Wykorzystanie oscyloskopu do monitorowania sygnałów roboczych układu sterowania silnikiem (Opel Vectra C)

Uwaga: Poniższy materiał ma charakter wyłącznie opisowy i nie odnosi się do żadnej konkretnej marki ani modelu pojazdu.

Informacje ogólne

1. Multimetry cyfrowe świetnie nadają się do testowania obwodów elektrycznych znajdujących się w stanie statycznym, a także do rejestrowania powolnych zmian monitorowanych parametrów. Podczas przeprowadzania testów dynamicznych pracującego silnika, a także przy ustalaniu przyczyn sporadycznych usterek, oscyloskop staje się narzędziem absolutnie niezastąpionym.

2. Niektóre oscyloskopy pozwalają na zapis oscylogramów w wbudowanym module pamięci, a następnie wydruk wyników lub przeniesienie ich na dysk komputera osobistego w warunkach stacjonarnych.

3. Oscyloskop pozwala na obserwację sygnałów okresowych i pomiar napięcia, częstotliwości, szerokości (czas trwania) impulsy prostokątne oraz powoli zmieniające się poziomy napięcia. Za pomocą oscyloskopu można wykonywać następujące procedury:

• a) Wykrywanie niestabilnych awarii;
• b) Sprawdzenie efektów wprowadzonych korekt;
• c) Monitorowanie aktywności sondy lambda układu sterowania silnika wyposażonego w katalizator;
• d) Analiza sygnałów generowanych przez sondę lambda, których odchylenia parametrów od normy są bezwzględnym sygnałem nieprawidłowego działania całego układu sterowania. Z drugiej strony, prawidłowy kształt impulsów wysyłanych przez czujnik może być niezawodną gwarancją braku naruszeń w układzie sterowania.

Artykuł opublikowany w zasobach online OpelBook.ru



4. Niezawodność i łatwość obsługi nowoczesnych oscyloskopów nie wymagają od operatora żadnej specjalistycznej wiedzy ani doświadczenia. Interpretację uzyskanych informacji można łatwo dokonać poprzez proste porównanie wizualne oscylogramów wykonanych podczas oględzin z podanymi niżej zależnościami czasowymi, typowymi dla różnych czujników i elementów wykonawczych układów sterowania pojazdu.

Parametry sygnałów okresowych

5. Każdy sygnał zarejestrowany przez oscyloskop można opisać za pomocą następujących podstawowych parametrów: (patrz przym. ilustracja).

• a) Amplituda: różnica między maksymalnym i minimalnym napięciem (V) sygnału w okresie;
• b) Okres: Czas trwania cyklu sygnału (ms);
• c) Częstotliwość: liczba cykli na sekundę (Hz);
• d) Szerokość: Czas trwania impulsu prostokątnego (ms, μs);
• e) Współczynnik wypełnienia: Stosunek okresu powtarzania do szerokości (w terminologii obcej stosuje się odwrotność współczynnika wypełnienia, zwaną współczynnikiem roboczym, wyrażony w %);

6. Zazwyczaj charakterystyki uszkodzonego urządzenia znacznie różnią się od charakterystyk urządzeń odniesienia, co pozwala doświadczonemu operatorowi łatwo i szybko zidentyfikować uszkodzony element poprzez analizę odpowiadającego mu oscylogramu.



7. Sygnały DC – analizowane jest tylko napięcie sygnału (patrz przym. ilustracje).















8. Sygnały prądu przemiennego są analizowane pod kątem amplitudy, częstotliwości i kształtu fali (patrz przym. ilustracja).







9. Sygnały o modulacji częstotliwościowej – analizowana jest amplituda, częstotliwość, kształt sygnału i szerokość impulsów okresowych (patrz przym. ilustracje).











f) Kształt sygnału: prostokątny ciąg impulsów, impuls, fala sinusoidalna, impuls piłokształtny itp.







10. Sygnały z modulacją szerokości impulsu (PWM) – analizowana jest amplituda, częstotliwość, kształt sygnału i współczynnik wypełnienia impulsów okresowych (patrz przym. ilustracje).













11. Kształt sygnału generowanego przez oscyloskop zależy od wielu różnych czynników i może ulegać znacznym zmianom.

12. Mając na uwadze powyższe, przed przystąpieniem do wymiany podejrzanego podzespołu, w przypadku stwierdzenia niezgodności pomiędzy kształtem usuniętego sygnału diagnostycznego a oscylogramem odniesienia, należy dokładnie przeanalizować uzyskany wynik(patrz przym. ilustracje).

Woltaż

13. Poziom zerowy sygnału odniesienia nie może być traktowany jako wartość odniesienia bezwzględnego; "zero" sygnału rzeczywistego, w zależności od konkretnych parametrów badanego obwodu, może być przesunięte względem odniesienia ([1] - patrz Ilustracja 4.12a) w pewnym dopuszczalnym zakresie.

14. Pełna amplituda sygnału zależy od napięcia zasilania testowanego obwodu i może się także zmieniać w pewnych granicach w stosunku do wartości odniesienia ([3] - patrz ilustracja 4.12a i [2] - patrz ilustracja 4.12b).

15. W obwodach prądu stałego ograniczenia napięcia sygnału odpowiadają napięciu zasilania. Przykładem jest układ Idle Speed Control (IAC), którego napięcie sygnału nie zmienia się w żaden sposób przy zmianach prędkości obrotowej silnika.

16. W obwodach prądu przemiennego amplituda sygnału wyraźnie zależy od częstotliwości źródła sygnału, więc amplituda sygnału generowanego przez czujnik położenia wału korbowego (CSP) będzie wzrastać wraz ze wzrostem prędkości obrotowej silnika.

17. W związku z powyższym, jeżeli amplituda sygnału zarejestrowanego za pomocą oscyloskopu jest nadmiernie niska lub wysoka, (aż do wycięcia górnych poziomów), Wystarczy po prostu zmienić zakres działania urządzenia, przesuwając się na odpowiednią skalę pomiarową.

18. Podczas sprawdzania urządzeń obwodów sterowanych elektromagnetycznie (na przykład system IAC) po odłączeniu zasilania mogą wystąpić skoki napięcia ([4] - patrz ilustracja 4.12a), które można bezpiecznie zignorować podczas analizy wyników pomiarów.

19. Nie należy się również martwić, jeśli takie deformacje oscylogramu pojawią się jako spłaszczenie dolnej części przedniej krawędzi impulsów prostokątnych ([5] - patrz rysunek 4.12a), chyba że oczywiście sam fakt spłaszczenia krawędzi natarcia z przodu nie jest oznaką uszkodzenia testowanego podzespołu.

Częstotliwość

20. Częstotliwość powtarzania impulsów sygnałowych zależy od częstotliwości roboczej źródła sygnału.

21. Kształt rejestrowanego sygnału można edytować i dostosować do formy wygodnej do analizy, zmieniając skalę podstawy czasu obrazu na oscyloskopie.

22. Podczas obserwacji sygnałów w obwodzie prądu przemiennego podstawa czasu oscyloskopu zależy od częstotliwości źródła sygnału ([3] - patrz rysunek 4.12b), określonej przez prędkość obrotową silnika.

23. Jak wspomniano powyżej, aby przekształcić sygnał do postaci czytelnej, wystarczy przełączyć skalę podstawy czasu oscyloskopu

24. W niektórych przypadkach oscylogram sygnału okazuje się być lustrzanym odbiciem w stosunku do zależności odniesienia, co jest wyjaśnione odwróceniem biegunowości połączenia odpowiedniego elementu i, w przypadku braku zakazu zmiany biegunowości połączenie, można zignorować podczas analizy.

Typowe sygnały komponentów układu sterowania silnikiem

25. Nowoczesne oscyloskopy są zazwyczaj wyposażone tylko w dwa przewody sygnałowe, wraz z zestawem różnych sond, co pozwala na podłączenie urządzenia do niemal każdego urządzenia.

26. Czerwony przewód podłączony do dodatniego zacisku oscyloskopu jest zazwyczaj podłączony do zacisku modułu sterowania elektronicznego (ECM). Czarny przewód należy podłączyć do niezawodnego punktu uziemienia (masy).

Wtryskiwacze paliwa

27. Sterowanie składem mieszanki paliwowo-powietrznej w nowoczesnych samochodowych układach elektronicznego wtrysku paliwa odbywa się poprzez terminową regulację czasu otwarcia zaworów elektromagnetycznych wtryskiwaczy.

28. Czas trwania stanu otwartego wtryskiwaczy jest określony przez czas trwania impulsów elektrycznych generowanych przez moduł sterujący i podawanych na wejście zaworów elektromagnetycznych. Czas trwania impulsu mierzony jest w milisekundach i zwykle nie przekracza zakresu 1+14 ms. Typowy oscylogram impulsu sterującego wtryskiwaczem pokazano na rezystorze. ilustracje.



29. Często na oscylogramie można zaobserwować również szereg krótkich pulsacji, bezpośrednio następujących po inicjującym ujemnym impulsie prostokątnym i utrzymujących zawór elektromagnetyczny wtryskiwacza w stanie otwartym, a także gwałtowny dodatni skok napięcia towarzyszący momentowi otwarcia zaworu. zamyka się.

30. Prawidłowość działania można łatwo sprawdzić za pomocą oscyloskopu, wizualnie obserwując zmiany kształtu sygnału sterującego przy zmianie parametrów pracy silnika. Dlatego czas trwania impulsów przy pracy silnika na biegu jałowym powinien być nieznacznie dłuższy niż w przypadku pracy jednostki na niskich obrotach. Wzrostowi prędkości obrotowej silnika powinien towarzyszyć odpowiedni wzrost czasu otwarcia wtryskiwaczy. Zależność ta jest szczególnie widoczna podczas otwierania przepustnicy przy krótkich naciśnięciach pedału gazu.

31. Za pomocą cienkiej sondy z zestawu dostarczonego z oscyloskopem podłącz czerwony przewód urządzenia do zacisku wtryskiwacza modułu ECM układu sterowania silnikiem. Dokładnie uziemić sondę drugiego przewodu sygnałowego (czarnego) oscyloskopu.

32. Przeanalizuj kształt sygnału odczytywanego podczas rozruchu silnika.

33. Po uruchomieniu silnika należy sprawdzić kształt sygnału sterującego na biegu jałowym.

34. Mocno naciskając pedał gazu, zwiększ obroty silnika do 3000 obr/min – czas trwania impulsów sterujących w chwili przyspieszania powinien wyraźnie wzrosnąć, a następnie ustabilizować się na poziomie równym lub nieznacznie niższym od prędkości obrotowej biegu jałowego.

35. Gwałtowne zamknięcie przepustnicy powinno doprowadzić do wyprostowania oscylogramu, potwierdzającego fakt zachodzenia na siebie wtryskiwaczy (dla systemów z odcięciem paliwa).

36. Podczas zimnego rozruchu silnik wymaga pewnego wzbogacenia mieszanki paliwowo-powietrznej, co jest zapewnione poprzez automatyczne zwiększenie czasu otwarcia wtryskiwaczy. W miarę nagrzewania się silnika czas trwania impulsów sterujących na oscylogramie powinien ulegać ciągłemu zmniejszaniu, stopniowo zbliżając się do wartości charakterystycznej dla biegu jałowego.

37. W układach wtryskowych, w których nie zastosowano wtryskiwacza do zimnego rozruchu silnika, podczas zimnego rozruchu silnika stosuje się dodatkowe impulsy sterujące, które na oscylogramie pojawiają się w postaci pulsacji o zmiennej długości.

38. Poniższa tabela przedstawia typową zależność czasu trwania impulsów sterujących otwarciem wtryskiwaczy od stanu pracy silnika.

Stan silnika	Czas trwania impulsu sterującego, ms
Prędkość biegu jałowego	1.5 + 5
2000 + 3000 obr./min	1.1 + 3.5
Pełna moc	8,2 + 3,5

Czujniki indukcyjne

39. Uruchom silnik i porównaj oscylogram pobrany z wyjścia czujnika indukcyjnego z oscylogramem pokazanym na rezystorze. Ilustracje standardu.



40. Wzrostowi prędkości obrotowej silnika powinien towarzyszyć wzrost amplitudy sygnału impulsowego generowanego przez czujnik.

Zawór elektromagnetyczny sterujący prędkością biegu jałowego (IAC)

41. W przemyśle motoryzacyjnym stosuje się wiele różnych typów zaworów elektromagnetycznych IAC, które również wytwarzają sygnały o różnym kształcie.

42. Wspólną cechą wyróżniającą wszystkie zawory jest fakt, że współczynnik wypełnienia sygnału musi się zmniejszać wraz ze wzrostem obciążenia silnika związanego z włączeniem dodatkowych odbiorników energii, co powoduje zmniejszenie prędkości biegu jałowego.

43. Jeżeli współczynnik wypełnienia oscylogramu zmienia się wraz ze wzrostem obciążenia, a po włączeniu odbiorników stabilność prędkości biegu jałowego ulega zakłóceniu, należy sprawdzić stan obwodu zaworu elektromagnetycznego, a także poprawność sygnału sterującego wydanego przez ECM.

44. Silnik krokowy 4-biegunowy jest zazwyczaj stosowany w obwodach stabilizacji prędkości biegu jałowego, których opis podano poniżej. Lampy IAC 2-pinowe i 3-pinowe testuje się w podobny sposób, ale kształty przebiegów napięć sygnałów, jakie wytwarzają, są zupełnie inne.

45. Silnik krokowy, reagując na pulsujący sygnał sterujący podawany przez ECM, dokonuje skokowej regulacji prędkości obrotowej biegu jałowego silnika w zależności od temperatury roboczej płynu chłodzącego i aktualnego obciążenia silnika.

46. Poziomy sygnału sterującego można sprawdzić za pomocą oscyloskopu, którego sondę pomiarową podłącza się kolejno do każdego z czterech zacisków silnika krokowego.

47. Rozgrzej silnik do normalnej temperatury roboczej i pozostaw go na biegu jałowym.

48. Aby zwiększyć obciążenie silnika, włącz reflektory, klimatyzację lub, w modelach ze wspomaganiem kierownicy, obróć kierownicę. Prędkość obrotowa biegu jałowego powinna chwilowo spaść, ale potem natychmiast się ustabilizować dzięki działaniu zaworu IAC.

49. Porównaj zarejestrowany oscylogram z tym pokazanym na rezystorze. Ilustracje standardu.

Sonda lambda (czujnik tlenu)

Uwaga: W tej sekcji przedstawiono oscylogramy typowe dla najczęściej stosowanych w samochodach sond lambda typu cyrkonowego, które nie wykorzystują napięcia odniesienia 0,5 V. Ostatnio coraz większą popularnością cieszą się czujniki tytanowe, których zakres sygnału roboczego wynosi 0+5 V. Podczas spalania ubogiej mieszanki powstaje wysoki poziom napięcia, natomiast podczas spalania bogatej mieszanki powstaje niski poziom napięcia.

50. Podłącz oscyloskop pomiędzy zacisk sondy lambda na module ECM a masę.

51. Upewnij się, że silnik jest rozgrzany do normalnej temperatury roboczej.

52. Porównaj oscylogram wyświetlany na ekranie miernika z oscylogramem pokazanym na rezystorze. ilustracje zależności standardowej.



53 Jeżeli odczytywany sygnał nie ma charakteru falowego, lecz jest zależnością liniową, to w zależności od poziomu napięcia oznacza to nadmierne zubożenie (0+0,15 V) lub nadmierne wzbogacenie (0,6+1 V) powietrza. mieszanka paliwowa.

54. Jeżeli na biegu jałowym silnika występuje normalny sygnał falowy, należy spróbować kilkukrotnie mocno nacisnąć pedał gazu - wahania sygnału nie powinny wykraczać poza zakres 0+1 V.

55. Wzrostowi prędkości obrotowej silnika powinien towarzyszyć wzrost amplitudy sygnału, a jego zmniejszeniu - spadek.

Czujnik spalania stukowego (KS)

56. Podłącz oscyloskop między zaciskiem czujnika spalania stukowego ECM a masą.

57. Upewnij się, że silnik jest rozgrzany do normalnej temperatury roboczej.

58. Mocno naciśnij pedał gazu i porównaj kształt rejestrowanego sygnału prądu przemiennego z tym pokazanym na rezystorze. Ilustracje oscylogramu odniesienia.



59. Jeżeli obraz nie jest wystarczająco wyraźny, lekko stuknij w blok cylindrów w miejscu, w którym znajduje się czujnik spalania stukowego.

60. Jeżeli nie jest możliwe uzyskanie jednoznacznego kształtu sygnału, należy wymienić czujnik KS lub sprawdzić stan okablowania jego obwodu.

Sygnał zapłonu na wyjściu wzmacniacza

61. Podłącz oscyloskop między zaciskiem wzmacniacza zapłonu ECM a masą.

62. Rozgrzej silnik do normalnej temperatury roboczej i pozostaw go na biegu jałowym.

63. Na ekranie oscyloskopu powinna zostać wyświetlona sekwencja prostokątnych impulsów prądu stałego. Porównaj kształt otrzymanego sygnału z tym pokazanym na rezystorze. ilustracje oscylogramu odniesienia, zwracając szczególną uwagę na zbieżność takich parametrów jak amplituda, częstotliwość i kształt impulsu.



64. W miarę wzrostu prędkości obrotowej silnika częstotliwość sygnału powinna wzrastać wprost proporcjonalnie.

Uzwojenie pierwotne cewki zapłonowej

65. Podłącz oscyloskop między zaciskiem cewki zapłonowej ECM a masą.

66. Rozgrzej silnik do normalnej temperatury roboczej i pozostaw go na biegu jałowym.

67. Porównaj kształt otrzymanego sygnału z tym pokazanym na rezystorze. ilustracje z oscylogramem odniesienia - dodatnie przepięcia powinny mieć stałą amplitudę.



68. Nierównomierne skoki napięcia mogą być spowodowane nadmierną rezystancją uzwojenia wtórnego, a także wadliwym stanem przewodów wysokiego napięcia cewki lub przewodu świecy zapłonowej.