Коришћење осцилоскопа за праћење перформанси контролног система (Mercedes-Benz M-Class W163)

Дигитални мултиметри су одлични за тестирање електричних кола која су у статичком стању, као и за снимање спорих промена праћених параметара. Приликом извођења динамичких тестова на мотору који ради, као и приликом идентификовања узрока спорадичних кварова, осцилоскоп постаје апсолутно незаменљив алат.

Неки осцилоскопи вам омогућавају да сачувате осцилограме у уграђеном меморијском модулу, а затим одштампате резултате или их пренесете на лични рачунар у стационарном окружењу.

Осцилоскоп вам омогућава да посматрате периодичне сигнале и мерите напон, фреквенцију, ширину (трајање) правоугаоних импулса, као и нивое споро променљивих напона. Осцилоскоп се може користити за обављање следећих процедура:

• Детекција нестабилних кварова;
• Провера резултата извршених корекција;
• Праћење активности ламбда сонде контролног система мотора опремљеног катализатором;
• Анализа сигнала које генерише ламбда сонда, чије одступање параметара од норме је безусловни доказ квара у функционисању контролног система у целини. С друге стране, исправан облик импулса које генерише сензор може послужити као поуздана гаранција одсуства кршења у систему управљања.

Поузданост и лакоћа рада савремених осцилоскопа не захтевају никакво посебно знање или искуство од оператера. Интерпретација добијених информација може се лако извршити једноставним визуелним поређењем осцилограма узетих током теста са временским зависностима датим у наставку, типичним за различите сензоре и актуаторе система управљања аутомобилом.

Периодични параметри сигнала

Опште информације

Сваки сигнал снимљен осцилоскопом може се описати помоћу следећих основних параметара:

• Амплитуда: Разлика између максималног и минималног напона (В) сигнала унутар периода;
• Период: време циклуса сигнала (мс);
• Фреквенција: Број циклуса у секунди (Хз);
• Ширина: правоугаона ширина импулса (мс, µс);
• Фактор оптерећења: Однос периода понављања и ширине (У страној терминологији користи се параметар инверзног радног циклуса, који се назива радни циклус, изражен у %);
• Облик таласа: квадратни талас, појединачни рафал, синусни талас, зубац тестере итд.

Типично, карактеристике неисправног уређаја се веома разликују од референтних, што омогућава искусном оператеру да брзо и лако идентификује неисправну компоненту анализом одговарајућег таласног облика.

ДЦ сигнали

Једина радна карактеристика таквих сигнала је напон.

ДЦ сигнале производе уређаји приказани на илустрацијама.

АЦ сигнали

Главне карактеристике ових сигнала су амплитуда, фреквенција и облик сигнала.

Фреквенцијски модулисани сигнали (ФМ)

Радне карактеристике фреквенцијско модулисаних сигнала су амплитуда, фреквенција, таласни облик и периодична ширина импулса.



Извори ФМ сигнала су уређаји представљени у отпорнику. илустрације.

Сигнали модулисани ширином импулса (ПВМ)

Радне карактеристике сигнала ширине импулса (ПВМ) су амплитуда, фреквенција, таласни облик и радни циклус периодичних импулса.

Извори ПВМ сигнала су они представљени у отпорнику. илустрације уређаја.

Кодирани низ правоугаоних импулса

Радне карактеристике су амплитуда, фреквенција и облик низа појединачних импулса.

Сигнале ове врсте генерише меморијски модул за самодијагностику ECM системи управљања мотором.

Анализом ширине и облика импулса, као и бројањем њиховог броја у свакој групи, могу се прочитати кодови грешака сачувани у меморији (шифра 1223 – видети илустрацију).



Амплитуда и облик сигнала остају константни, снимљена вредност ће се емитовати док се меморија модула не обрише.

Интерпретација таласног облика

Облик сигнала који производи осцилоскоп зависи од много различитих фактора и може значајно да варира. Имајући у виду горе наведено, пре него што наставите са заменом сумњиве компоненте ако се облик прикупљеног дијагностичког сигнала не поклапа са референтним осцилограмом, треба пажљиво анализирати добијени резултат.

Волтаге

Нулти ниво референтног сигнала се не може сматрати апсолутном референтном вредношћу, у зависности од специфичних параметара кола које се тестира, може се померити у односу на референтни ([1] - илустрација); унутар одређеног прихватљивог опсега.



Пуна амплитуда сигнала зависи од напона напајања кола које се тестира и такође може да варира у одређеним границама у односу на референтну вредност ([3] - и [2] - видети илустрације).





У ДЦ колима, амплитуда сигнала је ограничена напоном напајања. Пример је коло система стабилизације брзине у празном ходу (IAC), чији се сигнални напон ни на који начин не мења са променама брзине мотора.

У круговима наизменичне струје, амплитуда сигнала већ јасно зависи од фреквенције рада извора сигнала, на пример, амплитуда сигнала коју производи сензор положаја радилице (CKP) ће се повећати са повећањем броја обртаја мотора.

Имајући у виду горе наведено, ако се амплитуда сигнала снимљеног осцилоскопом испостави да је претерано мала или висока (чак и до пресецања горњих нивоа), довољно је само променити радни опсег уређаја помоћу прелазак на одговарајућу мерну скалу.

Приликом тестирања опреме са магнетно контролисаним колом (као што је а IAC) када је напајање искључено, могу се уочити скокови напона ([4] - видети илустрацију), који се могу безбедно занемарити приликом анализе резултата мерења.



Такође не треба да бринете о појави таквих деформација осцилограма као што је спљоштење доњег дела предње ивице правоугаоних импулса ([5] - видети илустрацију), осим ако, наравно, сама чињеница спљоштења предње стране није знак квара у функционисању компоненте која се испитује.

Фреквенција

Брзина понављања сигналних импулса зависи од радне фреквенције извора сигнала.

Облик снимљеног сигнала може се уредити и довести у облик погодан за анализу пребацивањем скале временске базе слике на осцилоскопу.

Приликом посматрања сигнала у круговима наизменичне струје, временска база осцилоскопа зависи од фреквенције извора сигнала ([3] - види илустрацију), одређене брзином мотора.



Као што је горе поменуто, да би се сигнал довео у читљив облик, довољно је променити скалу временске базе осцилоскопа.

У неким случајевима, осцилограм сигнала се испоставља као огледало у односу на референтну зависност, што се објашњава реверзибилношћу поларитета везе одговарајућег елемента и, у одсуству забране промене поларитета везе, може се игнорисан у анализи.

Типични сигнали из управљачких компоненти мотора

Савремени осцилоскопи су обично опремљени само са две сигналне жице, заједно са сетом разних сонди, што вам омогућава да повежете уређај са скоро свим уређајима.

Црвена жица је повезана са позитивним терминалом осцилоскопа и обично је повезана са терминалом електронског контролног модула (ECM). Црну жицу треба спојити на правилно уземљену тачку (уземљење).

Ињектори за убризгавање

Састав мешавине ваздух-гориво у савременим аутомобилским електронским системима за убризгавање горива контролише се благовременим подешавањем трајања отварања електромагнетних вентила ињектора.

Трајање боравка ињектора у отвореном стању је одређено трајањем електричних импулса које генерише управљачки модул и који се доводе на улаз електромагнетних вентила. Трајање импулса се мери у милисекундама и обично не прелази опсег од 1÷14 мс. Типичан осцилограм импулсног ињектора који контролише одзив је приказан у отпорнику. илустрације.



Често на осцилограму можете приметити и низ кратких таласа који одмах прате почетни негативни правоугаони импулс и одржавају електромагнетни вентил ињектора у отвореном стању, као и оштар позитивни скок напона који прати тренутак затварања вентила.

Правилно функционисање ECM може се лако проверити помоћу осцилоскопа визуелним посматрањем промена у облику контролног сигнала при варирању радних параметара мотора. Дакле, трајање импулса при покретању мотора у празном ходу треба да буде нешто веће него када јединица ради на малим брзинама. Повећање броја обртаја мотора требало би да буде праћено одговарајућим повећањем времена када су ињектори отворени. Ова зависност је посебно евидентна при отварању вентила за гас кратким притисцима на педалу гаса.

Користећи танку сонду из комплета испорученог са осцилоскопом, повежите црвену жицу уређаја на терминал за убризгавање ECM системи управљања мотором. Чврсто уземљите сонду друге сигналне жице (црне) осцилоскопа.

Анализирајте облик очитаног сигнала док покрећете мотор.

Након покретања мотора, проверите облик контролног сигнала у празном ходу.

Оштрим притиском на папучицу гаса подигните брзину мотора на 3000 обртаја у минути - трајање контролних импулса у тренутку убрзања требало би приметно да се повећа, након чега следи стабилизација на нивоу једнаком или нешто мањем од броја обртаја у празном ходу.

Брзо затварање вентила за гас требало би да доведе до исправљања осцилограма, потврђујући чињеницу да су ињектори блокирани (за системе са искључењем довода горива).

Током хладног старта, мотору је потребно мало обогаћивање мешавине ваздуха и горива, што је обезбеђено аутоматским повећањем трајања отварања ињектора. Како се загрева, трајање контролних импулса на осцилограму треба континуирано да се смањује, постепено приближавајући се вредности типичној за брзину у празном ходу.

У системима за убризгавање који не користе ињектор за хладан старт, када је мотор хладно стартован, користе се додатни контролни импулси који се појављују на осцилограму у виду таласа променљиве дужине.

У табели испод приказана је типична зависност трајања контролних импулса за отварање ињектора од радног стања мотора.

Стање мотора	Трајање контролног импулса, мс
Идлинг	1.5÷5
2000÷3000 о/мин	1.1÷3.5
Пун гас	8.2÷3.5

Индуктивни сензори

Покрените мотор и упоредите осцилограм узет са излаза индуктивног сензора са референтним приказаним на илустрацији.



Повећање брзине мотора треба да буде праћено повећањем амплитуде импулсног сигнала који генерише сензор.

Соленоидни вентил за стабилизацију брзине празног хода (IAC)

Соленоидни вентили се користе у аутомобилској индустрији IAC много различитих типова, такође производећи сигнале различитих облика.

Заједничка карактеристика свих вентила је чињеница да би радни циклус сигнала требало да се смањи са повећањем оптерећења мотора повезаног са укључивањем додатних потрошача енергије, што доводи до смањења броја обртаја у празном ходу.

Ако се радни циклус осцилограма мења са повећањем оптерећења, али када су потрошачи укључени, постоји повреда стабилности броја обртаја у празном ходу, проверите стање кола електромагнетног вентила, као и исправност излаза ECM командни сигнал.

Типично, кола за стабилизацију брзине у празном ходу користе 4-полни корачни мотор, који је описан у наставку. Провера 2-пинских и 3-пинских вентила IAC произведени на сличан начин, али су таласни облици напона сигнала које производе потпуно другачији.

Корачни електромотор, реагује на излаз ECM пулсирајући контролни сигнал врши степенасто подешавање броја обртаја мотора у празном ходу у складу са радном температуром расхладне течности и тренутним оптерећењем мотора.

Нивои контролних сигнала се могу проверити помоћу осцилоскопа, чија је мерна сонда повезана наизменично са сваким од четири терминала корачног мотора.

Загрејте мотор на нормалну радну температуру и оставите га да ради у празном ходу.

Да бисте повећали оптерећење мотора, укључите фарове, клима уређај или, на моделима са серво управљачем, окрените волан. Број обртаја у празном ходу би требало да падне за кратко време, али се одмах поново стабилизује услед активирања вентила IAC.

Упоредите снимљени осцилограм са референтним приказаним на илустрацији.

Ламбда сонда (сензор кисеоника)

Напомена. Одељак даје осцилограме типичне за цирконијумске ламбда сонде које се најчешће користе на аутомобилима, а који не користе референтни напон од 0,5В. У последње време, титанијумски сензори постају све популарнији, чији је радни опсег сигнала 0÷5 В, са високим нивоом напона који се производи када се сагорева сиромашна смеша, а ниским напоном када се сагорева богата смеша.

Повежите осцилоскоп између укљученог терминала ламбда сонде ECM и маса.

Уверите се да је мотор загрејан до нормалне радне температуре.

Упоредите осцилограм приказан на екрану мерача са референтном зависношћу приказаном на илустрацији.



Ако снимљени сигнал није таласаст, већ представља линеарну зависност, онда, у зависности од нивоа напона, то указује на прекомерно исцрпљивање (0÷0.15 В) или прекомерно обогаћивање (0.6÷1 В) ваздуха- мешавина горива.

Ако постоји нормалан таласни сигнал у празном ходу мотора, покушајте да неколико пута оштро притиснете папучицу гаса - флуктуације сигнала не би требало да прелазе опсег од 0÷1 В.

Повећање брзине мотора треба да буде праћено повећањем амплитуде сигнала, смањењем - смањењем.

Сензор за куцање (KS)

Повежите осцилоскоп између терминала сензора детонације ECM и маса.

Уверите се да је мотор загрејан до нормалне радне температуре.

Оштро стисните папучицу гаса и упоредите облик АЦ сигнала који се снима са референтним таласним обликом приказаним на илустрацији.



Ако слика није довољно јасна, лагано додирните блок цилиндра у области где се налази сензор детонације.

Ако није могуће постићи недвосмислен облик сигнала, замените сензор KS, или проверите стање ожичења његовог кола.

Сигнал паљења на излазу појачивача паљења

Повежите осцилоскоп између терминала појачала за паљење ECM и маса.

Загрејте мотор на нормалну радну температуру и оставите га да ради у празном ходу.

На екрану осцилоскопа треба приказати низ правоугаоних ДЦ импулса. Упоредите примљени таласни облик са референтним таласним обликом приказаним на илустрацији, обраћајући велику пажњу на подударност параметара као што су амплитуда, фреквенција и облик импулса.



Како се број обртаја мотора повећава, фреквенција сигнала би се требала повећати у директној пропорцији.

Примарни намотај завојнице за паљење

Повежите осцилоскоп између терминала завојнице за паљење ECM и маса.

Загрејте мотор на нормалну радну температуру и оставите га да ради у празном ходу.

Упоредите облик примљеног сигнала са референтним осцилограмом приказаним на илустрацији - позитивни удари напона треба да имају константну амплитуду.



Неуједначена бацања могу бити узрокована превеликим отпором секундарног намотаја, као и кваром експлозивне жице завојнице или жице свјећице.