每天診斷 15：

PicoScope 汽車示波器和寶馬 M3 電液變速箱控制

當我們在汽車維修行業做到一定級別時，應該學會在適當的時候說“不”，但有時候，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，該車有兩個警告燈點亮，據車主反映，車輛無法換擋。這輛車的變速器為寶馬SMG，說句實話，對于這種變速器，我只能說自己知識有限了。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，這種維修工作應該交給寶馬汽車公司的經銷商或者獨立的專業機構來做，但是樂于攻關的性格還是驅使我投入到了該車的故障診斷和維修中。

經過全面的診斷掃描，我發現了兩個顯著的故障碼。DEM（數字式汽車電子或者發動機管理系統）儲存了如下的故障碼并做了解釋：“ＳＭＧ變速箱故障導致發動機故障燈點亮”。ＳＭＧ（序列式手動變速箱）系統則儲存有以下的故障碼：“P1717 液壓泵電動機工作超時”。

寶馬汽車公司的ＳＭＧ變速箱實質上是帶有電子液壓控制系統的手動變速箱，該系統是在寶馬威廉姆斯車隊一級方程式賽車的技術上發展起來的。

當我們考慮從事這種診斷維修工作是否值得時，權衡顧客和車輛本身顯得非常重要。如果車主會因為昂貴而耗時的測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格限制預算的人，那么也沒必要進行維修工作。這輛車的主人將離開這里，然后在阿布扎比待上幾個星期，此外他強烈要求“把車修好！”，并且不計較維修費用。雖然車主知道修好這輛車可能需要昂貴的費用，但是我們在確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達到了經銷商的水平，而且我們擁有一個優秀的技術信息系統，如果我們檢測到的故障信息是該系統已有的，那么這個系統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，并發現軟件可以更新至新發布的版本。最近幾年出現的錯誤診斷很大一部分是與軟件更新有關，嚴格的參數控制也會使檢測系統讀到故障信息，但控制參數卻可以被系統開發商改變。我們于是更新了儀器關于汽車發動機和變速器控制系統的信息。我們還進行了其他的系統測試，并更換了液壓泵繼電器（參考故障查找指南）。其實，我倒不覺得繼電器會與液壓泵的超時運轉故障有關系，不過另一方面，耗費10英鎊（大約16美元）更換一個直接負責起動液壓泵的部件，這也沒什么不合理的。

我們對這輛車做了一個星期的路試試驗，期間再也沒有發生故障了，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，原來車子又發生同樣的故障了。對于這種間歇性故障，哪怕是最專業的維修工也會感到不自信！我只能對這輛車進行更多的測試了。

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測試方法測量。待液壓系統泄壓后，我讀取到了蓄壓器的殘余壓力值。試驗測量結果為32 bar，而其額定最小值為29 bar。系統油壓的變化過程也是正常的，其從50 bar變化到70 bar所耗時間大約是20秒（系統油壓在這兩個值間循環）。

我非常幸運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據了。當處理復雜而不常見的故障時，這種方法顯得十分有用，對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間比較，這可以用秒表實現“現場比較”。由于不能從中得到任何確定性的結論，我開始尋找其他新方法。如果要在非常短的時間內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，并將其與無故障車輛的電流信號進行比較。真希望能從這次測試中得到確切的診斷信息！

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

圖1：故障車信號

圖2: 正常車信號

對比兩張信號圖，我們可以馬上發現兩個顯著的區別。首先，無故障車輛80 bar油壓的建立時間（可以從診斷工具讀出數據）大約比故障車輛所用時間快8秒。第二，故障車輛液壓泵的電流信號在縱坐標方向上有點“凌亂”，無故障車輛的電流信號在縱坐標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放大， 以了解清楚信號的變化情況。

在我們放大信號觀察之前，有點需要強調的，當我們比較兩輛汽車的診斷參數時，必須保證兩輛汽車每一次的測試環境都是一致的。在進行液壓泵電流信號的測試前，這兩輛汽車都已經停放了幾個小時，因此它們的系統油壓都已經衰減為零。同樣重要的是，系統液壓油的溫度都已經穩定在環境水平，因為比較兩輛有不同液壓油溫度的汽車的油壓建立時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，還會影響到液壓油泄露或者經過不同執行機構、閥件和電磁線圈的時間。

現在讓我們進一步觀察上面獲得的電流信號吧，不過這次我將信號放大了512倍（水平方向）。

圖3: 放大的故障車信號

圖4：放大的正常車信號

在上面的兩張信號圖中，我將橫坐標軸放大（X532）到能看到單個的電流信號，這些電流信號跟液壓泵電動機換向器環的每一部分均有聯系。根據故障車輛放大的電流信號圖（圖3），我們可以看到一個奇怪的特征在每次循環中都會出現，而且還是整個波形的一個周期。與無故障車輛的穩定信號相比（圖4），我們可以看到問題所在了。

剛開始我并不清楚信號波動是液壓泵電動機的問題，還是液壓系統其他地方存在故障。會不會是損壞的閥座導致液壓泵電動機的載荷不均勻，而使電流曲線變得不規則呢？無論如何，更換這個部件需要花費1700英鎊（大約2700美元），而假設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。你也許已經注意到了，那就是電流信號在換向器段階段是平底的。這個信號特征在整個波形中不斷重復出現，而且在循環電流的每一處，它的傾斜角都是一樣的。這非常重要，因為它將電流信號的上升和下降與液壓電動機的旋轉位置聯系起來了。這也說明電流信號的上升和下降是由液壓電動機或者液壓泵本身引起的。

在這些診斷信息的指導下，我訂購了一個新的部件，將其安裝到系統并開始供油，我再次捕捉液壓泵電動機的電流信號，以確定故障已經排除。如你所見，變速器的電控液壓系統現在和無故障車的一樣了。

圖5：修理過的車信號

圖6放大的修理過的車信號

是時候做下總結了。

這輛寶馬M3已經交到車主那里一段時間了，他也寄來信件表達他的感激之情。這輛車的性能與故障時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，我們這個維修案例只是其應用的一個縮影。它可以提供非常有力的診斷依據，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了1470英鎊（大約2300美元）+增值稅。因此靠“最好的假設”來做診斷維修工作，更換零部件的費用就顯得力不從心了，而Pico示波器在這方面總能發揮了它的重要作用。如果沒有示波器中提供的診斷信息，我應該不會訂購這些零部件，我也不太相信經銷商會深入的探究這個故障。

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驗，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的時間軸上采集信號，然后對信號進行巧妙的處理，以便我們查看關鍵的細節，這讓我覺得非常了不起。如果你想接受現代維修工作的挑戰并領先一步，Pico示波器是你毋庸置疑的好幫手。

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