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快速诊断电路故障的技巧

2012-06-09  穴位经络...
快速诊断电路故障的技巧
作者:文/ Sam Bell 译/张京生  编辑:范颖   浏览:44次  下载PDF[16] 

在以前的一篇文章中我答应过要告诉大家一些有关电路故障诊断的技巧。这些技巧有的你们也许掌握了,有的你们也许还不知道或者早就遗忘了。但无论如何我敢肯定,这些技巧将对你有所帮助,使你在诊断车辆错综复杂的电路时不至出现手足无措的情况。

举一个现成的例子,Joe Sandow是我厂技术最好的技师,最近他给一辆奥兹默比 Alero车换了点火开关和钥匙。但过了一周这辆车又来了,车主说白天亮灯不起作用,自动空调也不听使唤了。返工在我厂里是很少有的,而Joe又是个高级技师,所以我感到很吃惊。按照我们一贯的做法,Joe又被派去修理那辆车。他去修理这辆车时已经是下午3点左右,很快他就诊断出是空调保险丝烧了,但直到下班时还没查出到底是哪个地方短路了。

第二天上午,由于总是烧保险丝,Joe 没办法只得向我借了个10A的断路器,他说短路的地方很有可能是在一条分线束里,这条线束在仪表台中央一个无法接近的支架后面。晃动那根线束时,短路现象时而出现、时而消失。当得知他已经用了5、6个保险丝后,我决定亲自过去看看。我让他在保险丝处接上了一个大灯(见图1),原因是大灯可以限制流经那条线路的电流,并且能够看出短路的情况是否出现。这样就不需要频繁地检查保险丝是否烧了,也不用去估计短路的情况何时出现,以便快速准确地找出问题。最终发现是收音机的地线和空调的火线绝缘层破裂了。

基本检查

理所当然,要先对全车的电器系统进行基本的检查。每条电路都是从电瓶开始然后又回到电瓶,所以检查电瓶的开路电压是一个很好的起始点。关闭所有的负载,测量电瓶两端的电压,看看是否为额定的 12.66V(在27℃时)。12.45V或再低一点的电压说明电瓶只有75%的存电量或充电不足( 见表1)。动手排除故障之前先要给储电不足的电瓶充电。正确的电容量测试方法能发现许多有故障的电瓶,将电容量测试和传统的负载测试结合起来能大大提高电瓶检查的可靠性。

给电瓶充满电后再进行一系列的基本检查是理想的做法。将数字式万用表的红色表针连到电瓶的正极柱上,再将黑色的表针接到启动机的正极柱上,选择万用表的直流电压测试和记录功能,打马达并读取万用表上的最高电压读数。以上所测的是电瓶正极电缆及其两端接柱的电压降。接下来,再将万用表的黑色表针连到电瓶的负极柱上,红色的表针连接到缸体上一个没有油漆的干净螺栓上,再次选择万用表的记录功能并像刚才一样打马达。立刻读取万用表上的最高电压,该电压就是负极端(接地端)的电压降。

打马达时,电瓶的正负极电路都承受着最大的载荷,根据以往的经验,这时查看一下电路的各连接处的电压降是否低于0.1V。通常情况下,启动机系统的电压降在电瓶正、负极导线端应该分别为0.2V,但有些车在正常情况下电压降可达0.45V。同往常一样,测试一下车况良好的车辆的数值,能使你在检查其它车时知道哪些数值是不正确的。

接下来再用数字式万用表检查下一个项目。黑色的表针放在电瓶的负极柱头上不动,将红色的表针连到发电机的外壳上(不要碰到皮带和皮带轮)。启动发动机并打开所有的电器负载,此时万用表上所显示的数值为充电系统接地端的电压降(如果发电机发电,万用表上的读数通常为负值,原因是发电机的外壳是车辆的接地源)。然后将万用表的两个表针分别连在发电机的B+螺栓和电瓶正极柱头上,检查一下充电系统正极端的电压降。

最后在电瓶处还有两项测试,将万用表的正极表针连到电瓶的正极柱头,负极表和外壳处连到负极柱头,使发动机以高于怠速的速度运转并将所有用电器都打开,读取有负载时的充电电压。紧接着选择万用表上的交流电压测试功能来读取交流纹波电压。大多数专家认为纹波电压高于200mV就需引起注意,但在我的记录中已知的正常的纹波电压可高达450mV。从发电机的B+螺栓和外壳处所获取的纹波电压读数还要偏高一些。

再选择万用表的直流电压测试功能,关闭所有的用电器,读取额定的充电电压。请注意,有些电脑控制的充电系统在没有负载的情况下可能不发电。遇到这种情况,只需把远光灯打开并使发动机的转速略高于怠速。如果遇见纹波电压高的情况,跨接一个电瓶再重新测试。因为电瓶可以起电容的作用,跨接一个电瓶能很大程度地降低纹波电压。如果纹波电压这时降低了,给电瓶充电后再测试一下。假如电瓶充电后,高的纹波电压还存在,就要把电瓶换掉。

如果排除故障需要从较远的地方而不是从发动机舱能获取已知是好的电源和接地点时,跳线盒就大有用武之地了(见图2)。

电压降测试

打马达时可以对OBD Ⅱ的诊断插座 (DLC)进行类似的快速检查。美国汽车工程师学会(SAE)的协议规定诊断插座的4号脚为底盘的接地线路,5号脚为传感器的接地线路。将数字式万用表的一个表针连到电瓶的负极桩头上,另一个表针连到诊断插座4 号脚,选择万用表的记录功能并打马达,这时所测的就是底盘(车身)接地电路的电压降,这个电压降最高不应该超过0.1V。

将连在诊断插座4号脚上的表针移到5 号脚上,这时所测试的是动力控制模块所用传感器接地线路的电压降。大多专家认为这个数值不应该高于0.05V。不过,事实再次证明,已知的正常的电压降可达0.05V。测试时一定要用尺寸合适的探针,以防把诊断插座的插脚撑大。如果没有合适的探针,可用背探式的方法,以免损坏诊断插座。

说到电压降的问题,我这儿还有一个方法。无论排除什么样的电器故障,用此方法都可以毫不费力地快速确定故障的根源是否电压降过高。这种方法就是利用一个标准的真空卤素大灯。我喜欢用中号的长方形H6545大灯,原因是它既便宜,又能买到,而且放在哪儿也不会滚动。找两根14号的电线,线的一端接上一对鳄鱼夹,另一端接上两个合适的插脚,这样就行了。

将两个鳄鱼夹分别夹到有问题的用电器的电源和接地线路上,然后打开该用电器。接下来,测试电瓶与大灯间的电压降,用近光时大灯可拉动约3.5A 的电流,远光可拉动约5A的电流。除了像启动机这样大电流的负载之外,一个或两个大灯丝也可以提供足够的线路负载来确定故障是否由过高的电压降引起。查看一下每条线路的最高电压降是否为0.1V,再看看总的电压降是否低于0.7V(正常电路和负极电路加在一起)。注意:这种方法不可用于电脑控制的装置上。

使用有源电路探测仪或类似的装置是另一种可采用的方法。将探测仪的电源线按照常规的方法接在电瓶上,把探测仪的开关置于“+”的位置使其探头带电,随后将探头连到接地电路上。如果接地电路能够传输高于5.5A的额定电流,那么探测仪内置的断路器就会断开。合上断路器并把开关置于 “-”位置,采用背探式的方法探测电路的供电端。像上述一样,超过5.5A的负载就会使断路器断开。

有源电路探测仪的多种功能

有源电路探测仪同样也可用于检测有故障的电器装置,例如你需要驱动一个活性炭罐电磁阀,而你的检测电脑又不具备双向控制功能,如果这个活性炭罐电磁阀跟其他大多数车一样,那么当点火开关打开后它就始终有电。将探测仪的旋钮置于“-”的位置就可以暂时使电磁阀导通。或者用一根辅助接地线使电磁阀长时间导通,不过一定要连到正确的线路上。要记住点火开关打开时,电磁阀上的两根线都有电。

图3中的两个数字式万用表一个接在活性炭罐电磁阀的一个插脚上,另一个接在另一个插脚上。此时,点火开关打开,发动机不发动。因为电磁阀没有导通,所以两个表上的读数基本上一致。查一查电路图,以确定哪端是电脑控制的接地端。或者拔下电磁阀的插头,量一下各插孔,从而区分出电路的两端。

对于检测其他的电器设备来说,这种多用途的探测仪也管用。设想,一辆车的尾灯有故障,故障现象是踩刹车时仪表板上的转向指示灯亮,而尾灯莫名其妙地发暗光。给刹车灯泡的外壳提供一个接地电路(探测仪的开关置于“-”的位置),如果刹车灯亮了,你就得排除接地不良的故障。

把电路标记出来

到目前为止,我们只讨论了一些简单的电路。众所周知,为了使汽车各系统的工作趋于更加自动化,汽车生产厂商们采用了越来越多的复杂电路系统。很多情况下,首先需要把相关的电路部分打印出来。为了方便起见,可用荧光笔把不同部分的线路标记出来。例如在图4 中,我用红色标出冷却风扇电路的电源部分,用绿色标出接地部分,用橘黄色标出风扇的低速控制部分,用蓝色标出高速控制部分。

为了提高故障诊断的效率,对电路的相应部分始终要用同一种颜色(至少是对电源和接地部分)。要找出线路的重要部分,这样才能使复杂的电路变得简单。在急急忙忙动手干活儿之前,花几分钟的时间分析一下电路。在这个例子中,所有的继电器都共用一根电源线。因此,只要任何一个继电器的插脚有电,就说明主继电器和保险丝是好的。这样的话,可以从方便的地方查起,也就是从好接近的继电器插头查起。

行之有效的测试手段

说到测试手段,我有一个很管用方法。当需要测试某一特别的线路时,不管是测量其电压降或采集其波形,用“单丝引出法” 都没问题。如图5所示,用一根细铜丝插入连接线路的插座中,用袖珍起子将细铜丝沿插座的外壳弯曲。将插头插到插座上后,这根细铜丝就是一根可靠的背探式引线了。这样做既不会损坏防水接头的密封圈,也不用破线路的绝缘材料。

信号注入

遇到老是烧保险丝的情况时可以采用这种方法。首先,查看一下与这个保险丝有关的电路图。接着先从容易的做起,拔下最好拔的电器装置或分线束。如果还是烧保险丝,就用故障追踪仪。这种仪器(见图6)采用信号注入的方式将很弱的无线电信号注入到被测电路中。当信号接收机接近到被测线路时就会发出蜂鸣声。尽管使用这仪器需要一定的经验,但它却有助于找出短路或开路的地方,无需解开包扎得很牢固的线束。注入的无线电信号不是很强,它不能穿透厚的结构。所以有些地方还需要用人工的方式检查。即使如此,用这种仪器仍然能节省很多时间。

各个击破

排除间歇性短路故障(不时地烧保险丝) 时,或许可以按照“各个击破”的方法去做。大多数保险丝所保护的电路都不止一条,在有些情况下,从经过保险丝的子线束中又会分别引出另外的线路。而在另一情况下,从线束的分线处又会分出许多到不同地方去的线路。简而言之,通过在分支电路上串接带插座的保险丝,就可以找出到底是哪条电路造成保险丝烧毁的。我通常都用比总额定值小一号的保险丝,这就可以在不影响其他分支电路的情况下先烧小号的保险丝。另一种做法是拔下烧了的保险丝,用万用表测量保险丝输出端对地的电阻,顺着线路向下,一边测量一边插下各分线束的插头,直到找出短路的线路。

当分支线束的供电部分处在不易接近的位置时,你或许想先用“摇晃测试法”来测测。多年前福特公司开始推荐用“摇晃测试法”诊断间歇性行驶故障时,该方法就引起了广泛的注意。其做法是,抓住线束的某个部分用力晃动几下线束,迄今为止这种方法仍然行之有效。对于间歇性的故障也可以用电吹风低速加热或冷却怀疑有问题的部件的方法进行诊断。图7中这种冷、热型的吹风机最初是用于检查温控阻风门上的,现在仍然有用。如果作业的地点是在发动机舱,别忘了检查一下发动机和变速器的支撑部分是否松动。发动机运转时,支撑部分松动会使线束过度绷紧而损坏。

代用保险丝

对付老是烧保险丝的线路,我还有一个好主意。具体做法是:把故障电路的保险丝换成一个大灯,这样可以将线路总的电流控制在大灯所用电流的范围内。用老式的 H6545真空卤素大灯,近光时可将电流限制在3.5A的范围内,远光时5A,远近光齐用时是8.5A,大灯通过故障电路的短路处接地。所以,只要断开有问题的线路部分,大灯就会灭掉。有些技师喜欢用一个蜂鸣器与大灯并联,只要短路的现象一出现就可以听到蜂鸣声。

于无声处听声音

对于点火开关掉后寄生电流过高的故障也有一个方法。具体做法是:将电流钳夹在适当的位置上,逐个拔保险丝,直到找出与寄生电流过高有关的那个元件为止。接下来将车门和车窗全关上,并把车停在车间或停车区一个最安静的地方。将那个保险丝插上再拔下,同时仔细地听有什么动静。通常,一旦听见声响就可以将有问题的部件找出来。

多角度考虑问题

有时,诊断故障的方法需要变通一下。请分析下列故障:一辆1995款的沃尔沃850 汽车,该车的ABS和牵引力控制系统的故障指示灯亮了,故障码显示为“右后轮速度传感器有故障”。这种传感器是两线式的拾波器,装在紧靠信号轮的地方。接上合适的检测电脑进行试车时,发现右后轮速度传感器的参数在整个试车过程中都与其他车轮的传感器一样。清掉故障码后再试,故障立刻就会出现。下一步该怎么办?

或许这时你会选择用示波器或至少是数字式万用表。考虑到这只是简单的感应式速度信号,所以你选择交流测试模式。当助手以相同的转速转动两个后轮时,示波器上两个传感器的波形没什么区别。交流频率和幅值也很正常,故障究竟是什么原因引起的呢?

如果不是用示波器观察传感器的直流电 压就不可能看出问题。右边的传感器上有一个约7V的偏置电压。事实上这个偏置电压是正常的,它由ABS的控制模块发出并送往各车轮的传感器。控制单元的低温焊接点中有一个虚焊,使得偏置电压无法送到右后轮的传感器。正是由于缺少这个偏置电压,才导致ABS和牵引力控制系统的故障灯亮起。换一个翻新的控制模块就能解决这个问题,也可将模块线路板上的虚焊重新焊一下。

将示波器置于交流耦合的模式细看电压和电流的变化,这种从几个方面观察信号的方法有助于确定电机是否工作正常。交流和直流的波形还可以显示出过高的噪声源。

波形分析

通常情况下,没什么方法可以替代查看已知是正常车辆的参数的方法。只有知道什么是正常的参数,才能分辨出什么是有问题或不正常的参数。

用电流钳测试电流波形时顺便也看看电压信号。有几点忠告要记住:

·注意电流波形的上升沿,只要上升沿呈垂直状,就说明有短路的情况。

·将你所知道的喷油嘴波形运用到其它电磁阀的波形检测中,它们总体的波形非常相似。

·在电磁阀电流波形的上升沿和下降沿中,应该能看到针阀运动时所产生的波形隆起。如果波形中没有这些隆起,很可能是电磁阀卡住了。

·如同前面提到的那样,用交流耦合的方式查看电机的电流波形可以分析出电机工作是否正常以及还能用多长时间。

·用直流耦合可以看出电机工作时负载的大小。

接地原则

不良的接地可能造成许多看似偶发的故障,不管什么时候只要一辆车同时出现了许多电器问题,那么一开始就应该将注意力集中到接地电路上。例如,发动机接地不好有可能造成打马达时马达的转速慢,而动力控制模块接地不良则会导致参考电压一直为 12V或氧传感器的偏置电压达到5V或更高。

聪明的主意

一个朋友告诉我了一个他所喜爱的小窍门:用眼睛诊断电器故障。发动一辆马达不好使的车时,打开大灯并观察它们。如果大灯在打马达的过程中始终都很亮,那么问题很有可能不在马达本身而是在它的控制电路上。诊断电动窗的故障时,按下电动窗的开关并观察室内灯,如果室内灯变暗就说明电机有电流通过,因此故障的原因就不是开关不良或线路开路。动手干活儿之前,从驾驶员座位处也能知道许多情况。

混合动力汽车诊断注意事项

如果没有接受过维修混合动力汽车的培训,那么记住:只有符合CAT3标准的仪表和连线才能用于检测这种车的高压电路。要戴上正确的防护手套,这些防护手套的内层手套上标有所能耐受的电压。这种手套是为高压输电线架线工带电作业时所设计的。外层手套用来保护内层手套,以防被尖硬物刺穿。

各种小窍门

最后,还有些快速、准确诊断电路故障的小窍门:

·绝缘脂有助于隔绝湿气并使接头拔插容易。

·Stabilant 22或类似的产品能有效地提高各种电器接头的可靠性,但决不能用于氧传感器的线路上。这种液体在有很小电压降的情况下能把非导体变成导体。这种有用的特点不适合氧传感器,原因是它影响氧传感器的线路并完全改变其工作性能。

·对于受损的绝缘体来说,干净的指甲油或液体电胶带要远比常温硫化的硅胶带好。硅胶带中含有醋酸,它能使所保护的线路很快老化。

·用热缩管,特别是3:1或更高比例的热缩管包扎受损

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