每天診斷 15：

PicoScope 汽車示波器和寶馬 M3 電液變速箱控制

當(dāng)我們?cè)谄�車維修行業(yè)做到一定級(jí)別時(shí)，應(yīng)該學(xué)會(huì)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候說“不”，但有時(shí)候，我們還是忍不住去做一些我們感興趣的維修工作。最近我就接收了一輛2003 寶馬M3，該車有兩個(gè)警告燈點(diǎn)亮，據(jù)車主反映，車輛無法換擋。這輛車的變速器為寶馬SMG，說句實(shí)話，對(duì)于這種變速器，我只能說自己知識(shí)有限了。我之前聽過一些車主為了修好愛車而花了很多錢的故事。其實(shí)，這種維修工作應(yīng)該交給寶馬汽車公司的經(jīng)銷商或者獨(dú)立的專業(yè)機(jī)構(gòu)來做，但是樂于攻關(guān)的性格還是驅(qū)使我投入到了該車的故障診斷和維修中。

經(jīng)過全面的診斷掃描，我發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)顯著的故障碼。DEM（數(shù)字式汽車電子或者發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)）儲(chǔ)存了如下的故障碼并做了解釋：“ＳＭＧ變速箱故障導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈點(diǎn)亮”。ＳＭＧ（序列式手動(dòng)變速箱）系統(tǒng)則儲(chǔ)存有以下的故障碼：“P1717 液壓泵電動(dòng)機(jī)工作超時(shí)”。

寶馬汽車公司的ＳＭＧ變速箱實(shí)質(zhì)上是帶有電子液壓控制系統(tǒng)的手動(dòng)變速箱，該系統(tǒng)是在寶馬威廉姆斯車隊(duì)一級(jí)方程式賽車的技術(shù)上發(fā)展起來的。

當(dāng)我們考慮從事這種診斷維修工作是否值得時(shí)，權(quán)衡顧客和車輛本身顯得非常重要。如果車主會(huì)因?yàn)榘嘿F而耗時(shí)的測(cè)試和維修而突然叫停，那么開始維修工作顯得毫無意義。如果他們屬于那種想在周末就拿到車并嚴(yán)格限制預(yù)算的人，那么也沒必要進(jìn)行維修工作。這輛車的主人將離開這里，然后在阿布扎比待上幾個(gè)星期，此外他強(qiáng)烈要求“把車修好！”，并且不計(jì)較維修費(fèi)用。雖然車主知道修好這輛車可能需要昂貴的費(fèi)用，但是我們?cè)诖_保零部件按需安裝方面還是感到了很大的壓力。

值得慶幸的是，我們所使用儀器的診斷能力已經(jīng)達(dá)到了經(jīng)銷商的水平，而且我們擁有一個(gè)優(yōu)秀的技術(shù)信息系統(tǒng)，如果我們檢測(cè)到的故障信息是該系統(tǒng)已有的，那么這個(gè)系統(tǒng)就能減少我們很多的工作量。我們檢查了控制單元軟件的版本，并發(fā)現(xiàn)軟件可以更新至新發(fā)布的版本。最近幾年出現(xiàn)的錯(cuò)誤診斷很大一部分是與軟件更新有關(guān)，嚴(yán)格的參數(shù)控制也會(huì)使檢測(cè)系統(tǒng)讀到故障信息，但控制參數(shù)卻可以被系統(tǒng)開發(fā)商改變。我們于是更新了儀器關(guān)于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器控制系統(tǒng)的信息。我們還進(jìn)行了其他的系統(tǒng)測(cè)試，并更換了液壓泵繼電器（參考故障查找指南）。其實(shí)，我倒不覺得繼電器會(huì)與液壓泵的超時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)故障有關(guān)系，不過另一方面，耗費(fèi)10英鎊（大約16美元）更換一個(gè)直接負(fù)責(zé)起動(dòng)液壓泵的部件，這也沒什么不合理的。

我們對(duì)這輛車做了一個(gè)星期的路試試驗(yàn)，期間再也沒有發(fā)生故障了，于是車主的姐夫過來取走了車。離開不到十分鐘，他開著車返回了我們修理廠，原來車子又發(fā)生同樣的故障了。對(duì)于這種間歇性故障，哪怕是最專業(yè)的維修工也會(huì)感到不自信！我只能對(duì)這輛車進(jìn)行更多的測(cè)試了。

這次我打算檢查蓄壓器的殘余壓力，這可以通過故障診斷工具的自動(dòng)測(cè)試方法測(cè)量。待液壓系統(tǒng)泄壓后，我讀取到了蓄壓器的殘余壓力值。試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果為32 bar，而其額定最小值為29 bar。系統(tǒng)油壓的變化過程也是正常的，其從50 bar變化到70 bar所耗時(shí)間大約是20秒（系統(tǒng)油壓在這兩個(gè)值間循環(huán)）。

我非常幸運(yùn)地得到了一輛與故障車輛完全一樣的車，這樣就可以從無故障車上讀取一些有用的數(shù)據(jù)了。當(dāng)處理復(fù)雜而不常見的故障時(shí)，這種方法顯得十分有用，對(duì)于這次維修來說也同樣重要。剛開始我只做了一些基本的比較，如油壓的建立和衰減時(shí)間比較，這可以用秒表實(shí)現(xiàn)“現(xiàn)場(chǎng)比較”。由于不能從中得到任何確定性的結(jié)論，我開始尋找其他新方法。如果要在非常短的時(shí)間內(nèi)觀察液壓泵的工作性能，那么只能依靠示波器了。在液壓泵工作壓力從0 bar升至80 bar的過程中，我利用示波器捕捉液壓泵的電流信號(hào)，并將其與無故障車輛的電流信號(hào)進(jìn)行比較。真希望能從這次測(cè)試中得到確切的診斷信息！

下圖所示是液壓泵的電流信號(hào)，其采樣時(shí)間為20秒（屏幕時(shí)間軸），縱坐標(biāo)的范圍是20安培。

圖1：故障車信號(hào)

圖2: 正常車信號(hào)

對(duì)比兩張信號(hào)圖，我們可以馬上發(fā)現(xiàn)兩個(gè)顯著的區(qū)別。首先，無故障車輛80 bar油壓的建立時(shí)間（可以從診斷工具讀出數(shù)據(jù)）大約比故障車輛所用時(shí)間快8秒。第二，故障車輛液壓泵的電流信號(hào)在縱坐標(biāo)方向上有點(diǎn)“凌亂”，無故障車輛的電流信號(hào)在縱坐標(biāo)方向上的范圍則比較狹窄（圖2）。這些差別很有可能是故障引起的，因此我們有必要將信號(hào)放大， 以了解清楚信號(hào)的變化情況。

在我們放大信號(hào)觀察之前，有點(diǎn)需要強(qiáng)調(diào)的，當(dāng)我們比較兩輛汽車的診斷參數(shù)時(shí)，必須保證兩輛汽車每一次的測(cè)試環(huán)境都是一致的。在進(jìn)行液壓泵電流信號(hào)的測(cè)試前，這兩輛汽車都已經(jīng)停放了幾個(gè)小時(shí)，因此它們的系統(tǒng)油壓都已經(jīng)衰減為零。同樣重要的是，系統(tǒng)液壓油的溫度都已經(jīng)穩(wěn)定在環(huán)境水平，因?yàn)楸容^兩輛有不同液壓油溫度的汽車的油壓建立時(shí)間顯得沒有任何意義。此外，液壓油的粘度不僅有可能影響到油泵建立油壓的能力，還會(huì)影響到液壓油泄露或者經(jīng)過不同執(zhí)行機(jī)構(gòu)、閥件和電磁線圈的時(shí)間。

現(xiàn)在讓我們進(jìn)一步觀察上面獲得的電流信號(hào)吧，不過這次我將信號(hào)放大了512倍（水平方向）。

圖3: 放大的故障車信號(hào)

圖4：放大的正常車信號(hào)

在上面的兩張信號(hào)圖中，我將橫坐標(biāo)軸放大（X532）到能看到單個(gè)的電流信號(hào)，這些電流信號(hào)跟液壓泵電動(dòng)機(jī)換向器環(huán)的每一部分均有聯(lián)系。根據(jù)故障車輛放大的電流信號(hào)圖（圖3），我們可以看到一個(gè)奇怪的特征在每次循環(huán)中都會(huì)出現(xiàn)，而且還是整個(gè)波形的一個(gè)周期。與無故障車輛的穩(wěn)定信號(hào)相比（圖4），我們可以看到問題所在了。

剛開始我并不清楚信號(hào)波動(dòng)是液壓泵電動(dòng)機(jī)的問題，還是液壓系統(tǒng)其他地方存在故障。會(huì)不會(huì)是損壞的閥座導(dǎo)致液壓泵電動(dòng)機(jī)的載荷不均勻，而使電流曲線變得不規(guī)則呢？無論如何，更換這個(gè)部件需要花費(fèi)1700英鎊（大約2700美元），而假設(shè)不一定是真正的故障原因。

故障車輛的波形圖中有一條很重要的線索。你也許已經(jīng)注意到了，那就是電流信號(hào)在換向器段階段是平底的。這個(gè)信號(hào)特征在整個(gè)波形中不斷重復(fù)出現(xiàn)，而且在循環(huán)電流的每一處，它的傾斜角都是一樣的。這非常重要，因?yàn)樗鼘㈦娏餍盘?hào)的上升和下降與液壓電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)位置聯(lián)系起來了。這也說明電流信號(hào)的上升和下降是由液壓電動(dòng)機(jī)或者液壓泵本身引起的。

在這些診斷信息的指導(dǎo)下，我訂購了一個(gè)新的部件，將其安裝到系統(tǒng)并開始供油，我再次捕捉液壓泵電動(dòng)機(jī)的電流信號(hào)，以確定故障已經(jīng)排除。如你所見，變速器的電控液壓系統(tǒng)現(xiàn)在和無故障車的一樣了。

圖5：修理過的車信號(hào)

圖6放大的修理過的車信號(hào)

是時(shí)候做下總結(jié)了。

這輛寶馬M3已經(jīng)交到車主那里一段時(shí)間了，他也寄來信件表達(dá)他的感激之情。這輛車的性能與故障時(shí)相比有了很大的改善，我覺得我們所更新的軟件有著一部分功勞。

汽車示波器在如今的維修工作中是必不可少的，我們這個(gè)維修案例只是其應(yīng)用的一個(gè)縮影。它可以提供非常有力的診斷依據(jù)，而且可以檢查維修是否正確。在本次維修中，單單是零部件就花費(fèi)了1470英鎊（大約2300美元）+增值稅。因此靠“最好的假設(shè)”來做診斷維修工作，更換零部件的費(fèi)用就顯得力不從心了，而Pico示波器在這方面總能發(fā)揮了它的重要作用。如果沒有示波器中提供的診斷信息，我應(yīng)該不會(huì)訂購這些零部件，我也不太相信經(jīng)銷商會(huì)深入的探究這個(gè)故障。

擁有Pico示波器僅僅四年而已，我之前也沒有任何使用示波器的經(jīng)驗(yàn)，但是擁有一部示波器的好處是非常明顯的。Pico示波器能夠在非常長(zhǎng)的時(shí)間軸上采集信號(hào)，然后對(duì)信號(hào)進(jìn)行巧妙的處理，以便我們查看關(guān)鍵的細(xì)節(jié)，這讓我覺得非常了不起。如果你想接受現(xiàn)代維修工作的挑戰(zhàn)并領(lǐng)先一步，Pico示波器是你毋庸置疑的好幫手。

其它輔導(dǎo)資料 >