Utilizarea unui osciloscop pentru a monitoriza parametrii de funcționare ai unui sistem de control (Opel Corsa B)

Informații generale

Multimetrele digitale sunt excelente pentru testarea circuitelor electrice statice și pentru înregistrarea modificărilor lente ale parametrilor monitorizați. Atunci când se efectuează teste dinamice pe un motor în funcțiune, precum și atunci când se identifică cauzele defecțiunilor sporadice, un osciloscop devine un instrument absolut indispensabil.

Unele osciloscoape vă permit să salvați oscilogramele într-un modul de memorie încorporat cu imprimarea ulterioară a rezultatelor sau transferarea lor pe o unitate de computer personal în condiții staționare.

Osciloscopul vă permite să observați semnale periodice și să măsurați tensiunea, frecvența, lățimea (durată) impulsuri dreptunghiulare, precum și niveluri de tensiune care se schimbă lent. Osciloscopul poate fi utilizat pentru a efectua următoarele proceduri:

• Detectarea defecțiunilor instabile;
• Verificarea rezultatelor corectiilor efectuate;
• Monitorizarea activitatii sondei lambda a sistemului de management al motorului echipat cu catalizator;
• Analiza semnalelor generate de sonda lambda, a căror abatere a parametrilor de la normă este un indiciu absolut al unei defecțiuni a sistemului de control în ansamblu. Pe de altă parte, forma corectă a impulsurilor emise de senzor poate servi ca o garanție de încredere a absenței încălcărilor în sistemul de control.

Fiabilitatea și ușurința de operare a osciloscoapelor moderne nu necesită cunoștințe sau experiență specială din partea operatorului. Interpretarea informațiilor obținute se poate face cu ușurință printr-o simplă comparație vizuală a oscilogramelor luate în timpul testului cu dependențele de timp prezentate mai jos, tipice pentru diverși senzori și actuatori ai sistemelor de control auto.

Parametrii semnalelor periodice

Informații generale

Fiecare semnal înregistrat de un osciloscop poate fi descris folosind următorii parametri de bază:

Caracteristicile unui semnal periodic arbitrar

• Amplitudine: Diferența dintre tensiunile maxime și minime (V) ale semnalului în perioada;
• Perioadă: Durata ciclului semnalului (ms);
• Frecvenţă: Numărul de cicluri pe secundă (Hz);
• Lăţime: Durata impulsului dreptunghiular (ms, μs);
• Ciclul de funcționare: Raportul dintre perioada de repetare și lățimea (în terminologia străină se folosește inversul ciclului de lucru, numit ciclu de lucru, exprimat în %);
• Formă de semnal: Undă dreptunghiulară, vârf, undă sinusoidală, undă dinți de ferăstrău etc.

De obicei, caracteristicile unui dispozitiv defect diferă foarte mult de cele de referință, ceea ce permite unui operator experimentat să identifice ușor și rapid componenta defectă prin analiza oscilogramei corespunzătoare.

Semnale DC

Singura caracteristică de lucru a unor astfel de semnale este tensiunea.

Semnalele DC sunt generate de dispozitivele prezentate mai jos în ilustrațiile însoțitoare.







[Text copiat de pe acest portal OPELBOOK]

Semnale AC

Principalele caracteristici ale acestor semnale sunt amplitudinea, frecvența și forma semnalului.

Semnale modulate în frecvență (FM)

Caracteristicile de funcționare ale semnalelor cu frecvență modulată sunt amplitudinea, frecvența, forma semnalului și lățimea impulsurilor periodice.



Sursele semnalelor FM sunt dispozitivele prezentate în ilustrațiile însoțitoare.

Semnale modulate pe lățime de impuls (PWM)

Caracteristicile de funcționare ale semnalelor cu modulație pe lățime a impulsurilor (PWM) sunt amplitudinea, frecvența, forma de undă și ciclul de lucru al impulsurilor periodice.

Sunt prezentate sursele semnalelor PWM pe ilustrațiile însoțitoare ale dispozitivului.

Secvență de impulsuri dreptunghiulare codificată

Caracteristicile de funcționare sunt amplitudinea, frecvența și forma secvenței de impulsuri individuale.

Acest tip de semnal este generat de modulul de memorie de autodiagnosticare ECM al sistemului de management al motorului.

Analizând lățimea și forma impulsurilor, precum și numărând numărul acestora în fiecare dintre grupuri, pot fi citite coduri de eroare stocate în memorie (cod 1223).

Semnal cod de defecțiune al modulului de autodiagnosticare al sistemului de management al motorului (cod 1223)



Amplitudinea și forma semnalului rămân constante, valoarea înregistrată va fi scoasă până la ștergerea memoriei modulului.

Interpretarea oscilogramelor

Forma semnalului produs de osciloscop depinde de mulți factori diferiți și se poate schimba semnificativ. Având în vedere cele de mai sus, înainte de a trece la înlocuirea componentei suspectate în cazul unei discrepanțe între forma semnalului de diagnostic eliminat și oscilograma de referință, rezultatul obținut trebuie analizat cu atenție.

Voltaj

Nivelul zero al semnalului de referință nu poate fi considerat o valoare de referință absolută - "zeroul" semnalului real, în funcție de parametrii specifici ai circuitului testat, poate fi deplasat în raport cu referința [1] (Semnal digital) (consultați ilustrația) într-un anumit interval acceptabil.

Amplitudinea totală a semnalului depinde de tensiunea de alimentare a circuitului testat și poate varia, de asemenea, în anumite limite în raport cu valoarea de referință [3] (Semnal digital) și [2] (Semnal analogic) (consultați ilustrația).

În circuitele DC, domeniul de variație a semnalului este limitat de tensiunea de alimentare. Un exemplu este circuitul de control al vitezei de mers în gol (IAC), a cărui tensiune de semnal nu se modifică în niciun fel odată cu modificările turației motorului.

În circuitele de curent alternativ, amplitudinea semnalului depinde deja în mod clar de frecvența sursei de semnal, astfel încât amplitudinea semnalului generat de senzorul de poziție a arborelui cotit (CKP) va crește odată cu creșterea turației motorului.

Având în vedere cele de mai sus, dacă amplitudinea semnalului înregistrat cu ajutorul osciloscopului este excesiv de mică sau mare (până la tăierea nivelurilor superioare), este suficient să comutați pur și simplu domeniul de operare al dispozitivului trecând la scara de măsurare corespunzătoare.

La verificarea echipamentelor circuitelor controlate electromagnetic (de exemplu, sistemul IAC) când alimentarea este deconectată, pot apărea supratensiuni [4] (Semnal digital) (consultați ilustrația), care poate fi ignorat în siguranță atunci când se analizează rezultatele măsurătorilor.

De asemenea, nu este nevoie să vă faceți griji cu privire la apariția unor astfel de deformări ale oscilogramei, cum ar fi partea inferioară oblică a marginii de față a impulsurilor dreptunghiulare [5] (Semnal digital) (consultați ilustrația), cu excepția cazului în care, desigur, însuși faptul aplatizării față nu este un semn al unei defecțiuni a componentei testate.

Frecvenţă

Rata de repetiție a impulsurilor semnalului depinde de frecvența de funcționare a sursei de semnal.

Forma semnalului care este înregistrat poate fi editată și adusă într-o formă convenabilă pentru analiză prin comutarea scalei de bază a timpului imaginii pe osciloscop.

Când se observă semnale în circuite de curent alternativ, baza de timp a osciloscopului depinde de frecvența sursei de semnal [3] (Semnal analogic) (consultați ilustrația), determinată de turația motorului.

După cum am menționat mai sus, pentru a face semnalul mai lizibil, este suficient să comutați scala de bază de timp a osciloscopului.

În unele cazuri, oscilograma semnalului se dovedește a fi oglindită în raport cu dependența de referință, ceea ce se explică prin reversibilitatea polarității de conectare a elementului corespunzător și, în absența unei interdicții privind modificarea polarității conexiunii, poate fi ignorată în timpul analiză.

Semnale tipice ale componentelor sistemului de management al motorului

Osciloscoapele moderne sunt de obicei echipate cu doar două fire de semnal, împreună cu un set de diverse sonde care vă permit să conectați dispozitivul la aproape orice dispozitiv.

Firul roșu este conectat la terminalul pozitiv al osciloscopului și este de obicei conectat la un terminal de pe modulul de control electronic (ECM). Firul negru trebuie conectat la un punct de împământare fiabil (împământare).

Injectoare

Compoziția amestecului aer-combustibil în sistemele moderne de injecție electronică a combustibilului auto este controlată prin reglarea în timp util a duratei de deschidere a supapelor electromagnetice ale injectoarelor.

Durata stării deschise a injectoarelor este determinată de durata impulsurilor electrice generate de modulul de comandă și alimentate la intrarea supapelor electromagnetice. Durata impulsului este măsurată în milisecunde și de obicei nu depășește intervalul de 1÷14 ms. Este prezentată o oscilogramă tipică a controlului declanșării injectorului de impulsuri pe ilustrația însoțitoare.

Impuls de control al deschiderii injectorului de combustibil



Adesea, oscilograma poate arăta și o serie de pulsații scurte care urmează imediat după inițierea pulsului dreptunghiular negativ și mențin supapa electromagnetică a injectorului în stare deschisă, precum și o creștere bruscă a tensiunii pozitive care însoțește momentul în care supapa se închide.

Funcționarea corectă a ECM poate fi verificată cu ușurință folosind un osciloscop observând vizual modificările formei semnalului de control atunci când se modifică parametrii de funcționare a motorului. Astfel, durata impulsurilor la rotirea motorului la ralanti ar trebui să fie puțin mai mare decât atunci când unitatea funcționează la turații mici. O creștere a turației motorului ar trebui să fie însoțită de o creștere corespunzătoare a timpului în care injectoarele rămân deschise. Această dependență este evidentă mai ales la deschiderea supapei de accelerație cu apăsări scurte pe pedala de accelerație.

Folosind sonda subțire din trusa furnizată împreună cu osciloscopul, conectați cablul roșu al instrumentului la terminalul injector al sistemului de management al motorului ECM. Împământați în siguranță sonda celui de-al doilea fir de semnal (negru) al osciloscopului.

Analizați forma semnalului citit în timp ce motorul pornește.

După pornirea motorului, verificați forma semnalului de comandă la ralanti.

Prin apăsarea strânsă a pedalei de accelerație, creșteți turația motorului la 3000 rpm - durata impulsurilor de control în momentul accelerației ar trebui să crească considerabil, cu stabilizarea ulterioară la un nivel egal cu sau puțin mai mic decât turația de ralanti.

Închiderea rapidă a clapetei de accelerație ar trebui să aibă ca rezultat o îndreptare a oscilogramei, confirmând suprapunerea injectoarelor (pentru sistemele cu oprire a combustibilului).

În timpul pornirii la rece, motorul necesită o anumită îmbogățire a amestecului aer-combustibil, care este asigurată de o creștere automată a duratei de deschidere a injectoarelor. Pe măsură ce motorul se încălzește, durata impulsurilor de control pe oscilogramă ar trebui să scadă continuu, apropiindu-se treptat de valoarea tipică pentru turația de ralanti.

În sistemele de injecție care nu utilizează un injector de pornire la rece, în timpul pornirii la rece a motorului sunt utilizate impulsuri suplimentare de control, care apar pe oscilogramă ca pulsații de lungime variabilă.

Tabelul de mai jos arată o dependență tipică a duratei impulsurilor de control pentru deschiderea injectoarelor de starea de funcționare a motorului.

Stare motor	Durata impulsului de control, ms
Viteza de mers în gol	1,5÷5
2000÷3000 rpm.	1,1÷3,5
Accelerație maximă	8,2÷3,5

Senzori inductivi

Porniți motorul și comparați oscilograma luată de la ieșirea senzorului inductiv cu cea dată pe ilustrația însoțitoare referinţă.

Oscilograma tipică a unui semnal generat de un senzor inductiv



O creștere a turației motorului ar trebui să fie însoțită de o creștere a amplitudinii semnalului de impuls generat de senzor.

Supapă electromagnetică de control al vitezei de mers în gol (IAC)

În industria auto, sunt utilizate electrovalve IAC de multe tipuri diferite, producând și semnale de diferite forme.

O trăsătură distinctivă comună a tuturor supapelor este faptul că ciclul de lucru al semnalului trebuie să scadă odată cu creșterea sarcinii motorului asociată cu includerea unor consumatori de putere suplimentari, determinând o scădere a turației de mers în gol.

Dacă ciclul de funcționare al oscilogramei se modifică odată cu creșterea sarcinii, dar atunci când consumatorii sunt porniți, există o încălcare a stabilității turației de mers în gol, verificați starea circuitului supapei solenoid, precum și corectitudinea semnalului de comandă emis de ECM..

De obicei, un motor pas cu 4 poli este utilizat în circuitele de control al vitezei de mers în gol, care este descris mai jos. Supapele IAC cu 2 pini și 3 pini sunt testate într-un mod similar, dar formele de undă ale tensiunilor semnalului pe care le produc sunt complet diferite.

Motorul pas cu pas, răspunzând la semnalul de control pulsatoriu emis de ECM, efectuează ajustări trepte ale turației de ralanti a motorului în conformitate cu temperatura de funcționare a lichidului de răcire și sarcina curentă a motorului.

Nivelurile semnalului de control pot fi verificate cu ajutorul unui osciloscop, a cărui sondă de măsurare este conectată pe rând la fiecare dintre cele patru borne ale motorului pas cu pas.

Încălziți motorul la temperatura normală de funcționare și lăsați-l la ralanti.

Pentru a crește sarcina asupra motorului, aprindeți farurile, aerul condiționat sau, la modelele cu servodirecție, rotiți volanul. Viteza de ralanti ar trebui să scadă pentru scurt timp, dar apoi să se stabilizeze imediat din nou datorită funcționării supapei IAC.

Comparați oscilograma capturată cu cea afișată pe ilustrația însoțitoare a standardului.

Oscilograma semnalului de control al sistemului de control al turației în gol (IAC)

Sonda lambda (senzor de oxigen)

Secțiunea furnizează oscilograme tipice pentru cele mai frecvent utilizate sonde lambda de tip zirconiu în mașini, care nu folosesc o tensiune de referință de 0,5 V. Recent, senzorii cu titan au devenit din ce în ce mai populari, a căror gamă de semnal de funcționare este 0÷5 V, cu o tensiune de nivel ridicat este generată în timpul arderii unui amestec slab, scăzut - îmbogățit.

1. Conectați un osciloscop între terminalul sondei lambda de pe ECM și masă.

2. Asigurați-vă că motorul este încălzit la temperatura normală de funcționare.

3. Comparați oscilograma afișată pe ecranul contorului cu cea afișată pe ilustrația însoțitoare dependență de referință.

Oscilograma semnalului emis de o sondă lambda tipică



Dacă semnalul citit nu este de tip ondulatoriu, ci este o dependență liniară, atunci, în funcție de nivelul de tensiune, aceasta indică o slăbire excesivă (0÷0,15 V) sau supraîmbogățire (0,6÷1 V) a aerului-combustibil. amestec.

Dacă apare un semnal normal de undă la ralanti, încercați să apăsați puternic pedala de accelerație de câteva ori - fluctuațiile semnalului nu trebuie să depășească intervalul 0÷1 V.

O creștere a turației motorului ar trebui să fie însoțită de o creștere a amplitudinii semnalului și o scădere cu o scădere.

Senzor de detonare (KS)

1. Conectați un osciloscop între terminalul senzorului de detonare al ECM și masă.

2. Asigurați-vă că motorul este încălzit la temperatura normală de funcționare.

3. Apăsați puternic pedala de accelerație și comparați forma semnalului AC care este înregistrat cu oscilograma de referință furnizată.

Dacă imaginea nu este suficient de clară, atingeți ușor blocul cilindric în zona în care se află senzorul de detonare.

Dacă nu este posibil să obțineți o formă clară a semnalului, înlocuiți senzorul KS sau verificați starea cablajului circuitului său.

Semnal de aprindere la ieșirea amplificatorului

1. Conectați un osciloscop între terminalul amplificatorului de aprindere al ECM și masă.

2. Încălziți motorul la temperatura normală de funcționare și lăsați-l la ralanti.

3. Pe ecranul osciloscopului trebuie afișată o secvență de impulsuri DC dreptunghiulare. Comparați forma semnalului primit cu cea dată pe ilustrația însoțitoare oscilogramă de referință, acordând o atenție deosebită coincidenței unor parametri precum amplitudinea, frecvența și forma pulsului.

Oscilograma semnalului de comandă a amplificatorului de aprindere



Pe măsură ce turația motorului crește, frecvența semnalului ar trebui să crească direct proporțional.

Înfășurarea primară a bobinei de aprindere

1. Conectați un osciloscop între borna bobinei de aprindere a ECM și masă.

2. Încălziți motorul la temperatura normală de funcționare și lăsați-l la ralanti.

3. Comparați forma semnalului recepționat cu oscilograma de referință furnizată - supratensiunile pozitive ar trebui să aibă o amplitudine constantă.

Neuniformitatea supratensiunii poate fi cauzată de rezistența excesivă a înfășurării secundare, precum și de o stare defectuoasă a firului de înaltă tensiune al bobinei sau a firului bujiilor.