Korištenje osciloskopa za promatranje signala u krugovima upravljačkog sustava (Mercedes-Benz S-Class W220)

Digitalni multimetri izvrsni su za testiranje statičkih električnih krugova, kao i za bilježenje sporih promjena u nadziranim parametrima. Prilikom provođenja dinamičkih testova s upaljenim motorom, 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:

• 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 izdaje lambda sonda 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 prikazanim u nastavku, tipičnim za različite senzore i aktuatore automobilskih kontrolnih sustava.

Parametri periodičkog signala

Svaki signal snimljen osciloskopom 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: pravokutna širina impulsa (ms, µs);
• Faktor rada: Omjer perioda ponavljanja prema širini (u stranoj terminologiji koristi se inverzni parametar radnog ciklusa, koji se naziva radni ciklus, izražen u %);
• Valni oblik: pravougaoni val, pojedinačni prasak, sinusni val, zub pile, itd.

Karakteristike neispravnog uređaja obično se jako razlikuju od referentnog, što operateru omogućuje jednostavno i brzo vizualno prepoznavanje neispravne komponente.

DC signali - analizira se samo napon signala.

Analiziraju se izmjenični signali - amplituda, frekvencija i valni oblik.

Frekvencijski modulirani signali - analiziraju se amplituda, frekvencija, oblik signala i širina periodičkih impulsa. Izvori takvih signala su uređaji.

Induktivni senzor položaja radilice (CKP) 15 b – prepoznavanje cilindra br. 1 (nedostaju 2 zuba)

Signali modulirani širinom impulsa (PWM) - analiziraju amplitudu, frekvenciju, oblik signala i radni ciklus periodičnih impulsa. Izvori takvih signala su uređaji.

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, trebate pažljivo analizirati dobiveni rezultat:

Napon

Nulta razina referentnog signala ne može se smatrati apsolutnom referentnom vrijednošću; "nula" stvarnog signala, ovisno o specifičnim parametrima kruga koji se ispituje, može se pomaknuti u odnosu na referencu unutar određenog prihvatljivog raspona.

Puna amplituda signala ovisi o naponu napajanja kruga koji se ispituje i također može varirati u odnosu na referentnu vrijednost unutar određenih granica.

U istosmjernim krugovima amplituda signala ograničena 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 strujnim krugovima izmjenične struje amplituda signala već jasno ovisi o frekvenciji 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 se napajanje isključi, mogu se pojaviti skokovi napona, koji se mogu zanemariti prilikom analize rezultata mjerenja.

Također se ne biste trebali brinuti zbog pojave takvih deformacija oscilograma kao što je spljoštenost donjeg dijela prednjeg ruba pravokutnih impulsa, osim ako, naravno, sama činjenica spljoštenosti fronte nije znak kvara u radu komponenta 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 izmjeničnim krugovima, vremenska baza osciloskopa ovisi o frekvenciji izvora signala, određenoj 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, karakteristične promjene u signalu se zrcale u odnosu na referentne ovisnosti, 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 spojene 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).

Injektori

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 impulsa mjeri se u milisekundama i obično ne prelazi raspon od 1÷14 ms.

Tipični oscilogram impulsnog injektora koji kontrolira rad prikazan je na slici. 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.

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.

Analizirajte oblik signala očitanog tijekom pokretanja motora.

Nakon pokretanja motora provjerite oblik upravljačkog signala u praznom hodu.

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

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 o/min	1,1÷3,5
Pun gas	8,2÷3,5

Induktivni senzori

Pokrenite motor i usporedite oscilogram iz izlaza induktivnog senzora s onim prikazanim na sl. 27 referenca.

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.

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

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.

Usporedite snimljeni oscilogram s onim prikazanim na sl. 28 referenca.

Lambda sonda (senzor kisika)

Bilješka. Odjeljak pruža oscilograme tipične za cirkonijeve senzore kisika koji se najčešće koriste u automobilima, a koji ne koriste referentni napon od 0,5 V. Nedavno su titanijski senzori postali sve popularniji, čiji je raspon radnog signala 0÷5 V, a visoka razina napona izdaje se kada se spali siromašna smjesa, niska - kada se spali obogaćena smjesa.

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

Provjerite je li motor zagrijan na normalnu radnu temperaturu.

Usporedite oscilogram prikazan na zaslonu mjerača s onim prikazanim na sl. 27 referentna ovisnost.

Ako snimljeni signal nije valni, već predstavlja linearnu ovisnost, tada, ovisno o razini napona, to ukazuje na prekomjerno prekomjerno osiromašenje (0÷0,15 V) ili prekomjerno obogaćivanje (0,6÷1 V) zraka- smjesa goriva.

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)

Spojite osciloskop između kontakta osjetnika detonacije ECM i mase.

Provjerite je li motor zagrijan na normalnu radnu temperaturu.

Naglo pritisnite papučicu gasa i usporedite oblik izmjeničnog signala koji se mjeri s onim prikazanim na sl. referentni oscilogram.

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

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

Signal paljenja na izlazu pojačala

Spojite osciloskop između terminala pojačala paljenja ECM i mase.

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

Niz pravokutnih DC impulsa trebao bi biti prikazan na ekranu osciloskopa. Usporedite oblik primljenog signala s onim prikazanim na sl. 31 referentni oscilogram, obraćajući veliku pozornost na podudarnost parametara kao što su amplituda, frekvencija i oblik pulsa.

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

Primarni namot indukcijskog svitka

Spojite osciloskop između priključka ECM indukcijskog svitka i mase.

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

Usporedite oblik primljenog signala s onim prikazanim na sl. 31 referentni oscilogram, - pozitivni udari napona moraju imati konstantnu amplitudu.

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

Signal sa senzora B40 temperatura/razina/količina ulja