汽车喷油驱动器分类及波形特征分析

喷油器的驱动器简称喷油驱动器。除了关断电压峰值的高度以外，喷油器本身并不能确定其自身波形的特点，而开关晶体管和喷油驱动器才能确定大多数波形的判定性尺度。喷油驱动器由控制模块（PCM）里的一个晶体管开关及相应电路组成，它开闭喷油器，不同类型的喷油驱动器产生不同的波形，一共有四种主要的喷油驱动器类别，另外还有一些是四种驱动器类型的分支，这四种主要类型的喷油驱动器是：

①饱和开关型。

②峰值保持型。

③脉冲宽度调制型。

④PNP型。

其中博世峰值保持型有两种类型，PNP型也有两种类型。了解了这4种主要喷油驱动器的波形，就可以认识和解释任何汽车喷油驱动器的波形了。

二、喷油驱动器的测试

掌握如何解释喷油驱动器波形的技巧（确定开启时间、参考峰值高度、判定喷油驱动器好坏等），对汽车行驶能力和尾气排放方面故障的修理是非常有价值的。通常，喷油驱动器开启时间的数据资料是非常难找到的，所以当要判定喷油驱动器波形是否是正确的时候，一个标准的参考波形是非常有用的。

在喷油驱动器参考波形的开启时间上有一个基本标准，但必须给出影响喷油时间的相关资料，因为知道一个孤立的喷油驱动器的开启时间（从参考波形中读出的），本身并没有太大的意义。除非它是同样的发动机型号系列、同样的温度和发动机转速、同样的进气真空度以及其他因素完全相同的条件下，才能对比判断，否则就不能直接参考。

喷油驱动器波形的峰值高度也是一个非常有价值的诊断资料。只要参考波形是在“示波器峰值检测”方式下测得的，那么直接参考喷油驱动器波形的峰值高度也就非常有用。这是因为峰值检测模式可以正确地显示峰值高度，而标准的取样模式由于采集数据速度比较慢，而不能准确地去采集峰值顶点的数据，因此显示的峰值高度比实际高度低。喷油驱动器峰值高度是很重要的参数，因为它通常与喷油驱动器的感抗成正比。

同样，一些采样速度低的发动机分析仪，在喷油驱动器波形尖峰上、点火初级波形和点火次级波形的尖峰上会出现不一致的情况。下面就4种主要喷油器类型分别加以介绍。

1.饱和开关型（PFI/SFI）喷油器驱动器波形分析

饱和开关型喷油驱动器（见图3-1）主要在多点燃油喷射系统中使用，这种形式的喷油驱动器用于组成顺序喷射的系统中，在节气门体燃油喷射（TBI）系统上应用不多。

图3-1 喷油器结构图

从饱和开关型喷油驱动器的波形上读取喷油时间是相当容易的，当发动机控制模块（PCM）接地电路接通后，喷油驱动器开始喷油，当控制模块断开控制电路时，电磁场会发生突变，这个线圈突变的电磁场产生了峰值，汽车示波器可以用数字的方式在显示屏上与波形一起显示出喷油时间。

（1）喷油器测试步骤 起动发动机，以2500r/min转速保持2～3min，直至发动机完全热机，同时燃油反馈系统进入闭环，通过观察示波器上氧传感器的信号确定这一点。

图3-2 饱和开关型（PFI/SFI）喷油器波形及分析

关掉空调和所有附属电器设备，让变速杆置于驻车档或空档，缓慢加速并观察在加速时喷油驱动器喷油持续时间的相应增加。

（2）饱和开关型喷油器波形分析说明 饱和开关型喷油器波形分析如图3-2所示。

①从进气管中加入丙烷，使混合气变浓，如果系统工作正常，喷油驱动器喷油时间将缩短，这是由于排气管中的氧传感器此时输出高的电压信号给发动机ECU，试图对浓的混合气进行修正的结果。

②造成真空泄漏，使混合气变稀，如果系统工作正常，喷油驱动器喷油时间将延长，这是由于排气管中的氧传感器此时输出低的电压信号给发动机ECU，试图对稀的混合气进行修正的结果。

③提高发动机转速至2500r/min，并保持稳定，在许多燃油喷射系统中，当该系统控制混合气时，喷油驱动器的喷油时间性能被调节（改变）得从稍长至稍短。通常喷油驱动器喷油持续时间在正常全浓（高氧传感器电压）至全稀（低氧传感器电压）0.25～0.5ms的范围内变化。

如果加入丙烷或造成真空泄漏，然后观察喷油驱动器喷油时间的变化，当喷油时间不变化，则氧传感器可能损坏。如果氧传感器或控制模块不能察觉混合气的变化，那么喷油驱动器的喷射时间就不能改变，在检查喷油驱动器喷射时间之前，应该先确认氧传感器是否正常。

当燃油反馈控制正常时，喷油驱动器喷射时间会随着驾驶条件和氧传感器输出的信号变化而变化（增加或减少），通常喷油驱动器的喷射时间大约在怠速时的1～6ms，到冷起动或节气门全开时的6～35ms变化。

与驾驶状况的要求相比，氧传感器输入电压对喷油驱动器喷射时间的影响相对要小。与输入电脑参数相比，氧传感器的输入电压对控制的作用，更像“燃油修正”程序。喷油驱动器喷射时间大多数是用空气流量计或进气压力传感器、转速和其他控制模块输入信号计算出来的，输入控制模块的氧传感器电压信号是为了提高催化剂的效率，虽然氧传感器在喷油驱动器上只是相对小地改变脉冲宽度，这样小的变化就可以区别出行驶性能的好坏，以及排放试验的通过或失效。

匝数较少的喷油器线圈通常产生较短的关断峰值电压，或甚至不出现尖峰，关断尖峰随不同汽车制造商和发动机系列而不同。正常的范围是30～100V，有些喷油驱动器的峰值被钳位二极管限制在30～60V，可以用尖峰上的平顶代替顶点来确认峰值，在这种情况下匝数少的喷油器线圈并不减少峰值的高度，除非它的线圈匝数太少了。如果所测波形有异常，则应更换喷油器。

2.峰值保持型（TBI）喷油驱动器波形分析

峰值保持型喷油驱动器应用在节气门体（TBI）喷射系统中，但有少数几种多点喷射（MFI）系统，像通用的2.3L QUAD-4发动机系列、土星1.9L和五十铃1.6L亦采用峰值保持型喷油驱动器，安装在控制模块中的峰值保持喷油驱动器被设计成允许大约4A电流供给喷油器线圈，然后减少电流至最大约1A。

（1）峰值保持型喷油器波形测试步骤 与饱和开关型（PFI/SFI）喷油器的波形测试方法相同。

图3-3 峰值保持型喷油器的波形及分析

通常，一个电磁阀线圈拉动机械元件做初始运动，比保持该元件在固定位置需要多4倍以上的电流，峰值保持驱动器的得名是因为控制模块用4A电流打开喷油器针阀，而后只用1A电流使它保持开启的状态。

（2）峰值保持型喷油器的波形及分析说明 峰值保持型喷油器的正确波形及分析说明如图3-3所示，从左至右，波形轨迹从蓄电池电压开始，这表示喷油驱动器关闭，当控制模块打开喷油驱动器时，它对整个电路提供接地。

控制模块继续将电路接地（保持波形踪迹在0V）直到检测到流过喷油驱动器的电流达到4A时，控制模块将电流切换到1A（靠限流电阻开关实现），电流减少引起喷油驱动器中的磁场突变，产生类似点火线圈的电压峰值，剩下的喷油驱动器喷射时间由控制模块继续保持工作，然后它通过完全断开接地电路而关闭喷油驱动器，这就产生了第二个峰值。

当控制模块接地电路打开时，喷油器开始喷射，当控制模块接地电路完全断开时（断开的峰值最高在右侧）喷油器结束喷射，这时读取喷油器的喷射时间，可以计算控制模块从打开到关闭波形的格数来确定喷射时间。

图3-4 发动机在极浓的混合气下运转时的喷油器波形

波形的峰值部分通常不改变它的喷射时间，这是因为流入喷油器的电流和打开针阀的时间是保持不变的，波形的保持部分是控制模块增加或减少开启时间的部分，峰值保持喷油驱动器可能引起下列波形结果：

①加速时，将看到第二个尖峰向右移动，第一个保持不动。

②如果发动机在极浓的混合气下运转，能看到两个尖峰顶部靠得很近，见图3-4，这表明控制模块试图靠尽可能缩短喷油器喷射时间来使混合气变得更稀。

在有些双节气门体燃油喷射系统中（通用汽车车型和一些五十铃车型），在波形的峰值之间出现许多特殊的振幅式杂波，可能表示发动机ECU中的喷油驱动器有故障。

3.脉冲宽度调制型喷油驱动器波形分析

脉冲宽度调制型喷油器用在一些欧洲车型和早期亚洲汽车的多点燃油喷射系统中。

脉冲宽度调制型喷油驱动器（安装在发动机ECU内）被设计成允许喷油器线圈流过大约4A的电流，然后再减少大约1A电流，并以高频脉动方式开、关电路。

这种类型的喷油器不同于其他峰值保持型喷油器，因为峰值保持型喷油器的限流方法是用一个电阻来降低电流，而脉冲宽度调制型喷油器的限流方法是脉冲开关电路。

（1）脉冲宽度调制型喷油器波形测试步骤 脉冲宽度调制型喷油器波形测试方法同前。

（2）脉冲宽度调制型喷油器的波形及分析 脉冲宽度调制型喷油器的波形及分析如图3-5所示。

通常一个线圈因需要用比保持它在一个固定位置上多4倍以上的电流去吸动这个机械装置，峰值保持喷油驱动器是因控制模块用4A电流去打开喷油器针阀，又只用1A的电流来保持针阀的打开而得名的。

从左至右，波形开始在蓄电池电压高度，这表示喷油器关闭，当控制模块打开喷油驱动器时，它提供了一个接地使这个电路构成回路。控制模块继续接地（保持在0V）直到探测到流过喷油器的电流大约4A左右，控制模块靠高速脉冲电路减少电流，在亚洲车型上，磁场收缩的这个部分通常会有一个峰值（左侧峰值）。控制模块继续保持开启操作以便使剩余喷油时间可以继续得到延续，然后它停止脉冲，并完全断开接地电路使喷油器关闭，这就产生了波形右侧的那个峰值。

控制模块接地打开时，喷油时间开始，控制模块完全断开接地电路时（右侧释放峰值）喷油时间结束。

在日产汽车的例子中，喷油器打开刚好是一个格多一点（确切地说是1.1个格），由于时基定在2ms/div，喷油器大概打开了2ms，或确切地说2.23ms。所以这个例子的喷油器喷油时间是2.23ms，可以用这个图形去观察燃油反馈控制系统是否工作，可以加入丙烷使混合气变浓，也可以造成真空泄漏使混合气变稀，然后观察喷油时间的变化。

在一些欧洲汽车上，例如捷豹车型，它的喷油驱动器波形上只有一个释放峰值，由于峰值钳位二极管作用，第一个峰值（左侧那一个）没有出现。

4.PNP喷油驱动器波形分析

PNP型喷油驱动器是由在控制模块中操作它们的开关晶体管的型式而得名的，一个PNP型喷油驱动器的晶体管有两个正极管脚和一个负极管脚。PNP型驱动器与其他系统驱动器的区别就在于它的喷油器的脉冲电源端接在负极上。

PNP型喷油驱动器的脉冲电源连接到一个已经接地的喷油器上去开关喷油器，几乎所有的喷油驱动器都是NPN型，它的脉冲接地到一个已经有电压供给的喷油器上，流过PNP型喷油器的电流与其他喷油器上的方向相反，这就是为什么PNP型喷油器释放峰值方向相反的原因。

PNP型喷油驱动器常见于一些多点燃油喷射（MFI）系统，通常NPN型喷油驱动器是很少见的，除了它们出现的波形方向相反以外，PNP型喷油驱动器与饱和开关型喷油驱动器十分相像。(www.xing528.com)

PNP型喷油器的波形和分析 喷油时间开始于控制模块电源开关将电源电路打开时，喷油时间结束于控制模块完全断开控制电路。如图3-6所示。

在波形实例中，喷油器喷油时间刚好是3个格，因为这个实例波形的时间轴为2ms/div，所以喷油时间大约是6ms或精确地说6.07ms。可以从这个图形上观察出燃油反馈控制系统是否工作，用丙烷去加浓混合气或用造成真空的方法使混合气变稀，然后观察相应的喷油时间变化情况。

图3-5 脉冲宽度调制型喷油器的波形及分析

5.喷油器电流波形分析

如果怀疑喷油器线圈短路或喷油驱动器有故障，可以用以下几种方法检查：

①从静态测试喷油器的线圈阻值。

②测试动态下流过线圈电流的踪迹或波形。

③在喷油器电流测试时，还可以检查喷油驱动器的工作（控制模块中的开关晶体管）。

图3-6 PNP型喷油器波形分析

喷油驱动器电流极限的测试能进一步确认控制模块中的喷油驱动器的极限电流是否合适，这个测试需要用示波器中的附加电流钳来完成，汽车示波器内部已设置（除了示波器探头设定），不需要任何修改地接受附加电流钳的输入，附加电流钳确是物有所值，可以用它来检查大多数电磁阀、线圈（点火线圈等）或开关电路。大电流钳还可以有效地进行起动、充电，并可在汽车示波器上显示最大的电流值。

（1）喷油器电流波形测试步骤 起动发动机并在怠速下运转或驾驶汽车使故障出现，如果发动机不能起动，就用起动机带动发动机运转的同时观察示波器上的显示。

（2）喷油器电流的波形及分析 喷油器电流的波形如图3-7所示。

图3-7 喷油器电流的波形及分析

当电流开始流入喷油器时，由喷油器线圈的特定电阻和电感特性，引起波形以一定斜率上升，上升的斜率是判断故障的依据，通常饱和开关型喷油器电流波形大约在45°角上升（在2ms/div时基下）。饱和开关型喷油器通常用在多点喷射（MFI）、顺序喷射（SFI）和进气道喷射（PFI）等系统中，通常峰值保持型喷油器波形大约在60°角斜角上升（在2ms/div时基），峰值保持型通常用在单点喷射（节气门体喷射TBI）、欧亚车型多点喷射（MPI）系统和通用2.3L Qrad4发动机中，在电流最初流入线圈时，峰值保持型喷油器波形比较陡，这是因为与大多数饱和开关型喷油器相比电流增大了。峰值保持型喷油器的电流通常大约在4A，而饱和开关型喷油器电流通常小于2A。如果电流开始流入线圈时，电流波形在左侧几乎垂直上升，这就说明喷油器的电阻太小（短路），这会产生行驶性能故障，并损坏控制模块的喷油驱动器。

也可以通过分析电流波形来检查峰值保持型喷油器的限流电路，在限流喷油器波形中，波形踪迹起始于大约60°角（2ms/div）并继续上升到喷油驱动器达到峰值（通常大约为4A），在这一点上，波形成了一个尖峰（在峰值保持型里的尖峰），然后几乎是垂直下降至大约稍少于1A。这里喷油驱动器的“保持”是指正在工作着，并且保持电流约为1A直到控制模块关闭喷油器的时间，当电流从线圈中消失时，电流波形慢慢回到零线。

基于电流到达峰值时间，电流波形的峰值部分通常是不变的，这是因为一个好的喷油器充满电流和打开针阀的时间保持不变（随温度有轻微变化），控制模块操纵喷油器打开时间就是波形的波形保持部分。

6.喷油器起动试验波形分析

这个测试主要是用在发动机不能起动的状态。

对不能起动的发动机的故障诊断有一个主要的规律可循，一台发动机不能起动可能由于气缸未得到燃油、火花塞上无点火或者机械故障，一旦机械故障排除时，在确定故障根本原因和避免无效诊断步骤方面示波器就是很有价值的，示波器也能快速可靠地检查喷油器电路、曲轴和凸轮轴传感器电路及点火初级电路。

当怀疑没有喷油器脉冲信号时，可以用示波器进行下列测试：起动发动机，在大多数情况下，如果喷油器电路有故障，就一点脉冲信号都没有，可能有两种情况，一种是有一条0V的直线或者一条12V电压的水平线（喷油器电源电压）。

（1）除PNP喷油驱动器外的所有电路

①波形测试设备显示一条0V直线。首先确认波形测试设备和喷油器连接是否良好，确认必要的部件的运转（分电器、曲轴及凸轮轴等），用波形测试设备检查喷油器的供电电源电路，以及控制模块的电源和接地电路，如果喷油器上没有电源电压，检查其他电磁阀（EGR阀、EEC控制阀等）的电源电压。

如果喷油器供电电源正常，喷油器线圈可能开路或者喷油器插头损坏，个别情况是由于控制模块中喷油器控制电路频繁接地，代替了推动脉冲，频繁地从喷油器向气缸中喷射燃油，造成发动机淹缸。

②波形测试设备显示一条12V供电电压水平直线。首先确认必要部件（如分电器、曲轴及凸轮轴等）运转良好，如果喷油器供给电压正常，波形测试设备上显示一条喷油器电源电压的水平直线，说明控制模块没有提供喷油器的接地。这可能由于以下原因造成：控制模块没有收到曲轴、凸轮轴位置传感器传出的发动机转速信号或同步信号，控制模块内部或外部接地电路不良，控制模块电源故障、控制模块内部喷油驱动器损坏。

③波形测试设备显示有脉冲信号出现。确定脉冲信号的幅值、频率、形状及脉冲宽度等判定性尺度都是一致的。十分重要的是确认有足够的喷油器脉冲宽度去供给发动机足够的燃油来起动。在起动时大多数控制模块一般被程序设定会发出6～35ms脉冲宽度。通常喷油脉冲宽度超过50ms，燃油会淹缸，并可能阻碍发动机的起动。

检查喷油器尖峰高度幅值的一致性和正确性。喷油器释放尖峰应该有正确的高度。如果尖峰异常短可能说明喷油器线圈短路，可用欧姆表测量喷油器线圈阻值或用电流钳测量喷油器的电流值。或者用电流钳在波形测试设备上分析电流波形，确认波形从对地水平升起得不是太高，太高可能说明喷油器线圈电阻太大或者控制模块中喷油驱动器接地不良。如果出现在波形测试设备上的波形不正常，检查线路和线路插座是否损坏，检查波形测试设备的接线并确认零部件（分电器、曲轴及凸轮轴等）的运转情况，当故障显示在波形测试设备上时摇动线束和插头，这就能进一步确认喷油器电路真正的故障原因。

（2）PNP喷油驱动器电路

①波形测试设备显示一条电源电压水平直线。确认喷油器的插头和喷油器接地插头良好，确认必要部件（如分电器、曲轴及凸轮轴等）的运转良好，用波形测试设备检查喷油器的接地电路和控制模块提供的电源及接地电路。比较少见的情况是控制模块内部连续对喷油器控制电路提供电源，它代替脉冲推动，造成从喷油器连续喷射燃油，这是淹缸的原因。

②波形测试设备显示一条在地线的水平直线。首先确认必要的部件（分电器、曲轴及凸轮轴等）是运转正常的，如果喷油器接地正常，则是控制模块没有电源脉冲推动控制电路信号输出，这可能有以下几种原因：

①控制模块没有收到曲轴、凸轮轴位置传感器传出的发动机转速信号或同步信号。

②控制模块内部或外部电源电路损坏。

③控制模块接地不良。

④控制模块内部喷油驱动器损坏。

喷油器常见的几种故障波形

对照图3-8实测的典型供油压力波形，常见的几种故障波形如下，供实测时参考。

①喷油泵不供油或喷油器针阀在开启位置“咬死”的故障波形如图3-9所示。

图3-8 实测的典型供油压力波形

图3-9 喷油泵不供油或喷油器针阀在开启位置“咬死”的故障波形

②喷油器针阀在关闭位置不能开启的故障波形如图3-10所示。

③喷油器喷前滴漏的故障波形如图3-11所示。

图3-10 喷油器在关闭位置不能开启的故障波形

图3-11 喷油器喷前滴漏的故障波形

④高压油路密封不严时的故障波形如图3-12所示。

⑤残余压力上下抖动的故障波形如图3-13所示。残余压力上下抖动，说明喷油器有隔次喷射现象，这是因为当喷油器不能喷油时残余压力升高，而在喷油时降低的缘故。

图3-12 高压油路密封不严时的故障波形

图3-13 残余压力上下抖动的故障波形

用WFJ-1型微电脑发动机检测仪检测柴油机燃料系统的参数和波形，除示波器显示外，还能打印。