Използване на осцилоскоп за наблюдение на работните сигнали на системата за управление на двигателя (Opel Vectra C)

Забележка: Материалът по-долу 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 параметрите, които се наблюдават. При провеждане на динамични тестове на 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 вграден модул с памет с последващо отпечатване на резултатите или прехвърлянето им на устройство на персонален компютър в стационарни условия.

3. Осцилоскопът 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 нестабилни 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 сигнали, генерирани от ламбда сондата, чиито отклонения на параметрите от нормата са абсолютна индикация за неизправност на системата за управление като цяло. От друга страна, правилната форма на импулсите, излъчвани 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 направи чрез просто визуално сравнение на осцилограмите, заснети по време на проверката, с дадените по-долу времеви зависимости, характерни за различни сензори и изпълнителни механизми на автомобилни системи за управление.

Параметри на периодични сигнали

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

• a) Амплитуда: Разликата между максималното и минималното напрежение (V) на сигнала в рамките на периода;
• b) Период: Продължителност на цикъла на сигнала (ms);
• c) Честота: Брой цикли в секунда (Hz);
• d) Ширина: Продължителност на правоъгълния импулс (ms, μs);
• д) Работен цикъл: Съотношението на периода на повторение към ширината (В чуждестранната терминология се използва обратното на работния цикъл, наречено работен цикъл, изразено в %);

6. Обикновено характеристиките на дефектно устройство се различават значително от еталонните, което позволява на опитен оператор лесно и бързо да идентифицира повредения компонент чрез анализ на съответната осцилограма.

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

















8. AC сигналите се анализират за амплитуда, честота и форма на вълната (виж прил. илюстрация).





9. Честотно модулирани сигнали - анализират се амплитудата, честотата, формата и ширината на сигнала на периодичните импулси (виж прил. илюстрации).













f) Форма на сигнала: Правоъгълна импулсна поредица, пик, синусоида, трионообразен импулс и др.





10. Сигнали с модулирана ширина на импулса (PWM) - анализират се амплитудата, честотата, формата на сигнала и коефициентът на запълване на периодичните импулси (виж прил. илюстрации).















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

12. С оглед на гореизложеното, преди да се пристъпи към подмяна на съмнителен компонент при несъответствие между формата на отстранения диагностичен сигнал и референтната осцилограма, полученият резултат трябва да бъде внимателно анализиран(виж прил. илюстрации).

Напрежение

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

14. Пълната 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 скоростта на празен ход (IAC), чието сигнално напрежение не се променя по никакъв начин с промени в скоростта на двигателя.

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

17. С оглед на горното, ако амплитудата на сигнала, записан с помощта на осцилоскопа, е прекалено ниска или висока (до изрязване на горните нива), достатъчно е просто да превключите работния обхват на устройството, като преминете към съответната измервателна скала.

18. При проверка на оборудването на електромагнитно управлявани вериги (например системата IAC) когато захранването е изключено, може да се наблюдават скокове на напрежението ([4] - вижте илюстрация 4.12a), които могат безопасно да бъдат игнорирани при анализиране на резултатите от измерването.

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

Честота

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

21. Формата на сигнала, който се записва, 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 верига, времевата база на осцилоскопа зависи от честотата на източника на сигнала ([3] - вижте Фигура 4.12b), определена от скоростта на двигателя.

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

24. В някои случаи осцилограмата на сигнала се оказва огледална спрямо референтната зависимост, което се обяснява с обръщането на полярността на връзката на съответния елемент и при липса на забрана за промяна на полярността на връзка, може да се игнорира по време на анализа.

Типични сигнали на компонентите на системата за управление на двигателя

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

26. Червеният проводник, свързан към положителния извод на осцилоскопа, обикновено е свързан към извода на електронния контролен модул (ECM). Черният проводник трябва да бъде свързан към надеждна заземителна точка (земя).

Горивни инжектори

27. Контролът на състава на въздушно-горивната смес в съвременните автомобилни електронни системи за впръскване на гориво се осъществява чрез своевременно регулиране на продължителността на отваряне на електромагнитните клапани на инжекторите.

28. Продължителността на отвореното състояние на инжекторите се определя от продължителността на електрическите импулси, генерирани от контролния модул и подавани на входа на електромагнитните клапани. Продължителността на импулса се измерва в милисекунди и обикновено не надвишава диапазона от 1+14 ms Типична осцилограма на импулса, управляващ инжектора, е показана в резистора. илюстрации.



29. Често на осцилограмата могат да се наблюдават поредица от кратки пулсации, непосредствено следващи иницииращия отрицателен правоъгълен импулс и поддържащи електромагнитния клапан на инжектора в отворено състояние, както и рязък положителен скок на напрежението, придружаващ момента, в който клапанът затваря.

30. Правилната работа 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 въртене 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, особено при отваряне на дроселната клапа с кратки натискания на педала за газ.

31. С помощта на тънката сонда от комплекта, доставен с осцилоскопа, свържете червения проводник на устройството към клемата на инжектора на ECM на системата за управление на двигателя. Заземете надеждно сондата на втория сигнален проводник (черен) на осцилоскопа.

32. Анализирайте формата на прочетения сигнал, докато двигателят работи.

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

34. Чрез рязко натискане на педала на газта увеличете оборотите на двигателя до 3000 об / мин - продължителността на управляващите импулси в момента на ускорението трябва да се увеличи значително, с последващо 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 изключване на горивото).

36. При студен старт двигателят изисква известно обогатяване на сместа въздух-гориво, което се осигурява чрез автоматично увеличаване на продължителността на отваряне на инжекторите. Докато двигателят 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, се използват допълнителни управляващи импулси по време на студен старт на двигателя, които се появяват на осцилограмата като пулсации с променлива дължина.

38. В таблицата по-долу е показана типична зависимост на продължителността на управляващите импулси за отваряне на инжекторите от работното състояние на двигателя.

Състояние на двигателя	Продължителност на управляващия импулс, ms
Обороти на празен ход	1.5 + 5
2000 + 3000 об./мин	1.1 + 3.5
Пълна газ	8,2 + 3,5

Индуктивни сензори

39. Стартирайте двигателя и сравнете осцилограмата, взета от изхода на индуктивния датчик, с показаната в резистора. илюстрации на стандарта.



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

Електромагнитен клапан за контрол на скоростта на празен ход (IAC)

41. В автомобилната индустрия се използват много различни видове IAC електромагнитни вентили, които също произвеждат сигнали с различни форми.

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, стабилността на празен ход е нарушена, проверете състоянието на веригата на електромагнитния клапан, както и правилността на командния сигнал, издаден от ECM.

44. Обикновено 4-полюсен стъпков двигател се използва в схеми за стабилизиране на скоростта на празен ход, чието описание е дадено по-долу. 2-пиновите и 3-пиновите IAC вентили се тестват по подобен начин, но вълновите форми на сигналните напрежения, които произвеждат, са напълно различни.

45. Стъпковият двигател, отговаряйки 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 управляващия сигнал могат да се проверят с помощта на осцилоскоп, чиято измервателна сонда е свързана последователно към всеки от четирите извода 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. Оборотите на празен ход трябва да спаднат за кратко, но след това веднага да се стабилизират отново поради работата на IAC клапана.

49. Сравнете заснетата осцилограма с тази, показана в резистора. илюстрации на стандарта.

Ламбда сонда (сензор за кислород)

Забележка: Този раздел предоставя осцилограми, типични за най-често използваните циркониеви ламбда сонди в автомобили, които не използват референтно напрежение 0,5 V. Напоследък все по-популярни са титаниевите сензори, чийто работен диапазон на сигнала е 0+5 V, и Високо ниво на напрежение се получава при изгаряне на бедна смес, ниско ниво на напрежение се произвежда 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 в резистора. илюстрации на стандартната зависимост.



53 Ако сигналът, който се чете, не е вълнообразен, а е линейна зависимост, тогава, в зависимост от нивото на напрежението, това показва прекомерна бедност (0+0,15 V) или свръхобогатяване (0,6+1 V) на въздуха- горивна смес.

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

55. Увеличаването на оборотите на двигателя трябва да бъде придружено от увеличаване на амплитудата на сигнала, а намаляването - от 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. Натиснете рязко педала на газта и сравнете формата на записвания променливотоков сигнал с показаната в резистора. илюстрации на еталонната 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. Екранът на осцилоскопа трябва да показва последователност от правоъгълни DC импулси. Сравнете формата на получения сигнал с показаната в резиста. илюстрации на еталонната осцилограма, като се обръща голямо внимание на съвпадението на такива 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 резистора. илюстрации с еталонна осцилограма - положителните удари на напрежението трябва да имат постоянна амплитуда.



68. Неравномерните пренапрежения могат да бъдат причинени от прекомерно съпротивление във вторичната намотка, както и от дефектно състояние на проводниците за високо напрежение на бобината или проводника на свещта.