Použitie osciloskopu na monitorovanie prevádzkových parametrov riadiaceho systému (Opel Corsa B)

Všeobecné informácie

Digitálne multimetre sú skvelé na testovanie statických elektrických obvodov a na zaznamenávanie pomalých zmien sledovaných parametrov. Pri vykonávaní dynamických testov na bežiacom motore, ako aj pri zisťovaní príčin sporadických porúch sa osciloskop stáva absolútne nepostrádateľným nástrojom.

Niektoré osciloskopy umožňujú uložiť oscilogramy do vstavaného pamäťového modulu s následnou tlačou výsledkov alebo ich prenosom na mechaniku osobného počítača v stacionárnych podmienkach.

Osciloskop umožňuje pozorovať periodické signály a merať napätie, frekvenciu, šírku (trvanie) obdĺžnikové impulzy, ako aj pomaly sa meniace úrovne napätia. Osciloskop je možné použiť na vykonávanie nasledujúcich postupov:

• Detekcia nestabilných porúch;
• Kontrola výsledkov vykonaných opráv;
• Sledovanie činnosti lambda sondy riadiaceho systému motora vybaveného katalyzátorom;
• Analýza signálov generovaných lambda sondou, ktorej odchýlka parametrov od normy je absolútnou indikáciou poruchy riadiaceho systému ako celku. Na druhej strane, správny tvar impulzov emitovaných snímačom môže slúžiť ako spoľahlivá záruka absencie porušení v riadiacom systéme.

Spoľahlivosť a jednoduchosť ovládania moderných osciloskopov nevyžadujú od obsluhy žiadne špeciálne znalosti a skúsenosti. Interpretáciu získaných informácií je možné ľahko vykonať jednoduchým vizuálnym porovnaním oscilogramov nasnímaných počas testu s nižšie uvedenými časovými závislosťami, typickými pre rôzne snímače a akčné členy riadiacich systémov automobilov.

Parametre periodických signálov

Všeobecné informácie

Každý signál zaznamenaný osciloskopom možno opísať pomocou nasledujúcich základných parametrov:

Charakteristika ľubovoľného periodického signálu

• Amplitúda: Rozdiel medzi maximálnym a minimálnym napätím (V) signálu v rámci periódy;
• Obdobie: Trvanie cyklu signálu (ms);
• Frekvencia: Počet cyklov za sekundu (Hz);
• šírka: Trvanie obdĺžnikového impulzu (ms, μs);
• Pracovný cyklus: Pomer periódy opakovania k šírke (v zahraničnej terminológii sa používa prevrátená hodnota pracovného cyklu, nazývaná pracovný cyklus, vyjadrená v %);
• Forma signálu: Postupnosť obdĺžnikové impulzy, jeden odľahlých, sínusoidu, sawtooth strukoviny, atď.

Charakteristiky chybného zariadenia sa zvyčajne výrazne líšia od referenčných, čo umožňuje skúsenému operátorovi ľahko a rýchlo identifikovať chybný komponent analýzou zodpovedajúceho oscilogramu.

DC signály

Jedinou pracovnou charakteristikou takýchto signálov je napätie.

Jednosmerné signály generujú zariadenia zobrazené nižšie na priložených ilustráciách.

AC signály

Hlavnými charakteristikami týchto signálov sú amplitúda, frekvencia a tvar signálu.

Frekvenčne modulované signály (FM)

Pracovné charakteristiky frekvenčne modulovaných signálov sú amplitúda, frekvencia, tvar signálu a šírka periodických impulzov.



Zdrojmi FM signálov sú prezentované zariadenia na priložených ilustráciách.

Signály s moduláciou šírky impulzu (PWM)

Prevádzkové charakteristiky signálov s moduláciou šírky impulzov (PWM) sú amplitúda, frekvencia, tvar vlny a pracovný cyklus periodických impulzov.

Sú uvedené zdroje PWM signálov na priložených obrázkoch zariadenia.

Kódovaná sekvencia obdĺžnikových impulzov

Pracovnými charakteristikami sú amplitúda, frekvencia a tvar sledu jednotlivých impulzov.

Tento typ signálu generuje samodiagnostický pamäťový modul ECM riadiaceho systému motora.

Analýzou šírky a tvaru impulzov, ako aj spočítaním ich počtu v každej zo skupín je možné prečítať chybové kódy uložené v pamäti (kód 1223).

Signál kódu poruchy samodiagnostického modulu systému riadenia motora (kód 1223)



Amplitúda a tvar signálu zostávajú konštantné, zaznamenaná hodnota bude na výstupe až do vymazania pamäte modulu.

Interpretácia oscilogramov

Tvar signálu produkovaného osciloskopom závisí od mnohých rôznych faktorov a môže sa výrazne meniť. Vzhľadom na vyššie uvedené, skôr ako pristúpite k výmene podozrivého komponentu v prípade nezrovnalosti medzi tvarom odstráneného diagnostického signálu a referenčným oscilogramom, získaný výsledok by sa mal starostlivo analyzovať.

Napätie

Nulovú úroveň referenčného signálu nemožno považovať za absolútnu referenčnú hodnotu - "nula" skutočného signálu môže byť v závislosti od konkrétnych parametrov testovaného obvodu posunutá vzhľadom na referenčnú hodnotu [1] (Digitálny signál) (pozri ilustráciu) v určitom prijateľnom rozsahu.

Úplná amplitúda signálu závisí od napájacieho napätia testovaného obvodu a môže sa tiež meniť v rámci určitých limitov vzhľadom na referenčnú hodnotu [3] (Digitálny signál) a [2] (Analógový signál) (pozri ilustráciu).

V jednosmerných obvodoch je rozsah zmeny signálu obmedzený napájacím napätím. Príkladom je obvod Idle Speed Control (IAC), ktorého signálové napätie sa pri zmenách otáčok motora nijako nemení.

V striedavých obvodoch je už amplitúda signálu jednoznačne závislá od frekvencie zdroja signálu, takže amplitúda signálu generovaného snímačom polohy kľukového hriadeľa (CKP) sa bude zvyšovať so zvyšujúcimi sa otáčkami motora.

Vzhľadom na vyššie uvedené, ak je amplitúda signálu zaznamenaného pomocou osciloskopu príliš nízka alebo vysoká (až po rezanie horných úrovní), stačí jednoducho prepnúť prevádzkový rozsah prístroja presunutím na príslušnú meraciu stupnicu.

Pri kontrole vybavenia elektromagneticky riadených obvodov (napríklad systém IAC) pri odpojení napájania môže dôjsť k napäťovým rázom [4] (Digitálny signál) (pozri ilustráciu), ktoré možno pri analýze výsledkov merania bezpečne ignorovať.

Netreba sa obávať ani výskytu takých deformácií oscilogramu, ako je zošikmená spodná časť nábežnej hrany pravouhlých impulzov [5] (Digitálny signál) (pozri ilustráciu), pokiaľ, samozrejme, samotná skutočnosť sploštenia prednej časti nie je znakom poruchy testovaného komponentu.

Frekvencia

Frekvencia opakovania signálových impulzov závisí od pracovnej frekvencie zdroja signálu.

Tvar zaznamenávaného signálu je možné upraviť a priviesť do formy vhodnej na analýzu prepnutím stupnice časovej základne obrazu na osciloskope.

Pri pozorovaní signálov v striedavých obvodoch závisí časová základňa osciloskopu od frekvencie zdroja signálu [3] (Analógový signál) (pozri ilustráciu), určené otáčkami motora.

Ako už bolo spomenuté vyššie, aby bol signál čitateľnejší, stačí prepnúť stupnicu časovej základne osciloskopu.

V niektorých prípadoch sa ukazuje, že oscilogram signálu je zrkadlový vzhľadom na referenčnú závislosť, čo sa vysvetľuje reverzibilitou polarity pripojenia zodpovedajúceho prvku a pri absencii zákazu zmeny polarity pripojenia sa môže počas analýza.

Typické signály komponentov systému riadenia motora

Moderné osciloskopy sú zvyčajne vybavené iba dvoma signálnymi vodičmi spolu so sadou rôznych sond, ktoré umožňujú pripojiť zariadenie k takmer akémukoľvek zariadeniu.

Červený vodič je pripojený ku kladnej svorke osciloskopu a zvyčajne je pripojený ku svorke na elektronickom riadiacom module (ECM). Čierny vodič by mal byť pripojený k spoľahlivému uzemňovaciemu bodu (zem).

Injektory

Zloženie zmesi vzduch-palivo v moderných automobilových elektronických systémoch vstrekovania paliva je riadené včasným nastavením doby otvorenia elektromagnetických ventilov vstrekovačov.

Trvanie otvoreného stavu vstrekovačov je určené trvaním elektrických impulzov generovaných riadiacim modulom a privádzaných na vstup elektromagnetických ventilov. Trvanie impulzu sa meria v milisekundách a zvyčajne nepresahuje rozsah 1÷14 ms. Je zobrazený typický oscilogram ovládania spúšťania impulzného vstrekovača na sprievodnom obrázku.

Impulz ovládania otvorenia vstrekovača paliva



Oscilogram môže často vykazovať aj sériu krátkych pulzácií, ktoré nasledujú bezprostredne po iniciačnom negatívnom pravouhlom impulze a udržiavajú elektromagnetický ventil vstrekovača v otvorenom stave, ako aj prudký nárast kladného napätia, ktorý sprevádza moment zatvorenia ventilu.

Správnu funkciu ECM možno ľahko overiť pomocou osciloskopu vizuálnym pozorovaním zmien tvaru riadiaceho signálu pri zmene prevádzkových parametrov motora. Trvanie impulzov pri otáčaní motora pri voľnobežných otáčkach by teda malo byť o niečo dlhšie, ako keď jednotka pracuje pri nízkych otáčkach. Zvýšenie otáčok motora by malo byť sprevádzané zodpovedajúcim predĺžením času, počas ktorého zostanú vstrekovače otvorené. Táto závislosť sa prejavuje najmä pri otvorení škrtiacej klapky krátkymi stlačeniami plynového pedálu.

Pomocou tenkej sondy zo súpravy dodanej s osciloskopom pripojte červený vodič nástroja ku koncovke vstrekovača riadiaceho systému motora ECM. Bezpečne uzemnite sondu druhého signálneho vodiča (čierny) osciloskopu.

Analyzujte tvar signálu načítaného pri štartovaní motora.

Po naštartovaní motora skontrolujte tvar riadiaceho signálu pri voľnobežných otáčkach.

Prudkým stlačením plynového pedála zvýšte otáčky motora na 3 000 ot./min. - trvanie riadiacich impulzov v momente zrýchlenia by sa malo výrazne zvýšiť s následnou stabilizáciou na úrovni rovnej alebo mierne nižšej ako voľnobežné otáčky.

Rýchle zatvorenie škrtiacej klapky by malo mať za následok vyrovnanie oscilogramu, čo potvrdzuje skutočnosť prekrývania vstrekovačov (pre systémy s uzáverom paliva).

Pri studenom štarte motor vyžaduje určité obohatenie zmesi vzduch-palivo, čo je zabezpečené automatickým predĺžením trvania otvárania vstrekovačov. Ako sa motor zahrieva, trvanie riadiacich impulzov na oscilograme by sa malo plynulo znižovať a postupne sa blížiť k hodnote typickej pre voľnobežné otáčky.

Vo vstrekovacích systémoch, ktoré nepoužívajú vstrekovač so studeným štartom, sa pri studenom štarte motora používajú dodatočné riadiace impulzy, ktoré sa na oscilograme prejavia ako pulzácie s premenlivou dĺžkou.

Nasledujúca tabuľka ukazuje typickú závislosť trvania riadiacich impulzov otvárania vstrekovačov od prevádzkového stavu motora.

Stav motora	Trvanie riadiaceho impulzu, ms
Voľnobežné otáčky	1,5÷5
2000÷3000 ot./min.	1,1÷3,5
Plný plyn	8,2÷3,5

Indukčné snímače

Naštartujte motor a porovnajte oscilogram získaný z výstupu indukčného snímača s daným na sprievodnom obrázku odkaz.

Typický oscilogram signálu generovaného indukčným snímačom



Zvýšenie otáčok motora by malo byť sprevádzané zvýšením amplitúdy impulzného signálu generovaného snímačom.

Solenoidový ventil riadenia voľnobehu (IAC)

V automobilovom priemysle sa používajú solenoidové ventily IAC rôznych typov, ktoré tiež produkujú signály rôznych tvarov.

Spoločným rozlišovacím znakom všetkých ventilov je skutočnosť, že pracovný cyklus signálu sa musí znižovať so zvyšujúcim sa zaťažením motora spojeným so zahrnutím ďalších spotrebičov energie, čo spôsobuje pokles otáčok naprázdno.

Ak sa pracovný cyklus oscilogramu mení so zvyšujúcim sa zaťažením, ale keď sú spotrebiče zapnuté, dochádza k narušeniu stability voľnobežných otáčok, skontrolujte stav obvodu solenoidového ventilu, ako aj správnosť príkazového signálu vydaného ECM..

Typicky sa v obvodoch riadenia voľnobežných otáčok používa 4-pólový krokový motor, ktorý je popísaný nižšie. 2-kolíkové a 3-kolíkové IAC ventily sa testujú podobným spôsobom, ale priebehy signálových napätí, ktoré produkujú, sú úplne odlišné.

Krokový motor, reagujúci na pulzujúci riadiaci signál vydaný ECM, postupne upravuje voľnobežné otáčky motora v súlade s prevádzkovou teplotou chladiacej kvapaliny a aktuálnym zaťažením motora.

Úrovne riadiacich signálov je možné kontrolovať pomocou osciloskopu, ktorého meracia sonda je postupne pripojená na každú zo štyroch svoriek krokového motora.

Zahrejte motor na normálnu prevádzkovú teplotu a nechajte ho bežať na voľnobeh.

Ak chcete zvýšiť zaťaženie motora, zapnite svetlomety, klimatizáciu alebo pri modeloch s posilňovačom riadenia otáčajte volantom. Voľnobežné otáčky by mali krátko klesnúť, ale potom by sa mali okamžite opäť stabilizovať v dôsledku činnosti ventilu IAC.

Porovnajte zachytený oscilogram s tým, ktorý je zobrazený na sprievodnom obrázku normy.

Oscilogram riadiaceho signálu systému riadenia otáčok voľnobehu (IAC)

Lambda sonda (kyslíkový senzor)

Sekcia poskytuje oscilogramy typické pre najčastejšie používané lambda sondy zirkónového typu v automobiloch, ktoré nepoužívajú referenčné napätie 0,5 V. V poslednej dobe sú čoraz populárnejšie titánové snímače, ktorých rozsah pracovného signálu je 0÷5 V, s vysokou úrovňou napätia vzniká pri spaľovaní chudobnej zmesi, nízko - obohatenej.

1. Pripojte osciloskop medzi svorku lambda sondy na ECM a uzemnenie.

2. Uistite sa, že je motor zahriaty na normálnu prevádzkovú teplotu.

3. Porovnajte oscilogram zobrazený na obrazovke glukomera s tým, ktorý je zobrazený na sprievodnom obrázku referenčná závislosť.

Oscilogram signálu vysielaného typickou lambda sondou



Ak snímaný signál nie je vlnový, ale je lineárnou závislosťou, potom to v závislosti od úrovne napätia indikuje nadmerné chudnutie (0÷0,15 V) alebo nadmerné obohatenie (0,6÷1 V) vzduch-palivo. zmes.

Ak sa pri voľnobehu motora objaví normálny vlnový signál, skúste niekoľkokrát prudko stlačiť plynový pedál - kolísanie signálu by nemalo presiahnuť rozsah 0÷1 V.

Zvýšenie otáčok motora by malo byť sprevádzané zvýšením amplitúdy signálu a znížením znížením.

Senzor klepania (KS)

1. Pripojte osciloskop medzi svorku snímača klepania ECM a uzemnenie.

2. Uistite sa, že je motor zahriaty na normálnu prevádzkovú teplotu.

3. Ostro stlačte plynový pedál a porovnajte tvar zaznamenávaného signálu striedavého prúdu s poskytnutým referenčným oscilogramom.

Ak obraz nie je dostatočne jasný, zľahka poklepte na blok valcov v oblasti, kde sa nachádza snímač klepania.

Ak nie je možné získať jednoznačný tvar signálu, vymeňte snímač KS alebo skontrolujte stav zapojenia jeho obvodu.

Signál zapaľovania na výstupe zosilňovača

1. Pripojte osciloskop medzi svorku zosilňovača zapaľovania ECM a uzemnenie.

2. Zahrejte motor na normálnu prevádzkovú teplotu a nechajte ho bežať na voľnobeh.

3. Na obrazovke osciloskopu by sa mala zobraziť sekvencia obdĺžnikových jednosmerných impulzov. Porovnajte tvar prijatého signálu s daným na sprievodnom obrázku referenčný oscilogram, pričom je potrebné venovať veľkú pozornosť zhode takých parametrov, ako je amplitúda, frekvencia a tvar impulzu.

Oscilogram riadiaceho signálu zosilňovača zapaľovania



So zvyšovaním otáčok motora by sa mala priamo úmerne zvyšovať frekvencia signálu.

Primárne vinutie zapaľovacej cievky

1. Pripojte osciloskop medzi svorku zapaľovacej cievky ECM a uzemnenie.

2. Zahrejte motor na normálnu prevádzkovú teplotu a nechajte ho bežať na voľnobeh.

Článok uverejnený na webovom portáli www.opelbook.ru

3. Porovnajte tvar prijatého signálu s poskytnutým referenčným oscilogramom - kladné napäťové rázy by mali mať konštantnú amplitúdu.

Nerovnomernosť rázov môže byť spôsobená nadmerným odporom sekundárneho vinutia, ako aj chybným stavom vysokonapäťového vodiča cievky alebo vodiča zapaľovacej sviečky.