Aplikácia osciloskopu na pozorovanie prevádzkových signálov riadiaceho systému motora

Poznámka: Nižšie uvedený materiál je len popisný a nie je viazaný na žiadnu konkrétnu značku alebo model vozidla.

Všeobecné informácie

1. DMM sú skvelé na testovanie elektrických obvodov, ktoré sú v statickom stave, ako aj na zachytenie pomalých zmien sledovaných parametrov. Pri vykonávaní dynamických kontrol vykonávaných na bežiacom motore, ako aj pri zisťovaní príčin sporadických porúch sa osciloskop stáva absolútne nepostrádateľným nástrojom.

2. Niektoré osciloskopy umožňujú uložiť priebehy do vstavaného pamäťového modulu s následnou tlačou výsledkov alebo ich prenesením na nosič osobného počítača už v stacionárnych podmienkach.

3. Osciloskop umožňuje pozorovať periodické signály a merať napätie, frekvenciu, šírku (trvanie) obdĺžnikové impulzy, ako aj úrovne pomaly sa meniacich napätí. Osciloskop je možné použiť v nasledujúcich postupoch:

• a) Detekcia nestabilných porúch;
• b) Kontrola výsledkov vykonaných opráv;
• c) Sledovanie činnosti lambda sondy riadiaceho systému motora vybaveného katalyzátorom;
• d) Analýza signálov generovaných lambda sondou, ktorej odchýlka parametrov od normy je bezpodmienečným dôkazom poruchy vo fungovaní riadiaceho systému ako celku. Na druhej strane, správny tvar impulzov vysielaných snímačom môže slúžiť ako spoľahlivá záruka, že nedôjde k narušeniu riadiaceho systému.

4. Spoľahlivosť a jednoduchosť použitia moderných osciloskopov nevyžaduje žiadne špeciálne znalosti a skúsenosti od obsluhy. Interpretáciu prijatej informácie je možné jednoducho vykonať pomocou elementárneho vizuálneho porovnania pri overovaní oscilogramov s nasledujúcimi časovými závislosťami, typickými pre rôzne snímače a akčné členy riadiacich systémov automobilov.

Parametre periodických signálov

5. Každý signál prijatý osciloskopom možno opísať pomocou nasledujúcich základných parametrov (pozri odolávať. ilustrácie).

• a) Amplitúda: Rozdiel medzi maximálnym a minimálnym napätím (IN) signál v danom období;
• b) Perióda: Trvanie cyklu signálu (pani);
• c) Frekvencia: Počet cyklov za sekundu (Hz);
• d) Šírka: Šírka štvorcovej vlny (pani, pani);
• e) Pracovný cyklus: Pomer doby opakovania k šírke (V zahraničnej terminológii sa používa reverzný pracovný cyklus, parameter nazývaný pracovný cyklus, vyjadrený v %);

6. Charakteristiky chybného zariadenia sú zvyčajne veľmi odlišné od referenčného zariadenia, čo umožňuje skúsenému operátorovi ľahko a rýchlo identifikovať chybný komponent analýzou zodpovedajúceho tvaru vlny.

7. Jednosmerné signály - analyzuje sa iba signálové napätie (pozri odolávať. ilustrácie).















8. AC signály sú analyzované amplitúdou, frekvenciou a priebehom (pozri odolávať. ilustrácie).





9. Frekvenčne modulované signály - analyzuje sa amplitúda, frekvencia, tvar vlny a šírka periodických impulzov (pozri odolávať. ilustrácie).










f) Tvar vlny: štvorcová vlna, nárazová vlna, sínusoida, pílový zub atď.





10. Signály modulované šírkou impulzu (PWM) - analyzuje sa amplitúda, frekvencia, tvar signálu a pracovný cyklus periodických impulzov (pozri odolávať. ilustrácie).











11. Tvar vlny produkovaný osciloskopom závisí od mnohých rôznych faktorov a môže sa značne líšiť.

12. Vzhľadom na vyššie uvedené, skôr ako pristúpite k výmene podozrivého komponentu v prípade, že tvar zachyteného diagnostického signálu nezodpovedá referenčnému tvaru vlny, mali by ste starostlivo analyzovať výsledok (pozri odolávať. ilustrácie).

Napätie

13. Nulovú úroveň referenčného signálu nemožno považovať za absolútnu referenčnú hodnotu, «nula» reálny signál, v závislosti od špecifických parametrov testovaného obvodu, môže byť posunutý vzhľadom na referenciu ([1] – pozri obrázok 4.12a) v určitom prijateľnom rozsahu.

14. Celková amplitúda signálu závisí od napájacieho napätia testovaného obvodu a môže sa tiež meniť v určitých medziach vzhľadom na referenčnú hodnotu ([3] - pozri obrázok 4.12a a [2] - pozri obrázok 4.12b).

15. V jednosmerných obvodoch limity signálneho napätia zodpovedajú napájaciemu napätiu. Príkladom je stabilizačný obvod voľnobežných otáčok (IAC), ktorého signálne napätie sa pri zmene otáčok motora nijako nemení.

16. V striedavých obvodoch amplitúda signálu už jednoznačne závisí od frekvencie zdroja signálu, takže amplitúda signálu generovaného snímačom polohy kľukového hriadeľa (TFR) sa zvýši so zvyšujúcimi sa otáčkami motora.

17. Vzhľadom na vyššie uvedené, ak je amplitúda signálu snímaného osciloskopom príliš nízka alebo vysoká (až po odrezanie horných úrovní), stačí prepnúť prevádzkový rozsah prístroja prepnutím na príslušnú meraciu stupnicu.

18. Pri kontrole vybavenia obvodov s elektromagnetickým ovládaním (napríklad systém IAC) pri vypnutí napájania môže dôjsť k prepätiu ([4] - pozri obrázok 4.12a), ktoré možno pri analýze výsledkov merania bezpečne ignorovať.

19. Tiež sa nemusíte obávať skreslenia tvaru vlny, ako je zošikmenie na spodnej časti prednej hrany štvorcovej vlny ([5] - pozri obrázok 4.12a), pokiaľ, samozrejme, samotná skutočnosť sploštenia prednej časti nie je znakom poruchy vo fungovaní testovaného komponentu.

Frekvencia

20. Frekvencia opakovania signálových impulzov závisí od pracovnej frekvencie zdroja signálu.

21. Tvar zaznamenaného signálu je možné upraviť a priviesť do formy vhodnej na analýzu prepnutím mierky časovej základne obrazu na osciloskope.

22. Pri pozorovaní signálov v obvode striedavého prúdu závisí časová základňa osciloskopu od frekvencie zdroja signálu ([3] - pozri obrázok 4.12b), určené otáčkami motora.

23. Ako už bolo spomenuté vyššie, na vedenie signálu do čitateľnej podoby stačí prepnúť stupnicu časovej základne osciloskopu

24. V niektorých prípadoch sa ukazuje, že oscilogram signálu je zrkadlový vzhľadom na referenčnú závislosť, čo sa vysvetľuje prepólovaním zapojenia zodpovedajúceho prvku a pri absencii zákazu zmeny polarita spojenia, môže byť pri analýze ignorovaná.

Typické signály komponentov riadenia motora

25. Moderné osciloskopy sú zvyčajne vybavené iba dvoma signálnymi vodičmi, spojenými s rôznymi sondami, ktoré umožňujú pripojiť zariadenie k takmer akémukoľvek zariadeniu.

26. Červený vodič je pripojený na kladný pól osciloskopu, zvyčajne pripojený na svorku elektronického riadiaceho modulu (ECM). Čierny vodič musí byť pripojený k správne uzemnenému bodu (omša).

Vstrekovače paliva

27. Zloženie zmesi vzduch-palivo v moderných automobilových elektronických systémoch vstrekovania paliva je riadené včasným nastavením trvania otvárania elektromagnetických ventilov vstrekovačov.

28. Trvanie vstrekovačov v otvorenom stave je určené trvaním elektrických impulzov generovaných riadiacim modulom a privádzaných na vstup solenoidových ventilov. Trvanie impulzov sa meria v milisekundách a zvyčajne je v rozsahu 1+14 ms. ilustrácie.



29. Na oscilograme možno často pozorovať aj sériu krátkych pulzácií, ktoré nasledujú bezprostredne po iniciačnom negatívnom pravouhlom impulze a udržiavajú elektromagnetický ventil vstrekovača v otvorenom stave, ako aj prudký kladný ráz napätia, ktorý sprevádza moment, keď ventil zatvára.

30. Správnu funkciu je možné ľahko kontrolovať výkonom osciloskopu vizuálnym pozorovaním zmien tvaru riadiaceho signálu pri zmene prevádzkových parametrov motora. Trvanie impulzov pri otáčaní motora na voľnobeh by teda malo byť o niečo dlhšie, ako keď jednotka beží pri nízkych otáčkach. Zvýšenie otáčok motora by malo byť sprevádzané zodpovedajúcim zvýšením času stráveného vstrekovačmi v otvorenom stave.Táto závislosť sa prejavuje obzvlášť dobre pri otvorení škrtiacej klapky krátkym stlačením plynového pedála.

31. Pomocou tenkej sondy zo sady dodanej s osciloskopom pripojte červený vodič zariadenia ku koncovke vstrekovača ECM riadiaceho systému motora. Druhá sonda signálneho drôtu (čierna) osciloskop bezpečne uzemnite.

32. Analyzujte tvar signálu načítaného pri štartovaní motora.

33. Naštartujte motor, skontrolujte tvar riadiaceho signálu pri voľnobehu.

34. Prudkým stlačením plynového pedálu zvýšte otáčky motora na 3000 ot./min., - trvanie riadiacich impulzov v momente zrýchlenia by sa malo výrazne zvýšiť, po čom by nasledovala stabilizácia na úrovni rovnej alebo mierne menšej ako sú charakteristické voľnobežné otáčky.

35. Rýchle zatvorenie škrtiacej klapky by malo viesť k vyrovnaniu oscilogramu, čo potvrdzuje skutočnosť prekrývania vstrekovačov (pre systémy s prerušením dodávky paliva).

36. Pri studenom štarte potrebuje motor určité obohatenie zmesi vzduch-palivo, ktoré je zabezpečené automatickým predĺžením trvania otvárania vstrekovačov. Ako sa doba trvania riadiacich impulzov na oscilograme zahrieva, mala by sa plynule znižovať a postupne sa blížiť k hodnote typickej pre voľnobežné otáčky.

37. Vo vstrekovacích systémoch, ktoré nepoužívajú vstrekovač so studeným štartom, sa pri studenom štarte motora používajú dodatočné riadiace impulzy, ktoré sa na oscilograme prejavia ako pulzácie s premenlivou dĺžkou.

38. Nižšie uvedená tabuľka ukazuje typickú závislosť dĺžky trvania riadiacich impulzov otvárania vstrekovačov od prevádzkového stavu motora.

Stav motora	Trvanie riadiaceho impulzu, ms
nečinný	1.5 + 5
2000 + 3000 ot./min	1.1 + 3.5
Plný plyn	8,2 + 3,5

Indukčné snímače

39. Naštartujte motor a porovnajte oscilogram získaný z výstupu indukčného snímača s tým, ktorý je uvedený na reziste. referenčná ilustrácia.



40. Zvýšenie otáčok motora by malo byť sprevádzané zvýšením amplitúdy impulzného signálu generovaného snímačom.

Solenoidový ventil otáčok voľnobehu (IAC)

41. V automobilovom priemysle sa používa mnoho rôznych typov solenoidových ventilov IAC, ktoré tiež dávajú signály rôznych tvarov.

42. Spoločným znakom všetkých ventilov je skutočnosť, že pracovný cyklus signálu by sa mal znižovať so zvyšujúcim sa zaťažením motora spojeným so zaradením prídavných spotrebičov energie, čo spôsobuje zníženie voľnobežných otáčok.

43. Ak sa pracovný cyklus priebehu mení so zvyšujúcim sa zaťažením, ale pri zapnutí spotrebičov dochádza k narušeniu stability voľnobežných otáčok, skontrolujte stav obvodu solenoidového ventilu, ako aj správnosť príkazu signál vydaný ECM.

44. Obvody riadenia otáčok voľnobehu zvyčajne používajú 4-pólový krokový motor, ktorý je popísaný nižšie. 2-kolíkové a 3-kolíkové IAC ventily sa testujú podobným spôsobom, ale priebehy signálových napätí, ktoré produkujú, sú úplne odlišné.

45. Krokový motor v reakcii na impulzný riadiaci signál z ECM upravuje otáčky motora naprázdno v krokoch podľa prevádzkovej teploty chladiacej kvapaliny a aktuálneho zaťaženia motora.

46. Úrovne riadiacich signálov je možné kontrolovať pomocou osciloskopu, ktorého meracia sonda je postupne pripojená na každú zo štyroch svoriek krokového motora.

47. Zahrejte motor na normálnu prevádzkovú teplotu a nechajte ho bežať na voľnobeh.

48. Ak chcete zvýšiť zaťaženie motora, zapnite svetlomety, klimatizáciu alebo pri modeloch s posilňovačom riadenia otáčajte volantom. Voľnobežné otáčky by mali na krátky čas klesnúť, ale potom sa okamžite opäť stabilizovať v dôsledku činnosti ventilu IAC.

49. Porovnajte zachytený oscilogram s tým, ktorý je zobrazený na reziste. referenčná ilustrácia.

Lambda sonda (kyslíkový senzor)

Poznámka: Sekcia obsahuje oscilogramy typické pre najčastejšie používané lambda sondy zirkónového typu v automobiloch, ktoré nepoužívajú referenčné napätie 0,5 V. V poslednej dobe sú čoraz populárnejšie titánové snímače, ktorých rozsah pracovného signálu je 0 + 5 V, a pri spaľovaní chudobnej zmesi vzniká vysoká úroveň napätia, nízkonapäťová - obohatená.

50. Pripojte osciloskop medzi svorku lambda sondy na ECM a uzemnenie.

51. Uistite sa, že je motor zahriaty na normálnu prevádzkovú teplotu.

52. Porovnajte oscilogram zobrazený na obrazovke meracieho prístroja s oscilogramom zobrazeným na reziste. ilustrácie referenčnej závislosti.



53 Ak zaznamenaný signál nie je tvar vlny, ale je to lineárny vzťah, potom to v závislosti od úrovne napätia naznačuje nadmerné vyčerpanie (0 + 0,15 V), alebo opätovné obohatenie (0,6+1V) zmes vzduch-palivo.

54. Ak je pri voľnobehu normálny vlnitý signál, skúste niekoľkokrát prudko stlačiť plynový pedál - kolísanie signálu by nemalo presiahnuť rozsah 0 + 1 V.

55. Zvýšenie otáčok motora by malo byť sprevádzané zvýšením amplitúdy signálu, znížením - znížením.

Senzor klopania (KS)

56. Pripojte osciloskop medzi svorku snímača klepania ECM a uzemnenie.

57. Uistite sa, že je motor zahriaty na normálnu prevádzkovú teplotu.

58. Prudko stlačte plynový pedál a porovnajte formu odstráneného striedavého signálu s tým, ktorý je zobrazený na odpore. ilustrácie s referenčným oscilogramom.



59. Ak obraz nie je dostatočne jasný, zľahka poklepte na blok valcov v oblasti, kde sa nachádza snímač klepania.

60. Ak priebeh nemôže byť jednoznačný, vymeňte snímač KS, prípadne skontrolujte stav elektrického vedenia jeho obvodu.

Výstupný signál zapaľovania zosilňovača

61. Pripojte osciloskop medzi svorku zosilňovača zapaľovania ECM a uzemnenie.

62. Zahrejte motor na normálnu prevádzkovú teplotu a nechajte ho bežať na voľnobeh.

63. Na obrazovke osciloskopu by sa mala zobraziť sekvencia obdĺžnikových jednosmerných impulzov. Porovnajte tvar prijatého signálu s tvarom zobrazeným na reziste. ilustrácie s referenčným priebehom, pričom venujte veľkú pozornosť zhode parametrov, ako je amplitúda, frekvencia a tvar impulzu.



64. So zvyšovaním otáčok motora by sa mala priamo úmerne zvyšovať frekvencia signálu.

Primárne vinutie zapaľovacej cievky

65. Pripojte osciloskop medzi svorku zapaľovacej cievky ECM a uzemnenie.

66. Zahrejte motor na normálnu prevádzkovú teplotu a nechajte ho bežať na voľnobeh.

67. Porovnajte tvar prijatého signálu s tvarom zobrazeným na reziste. ilustrácie s referenčným oscilogramom - kladné napäťové rázy musia mať konštantnú amplitúdu.



68. Nerovnomerné hody môžu byť spôsobené nadmerným odporom sekundárneho vinutia, ako aj poruchou stavu BB vodičov cievky alebo vodiča zapaľovacej sviečky.