标签: 汽车维修与检测

一、故障现象 一辆2018款东风风神AX7车，搭载10UF01发动机，累计行驶里程约为5.3万km。该车因发动机怠速抖动、加速无力及发动机故障灯异常点亮而进厂维修，维修人员用故障检测仪检测，提示气缸3失火；与其他气缸对调点火线圈和火花塞后试车，依旧提示气缸3失火；测量气缸3的气缸压力，正常；与其他气14缸对调喷油器后试车，故障依旧，于是向笔者请求技术支持。 二、故障诊断 用 故障检测仪 检测，发动机控制单元中存储有故障代码“P1339-00燃烧率（冲击催化转换器）：催化转换器损坏，检测到气缸3失火”。 用 pico示波器 测量曲轴位置传感器信号和气缸1初级点火信号波形，并利用数学通道功能对曲轴位置传感器信号进行频率计算，从而得到曲轴转速信号波形。发动机怠速时测得的相关波形如图1所示，可以发现曲轴转速波动明显； 图1　发动机怠速时曲轴位置传感器信号和气缸1初级点火信号波形 局部放大波形（图2），分析可知，气缸1、气缸3及气缸4点火后曲轴转速都有1次明显的提升，而气缸2点火后曲轴转速不升反降，这说明气缸2完全失火。 图2　局部放大后的波形 测量气缸2初级点火信号（图3），再次验证气缸2点火后曲轴转速不升反降； 图3　发动机怠速时曲轴位置传感器信号和气缸2初级点火信号波形 放大气缸2初级点火信号（图4），波形正常，排除点火方面存在故障的可能。 图4　放大后的气缸2初级点火信号波形 脱开所有点火线圈的导线连接器，测量起动时的相关波形（图5），发现气缸1、气缸3和气缸4点火后曲轴转速都有1次明显的提升，而气缸2点火后曲轴转速提升很小，说明气缸2做功行程时压缩气体施加给活塞的推力较小，间接反映气缸2的气缸压力不足。 图5　起动时曲轴位置传感器信号和气缸2初级点火信号波形 用内窥镜检查气缸2，发现排气门破损（图6）。由此推断气缸2的排气门破损，导致气缸压力不足、气缸失火。 图6　排气门破损 三、故障排除 更换气缸2的排气门后试车，发动机工作正常，故障排除。 四、故障总结 为什么故障代码提示气缸3失火，而最终诊断结果却是气缸2失火呢？难道是故障代码提示错误？其实该车确实是气缸3失火。 与同行交流得知，该车发动机的气缸编号有些特别！靠近飞轮侧的气缸才是气缸1（图7a），而之前的维修人员和笔者都错误地以为靠近传动带侧的气缸是气缸1（图7b）。由于气缸顺序弄错了，之前的维修人员误把气缸2当成气缸3进行检修，所以未能找到故障点；而笔者利用示波器进行诊断，即使也把气缸顺序弄错了，但是能够找到真正失火的气缸！ 图7　气缸编号 作者： 余姚东江名车专修厂　叶正祥 叶正祥，TechGear汽车诊断学院汽车免拆诊断专家，现任余姚东江名车专修厂厂长兼技术总监，被聘为哈弗汽车区域技术专家；2015年获得首届中国汽车诊断师大赛总决赛三等奖；2016年取得中国汽车工程学会汽车诊断专业领域中级工程师资格证书

最近有一些咨询关于电子换向电机（EC）燃油泵运行和诊断方面的问题，我认为这是一个很好的主题，因此在这里分享给大家。 EC的工作原理我们必须学习和掌握，EC在未来可以通过三相电机为混合动力汽车或者纯电动汽车供电。 长话短说，这里有一个3.0升V6的汽油车 奥迪SQ5，发动机代码为CWGD，出现燃油泵（G6）燃油压力不足的问题。 请注意，燃油泵G6集成在燃油输送装置总成中，组合成了燃油供给单元（GX1），然后安装在燃油箱内。燃油泵通过外部燃油泵控制单元（J538）进行控制， 在该单元中实现了从直流电到三相交流电的转换 。 要记住的是，在任何负载情况下，我们都 要求燃油泵能够从油箱输送足够多的燃油到发动机 。 图1中我们连接了Pico示波器4823，将出现故障的燃油泵上的三相电压和电流信号都捕获下来。 图1 各相电压和电流 那么，为什么要在燃油泵上采用如此复杂的控制系统呢？ 性能、有限控制、可靠性和耐用性都是这个问题的答案。除了支承轴承之外，这种电机几乎不会磨损。 由于没有电刷，因此运动的电机部件之间没有接触。这样就消除了有害摩擦和电弧。（这类电机称为BLDC，无刷直流电机） 有刷电机通常会出现磨损和电弧(火花)，如图2和图3所示。 图 2 有刷电机出现磨损 图3 有刷电机出现火花 除了上面我介绍的一些EC电动机原理，您还可以看下面这个讲解视频： 无刷直流电机工作原理_哔哩哔哩_bilibili 要使电机里的转子旋转，我们需要在定子周围产生一个旋转磁场，转子将跟着这个磁场旋转。如果将转子连接到泵件，则可以将旋转运动转换成为物理压力。 这个工作原理适用于所有应用，无论是将EC电机连接到变速箱、车轮还是输出轴都是可以的。 在图4中，我们放大了波形，分析泵/电动机运行期间电压和电流的变化。 请注意看通道A、B和C的电压是如何在0 V时出现截止的，但是这个时候电流却是反向的！ 图4 电压电流对应关系 我们捕获到的直流电压信号并不能说明所有的问题，因为我们测量的是对地电压。实际上图中电压信号是反向的，这是为了将通道D、E和F捕获的各相绕组电流反向。 如果您希望捕获负电压，则需要使用差分探头测你想知道的那个相。尤其是在测试高压系统时，会要用到差分探头，而且要确保您受过适当的培训并配备相关的防护装备。 综上所述，通过测量“电流”，能够以非侵入式的方式揭示整个电机的工作情况，并提供一些数据作为证据。测量电流可以显示出： 电机的其他运行特性 磁场/线圈绕组是否完好 电机/泵的动作 控制电路是否正常 电机的频率/转速 电机负载情况 这里我提一下， 磁场对电压和电流确实是有影响的 。最好的一个例子是，在测量喷油嘴电流时会出现一个转折点。在图5中，我们捕获了针阀刚开始时的动作（喷油嘴打开），然后线圈绕组周围的磁场发生了变化（ 因此导致电流信号出现转折 ），并且在针阀返回到阀座时（喷油嘴关闭） 再次产生了感应电压 （反电动势）。 图5 喷油嘴电压和电流 那么这与我们的BLDC电机有什么关系呢？ 图6里的波形显示了，在正的峰值电流和负的峰值电流之间有一段电流为零，转子磁极与定子磁极分别是“N极”和“S极”。 图6 确定转子位置 在图6中A通道信号上的每个起点和终点附近，灰色矩形框内电压信号比较特别（每一段电压信号具有相同的特性）。相电压信号是电流从通电到断电过程中，在绕组内所产生的感应电压，燃油泵控制器根据这个电压来确定转子的位置，不需要加多一个旋转变压器或霍尔效应式位置传感器就可以确定转子的位置。 知道转子的位置对于确定定子绕组的通电顺序以及产生旋转磁场（EC）至关重要。 请注意，由于上述原因，我们无法在每个电压相末端看到反向的感应电压（请参见图4下方的段落介绍）。也就是说，我们可以在末端看到一个间隙，但是在这段间隙中， 负电压出现的时间很短暂，瞬间就消失了 。 还有一点，在我们进行数学运算之前，要注意电源频率与转子/泵转动频率之间的关系。 图7 电源频率和转子转动频率的关系 电源频率和电机（转子/泵）转动频率的关系和磁极对数有关 ，磁极对数=转子极数/2。 假设我们的泵包含一个4极转子（1对N极和1对S极），因此转子磁极对数为4/2=2。也就是说，4极转子的电源频率除以2就是转子的转动频率。换句话说，对于4极转子，需要2个电源周期才能让转子转一圈。 如果您不知道转子的极数，可以使用光学传感器捕获电机转动频率信号（条件允许的情况下），同时还用示波器捕获三相中某一相的电流。 然后在电机的一个转动周期内，算出某一相电流信号的周期数，再乘以2得出转子极数。图8通过上述方法计算出三相电机的转子极数是30。 图8 计算转子极数 请注意，由于减速齿轮等原因，转子可能没有直接连接到光学传感器上，导致转子转动频率捕获不准确，这肯定会造成转子极数的计算错误。 现在我们回到有故障的燃油泵， 我们可以从图1捕获的原始数据中得到什么信息呢？ 使用数学通道LowPass（（abs（D）+ abs（E）+ abs（F））* 0.333,50）， 以确定燃油泵所消耗的平均电流 （包括所有三相的电流）。 LowPass可以使交流纹波变得平滑，也就是低通滤波； （abs（D）+ abs（E）+ abs（F））* 0.333是三相整流的平均电流值； 50是指低通滤波的频率（50Hz）。 为了计算转子/泵的转速，使用数学通道60*2*freq（D）/ 4（60*2*电源频率/转子极数）。 60是将Hz转换为RPM；由于交流电存在正负，所以需要乘以2；除以4是因为我们的转子有4极。 注意：转子/泵的转速取决于电源频率和转子极数。 增加电源频率会提高转速，但会降低扭矩。 增加转子极数会降低转速，但会增加转矩。 图9 故障燃油泵 在上方图9中，可以看到这个燃油泵以10000 rpm的固定转速运行，消耗的平均电流为7.6A。 现在，将其与图10中新的正常的燃油泵所捕获的波形进行对比。 图10 正常燃油泵 肯定是有区别的。查看图10中燃油泵的转速和消耗电流， 空载时转速约3200rpm和电流为5.4A 。另外要注意的是，时间标尺之间的电流频率（D通道）降低到了109.1 Hz，从而导致了泵的转速降低。当燃油泵在最大负载工况下工作时，转速约7787rpm，所耗电流为10.4A。 总结一下，新的燃油泵转速在3200rpm时电流保持在5.4 A，这是为了无负载的工况下保持足够的燃油压力（电流较小，转速较低，以获得足够的燃油压力）。 由于燃油压力不足，旧的燃油泵则是电流为7.6A，以10000rpm的转速在运转。 可以肯定的是，测量电流可以揭示燃油泵的工作情况，这在图10中燃油泵在有负载下的波形里体现得非常明显。 那么，旧的燃油泵出现了什么问题呢？ 请记住，压力的作用方向与燃油流动方向相反。图9中捕获的燃油泵信号表明，泵在10000 rpm的转速下输送燃油， 但是这些燃油去了哪里？ 我们接下来看看集成在燃油供给单元（GX1）里的燃油压力调节器的膜片。 图11 膜片破裂 燃油压力调节器内的膜片出现破裂，因此导致大部分燃油流回到了油箱，而不是沿着燃油管输送到发动机舱，这就是旧燃油泵的故障根源。 作者：Steve Smith

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

在数学通道的应用系列九中，我们介绍了计算MAF理论值的过程，今天我想使用相关公式来计算涡轮增压发动机的MAF实际值。本次案例介绍的发动机是四缸BMW114i N13，转速在4000 rpm时马力数为102。 要确定MAF实际值，我们需要先计算出发动机的容积效率（VE） 。 在拥有100％VE的理想情况下，该发动机应消耗的空气流量约为102 gm / sec。这是从发动机的输出功率得出的：最大功率102PS（4000rpm）。假设VE为100％，则MAF=102 PS *1.0=102gm/sec（1.0为100％，用十进制表示：100％/ 100 = 1.0）。 VE为100％时计算得出的是进入该发动机最大气流的近似值。实际上，VE实际值在80％到90％左右，并且还会受到多种变量影响，比如进气口和排气口的长度/直径、涡轮增压器负载（排气侧）、气门升程、气门正时以及气门持续时间等等。 需要注意的是，本例中的发动机具有VVT、VVT-L（进气门）和涡轮增压器，这些变量对VE的影响已经很多了 。 因此，计算MAF峰值时应假设VE为80%，公式如下:102 PS*0.8 = 81.6gm/sec。 公式也可以逆推计算出发动机功率：测得的峰值气流（gm / sec）/ 0.8=发动机功率81.6(gm/sec)/0.8=102PS。 这些经验公式只能在诊断发动机运行问题时用来计算理论MAF或者功率。 要计算任一给定发动机转速下（此处我们使用4000 rpm，最大功率）的MAF值，我们需要采集到进气歧管压力信号。 为此，我们可以使用自定义探针，但是如果没有WPS500X，我们需要了解进气歧管绝对压力传感器（MAP）的输出特性。经过数小时的研究，我认为图1中的输出特性和我们的Bosch MAP传感器0 261 230 253（DS-S3 3线制传感器）完全匹配。 图1 MAP输出特性 图2 MAP参数 根据图2中的数据，我们知道：传感器电源电压5.0 V；传感器标称电压为0.5 V；传感器电压测量范围是0.5 V～4.5 V；0.5 V至4.5 V使用0 V至5 V电源电压的80％/100 = 0.8；传感器压力测量范围2.05 bar。 压力测量范围推导如下：传感器测量压力范围是0.15bar～2.2bar（1bar=大气压）。0.15bar（传感器最小值）低于大气压0.85bar，2.2 bar（传感器最大值）是指传感器高于大气压1.2bar，因此测量范围时0.85+1.2=2.05 bar。 要确定传感器的斜率，我们使用以下公式： 传感器电压测量范围*电压供应/传感器压力测量范围 传感器倾斜度=0.8*5.0 / 2.05 = 1.951 为了将传感器输出以1 V为基准，因为1/1.951=0.512bar。所以传感器输出遵循以下规则：1 V=0.512bar，由于该传感器具有线性输出，因此2 V将等于1.024 bar，而3 V将等于1.536 bar，依此类推。 要自定义探针以将MAP传感器电压显示为物理压力，我们使用线性方程式：y=0.512x+0。 为了保证数据的准确性，您也可以用扫描工具来记录MAP，同时使用上面创建的自定义探针通过示波器捕获MAP传感器输出波形。在点火开关关闭且发动机关闭的情况下，扫描工具和示波器都应显示约1 bar（大气压）。 扫描工具可以使用真空表或压力计，在这种情况下，您在MAP传感器上施加特定压力后，能够同时比较示波器和扫描工具上的值。根据扫描工具记录的数据，将这些值输入到查询表中，也可以自定义探针，绘制与施加压力相关的MAP传感器输出电压波形。 通道A（增压压力传感器）和通道B（MAP传感器）使用上述线性方程式自定义探头，两个传感器具有相同的输出特性，因此适用于相同的线性方程式。增压压力传感器（节气门/后中冷器）的部件号是0 261 230 252（DS-S3-TF 4线传感器），第4根线将进气温度数据提供给PCM。其他通道采集相关信号，以协助进行MAF计算。 图3 原始数据 在图3的波形中，我们在水平路面上踩油门踏板（节气门处于活动状态）捕获车辆在二档的加速度，一直加速到发动机转速达到4000 rpm。 请注意，通道E（紫色）测量的是节气门传感器，信号电压随着节气门开度的增加而降低。为了便于解释，我使用了数学通道“ -E ”来反转该通道。（只需在任何通道字母之前添加减号，就会反转您选择的通道）。可以用数学通道LowPass（freq（C），50）根据通道C上的曲轴信号计算发动机转速，以及用数学通道freq（D）计算MAF的流速。 要计算增压压力传感器和MAP传感器之间的压力差，我们使用内置的数学通道：A-B 。 在这里，我们可以从理论上检测出可能的漏气问题或进气异常， 如果节气门打开，则增压压力应约等于进气歧管压力 。 根据下图我们可以分析到，在松开油门踏板那一瞬间，压差微乎其微（62.41 mbar）。之后，增压压力在节气门部分关闭时突然达到峰值，进气歧管压力骤减。 图4 各个波形 计算MAF（带涡轮增压器）： 1、在带有电子节气门的BMW N13发动机上，在水平路面行驶时挂二档踩油门加速到4000rpm。 2、扫描工具和示波器同时捕获数据。 通过扫描工具所捕获的数据，我们获得了以下结果： MAF：268 kg / h（74.44 gm / sec） 发动机转速：3998 rpm 进气歧管压力：1267 mbar 节气门信号电压：2.5 V 增压压力：（节气门之前）1286 mbar VE根据扫描工具数据计算得出：VE=74.44 / 102=72.98％（四舍五入为73％） 计算MAF（涡轮增压发动机）的基本数据有： ①发动机容量（升） ②发动机转速（RPM） ③歧管绝对压力（bar） ④容积效率（％以十进制表示） 等式为：发动机容量（1.6）*VE（使用74.44 gm / sec = 0.73得出）*3998 rpm*1.267 bar /2=MAF （L / min） 1.6*0.73*3998 rpm*1.267 / 2=2958.232 L / min 15摄氏度左右的海平面上空气密度为1.223g / L 2958.232 L / min*1.223gm/L= 3617.918 gm / min 3617.918 gm / min / 60 = 60.30gm / sec（使用根据扫描工具数据计算出的VE） 要用PicoScope软件绘制气流波形 ，我们可以将以下各个VE值代入到数学通道中： 1. VE=73%，扫描工具计算得出 2. VE=80％，典型平均值 3. VE=100％，以获得理论最大气流 如果我们使用根据扫描工具计算得出的VE取73%，则数学通道如下：LowPass（freq（C），50）*（1.6 * 0.73）* B / 2 * 1.223 / 60=MAF@73％VE（空气密度为1.223 gm / L）；如果我们VE取100％，则数学通道将更改为LowPass（ freq（C），50）*（1.6）* B / 2 * 1.223 / 60=MAF@100％VE（空气质量为1.223 gm / L）。在以下波形中可以看到图形化的气流： 图5 不同VE值下的MAF 如图5所示， 数学通计算出的MAF值与扫描工具得出的MAF值 268 kg / h（74.44 g / sec）不一致！ 在73％VE下，数学通道MAF峰值达到60.81 gm / sec； 在100％VE下，数学通道MAF峰值为83.37 gm / sec；如果VE=80％，则数学通道MAF峰值约为66.88 gm / sec。 其中一个因素是扫描工具采集时所对应的发动机转速，因为我们无法确定参数之间的准确性和相关性。 使用扫描工具，我们获得的是数据的瞬时值，例如“发动机转速、MAF以及油门位置”。 扫描工具测得的气流（268 kg / h）可能与某一瞬时发动机转速高于3998 rpm有关！ 这是一个真实存在的问题，因为如果我们使用268 kg / h来计算VE，这个数值之后会代入到数学通道中影响计算。当然这只是要考虑的其中一个变量，也正是如此，此类数学通道中VE取80％（平均值）或100％更准确。 另一个要考虑的变量是自定义探针设置出错 （比如MAP传感器输出特性，图1和2的采集数据表不准确）。我不是百分百确信数据表适用于零件号为0 261 230 253的传感器，但示波器采集的进气歧管压力数据确实和扫描工具相匹配。 要避免此变量影响，可以在进气歧管中装一个WPS500X测实际压力，就无需通过PCM / Scan工具或自定义探头进行处理了。 假设我们使用的是电子节气门发动机，但是在断开电子节气门执行器的情况下进行了相同的（最大功率）路试，以对比MAF变化。这意味着发动机可以通过节气门进行常规的进气控制，并且气门升程固定（设置为最大值）。 通过扫描工具所捕获的数据，我们获得了以下结果： MAF：263 kg / h（73.05 g / sec） 发动机转速：3999 rpm 进气歧管压力：1249 mbar 节气门信号电压：1.8 V 增压压力：（节气门之前）1255 mbar VE根据扫描工具数据计算得出：VE = 73.05 / 102 = 71.61％。 这个统计数据出乎我的意料，我以为电子节气门处于活动状态时，其气流会大于非活动状态。最大功率下，VE在两种情况下的数值几乎没有差异。仔细思考这个问题会发现，其实在WOT时（或者说PCM确定油门踏板的位置时），由于智能模式，两种运行条件下（VT活动/非活动）的气流都相似于节流阀控制下的气流。 在VT激活的情况下，通过节流阀位置和进气门升程的巧妙组合变化来控制气流。在VT处于非活动状态时，进气门默认为最大升程，因此，气流仅由节流阀的位置控制。 与图5的波形相比，请看图6捕获波形中节流阀的位置。VT处于活动状态时，节气门位置信号电压为2.5 V，VT处于非活动状态时，电压为1.8V。需要注意的是，这里的TPS2信号电压随着节气门开度的增加而降低。当VT处于非活动状态时，节气门开度更大。 图6 节气门前后压差 根据图6数据，我们可以看到节流阀在进气歧管（节气门后）和进气组件（节气门前）之间产生了相当大的压差（由于VT未激活）。好消息是，随着节气门开度的增加，增压状态下的压差为0 bar。 总而言之，考虑到与进气控制系统相关的变量众多，VE和MAF的计算面临着巨大的挑战（涡轮增压器的应用更是如此）。但是，我希望上面的公式（包含增压/歧管压力）将对此类计算有所帮助。 另外一个值得考虑的问题是MAP的量程，我们之前参考的参数图表是否准确。 图7是该特定车辆的正确OEM编号，我发现Meat＆Doria 82503压力传感器的压力范围是38 kpa～260 kpa， 量程的不同将造成计算结果的差异 。 图7 不同的MAP压力量程 两个压力量程的差异也证明了获取此类数据的难度，更重要的是，我们需要对比数据的可靠性。下面我们使用新的量程范围再次计算，首先将kPa转换为bar，我们将压力值除以100：38/100=0.38bar；260/100=2.6bar。传感器测量范围为0.38 bar～2.6 bar（绝对压力）。0.38 bar（传感器最小值）低于大气压0.62 bar，2.6 bar（传感器最大值）高于大气压1.6bar。因此测量范围=0.62 + 1.6 = 2.22 bar。 要确定传感器的倾斜度/斜率，我们使用以下公式：传感器电压测量范围*电源电压/传感器压力测量范围； 传感器倾斜度=0.8*5.0 / 2.22 = 1.801 为了将传感器输出以1 V为基准，因为1/1.801=0.555bar。所以传感器输出遵循以下规则：1 V=0.555bar，由于该传感器具有线性输出，因此2 V将等于1.11 bar，而3 V将等于1.665bar，依此类推。要自定义探针以将MAP传感器电压显示为物理压力，我们使用线性方程式：y=0.555x+0。 自定义探针设置之间的差异意味着进气歧管压力读数将提高大约8％ 。 我认为这个例子说明了为什么我们在使用自定义探头来测歧管压力的同时，还使用另一个通道捕获MAP传感器信号电压。在这种情况下，我们可以对信号电压（捕获后）应用数学运算以获得修正后的歧管压力值。 在图8示例中，我使用原始的自定义探头设置y=0.512x+0（在通道B上）捕获了歧管压力，同时捕获了歧管压力传感器信号电压（通道A）以及在歧管中连接了WPS500X（通道C）。 图8 不同的进气歧管压力值 我们可以看到原始自定义探针（通道B）压力峰值为1.279 bar，而数学通道A*0.555（品红色）压力峰值为1.394 bar，此处将修正值0.555代入通道A上的MAP传感器信号电压。为了确定两者的准确性，WPS500X用于物理测量进气歧管压力，测得峰值330 mbar（1.330 bar绝对压力值）。 那么这些不同数值对MAF计算有什么影响呢？ 根据扫描工具数据计算得到的VE为73%（在1.394 bar的歧管压力下处于Valvetronic激活状态下） MAF=1.6*0.73*3998rpm*1.394/2=3254.756L / min; 3254.756 L / min*1.223 gm / L=3980.567 gm / min; 3980.567gm / min / 60=66.34gm / sec 由于增压压力值变化，该值比最初计算的值大约高8％。 如果VE=100％： 1.6*3998 rpm*1.394/2=4458.570 L / min； 4458.570 L / min*1.223 gm / L=5452.831gm / min； 5452.831 gm / min / 60=90.88=gm / sec 再次比图5中VE取100%时的MAF值高8％。

市面上出现了奥迪48V轻型混合动力汽车（MHEV）之后，我想更深入地研究48V MHEV与传统12 V发动机系统相比有什么优势。 奥迪A8经过证实是进行此类对比实验的理想车辆，因为 它既能够使用传统的12 V起动发动机，也能使用48V起动系统 。 从起动方面来看，在停止/起动阶段，48 V系统可提供更大的扭矩和功率，而且不会出现12 V系统的滞后现象。考虑到这一点，我认为用数学通道将两种系统随时间变化的数据进行比较将是很有帮助的。 首先从12 V系统开始，下面我们将使用传统的起动马达来起动V6 3.0 TDI发动机。 图1 12V系统RPM曲线 如图1所示，我已经通过数学通道电压*电流计算出了起动功率，另外由曲轴传感器信号（使用了低通滤波）计算出了发动机RPM。图2中我添加了多个数学通道，根据功率和发动机转速计算扭矩（N·m），根据功率和时间计算以瓦特小时（Wh）为单位的消耗电能，并且将功率进行积分来计算以瓦特秒（Ws）为单位的消耗电能。添加一些测量，我们可以得到起动发动机所需的460ms这段时间内各个事件的波形和数值。 图2 12V系统扭矩和电能曲线 接下来，我们观察48V系统起动同一发动机有什么不同。依然是通过数学通道计算出扭矩（N·m），以瓦特小时（Wh）为单位的耗能，还有以瓦特秒（Ws）为单位的耗能，以便在两个系统之间进行直接比较。 图3 48V系统RPM曲线 图4 48V系统扭矩和电能曲线 差异最明显的第一项是， 48 V系统的起动时间仅为277 ms，而12 V系统的起动时间为460 ms 。 虽然460ms已经是个很不错的数据，但需要注意的是，使用48 V系统时，起动速度从零快速增加到怠速工况，并且在四分之一秒内就达到了600 rpm以上的转速！ 总结一下测试结果： 图5 结果对比 我需要重新查看12 V系统所消耗电能（mWh）的数据，因为它们看起来不正确！这可能是因为在一个波形缓冲器中采集到了三次起动事件，而48 V系统仅包含一次起动事件。我会尽快反馈。 总而言之， 功率、转矩和速度的所有这些数据的提高都是因为完全独立的48 V电源 系统 ， 因此将起停阶段对12V系统的影响最小化。除此之外，油耗、排放和能量回收都得到了改善。