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关于同步,打破沙锅也要问到底!

 时龙飞 2017-02-08

同步是电喷发动机非常重要的一个概念,对发动机的工作起到决定性的影响,小到影响发动机的性能,大到影响发动机能否正常起动。同步问题是一个非常复杂的问题,大的方面来讲涉及到机械和电路两块,排查起来需要考究的比较多,不像信号超限之类的电路故障,一个万用表就可吃遍天下,必要时需要专业的示波器辅助排查。今天小轨带大家看一则案例。

一辆江铃四缸机,配德尔福系统。现出现如下故障现象:起动正常,很好起动;加速到3000转时,转速会突然掉下来,转速异常波动。下图是采集的数据流的照片:

重点看看标红的数字前后,转速突然从3100转掉到1000转,随即又上升到3100,之后转速又下来。只要发动机一上3000转,这种现象就会发生。


连接诊断仪读取故障码如下:

0371  相位信号故障(飞轮边缘与相位传感器太靠近,间隙错误)

0372  相位信号故障(飞轮缺少齿圈或异常)


从故障码看就是同步的故障。同步的故障无非以下几点:线路、传感器、信号盘、安装间隙、相位关系、信号干扰等。


1

检查线路无异常、接插件接触稳定,没有磨损锈蚀等;曲轴传感器已在别的修理厂更换过,考虑能正常着车,怀疑是轻微的相位偏差(皮带轮的定位销有问题)或者信号干扰,直接上示波器采集信号。


2

下图该故障车怠速时的信号波形,图一:

图一

单从这张图,看不出同步相位是否正常,必须有个正常信号对比。维修师傅联系了一个正在维修同款车型的师傅,帮忙采集该正常发动机怠速时的同步信号如下,图二:

图二

如果对示波器不了解,可能看不出问题,实际上这两个图中包含了很多信息,小轨以提问的方式,给大家解释这两张图中比较关键的信息。


1)图一中,凸轮轴信号的幅值大概是多少?曲轴信号的幅值是多少?

在显示屏上,有很多网状格子,这个网状的格子就是代表具体的数值。左小角有一个黄色的CH1=5.00V,表示黄色通道的信号,每格对应的信号电压是5V;如果显示的是CH1=10.00V,表示每格对应的信号电压是10V;同理蓝色的表示蓝色信号每格对应的电压是多少。


图中我们可以看到黄色的曲轴信号大概占两格,信号幅值就是10V;蓝色的凸轮轴信号占一格,信号幅值就是5V。


2)图二中,凸轮轴信号的幅值大概是多少?曲轴信号的幅值是多少?

这个图比图一好辨别,显示区域的下方有相关的参数,黄色字体的代表黄色通道信号的,蓝色字体的代表蓝色通道信号的。同时该显示区域也有格数,最下方有每格代表的电压值。


Vmax代表采样信号的最大值(和基准相关)

Vmin代表采样信号的最小值(和基准相关)

Vpp代表采样信号的幅值(和基准无关)

Duty Cycle代表采样信号的占空比

F代表采样信号的频率。


可见,该图中曲轴信号的幅值是60V,凸轮轴信号的幅值是5.4V。


其实图一也可以显示出相关参数,要在示波器上调节。


3)采集图二的信号时,此时发动机的转速是多少?

我们之前讲过怎么用万用表测不同转速下曲轴和凸轮轴传感器的频率,用来校验信号是是否正常;同理,我们也可以根据频率反推转速。


不知道的,再回去复习复习。

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曲轴信号58齿,频率为791Hz时,发动机的转速为791×60÷58=818rpm


4)图一和图二的相位关系是否一致?

初看两个信号好像不一样,对齐曲轴的信号后,发现凸轮轴的信号正好是相反的,实际上两者的相位一样。这个是因为采集信号时候选择的基准不一样。用示波器采集信号的时候,一个探头上有两个接头,一个接是被测信号,一个接是基准信号。这两个线如果接反了,显示屏上的波形就会翻转。如果把测量凸轮轴信号的两个线束反接,就会出现下图的波形(理论波形,非实测),和图一的波形是一样的。

通过上述对比,确认同步相位没问题。解释完了这个波形,我们接着维修师傅的排查步骤往下走。

3

采集故障车3000转左右时,同步信号波形如下:

曲轴信号的幅值约为25V;

采集正常车3000转左右时,同步信号波形如下:

曲轴的信号幅值约为106V。

4

到了这一步,基本已经找出问题所在了。相位正常,但是信号强度太弱了,只有正常车子的1/4左右。磁电式转速传感器以磁电感应为基本原理来实现转速测量的。磁电式转速传感器由铁芯、磁钢、感应线圈等部件组成的,测量对象转动时,转速传感器的线圈会产生磁力线,齿轮转动会切割磁力线,磁路由于磁阻变化,在感应线圈内产生电动势。

感应电动势也就是我们说的信号电压,其幅值与传感器、转速以及安装间隙相关:

V=k*(n/d)


V感应出的信号电压;

K传感器相关参数,定值;

n发动机转速;

d安装间隙。


从这个公式可以看到,转速越高,信号电压越大;安装间隙越小,信号电压越大。现在感应出的信号电压幅值较小,要么是传感器故障,要么是转速太慢,要么是安装间隙太大。

5

维修师傅发一个原厂的曲轴传感器,对比两个传感器:

发现,别的修理厂更换的传感器比原厂的稍微短了一些。更换原厂传感器后试车,一切正常故障完美解决。

1、这个故障案例看似简单,换个传感器就好,可能有些师傅维修的时候,看报的曲轴的故障就直接换传感器了,换了就好,但是具体是什么原因什么原理并不清楚。但是这位维修师傅却不这么想,他一定要找出问题的根本原因,因此花了这么长时间。小轨在和他交谈的过程中,也切身感受到这一点,知其然更要知其所以然。

2、小轨也碰到其他一些曲轴以及凸轮轴转速传感器安装间隙引起的发动机难启动或者工作异常,如怀疑是安装间隙不合适,可以对传感器进行轻微调整。

传感器的正常安装间隙为0.5-1.5mm,塞尺测量,不要目测。打磨尺寸不要超过0.5mm。


3、同步的故障小轨一直在强调,因为这个非常重要,而且排查不像普通的电路或者油路排查,影响因素太多,有时需要专业的工具。本周小轨做一个和同步相关的原创集锦(请查看下方原创集锦),希望在维修中能助大家一臂之力。


感谢共轨之家会员广西潘良源先生提供的案例素材。


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