Korištenje osciloskopa za nadzor radnika u sustavu upravljanja (Opel Astra G)

Opće informacije

Digitalni multimetri izvrsni su za testiranje električnih krugova koji su u statičkom stanju, kao i za bilježenje sporih promjena u nadziranim parametrima. Prilikom provođenja dinamičkih testova na motoru koji radi, kao i kod utvrđivanja uzroka sporadičnih kvarova, osciloskop postaje apsolutno nezamjenjiv alat.

Neki osciloskopi omogućuju spremanje oscilograma u ugrađeni memorijski modul, a zatim ispis rezultata ili prijenos na osobno računalo u stacionarnom okruženju.

Osciloskop vam omogućuje promatranje periodičnih signala i mjerenje napona, frekvencije, širine (trajanje) pravokutne impulse, kao i polagano promjenjive razine napona. Osciloskop se može koristiti za izvođenje sljedećih postupaka:

• Detekcija nestabilnih kvarova;
• Provjera rezultata izvršenih korekcija;
• Praćenje aktivnosti lambda sonde upravljačkog sustava motora opremljenog katalizatorom;
• Analiza signala koje generira lambda sonda, čije je odstupanje parametara od norme bezuvjetni dokaz neispravnosti u funkcioniranju upravljačkog sustava u cjelini. S druge strane, ispravan oblik impulsa koje generira senzor može poslužiti kao pouzdano jamstvo nepostojanja kršenja u sustavu upravljanja.

Pouzdanost i jednostavnost rada modernih osciloskopa ne zahtijevaju nikakvo posebno znanje i iskustvo od operatera. Tumačenje dobivenih informacija može se lako izvesti jednostavnom vizualnom usporedbom oscilograma snimljenih tijekom testa s vremenskim ovisnostima danim u nastavku, tipičnim za različite senzore i aktuatore automobilskih kontrolnih sustava.

Parametri periodičkog signala

Opće informacije

Karakteristike proizvoljnog periodičkog signala



Svaki signal snimljen pomoću osciloskopa (vidi sliku Karakteristike proizvoljnog periodičkog signala), može se opisati pomoću sljedećih osnovnih parametara:

• Amplituda: Razlika između maksimalnog i minimalnog napona (V) signala unutar perioda;
• Razdoblje: Vrijeme ciklusa signala (ms);
• Frekvencija: Broj ciklusa u sekundi (Hz);
• Širina: Trajanje pravokutnog impulsa (ms, µs);
• Omjer opterećenja: Omjer perioda ponavljanja prema širini (u stranoj terminologiji inverzni parametar radnog ciklusa naziva se radni ciklus, izražen u %);
• Valni oblik: Pravokutni niz impulsa, pojedinačni šiljci, sinusni val, pilasti impulsi itd.

Karakteristike neispravnog uređaja obično se jako razlikuju od referentnog, što iskusnom operateru omogućuje brzo i jednostavno prepoznavanje neispravne komponente analizom odgovarajućeg valnog oblika.

DC signali

Jedina radna karakteristika takvih signala je napon.

DC signale proizvode dolje prikazani uređaji.



Senzor temperature rashladne tekućine motora (ECT)





Senzor temperature usisnog zraka (IAT)



Senzor položaja leptira za gas (TPS)



Grijana lambda sonda



Mjerač protoka zraka (VAF)





Mjerač mase zraka (MAF)



Senzor detonacije (KS)



Induktivni senzor brzine motora

AC signali

Glavne karakteristike ovih signala su amplituda, frekvencija i oblik signala.

Frekvencijski modulirani signali (FM)

Radne karakteristike frekvencijski moduliranih signala su amplituda, frekvencija, valni oblik i periodična širina impulsa.



Izvori FM signala su dolje prikazani uređaji.



Induktivni senzor položaja radilice (CKP)



Induktivni senzor položaja bregastog vratila (CMP)



Induktivni senzor brzine vozila (VSS)



Senzori brzine i položaja osovine s Hallovim efektom





Optički senzori brzine i položaja osovine



Digitalni senzori za mjerenje temperature mase zraka (MAF) i apsolutnog tlaka u usisnoj grani (MAP)

Signali modulirani širinom impulsa (PWM)

Radne karakteristike signala modulacije širine impulsa (PWM) su amplituda, frekvencija, valni oblik i radni ciklus periodičnih impulsa.

Izvori PWM signala su dolje prikazani uređaji.



Mlaznice za gorivo





Uređaji za kontrolu zraka u praznom hodu (IAC)



Primarni namot indukcijskog svitka



Solenoidni ventil za čišćenje spremnika ugljika (EVAP)



Ventili za recirkulaciju ispušnih plinova (EGR)

Kodirani niz pravokutnih impulsa

Radne karakteristike su amplituda, frekvencija i oblik slijeda pojedinačnih impulsa.

Signale ove vrste generira ECM memorijski modul samodijagnostike sustava upravljanja motorom.



Analizom širine i oblika impulsa, kao i brojanjem njihovog broja u svakoj skupini, mogu se očitati kodovi grešaka pohranjeni u memoriji (šifra 1223 - vidi dolje).

Amplituda i oblik signala ostaju konstantni, snimljena vrijednost će biti emitirana dok se memorija modula ne očisti.

Interpretacija valnog oblika

Oblik signala koji proizvodi osciloskop ovisi o mnogo različitih čimbenika i može značajno varirati. S obzirom na gore navedeno, prije nastavka zamjene sumnjive komponente ako oblik prikupljenog dijagnostičkog signala ne odgovara referentnom oscilogramu, trebali biste pažljivo analizirati dobiveni rezultat.

Digitalni signal



Analogni signal

Napon

Nulta razina referentnog signala ne može se smatrati apsolutnom referentnom vrijednošću; "nula" stvarnog signala, ovisno o specifičnim parametrima kruga koji se testira, može se pomaknuti u odnosu na referencu ([1] - vidi sliku Digitalni signal) unutar određenog prihvatljivog raspona.

Puna amplituda signala ovisi o naponu napajanja kruga koji se ispituje i također može varirati unutar određenih granica u odnosu na referentnu vrijednost ([3] - vidi sliku Digitalni signal i [2] - vidi sliku Analogni signal).

U lancima DC napon signala ograničen je naponom napajanja. Primjer je krug za regulaciju broja okretaja u praznom hodu (IAC), čiji se signalni napon ni na koji način ne mijenja s brzinom motora.

U lancima AC amplituda signala već jasno ovisi o frekvenciji rada izvora signala, pa će amplituda signala koju proizvodi senzor položaja radilice (CKP) rasti s povećanjem broja okretaja motora.

S obzirom na gore navedeno, ako se amplituda signala snimljenog osciloskopom pokaže preniskom ili visokom (sve do rezanja gornjih razina), samo trebate promijeniti radni raspon uređaja prebacivanjem na odgovarajuću mjernu ljestvicu.

Prilikom provjere opreme magnetski upravljanih krugova (npr. AC sustav) kada je napajanje isključeno, mogu se primijetiti skokovi napona ([4] - vidi sliku Digitalni signal), što se može sigurno zanemariti pri analizi rezultata mjerenja.

Također se ne biste trebali brinuti o pojavi takvih deformacija oscilograma kao što je skošenje donjeg dijela prednjeg ruba pravokutnih impulsa ([5] - vidi sliku Digitalni signal), osim ako, naravno, sama činjenica spljoštenosti prednje strane nije znak kvara u funkcioniranju komponente koja se testira.

Frekvencija

Brzina ponavljanja signalnih impulsa ovisi o radnoj frekvenciji izvora signala.

Oblik snimljenog signala može se uređivati i dovesti u oblik pogodan za analizu mijenjanjem skale vremenske baze slike na osciloskopu.

Pri promatranju signala u AC krugovima, vremenska baza osciloskopa ovisi o frekvenciji izvora signala ([3] - vidi sliku Analogni signal), određeno brzinom motora.

Kao što je gore spomenuto, da bi se signal doveo u čitljiv oblik, dovoljno je promijeniti ljestvicu vremenske baze osciloskopa.

U nekim slučajevima, oscilogram signala ispada kao zrcalna slika u odnosu na referentnu ovisnost, što se objašnjava reverzibilnošću polariteta veze odgovarajućeg elementa i, u nedostatku zabrane promjene polariteta veze, može se zanemaren u analizi.

Tipični signali iz upravljačkih komponenti motora

Moderni osciloskopi obično su opremljeni samo s dvije signalne žice, zajedno s nizom raznih sondi, što vam omogućuje povezivanje uređaja s gotovo svim uređajima.

Crvena žica spojena je na pozitivni priključak osciloskopa i obično je spojena na priključak elektroničkog upravljačkog modula (ECM). Crnu žicu treba spojiti na pravilno uzemljenu točku (uzemljenje).

Mlaznice za gorivo

Sastav mješavine zraka i goriva u suvremenim automobilskim elektroničkim sustavima ubrizgavanja goriva kontrolira se pravovremenim podešavanjem trajanja otvaranja elektromagnetskih ventila mlaznica.



Trajanje boravka mlaznica u otvorenom stanju određeno je trajanjem električnih impulsa koje generira upravljački modul i dovodi ih na ulaz elektromagnetskih ventila. Trajanje pulsa mjeri se u milisekundama i obično ne prelazi raspon od 1-14 ms.

Kontrolni impuls otvaranja mlaznice za gorivo (tipični valni oblik)

Često na oscilogramu također možete uočiti niz kratkih valova koji odmah slijede početni negativni pravokutni puls i održavaju elektromagnetski ventil injektora u otvorenom stanju, kao i oštar pozitivan val napona koji prati trenutak zatvaranja ventila.

Ispravno funkcioniranje ECM-a može se lako provjeriti pomoću osciloskopa vizualnim promatranjem promjena u obliku upravljačkog signala pri mijenjanju radnih parametara motora. Stoga bi trajanje impulsa pri pokretanju motora u praznom hodu trebalo biti nešto veće nego kad jedinica radi pri malim brzinama. Povećanje broja okretaja motora mora biti popraćeno odgovarajućim povećanjem vremena u kojem mlaznice ostaju otvorene. Ova ovisnost posebno dolazi do izražaja pri otvaranju leptira za gas kratkim pritiskom na papučicu gasa.

1. Koristeći tanku sondu iz kompleta isporučenog s osciloskopom, spojite crvenu žicu uređaja na priključak ECM ubrizgavanja sustava upravljanja motorom. Čvrsto uzemljite sondu druge signalne žice (crne) osciloskopa.

2. Analizirajte oblik signala očitanog tijekom pokretanja motora.

3. Nakon pokretanja motora provjerite oblik upravljačkog signala u praznom hodu.

4. Oštrim pritiskom na papučicu gasa podignite broj okretaja motora na 3000 o/min - trajanje upravljačkih impulsa u trenutku ubrzanja trebalo bi se osjetno povećati, nakon čega bi uslijedila stabilizacija na razini jednakoj ili malo manjoj od brzine praznog hoda.

5. Brzo zatvaranje leptira za gas trebalo bi dovesti do ispravljanja oscilograma, potvrđujući činjenicu da se mlaznice preklapaju (za sustave s prekidom goriva).

Tijekom hladnog pokretanja, motoru je potrebno neko obogaćivanje mješavine zraka i goriva, što je osigurano automatskim povećanjem trajanja otvaranja mlaznica. Kako se zagrijava, trajanje upravljačkih impulsa na oscilogramu trebalo bi se kontinuirano smanjivati, postupno se približavajući vrijednosti tipičnoj za brzinu u praznom hodu.

U sustavima ubrizgavanja koji ne koriste mlaznicu za hladni start, pri hladnom startu motora koriste se dodatni kontrolni impulsi koji se na oscilogramu pojavljuju u obliku valova promjenjive duljine.

Donja tablica prikazuje tipičnu ovisnost trajanja upravljačkih impulsa za otvaranje brizgaljki o radnom stanju motora.

Stanje motora	Trajanje kontrolnog impulsa, ms
Brzina praznog hoda	1.5—5
2000-3000 okretaja u minuti	1.1—3.5
Pun gas	8.2—3.5

Induktivni senzori

1. Pokrenite motor i usporedite oscilogram iz izlaza induktivnog senzora s danim referentnim.



Povećanje broja okretaja motora trebalo bi biti popraćeno povećanjem amplitude pulsnog signala koji generira senzor.

Solenoidni ventil za kontrolu zraka u praznom hodu (IAC)

Automobilska industrija koristi mnoge različite vrste IAC solenoidnih ventila, koji također proizvode različite oblike signala.

Zajednička značajka razlikovanja svih ventila je činjenica da bi se radni ciklus signala trebao smanjivati s povećanjem opterećenja motora povezanog s uključivanjem dodatnih potrošača energije, što uzrokuje smanjenje brzine u praznom hodu.

Ako se radni ciklus oscilograma mijenja s povećanjem opterećenja, ali kada su potrošači uključeni, postoji kršenje stabilnosti brzine u praznom hodu, provjerite stanje kruga elektromagnetskog ventila, kao i ispravnost izdanog naredbenog signala od strane ECM-a.

Tipično, krugovi stabilizacije brzine u praznom hodu koriste 4-polni koračni motor, koji je opisan u nastavku. 2-pinski i 3-pinski IAC ventili testirani su na sličan način, ali naponi signala koje proizvode potpuno su različiti.

Koračni električni motor, reagirajući na pulsirajući upravljački signal koji izdaje ECM, postupno prilagođava brzinu praznog hoda motora u skladu s radnom temperaturom rashladnog sredstva i trenutnim opterećenjem motora.

Razine upravljačkih signala mogu se provjeriti pomoću osciloskopa, čija je mjerna sonda spojena na svaki od četiri priključka koračnog motora.

1. Zagrijte motor na normalnu radnu temperaturu i ostavite ga u praznom hodu.

2. Za povećanje opterećenja motora uključite prednja svjetla, klima uređaj ili, na modelima sa servo upravljačem, okrenite upravljač. Broj okretaja u praznom hodu trebao bi kratko pasti, ali se odmah ponovno stabilizirati zbog rada IAC ventila.

3. Usporedite snimljeni oscilogram sa zadanim referentnim.

Lambda sonda (senzor kisika)

Odjeljak pruža oscilograme tipične za lambda sonde cirkonijevog tipa koje se najčešće koriste u automobilima, a koje ne koriste referentni napon od 0,5 V. Nedavno su sve popularniji senzori od titana, čiji je raspon radnog signala 0-5 V, s visokom razinom napona se stvara kada se spali siromašna smjesa, niska - kada se spali obogaćena smjesa.

1. Spojite osciloskop između terminala lambda sonde na ECM-u i mase.

2. Provjerite je li motor zagrijan na normalnu radnu temperaturu.

3. Usporedite oscilogram prikazan na zaslonu mjerača s danom referentnom ovisnošću.



4. Ako snimljeni signal nije valoviti, već predstavlja linearnu ovisnost, tada, ovisno o razini napona, to ukazuje na pretjerano iscrpljivanje (0-0,15 V) ili prekomjerno obogaćivanje (0,6-1 V) smjesa zrak-gorivo.

5. Ako postoji normalan valoviti signal u praznom hodu motora, pokušajte nekoliko puta oštro stisnuti papučicu gasa - fluktuacije signala ne bi trebale prelaziti raspon od 0-1 V.

Povećanje brzine motora trebalo bi pratiti povećanje amplitude signala, smanjenje - smanjenje.

Senzor detonacije (KS)

1. Spojite osciloskop između terminala senzora detonacije ECM i mase.

2. Provjerite je li motor zagrijan na normalnu radnu temperaturu.

3. Naglo pritisnite papučicu gasa i usporedite oblik snimljenog AC signala s prikazanim referentnim oscilogramom.



4. Ako slika nije dovoljno jasna, lagano udarite blok cilindra u području gdje se nalazi senzor za detonaciju.

5. Ako nije moguće postići jednoznačan oblik signala, zamijenite KS senzor ili provjerite stanje ožičenja njegovog kruga.

Signal paljenja na izlazu pojačala

1. Spojite osciloskop između terminala pojačala paljenja ECM i mase.

2. Zagrijte motor na normalnu radnu temperaturu i ostavite ga da radi u praznom hodu.

3. Niz pravokutnih DC impulsa trebao bi biti prikazan na ekranu osciloskopa. Usporedite primljeni valni oblik s prikazanim referentnim valnim oblikom, pazeći na podudaranje amplitude, frekvencije i oblika pulsa.



Kako se broj okretaja motora povećava, frekvencija signala bi trebala rasti u izravnom razmjeru.

Primarni namot indukcijskog svitka

1. Spojite osciloskop između terminala indukcijskog svitka ECM i mase.

2. Zagrijte motor na normalnu radnu temperaturu i ostavite ga da radi u praznom hodu.

3. Usporedite oblik primljenog signala s prikazanim referentnim oscilogramom - pozitivni udari napona trebaju imati konstantnu amplitudu.



Neravnomjerno bacanje može biti uzrokovano prevelikim otporom sekundarnog namota, kao i kvarom eksplozivne žice zavojnice ili žice svjećice.