汽車發動機控制閥波形原理分析

m.guilinhy.com 來源：互聯網作者：類別：汽修知識時間：2008-06-06

1.怠速控制(IAC)電磁閥

怠速控制器被設計在許多機械和機電裝置中，在電控發動機管理系統中，電子控制取代了老式自動調溫塞式、石蠟式、真空罐式等類似裝置的位置。電子控制怠速電磁閥可以防止怠速的失速，增強怠速的穩定性，在減速時采用分級減速手段減少碳氫化合物HC的排放。怠速電磁閥可以保持盡可能低的怠速而不熄滅，甚至在打開空調機、發電機、動力轉向等附屬設備對發動機增負載時，也可以保持可能的平穩性。

一些怠速控制器是電磁閥(大多數福特車)還有一些是旋轉馬達(歐洲博世BOSCH)，另一些是齒輪減速直流步進電機(大多數適用、克萊斯勒汽車)，然而所有例子都是由控制電腦改變信號幅值或脈沖寬度來最終控制怠速的運行。

怠速由發動機轉速傳感器來檢測、怠速被調整在預定的程序設定的保持段內。控制電腦從例如空調壓縮機的開關、電瓶充電指示、動力轉向開關和空檔/停車擋開關等附屬設備中接受數字開關的輸入信號，每個開關都會觸發預定設定的怠速補償命令并傳送給怠速控制器，當節氣門關閉發動機轉速至最低值以下或車速穩定時，怠速控制系統通常開始起作用，電控怠速閥允許空氣繞過節氣門流動，產生類似于打開節氣門效果。

試驗方法：

使發動機怠速運轉并將附屬設備(空調、風扇、雨刷)開或關，如果該車裝有自動變速器，在停車與前進檔之間切換。這將會改變發動機負荷，引起發動機控制電腦給怠速閥的輸出命令信號改變。

波形結果：

確認對各種怠速補償模式波形的幅值、頻率、形狀、脈沖寬度等判定性尺度都在正確范圍內，并且有可重復性和一致性。

確認當控制電腦的命令信號改變時，電磁閥有反應，并且發動機轉速也跟著改變，觀察下列情況的出現：

當附屬電氣設備開關開啟閉合時或變速器出擋入擋時，控制電腦的怠速控制輸出命令將改變。怠速改變時，怠速控制閥應開閉節氣門旁通孔，若怠速不變，應懷疑怠速閥損壞或旁通道阻塞。

在診斷怠速控制閥和控制電路之前，應先確定節氣門開變自如，最低怠速符合制造廠商的標準，檢查真空泄漏或不合適的空氣泄漏，它們會使怠速控制系統出問題。

2.混合氣控制閥

通用公司的混合氣控制閥應用比較廣泛，其它反饋化油器混合氣控制波形在外觀上略有不同、但它們信號顯示出相同的判定尺度，并以十分相像的型式出現，在化油器燃油反饋控制系統中混合氣控制信號是最重要的輸出信號，在通用汽車上，這個電路的脈沖大約每秒10次，每個單獨脈沖(脈沖寬度或開啟時間)的變化，依據比時燃油混合氣的需要而定。

在通用汽車中，這個電路控制化油器中處于低位置(稀位置)的主噴量孔針閥每次脈沖的時間。在其它系統中，混合氣控制電路控制空氣電磁閥，當動作的空氣進入主量孔通道或進入管道使混合氣變稀。大多數反饋化油器系統都以相同方式工作，及較長的混合氣控制開啟時間意味著發出的變稀的混合氣命令。通常，從發動機控制電腦發出的控制命令，都圍繞在占空比大于50%的范圍波動。這意味著系統被控制在稀的混合氣狀態下對長期濃的情況起著補償作用(例如化油器濃調整)，相反從發動機控制電腦發出控制命令都圍繞在占空比小于50%范圍內波動，則意味著系統被控制在濃的混合氣狀態對長期稀的情況起補償作用(例如真空泄漏)。

在執行這個化油器混合氣調整程序之前，先要確認氧傳感器的工作正常與否。

試驗方法：

起動發動機并怠速運轉在2500轉/分約2-3分鐘時間，直到發動機充分暖機，燃油反饋控制系統進入閉環，上述過程可以根據從??屬電氣設備，確認汽車處于停車擋或空擋，按照推薦的維修步驟對被檢修的化油器進行稀停止，空氣泄漏和怠速混合比調節。

波形結果：

當主喉管量孔油路或一氧化碳調整適當時，混合氣控制信號占空比將大約50%左右波動，占空比可用示波器上的游標來檢查或根據波形顯示的標定來分析，汽車示波器可以將占空比的數值與波形同時顯示在示波器上。

用屏幕標定波形的方法并不難，如果化油器混合比調整設定正確，波形的峰尖就會被集中兩個下降沿之間，這個尖峰是由發動機控制電腦的接地電路造成的，看例子中的波形說明框去觀察控制電腦在什么地方接通和切斷電路。當主量孔和怠速混合比調整設定正確于尖峰輕微地從右向左，然后在返回地波動著，但保持非常逼近波形中兩個下降沿的中間，根據氧傳感器的輸入信號控制電腦從左向右顯示波形信號。

當氧傳感器信號濃時，控制電腦就將混合比控制電腦每個循環接地時間延長(閉合角增加)去進行補償修正，當氧傳感器信號稀時，控制電腦就將混合比控制電路每個循環時間縮短(閉合角減小)去進行補償修正。當混合比控制波形占空比在50%附近波動，并且氧傳感器工作正常時，系統混合比控制正常，催化器工作效果最佳。在怠速或2500轉/分，或是正常行駛下(不包括重載和加減速)，波形顯示均應在50%左右波動，這時燃油反饋控制系統由性能最佳并且廢氣排放可能性最低。

如果在一種工作狀況下不正常，(例如怠速)波形占空比在50%左右波動，但在其它狀況下不正常，行駛狀況下波形顯示占空比經常在50%左右波動，這樣系統在需要時可以得到最大的混合比補償(從稀的一側到濃的一側)，當波形的尖峰運動到右側時，說明控制電腦正下達稀混合氣的命令，這里是根據氧傳感器的輸出高的電壓。

3.博世(BOSCH)頻率混合比調整閥

博世(BOSCH)CIS系統是70年代末期，直到現在仍然可以見到安裝在歐洲轎車上機械式多點燃油噴射系統。CIS燃油噴射系統用頻率閥保持在變化的行駛條件能夠有正確的燃油控制。所有博世CIS頻率閥的波形(除奔馳頻率閥外)形狀和運行都和范例中的相像，奔馳頻率閥有不同的驅動器及波形，但運行方式相同。頻率閥信號是博世CIS燃油反饋控制系統的最主要的輸出信號，這個電路脈沖頻率大到是70Hz。這個頻率是不變的，不管發動機轉速和負荷如何變化，它的頻率都保持在70Hz。但通斷時間(脈沖的閉合角)隨著氧傳感器給控制電腦的信號而改變。

在CIS系統，這個脈沖電路靠控制時間長短來改變燃油分配器中差壓閥下室的油壓，當差壓閥下室的油壓減少時，就使更多燃油流過上室，加濃燃油混合比。從控制電腦發給頻率閥的命令信號占空比大于50%時，意味著系統進入濃混合比控制，這是補償長時間稀的狀態(例如稀的一氧化碳調整或真空泄漏)。相反地，從控制電腦發給頻率閥的命令信號占空比小于50%時，意味著系統進入稀混合比控制，這是補償長時間濃的狀態(例如濃的一氧化碳調整或過高的燃油壓為)。在做這個燃油混合比(一氧化碳值)的調整前，先確定氧傳感器工作正常。

試驗方法：

起動發動機在2500轉/分保持2-3分鐘，直到發動機完全暖車，燃油反饋系統注入閉環，可以從示波器上觀察氧傳感器信號來確定上述過程。關閉所需附屬電氣設備，置汽車于停車或空擋，用3毫米的內六角扳手按照CIS系統的維修步驟去調整燃油混合比一氧化碳值，觀察示波器上的頻率閥波形。

4.奔馳頻率混合比調整閥

博世(BOSCH)CIS系統是70年代末期直到現在仍可見到安裝許多歐洲轎車上的機械多點燃油噴射系統。CIS燃油噴射系統用頻率閥來保持在變化的行駛條件下能也有正確的燃油控制。

奔馳頻率閥由安裝在控制電腦內一個特殊的驅動器控制，所以它有自已特殊的在波形，與其它博世CIS系統的用限流式驅動控制不同，奔馳頻率閥采用M/B頻率閥驅動器，它用高頻脈沖開關來限制流過頻率閥線??生高頻脈沖波。不過它們總體運行上與其它裝備有博世CIS系統的汽車的原理是相同的。

奔馳頻率閥的測試步驟和波形分析與博世CIS頻率閥完全一致。

5.碳罐清洗電磁閥

燃油蒸發污染控制系統設計用于防止揮發性的碳氫化合物(HCS)蒸發和污染大氣，貯存在化油器或燃油箱中的燃油在使用中會蒸發出來。大約50%的汽車碳氫化合物排放物來自有故障的蒸發系統。為減少這些排放，用一個裝有碳的過濾器罐來收集并貯存在碳氫化合物HCS(化學吸收方式)，通常這個罐的大小和一個咖啡罐差不多大小。被收集的燃油通過由控制電腦控制的電磁閥從破罐釋放(清洗)進入進氣歧管。這就使蒸發出來的燃油在發動機中燃燒而不會釋放入大氣中。在開環運行中，由于燃油計算復雜控制電腦通常不打開電磁閥回收碳氫化合物(清洗碳罐)。

試驗方法：

起動發動機，保持在2500轉/分下2-3分鐘，直到發動機完全暖機，燃油反饋系統進入閉環。通過觀察示波器上碳氫傳感器信號波形確認上述過程。關閉所有附屬電氣設備，將汽車處于停車擋或空檔位置，頂起驅動輪或駕駛汽車同時觀察示波器碳罐清洗電磁閥信號波形。

確認幅度、頻率、形狀和脈沖寬度的判定性尺度都是正確、可重復的。在碳罐清洗時是存在的。

確認從油箱到碳罐、進氣歧管的油氣管完好無損，而且管路安裝正確，沒有泄漏。這就確保了被從碳罐中清洗出的燃油真正在發動機內燃燒。在線碳罐清洗流量計對決定清洗流量率是有用的。

波形結果：

汽車一但達到預定的車速(通常約15英里/時)控制電腦開始用可發變的脈寬調制信號推動電磁閥去打開清洗閥。當減速時，這個信號停止，同時閥關閉。幾乎任何時同當滿足上述條件的，那么這個過程都會發生，如前所述，一些系統在變速器在停車擋或空檔，發動機又不在以怠速運轉時，清洗碳罐開始工作，其它系統只要在行駛中，清洗碳罐就會發生。

可以發現的故障和可能看到判定性尺度的偏差是尖峰高度變短(這也許說明清洗碳罐電磁閥有短路)，或完全沒有信號(一條直線)，這說明控制電腦故障，控制電腦沒有接受到清洗條件信號，這可能是連線或插頭的故障。

許多汽車在起步后，沒有達到15英里/時車速的，不清洗碳罐。(沒有控制電腦給清洗罐的信號)，確認清洗碳罐電磁閥故障，在任何情況下沒有卡住打不開清洗碳罐控制信號是好的，但如果汽車無法控制清洗碳罐，就會使混合比非常濃，就可能引起行駛能力和排放故障。

6.渦輪增壓電磁閥

渦輪增壓器在不增加發動機排氣量下增加馬力，渦輪增壓器的好處也包括在有效的轉速范圍內增加扭矩，與相同功率下自然吸氣的發動機相比。提高了燃油經濟性，降低廢氣排放污染。

然而，為獲得最好的加速性，節氣門反應性及發動機耐用性，增壓器的壓強應被控制或調節。如果增壓壓強不能適當調節，駕駛性能會受影響或造成發動機損壞(沖氣缸墊或更嚴重等)。調節增壓壓強是通過改變廢氣量。即旁通廢氣側渦輪機氣路的方法達到的，當更多的廢氣繞過渦輪機排出后，增壓壓強減少了。

一個稱為廢氣門的閥通過打開和關閉來調節旁通量。廢氣閥由真空伺服馬達控制，它可以由機械或電子手段來驅動。在電子控制系統時，真空電磁閥接收發動機控制電腦發出的控制信號，當電路接收到從進氣壓力傳感器或增壓傳感器指示的一定的增壓壓強達到時，控制電腦命今真空電磁閥開啟，減少增壓壓強，控制電腦用脈寬調制信號打開電磁閥，允許真空進入廢氣閥靠打開廢氣閥來調節增壓壓強。

試驗方法：

起動發動機，保持在2500轉/分下運行24分鐘，直至發動機完全暖機，燃油反饋系統進入閉環，可??。駕駛汽車，重復所懷疑的故障現象。

確認信號幅值、頻率、形狀和脈沖寬度的判定性尺度都是正確的、重復的，同時在增壓控制條件下確定存在。

確認進氣歧管、廢氣閥真空馬達和真空電磁閥的管路完整無損，且連接是正確的、無泄漏。這就確保真空能被送到廢氣閥，如果有必要，可用手動真空泵測試廢氣閥。

波形結果：

加速時一但達到預先設定的增壓壓強，控制電腦將開始用變化的脈沖寬度調制信號推動發動機推力渦輪增壓電磁閥以打開廢氣閥。當減速時，信號停止，該閥關閉。幾乎任何時候當發動機加速能保持幾秒鐘時，上述過程就會發生。

可能發現的故障和判定性尺度的偏差是尖峰高度變短，這可能是真空電磁閥線圈短路，或者是完全沒有信號，這可能說明控制電腦有故障，控制電腦沒有接受到增壓減少的信號也許是連線或插頭的故障。

7.廢氣再循環(EGR)控制電磁閥

廢氣再循環系統設計用來減少氮氧化合物的形成，氮氧化合物是一種有害的尾氣排放。在燃燒中，空氣中大量的氮與可變量的氧化合生成氧化氮。這通常發生在燃燒溫度超過2500華氏度(在大負荷或發動機爆震時)。

排氣尾氣(相對惰性的氣體)與進氣管的混合氣混合的結果提供一個在燃燒室中化學緩沖或空氣和燃油分子冷卻的方式。這導致進入氣缸混合的燃燒受到更多的控制，它可以防止過度速燃甚至爆震的產生。而過度的速燃和爆震會使燃燒溫度超過2500華氏度。

廢氣是被定管路控制流入進氣歧管中，然后與新鮮的混合氣混合進入燃燒室，這就限制了最初的氮氧化物的形成。然后，當燃燒后的可燃混合氣離開氣缸時，三元催化器起作用減少進入大氣的氮氧化合物。

廢氣再循環何時開始工作以及流量的多少對排放和駕駛性能是非常重要的。廢氣再循環調整是非常精確的，過多的廢氣流量會使汽車揣車、功率下降或甚至熄火。沒有足夠的廢氣再循環流量，尾氣排放的氧化氮會猛增，同時發動機的爆震也可能發生。為精確地控制廢氣再循環閥的流量，大多數發動機控制系統用電子控制，發動機控制電腦發出開關或脈沖調制信號給真空電磁閥去控制流入廢氣再循環閥的真空度，當控制電腦打開電磁閥時，真空吸開推開廢氣再循環閥，允許廢氣再循環通過。當控制電腦切斷真空電磁閥的，供給廢氣再循環的真空被切斷，廢氣再循環停止。在起動發動機暖機，減速和怠速時，大多數發動機控制系統不能使廢氣再循環系統工作，在加速情況下廢氣再循環系統才被精確地控制去優化發動機扭距。

試驗方法：

起動發動機，保持在2500轉/分下運傳2-3分鐘，直至發動機完全暖機，同時燃油反饋系統進入閉環，觀察示波器上氧傳感器信號來確認上述過程。

關閉所有附屬電氣設備，然后正常駕駛汽車；從完全停止下起動，緩加速，急加速，巡航行駛和減速。

確認波形幅值、頻率、形狀脈沖寬度等判定性尺度是正確的、可重復的并且在廢氣再循環下存在的。

確認進氣歧管、廢氣閥真空馬達和真空電磁閥的管路完全無損，且連接是正確的、無泄漏。確定廢氣再循環隔膜能保持適量的真空(按制造商的資料規定)。確認廢氣循環和繞過發動機的通道是清潔的，沒有由于內部積碳造成堵塞(按照制造廠商的檢查步驟，執行廢氣再循環功能檢查)，這可以確認當控制電腦引導真空進入廢氣再循環閥時，廢氣實際地流進燃燒室。

波形結果：

發動機達到廢氣再循環工作的條件，控制電腦開始用變化的脈寬調制信號推動電磁閥，在加速時廢氣再循環特別高，在怠速和減速時，信號中斷閥關閉，不需要廢氣再循環，幾乎任何時候，只要條件符合，這個過程隨時都可能發生。可能產生的故障和可能觀察到判定性尺度的偏離是信號尖峰高?完全沒有信號，這可能是控制電腦故障，控制電腦的廢氣再循環控制條件沒有滿足或連線和插頭的故障。

許多汽車要在汽車開始行駛或無制動的駕駛中，才能進入廢氣再循環流動，否則控制電腦就給廢氣再循環電磁閥信號。

8.ABS電磁閥

這個測試程序幫助檢查控制ABS閥的防抱死制動系統電路的工作情況，在許多新型汽車上ABS防抱死制動系統是一個安全特征，ABS是一個閉環的電子控制系統，它可以完善在附著力減小時(例如冰或雨水路面)的制動性能ABS系統防止車輪滑移，在緊急制動時也能使司機較好的操縱控制汽車，ABS系統也明顯地減少了制動的的停車距離。

大多數ABS系統用常規制動部件，例如總泵、分泵、夾鉗或制動片及剎車油管、制動器等，除在常規制動系統部件以外，ABS系統還有車輪傳感器和電子控制模塊和液壓制動調節器(電磁閥)。ABS控制模塊接受車輪速度信號并去調節接近抱死狀態或滑移狀態的車輪制動壓力。當優化制動在有效狀態時，可以改善車輪牽引力，給司機提供較好的操作控制。

試驗方法：

按照能使ABS系統開始動作的需要駕駛汽車，找一條碎石路面或有冰和雨衣的路面幫助判斷是有益的，這會對試驗車輪抱死和ABS功能帶來方便。

確認波形幅值、頻率、形狀脈沖寬度等判定尺度是正確的，可重復的并且與被測的ABS電磁閥類型相一致。

波形結果：

當在示波器上分析ABS電磁閥波形的，用動態行駛ABS制動測試儀可能是很有幫助的，它可以幫助分析是ABS電器故障，還是機械或液壓制動系統的故障，但動態行駛ABS制動測試儀比較昂貴，而且不可能很容易地操作。

一旦ABS控制模塊起動電磁閥，波形就會開始變化，這些脈沖寬度調制電磁電磁閥電路波形看起來與燃油噴油器或廢氣再循環清洗控制電磁閥形相似。

當一個車輪抱死后開始滑移時，ABS控制模塊會開始驅動這個輪的ABS壓力電磁閥，這就調節了這個有問題的車輪制動能力。

觀察到可能的缺陷和判定性尺度的偏高是尖峰高度的變短(可能說明電磁閥線圈短路)或完全沒有信號(一條直線)，這可能說明ABS控制模塊的故障，ABS系統工作條件下不足(車輪速度等)，或是線路及插頭故障。

一些ABS系統只驅動電磁閥的線圈的負極端，還有一些ABS系統將控制驅動線圈的電源供給及接地兩端，這會在波形上升或下降沿處產生釋放尖峰，尖峰產生信號反應了ABS控制模塊驅動的是電磁閥的一端。

9.變速器換檔控制電磁閥

這個測試步驟幫助檢查控制電腦控制的自動變速電子換擋電磁閥或變扭器鎖止電磁閥的工作情況，這個測試程序也可以用于檢查電子控制壓力調節電磁閥。

傳統的自動變速器通過用液壓來改變齒輪速比，過去二十多年來，發動機、變速器和差速器發展成一組合的整體，被稱為動力傳動系統，今天的動力傳動系統--包括由電子控制的變速器，在使用調速器推動換擋閥以控制換檔時間的地方，現在在多數系統中，改為電磁閥控制換擋閥運動，許多復雜的液壓系統被高度尖端的電子控制系統的簡單執行器取代，控制電腦用直流開關信號去打開或關閉電磁閥或用脈寬調制信號去推動油壓控制閥。事實上，在控制電腦的控制下，這些電磁閥使自動變速器油流入離合器組件、伺服機構，液力變扭器鎖止離合器和其它功能部件。

電子控制使控制電腦自介紹變速器運行條件或顧客駕駛習慣，改變電子控制程序以改善變速感覺，或用一個開關去改變變速器換檔運行模式。

試驗方法：

在發生行駛性能故障的條件下試車，或者在試車中試驗所懷疑的換擋閥電路，變扭器鎖止電磁閥及油壓調節電磁閥。

對于直流開關的電磁閥，要確認幅值這個判定性尺度所懷疑變速運行故障是否適當。

對于用脈沖寬度調制電磁閥要確認幅值、頻率、和脈沖寬度判定性尺度對懷疑變速運行故障是正確的、可重復的和一致的。

用適當變速器油壓表去確認油壓以及同電磁閥控制流量受電磁閥控制信號的正確影響，這將幫助區別變速器機械部分和電器部分的故障，例如電磁閥粘住，變速器流動受阻，或內部油到泄漏。

波形結果：

一些系統用控制電源式電磁閥，其它系統電磁閥中有一根總是與電源相接。它靠控制接地電路去操作電磁閥。在檢查這些結果之前，先應確認檢查的是那種類型。

一旦控制電腦推動電磁閥，波形就會變化。在控制電腦推動之前，直流開關電源控制電磁閥波形將出現一條直線，當控制電腦推動電磁閥時波形上升到系統電壓值，接地控制的電磁閥工作方式相反，當控制電腦推動電磁閥的波形從一條等于系統電壓值突變到接地電壓。

翻閱制造廠商的修理資料，了解變速器電路的特殊功能控制方式，正確去理解假設有故障的電路是怎樣工作的，這對提高診斷故障的準確性和速度是會有幫助的。

可能產生的缺陷和可以觀察到判定性尺度的偏離是尖峰高度變短(這可能是變速器電磁閥線圈有短路)，或者沒有信號(一條直線)。這可能是控制電腦故障，控制電腦換擋條件不具備(轉換點，TCC鎖止等)或線路或插頭故障。

許多汽車的控制電腦被程序設定為不能進入某種功能狀態，例如鎖止離合器TCC的動作要等到發動機達到確定溫度和車速才能實現。