Използване на осцилоскоп за наблюдение на сигналите на системата за управление

Забележка: Следният материал е само с описателна цел и не е специфичен за конкретна марка или модел превозно средство.

Обща информация

1. Цифровите мултиметри са чудесни за тестване на електрически вериги, които са в статично състояние, както и за записване на бавни промени в наблюдаваните параметри. При извършване на динамични проверки. при работещ двигател, както и при идентифициране на причините за спорадични повреди, осцилоскопът се превръща в абсолютно незаменим инструмент.

2. Някои осцилоскопи ви позволяват да запазвате осцилограми във вградения модул с памет с последващо отпечатване на резултатите или прехвърлянето им на персонален компютър в стационарни условия.

3. Осцилоскоп ви позволява да наблюдавате периодични сигнали и да измервате напрежение, честота, ширина (продължителност) правоъгълни импулси, както и бавно променящи се нива на напрежение. Осцилоскопът може да се използва за извършване на следните процедури:

• а) Откриване на периодични повреди;
• б) Проверка на резултатите от направените корекции;
• в) Мониторинг на активността на ламбда сондата на системата за управление на двигателя, оборудвана с каталитичен конвертор;
• г) Анализ на сигналите, генерирани от ламбда сондата, чието отклонение на параметрите от нормата е абсолютно доказателство за неизправност във функционирането на системата за управление като цяло. От друга страна, правилната форма на импулсите, генерирани от сензора, може да служи като надеждна гаранция за липсата на нарушения в системата за управление.

4. Надеждността и лекотата на работа на съвременните осцилоскопи не изискват специални знания или опит от оператора. Интерпретацията на получената информация може лесно да се извърши чрез просто визуално сравнение на осцилограмите, взети по време на теста, с дадените по-долу времеви зависимости, характерни за различни сензори и изпълнителни механизми на автомобилни системи за управление.

Периодични параметри на сигнала

5. Всеки сигнал, записан с помощта на осцилоскоп, може да бъде описан с помощта на следните основни параметри (виж контраст илюстрация):

• а) Амплитуда: Разликата между максималното и минималното напрежение (V) на сигнала в рамките на период;
• b) Период: Време на цикъл на сигнала (ms);
• c) Честота: Брой цикли в секунда (Hz);
• d) Ширина: Правоъгълна продължителност на импулса (ms, µs);
• д) Коефициент на запълване: Съотношението на периода на повторение към ширината (В чуждестранната терминология се използва параметърът на обратния работен цикъл, наречен работен цикъл, изразен в %);
• f) Форма на сигнала: Последователност от правоъгълни импулси, единични емисиите, синусоида, пилообразные импулси, и т.н.

6. Обикновено характеристиките на дефектно устройство са много различни от еталонните, което позволява на опитен оператор лесно и бързо да идентифицира повредения компонент чрез анализиране на съответната форма на вълната.

7. DC сигнали - анализира се само напрежението на сигнала (виж контраст илюстрации).













8. AC сигнали - анализират се амплитуда, честота и форма на вълната (виж контраст илюстрация).






9. Честотно модулирани сигнали - анализират се амплитуда, честота, форма и ширина на сигнала на периодичните импулси (виж контраст илюстрации).













10. Сигнали с модулирана ширина на импулса (PWM) - анализирайте амплитудата, честотата, формата на вълната и работния цикъл на периодичните импулси (виж контраст илюстрации).












11. Формата на сигнала, произведен от осцилоскопа, зависи от много различни фактори и може да варира значително.


12. С оглед на горното, преди да пристъпите към подмяна на подозрителен компонент в случай на несъответствие между формата на събрания диагностичен сигнал и референтната осцилограма, трябва внимателно да анализирате получения резултат (виж контраст илюстрации).






Напрежение

13. Нулевото ниво на референтния сигнал не може да се счита 8. за абсолютна референтна стойност - "нулата" на реалния сигнал, в зависимост от специфичните параметри на изпитваната верига, може да бъде изместена спрямо еталонната ([1] - вижте илюстрация 4.12a) в определен приемлив диапазон.

14. Общата амплитуда на сигнала зависи от захранващото напрежение на изпитваната верига и може също да варира в определени граници спрямо референтната стойност ([3] - вижте илюстрация 4.12a и [2] - вижте илюстрация 4.12b).

15. В DC вериги границите на напрежението на сигнала съответстват на захранващото напрежение. Пример е веригата за контрол на оборотите на празен ход (IAC), чието напрежение на сигнала не се променя по никакъв начин с оборотите на двигателя.

16. Във веригите с променлив ток амплитудата на сигнала вече ясно зависи от честотата на работа на източника на сигнал, така че амплитудата на сигнала, произведен от сензора за положение на коляновия вал (CPS), ще се увеличи с увеличаване на скоростта на двигателя.

17. С оглед на горното, ако амплитудата на сигнала, записан с помощта на осцилоскоп, се окаже прекалено ниска или висока (до отрязване на горните нива), просто трябва да превключите работния обхват на устройството, като превключите към подходящата скала за измерване.

18. При проверка на оборудването на електромагнитни управлявани вериги (напр. AC система) когато захранването е изключено, могат да се наблюдават скокове на напрежение ([4] - вижте илюстрация 4.12a), които могат безопасно да бъдат игнорирани при анализиране на резултатите от измерването.

19. Също така не трябва да се тревожите за появата на такива деформации на осцилограмата като сплескване на долната част на предния ръб на правоъгълни импулси ([5] - вижте илюстрация 4.12a), освен ако, разбира се, самият факт на сплескване на предната част не е знак за неизправност на тествания компонент.

Честота

20. Скоростта на повторение на сигналните импулси зависи от работната честота на източника на сигнала.

21. Формата на записания сигнал може да се редактира и да се доведе до форма, удобна за анализ чрез превключване на скалата на времевата база на изображението на осцилоскопа.

22. Когато се наблюдават сигнали в AC вериги, времевата база на осцилоскопа зависи от честотата на източника на сигнала ([3] - вижте илюстрация 4.12b), определена от скоростта на двигателя.

23. Както бе споменато по-горе, за да приведете сигнала в четлива форма, достатъчно е да превключите скалата на времевата база на осцилоскопа.

24. В някои случаи осцилограмата на сигнала се оказва огледален образ спрямо референтната зависимост, което се обяснява с обратимостта на полярността на връзката на съответния елемент и при липса на забрана за промяна на полярността на връзката, могат да бъдат игнорирани в анализа.

Типични сигнали от компонентите за управление на двигателя

25. Съвременните осцилоскопи обикновено са оборудвани само с два сигнални проводника, съчетани с набор от различни сонди, което ви позволява да свържете устройството към почти всяко устройство.

26. Червеният проводник е свързан към положителния извод на осцилоскопа и обикновено е свързан към извода на електронния контролен модул (ECM). Черният проводник трябва да бъде свързан към правилно заземена точка (маса).

Горивни инжектори

27. Съставът на въздушно-горивната смес в съвременните автомобилни електронни системи за впръскване на гориво се контролира чрез своевременно регулиране на продължителността на отваряне на електромагнитните клапани на инжектора.

28. Продължителността на отворените инжектори се определя от продължителността на електрическите импулси, генерирани от управляващия модул и подавани на входа на електромагнитните клапани. Продължителността на импулсите се измерва в милисекунди и обикновено не надвишава диапазона от 1. + 14. ms. В резистора е показана типична осцилограма на импулса, управляващ работата на инжектора. илюстрации.



29. Често на осцилограмата може да се наблюдава серия от кратки пулсации, които непосредствено следват иницииращия отрицателен правоъгълен импулс и поддържат електромагнитния клапан на инжектора в отворено състояние, както и рязък положителен скок на напрежението, придружаващ момента на затваряне на клапана.

30. Правилното функциониране на ECM може лесно да се провери с помощта на осцилоскоп чрез визуално наблюдение на промените във формата на управляващия сигнал при промяна на работните параметри на двигателя. По този начин продължителността на импулсите при завъртане на двигателя на празен ход трябва да бъде малко по-висока, отколкото когато устройството работи на ниски обороти. Увеличаването на оборотите на двигателя трябва да бъде придружено от съответно увеличаване на времето, през което инжекторите остават отворени. Тази зависимост е особено очевидна при отваряне на дроселовата клапа с кратки натискания на педала за газ.

31. Като използвате тънката сонда, доставена с осцилоскопа, свържете червения проводник на инструмента към клемата за инжектиране на ECM на системата за управление на двигателя. Заземете здраво сондата на втория сигнален проводник (черен) на осцилоскопа.

32. Анализирайте формата на сигнала, прочетен при пускане на двигателя.

33. След стартиране на двигателя проверете формата на управляващия сигнал на празен ход.

34. Чрез рязко натискане на педала на газта, повишете оборотите на двигателя до 3000 об / мин - продължителността на управляващите импулси в момента на ускорението трябва да се увеличи значително, последвано от стабилизиране на ниво, равно или малко по-малко от оборотите на празен ход.

35. Бързото затваряне на дроселовата клапа трябва да доведе до изправяне на осцилограмата, потвърждавайки факта на припокриване на инжекторите (за системи с прекъсване на горивото).

36. При студен старт двигателят се нуждае от известно обогатяване на въздушно-горивната смес, което се осигурява чрез автоматично увеличаване на продължителността на отваряне на инжекторите. Докато се загрява, продължителността на управляващите импулси на осцилограмата трябва непрекъснато да намалява, като постепенно се приближава до стойността, характерна за оборотите на празен ход.

37. В инжекционни системи, които не използват инжектор за студен старт, по време на студен старт на двигателя се използват допълнителни управляващи импулси, които се появяват на осцилограмата под формата на вълни с променлива дължина.

38. Таблицата по-долу показва типична зависимост на продължителността на управляващите импулси за отваряне на инжектори от режима на работа на двигателя.



Индуктивни сензори

39. Стартирайте двигателя и сравнете осцилограмата, взета от изхода на индуктивния датчик, с тази, показана на резистора. референтна илюстрация.



40. Увеличаването на оборотите на двигателя трябва да бъде придружено от увеличаване на амплитудата на импулсния сигнал, генериран от сензора.

Електромагнитен клапан за управление на въздуха на празен ход (IAC)

41. Автомобилната индустрия използва много различни видове IAC електромагнитни вентили, които също произвеждат различни форми на сигнала.

42. Обща отличителна черта на всички клапани е фактът, че работният цикъл на сигнала трябва да намалява с увеличаване на натоварването на двигателя, свързано с включването на допълнителни консуматори на енергия, което води до намаляване на скоростта на празен ход.

43. Ако работният цикъл на осцилограмата се променя с увеличаване на натоварването, но когато потребителите са включени, има нарушение на стабилността на празен ход, проверете състоянието на веригата на електромагнитния клапан, както и правилността на командата сигнал, издаден от ECM.

44. Обикновено веригите за стабилизиране на скоростта на празен ход използват 4-полюсен стъпков двигател, описан по-долу. 2-пиновите и 3-пиновите IAC вентили се тестват по подобен начин, но напреженията на сигнала, които произвеждат, са напълно различни.

45. Стъпковият електродвигател, реагирайки на пулсиращия управляващ сигнал, издаден от ECM, извършва стъпаловидно регулиране на оборотите на празен ход на двигателя в съответствие с работната температура на охлаждащата течност и текущото натоварване на двигателя.

46. Нивата на управляващите сигнали могат да бъдат проверени с помощта на осцилоскоп, чиято измервателна сонда е свързана на свой ред към всеки от четирите терминала на стъпковия двигател.

47. Загрейте двигателя до нормална работна температура и го оставете да работи на празен ход.

48. За да увеличите натоварването на двигателя, включете фаровете, климатика или - при моделите със сервоуправление - завъртете волана. Скоростта на празен ход трябва да падне за кратко, но веднага да се стабилизира отново поради работата на IAC клапана.

49. Сравнете записаната осцилограма с показаната в резистора. референтна илюстрация.



Ламбда сонда (сензор за кислород)

Забележка: Този раздел съдържа осцилограми, типични за ламбда сондите от циркониев тип, които най-често се използват в автомобили, които не използват референтно напрежение от 0,5 V. Напоследък титаниевите сензори стават все по-популярни, чийто обхват на работния сигнал е 0 + 5 V, и високо ниво на напрежение се получава при изгаряне на бедна смес, ниско ниво на напрежение при изгаряне на богата смес.

50. Свържете осцилоскоп между клемата на ламбда сондата на ECM и масата.

51. Уверете се, че двигателят е загрял до нормална работна температура.

52. Сравнете осцилограмата, показана на екрана на глюкомера, с тази, показана на резистора. илюстрация с референтна зависимост.



53. Ако измереният сигнал не е вълнообразен, а представлява линейна зависимост, тогава, в зависимост от нивото на напрежение, това показва прекомерно свръхизчерпване (0 + 0,15 V) или свръхобогатяване (0,6 + 1 V) на въздушно-горивната смес.

54. Ако се появи нормален вълнообразен сигнал при празен ход на двигателя, опитайте да натиснете рязко педала на газта няколко пъти - колебанията на сигнала не трябва да надхвърлят диапазона 0 + 1 V.

55. Увеличаването на скоростта на двигателя трябва да бъде придружено от увеличаване на амплитудата на сигнала, намаляването - с намаляване.

Сензор за детонация (KS)

56. Свържете осцилоскоп между клемата на сензора за детонация на ECM и масата.

57. Уверете се, че двигателят е загрял до нормална работна температура.

58. Рязко натиснете педала на газта и сравнете формата на AC сигнала, който се измерва с този, показан на резистора. илюстрация с еталонна осцилограма.



59. Ако изображението не е достатъчно ясно, леко почукайте цилиндровия блок в областта, където се намира сензорът за детонация.

60. Ако не е възможно да се постигне недвусмислена форма на сигнала, сменете сензора KS или проверете състоянието на окабеляването на неговата верига.

Сигнал за запалване на изхода на усилвателя

61. Свържете осцилоскоп между клемата на усилвателя на запалването на ECM и масата.

62. Загрейте двигателя до нормална работна температура и го оставете да работи на празен ход.

63. Поредица от правоъгълни DC импулси трябва да се покаже на екрана на осцилоскопа. Сравнете формата на получения сигнал с показаната в резистора. илюстрация с референтна форма на вълната, като се обръща голямо внимание на съвпадението на параметри като амплитуда, честота и форма на импулса.



64. С увеличаване на скоростта на двигателя, честотата на сигнала трябва да се увеличи правопропорционално.

Първична намотка на запалителната бобина

65. Свържете осцилоскоп между клемата на бобината на запалването на ECM и масата.

66. Загрейте двигателя до нормална работна температура и го оставете да работи на празен ход.

67. Сравнете формата на получения сигнал с показаната в съпротивлението. илюстрация с еталонна осцилограма - положителните удари на напрежението трябва да имат постоянна амплитуда.



68. Неравномерните хвърляния могат да бъдат причинени от прекомерно съпротивление на вторичната намотка, както и от неизправност на експлозивния проводник на бобината или проводника на свещта.