Použitie osciloskopu na monitorovanie prevádzkových signálov riadiaceho systému motora (Opel Vectra C)

Poznámka: Nižšie uvedený materiál slúži len na popisné účely a nie je špecifický pre žiadnu konkrétnu značku alebo model vozidla.

Všeobecné informácie

1. Digitálne multimetre sú skvelé na testovanie elektrických obvodov, ktoré sú v statickom stave, ako aj 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.

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

3. 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:

• a) Detekcia nestabilných porúch;
• b) Kontrola výsledkov vykonaných opráv;
• c) Sledovanie činnosti lambda sondy riadiaceho systému motora vybaveného katalyzátorom;
• d) Analýza signálov generovaných lambda sondou, ktorých odchýlky parametrov od normy sú 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.

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

Parametre periodických signálov

5. Každý signál zaznamenaný osciloskopom možno opísať pomocou nasledujúcich základných parametrov: (pozri adj. ilustrácie).

• a) Amplitúda: Rozdiel medzi maximálnym a minimálnym napätím (V) signálu v rámci periódy;
• b) Perióda: Trvanie cyklu signálu (ms);
• c) Frekvencia: Počet cyklov za sekundu (Hz);
• d) Šírka: Trvanie pravouhlého impulzu (ms, μs);
• e) Pracovný cyklus: Pomer periódy opakovania k šírke (V zahraničnej terminológii sa používa prevrátená hodnota pracovného cyklu, nazývaná pracovný cyklus, vyjadrená v %);

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

7. Jednosmerné signály - analyzuje sa iba signálové napätie (pozri adj. ilustrácie).

















8. Signály striedavého prúdu sa analyzujú z hľadiska amplitúdy, frekvencie a tvaru vlny (pozri adj. ilustrácie).





9. Frekvenčne modulované signály - analyzuje sa amplitúda, frekvencia, tvar signálu a šírka periodických impulzov (pozri adj. ilustrácie).













f) Tvar signálu: Obdĺžnikový sled impulzov, hrot, sínusová vlna, pílovitý impulz atď.





10. Pulzne šírkovo modulované (PWM) signály - analyzuje sa amplitúda, frekvencia, tvar signálu a pracovný cyklus periodických impulzov (pozri adj. ilustrácie).















11. Tvar signálu produkovaného osciloskopom závisí od mnohých rôznych faktorov a môže sa výrazne meniť.

12. 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(pozri adj. ilustrácie).

Napätie

13. Nulovou úrovňou referenčného signálu nemožno považovať za absolútne referenčnej hodnoty "nula" reálneho signálu, v závislosti od špecifických parametrov obvodu testovaný, môžu byť posunuté vzhľadom na referenčné ([1] - pozri Obrázok 4.12 a) v rámci určitého povoleného rozsahu.

14. Úplná amplitúda signálu závisí od napájacieho napätia testovaného obvodu a môže sa tiež meniť v rámci určitých limitov vzhľadom na referenčnú hodnotu ([3] - pozri obrázok 4.12a a [2] - pozri obrázok 4.12b).

15. V jednosmerných obvodoch limity signálneho napätia zodpovedajú napájaciemu napätiu. Príkladom je obvod Idle Speed Control (IAC), ktorého signálové napätie sa pri zmenách otáčok motora nijako nemení.

16. V obvodoch striedavého prúdu už amplitúda signálu jednoznačne závisí od frekvencie zdroja signálu, takže amplitúda signálu generovaného snímačom polohy kľukového hriadeľa (CSP) sa bude zvyšovať so zvyšujúcimi sa otáčkami motora.

17. 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.

18. Pri kontrole vybavenia elektromagneticky riadených obvodov (napríklad systém IAC) pri odpojení napájacieho zdroja môžu byť pozorované napäťové rázy ([4] - pozri obrázok 4.12a), ktoré je možné pri analýze výsledkov merania bezpečne ignorovať.

19. Nemali by ste sa tiež obávať, ak sa takéto deformácie oscilogramu prejavia ako sploštenie spodnej časti nábežnej hrany pravouhlých impulzov ([5] - pozri obrázok 4.12a), pokiaľ, samozrejme, samotná skutočnosť sploštenia impulzu predná časť nie je znakom poruchy testovaného komponentu.

Frekvencia

20. Frekvencia opakovania signálových impulzov závisí od pracovnej frekvencie zdroja signálu.

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

22. Pri pozorovaní signálov v striedavom obvode závisí časová základňa osciloskopu od frekvencie zdroja signálu ([3] - pozri obrázok 4.12b), určenej otáčkami motora.

23. Ako už bolo spomenuté vyššie, na prevod signálu do čitateľnej podoby stačí prepnúť stupnicu časovej základne osciloskopu

24. V niektorých prípadoch sa ukazuje, že oscilogram signálu je zrkadlový vzhľadom na referenčnú závislosť, čo sa vysvetľuje prepólovaním zapojenia zodpovedajúceho prvku a pri absencii zákazu zmeny polarity pripojenie, môže byť počas analýzy ignorované.

Typické signály komponentov systému riadenia motora

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

26. Červený vodič pripojený ku kladnej svorke osciloskopu je zvyčajne pripojený ku svorke elektronického riadiaceho modulu (ECM). Čierny vodič by mal byť pripojený k spoľahlivému uzemňovaciemu bodu (zem).

Vstrekovače paliva

27. Kontrola zloženia zmesi vzduch-palivo v moderných automobilových elektronických systémoch vstrekovania paliva sa vykonáva včasným nastavením doby otvárania elektromagnetických ventilov vstrekovačov.

28. 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. Na rezistore je znázornený typický oscilogram impulzu ovládajúceho vstrekovač. ilustrácie.



29. Na oscilograme možno často pozorovať aj sériu krátkych pulzácií, ktoré bezprostredne nasledujú po iniciačnom negatívnom pravouhlom pulze a udržiavajú elektromagnetický ventil vstrekovača v otvorenom stave, ako aj prudký kladný ráz napätia sprevádzajúci moment, keď ventil zatvára.

30. Správnu činnosť možno jednoducho skontrolovať 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 je zrejmá najmä pri otvorení škrtiacej klapky krátkym stlačením plynového pedálu.

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

32. Analyzujte tvar signálu načítaného pri štartovaní motora.

33. Po naštartovaní motora skontrolujte tvar riadiaceho signálu pri voľnobežných otáčkach.

34. Prudkým stlačením plynového pedálu zvýšte otáčky motora na 3000 ot./min. - trvanie riadiacich impulzov v momente zrýchlenia by sa malo výrazne zvýšiť s následnou stabilizáciou na úrovni rovnej alebo mierne nižšej ako sú voľnobežné otáčky.

35. Rýchle zatvorenie škrtiacej klapky by malo viesť k vyrovnaniu oscilogramu, čím sa potvrdí skutočnosť prekrývania vstrekovačov (pre systémy s uzáverom paliva).

36. Pri studenom štarte motor vyžaduje určité obohatenie zmesi vzduch-palivo, čo je zabezpečené automatickým predĺžením doby otvorenia 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.

37. 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.

38. Nižšie uvedená tabuľka ukazuje typickú závislosť dĺžky 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

39. Naštartujte motor a porovnajte oscilogram získaný z výstupu indukčného snímača s tým, ktorý je zobrazený na rezistore. ilustrácie štandardu.



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

Solenoidový ventil riadenia voľnobehu (IAC)

41. V automobilovom priemysle sa používa mnoho rôznych typov solenoidových ventilov IAC, ktoré tiež produkujú signály rôznych tvarov.

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

43. Ak sa pracovný cyklus oscilogramu mení so zvyšujúcou sa záťažou, ale keď sú zapnuté spotrebiče, stabilita otáčok voľnobehu je narušená, skontrolujte stav obvodu elektromagnetického ventilu, ako aj správnosť príkazového signálu vydaného ECM.

44. Typicky sa v obvodoch stabilizácie otáčok pri voľnobehu používa 4-pólový krokový motor, ktorého popis je uvedený nižšie. 2-kolíkové a 3-kolíkové IAC ventily sa testujú podobným spôsobom, ale priebehy signálových napätí, ktoré produkujú, sú úplne odlišné.

45. Krokový motor, reagujúci na pulzujúci riadiaci signál vydaný ECM, postupne upravuje voľnobežné otáčky motora podľa prevádzkovej teploty chladiacej kvapaliny a aktuálneho zaťaženia motora.

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

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

48. 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.

49. Porovnajte zachytený oscilogram s tým, ktorý je zobrazený na rezistore. ilustrácie štandardu.

Lambda sonda (kyslíkový senzor)

Poznámka: V tejto časti sú uvedené 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 prevádzkového signálu je 0+5 V a Vysoká úroveň napätia vzniká pri spaľovaní chudobnej zmesi, nízka úroveň napätia vzniká počas spaľovania bohatej zmesi.

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

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

52. Porovnajte oscilogram zobrazený na obrazovke meracieho prístroja s oscilogramom zobrazeným na rezistore. ilustrácie štandardnej závislosti.



53 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) vzduchu. palivovej zmesi.

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

55. Zvýšenie otáčok motora by malo sprevádzať zvýšenie amplitúdy signálu a zníženie znížením.

Senzor klepania (KS)

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

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

58. Ostro stlačte plynový pedál a porovnajte tvar zaznamenávaného striedavého signálu s tvarom zobrazeným na rezistore. ilustrácie referenčného oscilogramu.



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

60. Ak nie je možné dosiahnuť jednoznačný tvar signálu, vymeňte snímač KS alebo skontrolujte stav elektroinštalácie jeho obvodu.

Signál zapaľovania na výstupe zosilňovača

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

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

63. Na obrazovke osciloskopu by sa mala zobraziť sekvencia pravouhlých jednosmerných impulzov. Porovnajte tvar prijatého signálu s tvarom zobrazeným na rezisti. ilustrácie referenčného oscilogramu, pričom venujte veľkú pozornosť zhode takých parametrov, ako je amplitúda, frekvencia a tvar impulzu.



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

Primárne vinutie zapaľovacej cievky

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

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

67. Porovnajte tvar prijatého signálu s tvarom zobrazeným na rezistore. ilustrácie s referenčným oscilogramom - kladné napäťové rázy by mali mať konštantnú amplitúdu.



68. Nerovnomerné rázy môžu byť spôsobené nadmerným odporom v sekundárnom vinutí, ako aj chybným stavom vysokonapäťových vodičov cievky alebo vodiča zapaľovacej sviečky.