一个上升沿。此时，当数学通道遇到下一个上升沿的时候，软件将捕获周期内的平均值（请参见图2）。 图2 PWM平均值波形 根据欧姆定律，我在图2中添加了数学通道（C-B）/3.3，这个公式测量的是在VCV两端有效电压下的理论电流值（峰值4.408 A）。 这个数学通道好处在于，它清楚地显示了理论值和实际值之间的差异。这是因为我们没有把VCV电路的阻抗、PCM控制和温度考虑进去。在这种情况下，数学通道将电压除以一个固定的电阻值（3.3Ω），因此瞬时电流变大，出现峰值。 采集到了PWM信号（B通道）之后，我们之前已经演示了如何用数学通道（integral（B））/ T绘制PWM平均值波形。 但是 如何绘制 B 通道PWM信号有效值 的曲线呢 ？ 如图3所示，我们使用的是 数学通道 sqrt（（integral（B * B）/ T）） ，绘制出了一条12.32 V 的RMS曲线图。 图3 PWM有效值波形

一、故障现象 一辆2016款东风悦达起亚K5车，搭载G4FJ发动机，累计行驶里程约为8.2万km。该车发动机怠速抖动严重、加速无力，同时发动机故障灯异常点亮，为此在其他维修厂更换了所有点火线圈和火花塞，故障依旧，于是将车拖至我厂检修。 二、故障诊断 接车后试车，确认故障现象与车主所述一致。用故障检测仪（KDS）检测，发动机控制模块（ECM）中存储有多个故障代码（图1）； 图1　ECM中存储的故障代码 读取发动机失火数据（图2），发现气缸1和气缸3与排放关联的失火18总计数持续存在。根据厂家技术通报升级ECM软件后试车，故障代码P0351、P0352、P0353及P0354未再出现，但故障代码P0301和P0303仍然存在，由此推断气缸1和气缸3失火。 图2　发动机失火数据 读取燃油压力数据（图3），低压燃油压力的目标值和实际值均为4.5bar（1bar=100kPa），燃油共轨压力的设定值和实际值均约为58.0bar，正常；发动机熄火后，燃油共轨压力一直上升，说明喷油器不存在泄漏，由此排除燃油供给系统存在故障的可能。 图3　燃油压力数据 测量气缸1、气缸3点火线圈的供电和搭铁，均正常；用LED试灯测量点火控制信号，LED试灯均会闪烁，说明ECM发出了点火控制信号，暂时排除点火系统存在故障的可能。用气缸压力表测量气缸压力，均约为10bar，说明气缸不存在大泄漏。 使用气缸漏气量测量仪进行气缸密封测试，向每个气缸注入4bar的气体，结果充注压力和泄漏压力均约为4bar，说明气缸也不存在小泄漏，气缸密封良好。 梳理上述诊断过程，想起在用LED试灯测试点火控制信号时，虽然试灯均会闪烁，但是试灯的亮度有所区别：测试气缸1和气缸3的点火控制信号时，试灯较暗；测试气缸2和气缸4的点火控制信号时，试灯较亮。由此怀疑气缸1和气缸3的点火控制信号不正常。 如图4所示，三极管（起到电子开关的作用）内置于独立点火线圈内部，点火线圈上的3根导线分别为电源线、搭铁线和点火控制信号线；ECM控制点火线圈内部的三极管导通，初级线圈工作，进行充磁；ECM控制三极管截止，初级线圈产生的感应电动势感应到次级线圈；次级线圈产生的高压电作用在火花塞上，火花塞上产生的电火花点燃混合气。 图4　点火线圈工作原理示意 用 pico示波器 同时测量4个气缸的点火控制信号波形（图5），发现气缸1的点火控制信号电压约为0.9V，气缸3点火控制信号几乎没有，气缸2和气缸4的点火控制信号电压均约为4.9V，由此确认气缸1和气缸3的点火控制信号异常，推断可能的原因有：点火控制线路虚接或对搭铁短路；ECM损坏。测量气缸1和气缸3的点火控制线路，均不存在虚接及对搭铁短路的情况，由此推断ECM损坏。 图5　故障车发动机怠速时4个气缸的点火控制信号波形 三、故障排除 更换ECM后试车，发动机怠速、加速均正常；再次测量4个气缸的点火控制信号波形（图6），信号电压均约为4.8V，充磁时间约为3.6ms，正常，故障排除。 图6　正常车发动机怠速时4个气缸的点火控制信号波形 四、故障总结 通过本案例可以看出，用LED试灯判断点火控制信号有时容易出现误判，而用示波器测量完整的点火控制信号波形，便能准确地判断点火控制信号是否正常。 作者： 广西普鑫泽源汽车销售服务有限公司　李康林 李康林，Tech Gear汽车诊断学院优秀学员，从事汽车维修工作10 年，现任广西普鑫泽源汽车销售服务 有限公司机电组长。

在对标准发动机进行信号捕捉的过程中，我常常会因为没能收集到曲轴传感器信号感到困扰。虽然我们可能并不是为了找出与曲轴传感器相关的故障，但这些信号有助于在波形分析过程中绘制发动机转速图 （ Crank数学通道绘制RPM曲线 ） ，以确定发动机/车辆是在加速还是在减速等等。 我们 也 可以使用其他输入来确定转速 ，下面要介绍的就是使用1缸点火线圈单元的点火触发信号（IGT）作为输入的一个典型案例。 我们将WPS500X压力传感器连接到冷却液膨胀箱（补偿水桶），以检测水泵叶轮活动时产生的压力变化。（需要确认水泵叶轮是转动的） 图1 初始捕捉的波形 虽 然上图捕捉的波形看起来杂乱无章，但我们可以使用软件的一些功能来改善所需波形数据的布局。 1. 如果不需要的话，可在屏幕上点击鼠标右键隐藏B通道(点火线圈次级电压)； 2. 关闭备注和通道标签以增加范围网格的大小； 3. 点击输入范围(V、Bar等)，将每个波形移动到指定的位置； 4. 使用通道选项按钮将“低通”滤波应用于有噪音干扰的通道。 ( 下 图中 A 通道 应用了8 kHz低通滤波 ) 图2 调整后的波形 现在该使用我们的数学通道了! 为了从IGT信号(A通道)获得发动机转速，我们需要知道发动机曲轴每转一圈气缸1 发生IGT事件的次数。 对于 气缸1 ， 由于 曲轴每转2圈 它就 出现一 次 IGT信号 ，所以我们将其表示为：1（IGT事件）/ 2（发动机转速）= 0.5 现在我们需要将“每秒的周期次数”（Hz）转换为“每分钟的周期次数”（RPM），需要记住的一点是:频率(Hz)*60=RPM，同样地RPM/60=频率(Hz)。 那么如何把这些都整合到一个数学通道呢？ 从A通道获得发动机转速所需的公式为：60/0.5*freq(A)。下图可以看到，我们把公式输入到数学通道的方程框中。 图3 数学通道向导方程式框 这里我们将绘制发动机转速曲线从最低678rpm一直到最高5808rpm。 图4 发动机转速 现在我们已经测得了发动机转速，如果我们知道曲轴和水泵皮带轮之间的传动比关系，我们就可以得到水泵转速！ 例如： 曲轴皮带轮直径175mm，水泵皮带轮直径145mm。 根据公式：传动比=从动轮直径/驱动轮直径； 145mm（水泵皮带轮）/175mm（曲轴皮带轮）=0.83:1； 曲轴每转动0.83圈 ， 水泵 则 转动1圈。 又比如：发动机转速为1000rpm，则水泵转速=1000/0.83=1204rpm 我们可以创建另一个数学通道用来绘制水泵转速波形，公式与发动机转速相似，不过我们要把水泵的速比加入到公式中：60/0.5/0.83*freq（A）。 图5 水泵转速 下面的psdata文件中包含了相关的数学通道， 请记住将A 通道 低通滤波至8 kHz 。如果要观察B通道信号，在屏幕上“单击鼠标右键”并选择B通道即可。 我们还需要知道的是，喷油器信号也可以用来绘制转速图，不过要注意，在发动机超速行驶时，喷油器信号将被切断，因此无法获取用于进行数学通道计算的信号。 对于直喷式汽车，我们也有更多的复杂的策略来应对这些不同的喷射方式。比如分析进气冲程或者是压缩冲程，这些信号波形通常都是在同一时间范围里的。 作者：Steve Smith

一、故障现象 一辆2011款瑞麒M1车，搭载SQR317F发动机，累计行驶里程约为10.4万km。该车因发动机起动困难、抖动、动力不足、热机易熄火等故障进厂维修。用故障检测仪检测，发动机控制单元（ECU）中存储有故障代码“P0340相位传感器安装位置不当”。 为此维修人员更换了火花塞、凸轮轴位置传感器、曲轴位置传感器及正时链条套装等，并反复校对了发动机配气正时，但故障依旧，于是向笔者请求技术支持。 二、故障诊断 该车只在进气凸轮轴上配备了凸轮轴位置传感器（资料上称为相位传感器），用于检测进气凸轮轴上4齿的齿槽磁通量变化；当各个齿转过凸轮轴位置传感器时，传感器电子装置根据磁场变化输出一个脉冲信号；凸轮轴每转1圈就有4个不同宽度的脉冲信号输出，输出信号的频率取决于凸轮轴转速；发动机控制单元通过对窄齿和宽齿进行解码来识别凸轮轴位置，从而确定发动机的最佳点火和喷油时刻。 根据故障代码P0340提示，首先对凸轮轴位置传感器的线路进行检测，电源（5V）和搭铁均正常，且信号线无断路、短路现象，由此怀疑凸轮轴位置传感器信号失常。于是用示波器测量凸轮轴位置传感器的信号波形（图1），发现信号形状及幅值均无明显异常。 图1　凸轮轴位置传感器的信号波形 考虑到发动机曲轴转角与凸轮轴转角之间有一定的对应关系，如果两者的对应关系出现问题，便会导致配气正时错误，从而使发动机起动困难、动力不足，严重时发动机根本无法起动。仔细检查发动机正时机构和凸轮轴的安装，并无异常。 【咨询pico示波器：400-999-3848www.qichebo.com】用 示波器 同时测量该车曲轴和凸轮轴位置传感器的信号波形（图2），并与正常车的相关波形（图3）进行对比。曲轴位置传感器为“60-2齿”（原本为60个齿，减去2个齿）结构，齿与齿间隔角度为360°/60=6°，每个凸齿和小齿缺所占曲轴转角均为3°。 图2　故障车曲轴和凸轮轴位置传感器信号波形 曲轴旋转1圈，将会产生58个脉冲信号。大齿缺所占的弧度相当于2个凸齿和3个小齿缺所占弧度，大齿缺所占曲轴转角为（2+3）×3°=15°。大齿缺输出基准信号，对应发动机气缸1或气缸4压缩上止点前的一定角度，到底是气缸1还是气缸4，则需根据凸轮轴位置传感器信号来确定。 如图3所示，正常车的凸轮轴位置传感器第2个宽齿信号上升沿与曲轴位置传感器大齿缺信号下降沿对齐，故障车的凸轮轴位置传感器第2个宽齿信号上升沿与曲轴位置传感器大齿缺信号下降沿相差了15个脉冲信号，每个脉冲信号占6°曲轴转角，相当于相差了15×6°=90°曲轴转角。 图3 正常车曲轴和凸轮轴位置传感器信号波形 如果发动机配气正时真的相差这么多，发动机不可能起动着机，加上之前检查发动机配气正时未见异常，怀疑曲轴或凸轮轴位置传感器的信号盘发生偏转。进一步检查发现，进气凸轮轴的信号轮上有锤击痕迹（图4）。 图4　进气凸轮轴的信号轮上有锤击痕迹 由于信号轮和凸轮轴后端采用过盈配合的方式进行连接（图5），因此在外力作用下两者的相对位置关系会发生偏转，从而使凸轮轴位置传感器信号失准。 图5　信号轮与凸轮轴后端采用过盈配合的方式连接 三、故障排除 调整凸轮轴信号轮的位置，使曲轴和凸轮轴位置传感器的信号波形与正常车的信号波形一致，清除故障代码后试车，发动机起动顺利，加速有力，故障排除。 四、故障总结 这类故障在发动机实际维修过程中并不多见，按照传统的思路对凸轮轴位置传感器及线路、发动机配气正时进行检测，未能解决问题，最后借助示波器测量曲轴和凸轮轴位置传感器的信号波形，与正常车的信号波形进行对比才发现了问题。 作者： 郑州市国防科技学校　党令军 河南地矿职业学院　禹露

一、故障现象 一辆2017款东风本田XR-V车，搭载R18ZA发动机，累计行驶里程约为4万km。车主反映，车辆行驶或静止时，向右侧转向比向左侧转向沉重。 二、故障诊断 接车后试车，起动发动机，组合仪表上无故障灯点亮；原地左右来回转动转向盘，确实向左侧转向时较轻，向右侧转向时较沉；进行路试，也是如此，但车辆无跑偏现象。询问车辆的使用状况，得知车32辆左前侧被碰撞过，当时更换了支臂、减振器、转向管柱总成等配件，但事故维修后转向助力左右不一致的故障就一直存在。 该车采用电动助力转向系统（EPS），驾驶人的转向力受到转向柱上EPS电动机的辅助。如图1所示，EPS电动机、EPS控制单元及转矩传感器均安装在转向柱上。 图1　电动助力转向系统的结构 低速时，EPS提供较大的转向助力，易于操控；随着车速的提高，EPS提供的转向助力逐渐减小，驾驶人需要提供的转向力逐渐增大，这样驾驶人就能感受到明显的“路感”，提高了车辆稳定性。 用故障检测仪检测，EPS控制单元中无故障代码存储。接通点火开关，不起动发动机，原地左右转动转向盘，此时EPS不工作，左右转向轻重相同；举升车辆，使车轮离地，左右转动转向盘，左右转向轻重也相同。 由此可知，故障是在EPS介入工作后才出现的。EPS通过车速、转向转矩、转向盘角度及防侧滑数据等信号进行转向助力大小的控制。起动发动机，读取ABS数据流（图2），转向角为0°，转向诊断为正常，侧滑率传感器为0°，纵向加速度传感器为-0.2m/s2，正常。 图2　ABS数据流 读取EPS数据流（图3），EPS电动机电流为1A，转向转矩为1.3N·m，主转矩传感器信号电压为2.321V，副转矩传感器信号电压为2.373V；左右转动转向盘，EPS电动机电流和转向转矩均会随之变化；轻微向右转动转向盘，转向转矩变为0N·m，EPS电动机电流也随之降为0A；松开转向盘，EPS数据流随之恢复至图3所示的情况。 图3　EPS数据流 转矩传感器采用霍尔芯片测量施加到转向柱轴的力与路面摩擦产生车轮转动阻力之间的差异，并将其转换成电压信号发送给EPS控制单元，EPS控制单元根据此信号控制EPS电动机的电流。如图4所示，转矩传感器由中间轴、输入轴、下轴、扭杆、磁轭及多极磁铁等部件组成。 图4　转矩传感器的结构 转向盘的输入传输至中间轴，中间轴和下轴由扭杆连接，多极磁铁连接到中间轴，磁轭连接到下轴；当路面阻力大且下轴转动困难时，中间轴和下轴以不同的方式旋转，导致扭杆扭曲，同时多极磁铁和磁轭也发生相对旋转，通过霍尔芯片的磁通量发生变化，以此检测转矩变化；扭杆扭曲程度越大，对应的转矩越大。 转矩传感器的输出特性曲线如图5所示，静止时，主、副转矩信号电压均为2.5V；向右施加转向力矩时，主转矩信号电压升高至2.5V以上，副转矩信号电压降低至2.5V以下；向左施加转向力矩时，主转矩信号电压降低至2.5V以下，副转矩信号电压升高至2.5V以上。 图5　转矩传感器的输出特性曲线 结合转矩传感器工作原理及EPS数据流进行分析，推断主、副转矩信号电压异常，导致辅助转矩异常。如图6所示，转矩传感器上的4根导线直接连接至EPS控制单元，其中端子A4为5V供电端子，端子A2为搭铁端子，端子A1为主转矩信号端子和A3为副转矩信号端子。 图6　转矩传感器电路 用 pico示波器 同时测量主、副转矩信号电压（图7），发现向左或向右施加转矩时，主、副转矩信号电压均会发生变化，但静止时，主转矩信号电压约为2.25V，副转矩信号电压约为2.79V，像是一直向左施加了转矩一样，异常（正常应均约为2.5V）。诊断至此，推断转矩传感器损坏。 图7　故障车主、副转矩信号电压波形 从转向轴上拆下转矩传感器的霍尔芯片，使其脱离磁场，发现主、副转矩信号电压均恢复至2.5V，说明霍尔芯片正常，推断转向轴内部磁芯故障。拆解转向轴，发现转向轴的磁芯发生相对移动（图8）。 图8　转向轴的磁芯发生相对移动 三、故障排除 更换转向管柱总成（包括转向轴、EPS控制单元、EPS电动机及转矩传感器等）后试车，EPS数据流恢复正常（图9），转向助力也恢复正常，故障排除。 图9　维修后的EPS数据流 作者： 中鑫之宝鹤壁店　赵玉宾 赵玉宾，从事汽车维修工作10年，现任中鑫之宝汽车服务有限公司鹤壁分公司高级维修技师。