Utilizarea unui osciloscop pentru a monitoriza performanța sistemului de control (Mercedes-Benz M-Class W163)

Multimetrele digitale sunt excelente pentru testarea circuitelor electrice care sunt în stare statică, precum și pentru înregistrarea modificărilor lente ale parametrilor monitorizați. Atunci când se efectuează teste dinamice efectuate 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 oscilograme în modulul de memorie încorporat și apoi să imprimați rezultatele sau să le transferați pe un computer personal într-un mediu staționar.

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

• Detectarea defecțiunilor instabile;
• Verificarea rezultatelor corectiilor efectuate;
• Monitorizarea activității sondei lambda a unui sistem de control al motorului echipat cu un convertor catalitic;
• Analiza semnalelor generate de sonda lambda, a căror abatere a parametrilor de la normă este dovada necondiționată a unei defecțiuni în funcționarea sistemului de control în ansamblu. Pe de altă parte, forma corectă a impulsurilor generate 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 poate fi realizată 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 dispozitive de acționare ale sistemelor de control auto.

Parametrii semnalului periodic

Informații generale

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

• Amplitudine: Diferența dintre tensiunea maximă și minimă (V) a semnalului într-o perioadă;
• Perioada: Durata ciclului semnalului (ms);
• Frecvență: numărul de cicluri pe secundă (Hz);
• Lățime: lățimea impulsului dreptunghiular (ms, µs);
• Factor de sarcină: Raportul dintre perioada de repetare și lățimea (În terminologia străină, se folosește parametrul ciclului de sarcină invers, numit ciclu de sarcină, exprimat în %);
• Forma de undă: undă pătrată, o singură explozie, undă sinusoidală, dinte de ferăstrău etc.

De obicei, caracteristicile unui dispozitiv defect sunt foarte diferite de cele de referință, ceea ce permite unui operator experimentat să identifice rapid și ușor componenta defectă prin analiza formei de undă corespunzătoare.

Semnale DC

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

Semnalele DC sunt produse de dispozitivele prezentate în ilustrații.

Semnale AC

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

Semnale modulate în frecvență (FM)

Caracteristicile de funcționare ale semnalelor modulate în frecvență sunt amplitudinea, frecvența, forma de undă și lățimea impulsului periodic.



Sursele semnalelor FM sunt dispozitivele prezentate în rezistor. ilustrații.

Semnale modulate pe lățimea impulsurilor (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.

Sursele semnalelor PWM sunt cele prezentate în rezistor. ilustrații ale dispozitivului.

Secvență codificată de impulsuri dreptunghiulare

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

Semnalele de acest fel sunt generate 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 grup, pot fi citite codurile de eroare stocate în memorie (cod 1223 - vezi ilustrația).



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

Interpretarea formei de undă

Forma semnalului produs de osciloscop depinde de mulți factori diferiți și poate varia semnificativ. Având în vedere cele de mai sus, înainte de a trece la înlocuirea unei componente suspecte dacă forma semnalului de diagnostic colectat nu se potrivește cu oscilograma de referință, ar trebui să analizați cu atenție rezultatul obținut.

Voltaj

Nivelul zero al semnalului de referință nu poate fi considerat o valoare de referință absolută "zero" a semnalului real, în funcție de parametrii specifici ai circuitului testat, poate fi deplasat față de referință ([1] - ilustrație); 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] - și [2] - vezi ilustrații).





În circuitele de curent continuu, amplitudinea semnalului este limitată de tensiunea de alimentare. Un exemplu este circuitul de control al turației de mers în gol (IAC), a cărui tensiune de semnal nu se modifică în niciun fel cu turația motorului.

În circuitele AC, amplitudinea semnalului depinde deja în mod clar de frecvența de funcționare a sursei de semnal, astfel încât amplitudinea semnalului produs 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 un osciloscop se dovedește a fi excesiv de scăzută sau ridicată (până la tăierea nivelurilor superioare), trebuie doar să comutați domeniul de operare al dispozitivului trecând la scara de măsurare corespunzătoare.

La verificarea echipamentelor circuitelor controlate magnetic (de exemplu, sistemul IAC) când alimentarea este oprită, pot fi observate supratensiuni ([4] - vezi ilustrația), care pot fi ignorate în siguranță atunci când se analizează rezultatele măsurătorilor.



De asemenea, nu ar trebui să vă faceți griji cu privire la apariția unor astfel de deformații ale oscilogramei, cum ar fi aplatizarea părții inferioare a marginii de față a impulsurilor dreptunghiulare ([5] - vezi ilustrația), cu excepția cazului în care, desigur, însuși faptul de a aplatiza partea frontală nu este un semn. a unei defecțiuni în funcționarea componentei testate.

Frecvenţă

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

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

La observarea semnalelor în circuitele de curent alternativ, baza de timp a osciloscopului depinde de frecvența sursei de semnal ([3] - vezi ilustrația), determinată de turația motorului.



După cum am menționat mai sus, pentru a aduce semnalul într-o formă lizibilă, este suficient să comutați scala de bază de timp a osciloscopului.

În unele cazuri, oscilograma semnalului se dovedește a fi o imagine în oglindă în raport cu dependența de referință, care se explică prin reversibilitatea polarității de conectare a elementului corespunzător și, în absența unei interdicții privind modificarea polarității conexiunii, poate fi ignorat în analiză.

Semnale tipice de la componentele de control al motorului

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

Firul roșu este conectat la terminalul pozitiv al osciloscopului și este de obicei conectat la terminalul Modulului de control electronic (ECM). Firul negru trebuie conectat la un punct (împământare) corespunzător.

Injectoare de injectie

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 solenoide ale injectorului.

Durata de staţionare a injectoarelor în stare deschisă este determinată de durata impulsurilor electrice generate de modulul de comandă şi furnizate la intrarea electrovalvelor. Durata impulsurilor este măsurată în milisecunde și de obicei nu depășește intervalul de 1÷14 ms. O oscilogramă tipică a injectorului de impulsuri care controlează răspunsul este prezentată în rezistor. ilustrații.



Adesea, pe oscilogramă, puteți observa și o serie de ondulații scurte care urmează imediat impulsul dreptunghiular negativ de inițiere și mențin supapa solenoidală a injectorului în stare deschisă, precum și o creștere accentuată pozitivă a tensiunii care însoțește momentul în care supapa se închide.

Funcționarea corectă a ECM poate fi verificată cu ușurință utilizând un osciloscop observând vizual modificările formei semnalului de control atunci când se modifică parametrii de funcționare a motorului. Astfel, durata impulsurilor la pornirea 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 kit-ul furnizat cu osciloscopul, conectați firul roșu al dispozitivului la terminalul de injecție ECM al sistemului de management al motorului. Pământați în siguranță sonda celui de-al doilea fir de semnal (negru) al osciloscopului.

Analizați forma semnalului citit în timp ce porniți motorul.

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

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

Închiderea rapidă a clapetei de accelerație ar trebui să conducă la o îndreptare a oscilogramei, confirmând faptul că injectoarele se suprapun (pentru sistemele cu întrerupere a combustibilului).

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

În sistemele de injecție care nu utilizează un injector de pornire la rece, atunci când motorul este pornit la rece, se folosesc impulsuri de control suplimentare, care apar pe oscilogramă sub formă de ondulații 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
La ralanti	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 de referință prezentată în ilustrație.



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

Electrovalvă de control al aerului la ralanti (IAC)

Industria auto folosește multe tipuri diferite de electrovalve IAC, care produc, de asemenea, diferite forme de semnal.

O trăsătură distinctivă comună a tuturor supapelor este faptul că ciclul de lucru al semnalului ar trebui să scadă odată cu creșterea sarcinii motorului asociată cu includerea unor consumatori suplimentari de putere, 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 către ECM.

De obicei, circuitele de stabilizare a vitezei de mers în gol utilizează un motor pas cu 4 poli, care este descris mai jos. Supapele IAC cu 2 pini și 3 pini sunt testate într-un mod similar, dar tensiunile semnalului pe care le produc sunt complet diferite.

Motorul electric pas cu pas, reacționând la semnalul de control pulsatoriu emis de ECM, efectuează o ajustare treptată a turației de ralanti a motorului în conformitate cu temperatura de funcționare a lichidului de răcire și sarcina curentă a motorului.

Nivelurile semnalelor 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. Turația de ralanti ar trebui să scadă pentru o perioadă scurtă de timp, dar să se stabilizeze imediat din nou datorită funcționării supapei IAC.

Comparați oscilograma capturată cu cea de referință prezentată în ilustrație.

Sonda lambda (senzor de oxigen)

Nota. Secțiunea oferă oscilograme tipice sondelor lambda de tip zirconiu utilizate cel mai frecvent la mașini, care nu folosesc o tensiune de referință de 0,5V. Recent, senzorii de titan au devenit din ce în ce mai populari, a căror gamă de semnal de funcționare este 0÷5 V, cu un nivel de tensiune ridicat produs atunci când este ars un amestec slab și un nivel de tensiune scăzut când este ars un amestec bogat.

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

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

Comparați oscilograma afișată pe ecranul contorului cu dependența de referință prezentată în ilustrație.



Dacă semnalul înregistrat nu este undă, ci reprezintă o dependență liniară, atunci, în funcție de nivelul tensiunii, aceasta indică supraepuizarea excesivă (0÷0,15 V) sau supraîmbogățire (0,6÷1 V) a aerului. amestec de combustibil.

Dacă există un semnal normal de tip val la turația de mers în gol al motorului, încercați să apăsați puternic pedala de accelerație de câteva ori - fluctuațiile semnalului nu trebuie să depășească intervalul de 0÷1 V.

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

Senzor de detonare (KS)

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

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

Apăsați puternic pedala de accelerație și comparați forma semnalului AC care este înregistrat cu forma de undă de referință prezentată în ilustrație.



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

Dacă nu este posibilă obținerea unei forme clare a semnalului, înlocuiți senzorul KS sau verificați starea cablajului circuitului său.

Semnal de aprindere la ieșirea amplificatorului de aprindere

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

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

O secvență de impulsuri DC dreptunghiulare trebuie afișată pe ecranul osciloscopului. Comparați forma de undă a semnalului recepționat cu forma de undă de referință prezentată în ilustrație, acordând o atenție deosebită coincidenței parametrilor precum amplitudinea, frecvența și forma pulsului.



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

Înfășurare primară a bobinei de aprindere

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

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

Comparați forma semnalului primit cu oscilograma de referință prezentată în ilustrație - supratensiunile pozitive ar trebui să aibă o amplitudine constantă.



Aruncările neuniforme pot fi cauzate de rezistența excesivă a înfășurării secundare, precum și de o defecțiune a firului exploziv al bobinei sau a firului bujiilor.