Niektóre oscyloskopy umożliwiają zapisywanie przebiegów we wbudowanym module pamięci z późniejszym wydrukiem wyników lub przeniesieniem ich na nośnik komputera osobistego już w warunkach stacjonarnych.
Oscyloskop umożliwia obserwację sygnałów okresowych oraz pomiar napięcia, częstotliwości, szerokości (czas trwania) impulsów prostokątnych, a także poziomy wolnozmiennych napięć.
Oscyloskop może być używany do:
- Wykrywanie niestabilnych awarii.
- Sprawdzanie efektów dokonanych korekt.
- Monitorowanie pracy sondy lambda układu sterowania silnikiem wyposażonej w katalizator.
- Analiza sygnałów generowanych przez sondę lambda, której odchylenie parametrów od normy jest bezwarunkowym dowodem wadliwego działania układu sterowania jako całości – z drugiej strony poprawności kształtu impulsy emitowane przez sondę lambda mogą służyć jako niezawodna gwarancja braku naruszeń w układzie sterowania.
Niezawodność i łatwość obsługi nowoczesnych oscyloskopów nie wymaga od operatora specjalnej wiedzy i doświadczenia. Interpretację uzyskanych informacji można łatwo przeprowadzić poprzez elementarne wizualne porównanie oscylogramów wykonanych podczas testu z następującymi zależnościami czasowymi typowymi dla różnych czujników i elementów wykonawczych samochodowych układów sterowania.
Parametry sygnałów okresowych
Każdy sygnał pobrany oscyloskopem można opisać za pomocą następujących podstawowych parametrów:
- Amplituda: Różnica między maksymalnym a minimalnym napięciem (W) sygnał w okresie;
- Okres: Czas cyklu sygnału (msek)
- Częstotliwość: Liczba cykli na sekundę (Hz);
- Szerokość: Czas trwania impulsu prostokątnego (pani, pani);
- Cykl pracy: Stosunek okresu powtórzeń do szerokości (W terminologii zagranicznej stosuje się odwrotny cykl pracy, parametr zwany cyklem pracy, wyrażony w %);
- Przebieg: Ciąg fali prostokątnej, impulsy, fala sinusoidalna, impulsy piłokształtne itp.
Zwykle charakterystyka uszkodzonego urządzenia bardzo różni się od wzorcowej, co pozwala operatorowi łatwo i szybko wizualnie zidentyfikować uszkodzony element.
Sygnały prądu stałego - analizowane jest tylko napięcie sygnału.
Sygnały tego rodzaju generowane są przez urządzenia pokazane na poniższych ilustracjach.
Czujnik temperatury płynu chłodzącego silnik (ECT)
Czujnik temperatury powietrza dolotowego (IAT)
Czujnik położenia przepustnicy (TPS)
Podgrzewana sonda lambda
Przepływomierz objętościowy powietrza (VAF)
Miernik masy powietrza (MAF)
Sygnały AC - analizowana jest amplituda, częstotliwość i kształt sygnału.
Czujnik stukowy (KS)
Indukcyjny czujnik prędkości silnika
Sygnały modulowane częstotliwościowo - analizowana jest amplituda, częstotliwość, kształt sygnału i szerokość impulsów okresowych. Źródłem takich sygnałów są urządzenia pokazane na poniższych ilustracjach.
Indukcyjny czujnik położenia wału korbowego (CKP)
Indukcyjny czujnik położenia wałka rozrządu (CMP)
Indukcyjny czujnik prędkości pojazdu (VSS)
Czujniki prędkości i położenia wału z efektem Halla
Optyczne czujniki prędkości i położenia wału
Cyfrowe czujniki do termometrycznego pomiaru masy powietrza (MAF) i ciśnienie bezwzględne w rurociągu wlotowym (MAP)
Sygnały modulowane szerokością impulsu (PWM) - analizowana jest amplituda, częstotliwość, kształt sygnału i współczynnik wypełnienia impulsów okresowych. Źródłem takich sygnałów są urządzenia pokazane na poniższych ilustracjach.
Wtryskiwacze
Urządzenia do stabilizacji biegu jałowego (IAC)
Uzwojenie pierwotne cewki zapłonowej
Zawór elektromagnetyczny oczyszczania pochłaniacza węgla (EVAP)
Zawory recyrkulacji spalin (EGR)
Kształt fali wytwarzany przez oscyloskop zależy od wielu różnych czynników i może się znacznie różnić. W związku z powyższym przed przystąpieniem do wymiany podejrzanego podzespołu w przypadku, gdy kształt zarejestrowanego sygnału diagnostycznego nie odpowiada kształtowi przebiegu wzorcowego, należy dokładnie przeanalizować wynik.
Napięcie
Sygnał cyfrowy
Sygnał analogowy
Poziom zerowy sygnału odniesienia nie może być uważany za bezwzględną wartość odniesienia, - "zero" sygnał rzeczywisty, w zależności od specyficznych parametrów badanego obwodu, może być przesunięty względem odniesienia (patrz sygnał cyfrowy [1]) w pewnym dopuszczalnym zakresie (patrz Sygnał cyfrowy [2] i Sygnał analogowy [1]).
Pełna amplituda sygnału zależy od napięcia zasilania badanego obwodu i może również zmieniać się względem wartości wzorcowej w pewnych granicach (patrz Sygnał cyfrowy [3] i Sygnał analogowy [2]).
W obwodach prądu stałego amplituda sygnału jest ograniczona napięciem zasilania. Przykładem jest obwód stabilizacji prędkości biegu jałowego (IAC), którego napięcie sygnału nie zmienia się w żaden sposób wraz ze zmianą prędkości obrotowej silnika.
W obwodach prądu przemiennego amplituda sygnału już jednoznacznie zależy od częstotliwości źródła sygnału, np. od amplitudy sygnału generowanego przez czujnik położenia wału korbowego (CKP) wzrośnie wraz ze wzrostem prędkości obrotowej silnika.
W związku z powyższym, jeżeli amplituda sygnału zmierzonego oscyloskopem jest zbyt mała lub zbyt (aż do odcięcia górnych poziomów), wystarczy przełączyć zakres pracy urządzenia poprzez przełączenie na odpowiednią skalę pomiarową.
Podczas sprawdzania wyposażenia obwodów ze sterowaniem elektromagnetycznym (np. system IAC) po wyłączeniu zasilania można zaobserwować skoki napięcia [4], które można bezpiecznie zignorować podczas analizy wyników pomiarów.
Nie należy się też obawiać pojawienia się takich odkształceń oscylogramu jak sfazowanie dolnej części krawędzi natarcia impulsów prostokątnych [5], o ile oczywiście sam fakt spłaszczenia czoła nie jest oznaką awarii w funkcjonowaniu testowanego komponentu.
Częstotliwość
Częstotliwość powtarzania impulsów sygnałowych zależy od częstotliwości pracy źródła sygnału.
Kształt zarejestrowanego sygnału można edytować i doprowadzić do postaci dogodnej do analizy, przełączając skalę podstawy czasu obrazu na oscyloskopie.
Podczas obserwacji sygnałów w obwodach prądu przemiennego podstawa czasu oscyloskopu zależy od częstotliwości źródła sygnału [3], określonej przez prędkość obrotową silnika.
Jak wspomniano powyżej, aby doprowadzić sygnał do czytelnej postaci, wystarczy przełączyć skalę podstawy czasu oscyloskopu.
W niektórych przypadkach charakterystyczne zmiany sygnału okazują się odwrotne względem zależności odniesienia, co tłumaczy się odwracalnością polaryzacji podłączenia odpowiedniego elementu i przy braku zakazu zmiany biegunowości połączenia może pominąć w analizie.
Typowe sygnały elementów sterujących silnika
Nowoczesne oscyloskopy są zwykle wyposażone tylko w dwa przewody sygnałowe, połączone z różnymi sondami, które umożliwiają podłączenie urządzenia do prawie każdego urządzenia.
Czerwony przewód jest podłączony do bieguna dodatniego oscyloskopu i zwykle jest podłączony do zacisku elektronicznej jednostki sterującej (ECM). Czarny przewód musi być podłączony do odpowiednio uziemionego punktu (masa).
Wtryskiwacze
Kontrola składu mieszanki paliwowo-powietrznej w nowoczesnych samochodowych elektronicznych układach wtrysku paliwa odbywa się poprzez terminową regulację czasu otwarcia zaworów elektromagnetycznych wtryskiwaczy.
Czas przebywania wtryskiwaczy w stanie otwartym jest określony przez czas trwania impulsów elektrycznych generowanych przez jednostkę sterującą i doprowadzanych do wejść elektrozaworów. Czas trwania impulsów mierzony jest w milisekundach i zwykle nie wykracza poza zakres 1 - 14 ms.
Impuls sterujący otwarciem wtryskiwacza paliwa
Typowy oscylogram impulsu sterującego pracą wtryskiwacza pokazano na powyższym rysunku. Często na oscylogramie można zaobserwować serię krótkich pulsacji, następujących bezpośrednio po inicjującym ujemnym impulsie prostokątnym i utrzymującym elektrozawór wtryskiwacza w stanie otwartym, a także ostry dodatni skok napięcia towarzyszący momentowi zamknięcia zaworu.
Poprawność działania ECM można łatwo sprawdzić za pomocą oscyloskopu, obserwując wizualnie zmianę kształtu sygnału sterującego przy zmieniających się parametrach pracy silnika. Tak więc czas trwania impulsów podczas obracania silnika na biegu jałowym powinien być nieco dłuższy niż wtedy, gdy urządzenie pracuje na niskich obrotach. Zwiększeniu prędkości obrotowej silnika powinno towarzyszyć odpowiednie wydłużenie czasu otwarcia wtryskiwaczy. Ta zależność jest szczególnie dobrze widoczna podczas otwierania przepustnicy krótkimi naciśnięciami pedału gazu.
Za pomocą cienkiej sondy z zestawu dostarczonego z oscyloskopem podłącz czerwony przewód urządzenia do końcówki wtryskiwacza modułu ECM systemu zarządzania silnikiem. Druga sonda przewodu sygnałowego (czarny) dobrze uziemić oscyloskop.
Przeanalizuj kształt sygnału odczytanego podczas kręcenia rozrusznikiem.
Po uruchomieniu silnika sprawdzić kształt sygnału sterującego na biegu jałowym.
Mocno wciskając pedał gazu podnieś obroty silnika do 3000 obr/min – czas trwania impulsów sterujących w momencie rozpędzania powinien wyraźnie wzrosnąć, po czym następuje stabilizacja na poziomie równym lub nieco niższym od obrotów biegu jałowego.
Gwałtowne zamknięcie przepustnicy powinno doprowadzić do wyprostowania się oscylogramu, potwierdzającego fakt nakładania się wtryskiwaczy (dla układów z odcięciem paliwa).
Podczas zimnego rozruchu silnik wymaga pewnego wzbogacenia mieszanki paliwowo-powietrznej, co zapewnia automatyczne wydłużenie czasu otwarcia wtryskiwaczy. W miarę nagrzewania się czasu trwania impulsów sterujących na oscylogramie powinien on stale maleć, stopniowo zbliżając się do wartości typowej dla obrotów biegu jałowego.
W układach wtryskowych, które nie wykorzystują wtryskiwacza zimnego rozruchu, podczas zimnego rozruchu silnika stosowane są dodatkowe impulsy sterujące, które pojawiają się na oscylogramie jako pulsacje o zmiennej długości.
Poniższa tabela przedstawia typową zależność czasu trwania impulsów sterujących otwarciem wtryskiwaczy od stanu pracy silnika.
Czujniki indukcyjne
Stan silnika | Czas trwania impulsu sterującego, ms |
bezczynne ruchy | 1.5 ÷ 5 |
2000 ÷ 3000 obr./min | 1.1 ÷ 3.5 |
Pełna przepustnica | 8.2 ÷ 3.5 |
Uruchomić silnik i porównać przebieg pobrany z wyjścia czujnika indukcyjnego z podanym wzorcem.
Wzrostowi obrotów silnika powinien towarzyszyć wzrost amplitudy sygnału impulsowego generowanego przez czujnik.
Zawór elektromagnetyczny biegu jałowego (IAC)
Istnieje wiele różnych typów elektrozaworów IAC stosowanych w przemyśle motoryzacyjnym, wytwarzających również sygnały o różnych kształtach.
Wspólną cechą wszystkich zaworów jest fakt, że współczynnik wypełnienia sygnału powinien zmniejszać się wraz ze wzrostem obciążenia silnika związanym z włączeniem dodatkowych odbiorników energii, powodując spadek obrotów biegu jałowego.
Jeśli cykl pracy przebiegu zmienia się wraz ze wzrostem obciążenia, ale gdy odbiorniki są włączone, następuje naruszenie stabilności prędkości biegu jałowego, sprawdź stan obwodu elektrozaworu, a także poprawność sygnału sterującego wydany przez ECM.
Zwykle obwody sterowania prędkością biegu jałowego wykorzystują 4-biegunowy silnik krokowy, który opisano poniżej. 2-pinowe i 3-pinowe zawory IAC są testowane w podobny sposób, ale przebiegi napięć sygnałowych, które wytwarzają, są zupełnie inne.
Silnik krokowy, w odpowiedzi na impulsowy sygnał sterujący z ECM, dostosowuje stopniowo prędkość obrotową biegu jałowego silnika w zależności od roboczej temperatury płynu chłodzącego i aktualnego obciążenia silnika.
Poziomy sygnałów sterujących można sprawdzić za pomocą oscyloskopu, którego sonda pomiarowa jest podłączona kolejno do każdego z czterech zacisków silnika krokowego.
Rozgrzej silnik do normalnej temperatury roboczej i pozostaw go pracującego na biegu jałowym.
Aby zwiększyć obciążenie silnika, włącz reflektory, włącz klimatyzator lub, w modelach ze wspomaganiem kierownicy, obróć kierownicę. Prędkość obrotowa biegu jałowego powinna na krótki czas spaść, ale potem natychmiast ponownie się ustabilizować z powodu działania zaworu IAC.
Porównaj przechwycony przebieg z podanym wzorcem.
Sonda lambda (czujnik tlenu)
Uwaga: Ta sekcja zawiera oscylogramy typowe dla najczęściej stosowanych w samochodach sond lambda typu cyrkon, które nie wykorzystują napięcia odniesienia 0,5V. Ostatnio coraz popularniejsze stają się czujniki tytanowe, których zakres sygnału roboczego wynosi 0 - 5 V, a przy spalaniu ubogiej mieszanki wytwarzany jest wysoki poziom napięcia, a niski poziom napięcia jest wzbogacany.
Podłącz oscyloskop między końcówką sondy lambda na ECM a masą.
Upewnij się, że silnik jest rozgrzany do normalnej temperatury roboczej.
Porównaj oscylogram wyświetlany na ekranie miernika z zadaną zależnością odniesienia.
Jeśli zarejestrowany sygnał nie jest falowy, ale ma zależność liniową, to w zależności od poziomu napięcia wskazuje to na nadmierne wyczerpanie (0-0,15 V), lub ponowne wzbogacenie (0,6-1 V) mieszanka paliwowo-powietrzna.
Jeśli na biegu jałowym występuje normalny falujący sygnał, spróbuj kilkakrotnie mocno wcisnąć pedał gazu - wahania sygnału nie powinny wykraczać poza zakres 0-1 V.
Wzrostowi prędkości obrotowej silnika powinien towarzyszyć wzrost amplitudy sygnału, spadkowi - spadek.
Czujnik stukowy (KS)
Podłącz oscyloskop między zaciskiem czujnika spalania stukowego ECM a masą.
Upewnij się, że silnik jest rozgrzany do normalnej temperatury roboczej.
Powoli wciśnij pedał przyspieszenia i porównaj przebieg prądu przemiennego z podanym przebiegiem odniesienia.
Jeśli obraz nie jest wystarczająco wyraźny, lekko dotknij bloku cylindrów w miejscu, w którym znajduje się czujnik spalania stukowego.
Jeżeli uzyskanie jednoznacznego przebiegu nie jest możliwe, należy wymienić czujnik lub sprawdzić stan okablowania elektrycznego jego obwodu.
Sygnał zapłonu wyjścia wzmacniacza
Podłącz oscyloskop między zaciskiem wzmacniacza zapłonu ECM a masą.
Rozgrzej silnik do normalnej temperatury roboczej i pozostaw go pracującego na biegu jałowym.
Na ekranie oscyloskopu powinna zostać wyświetlona sekwencja prostokątnych impulsów prądu stałego. Porównaj przebieg odebranego sygnału z pokazanym przebiegiem odniesienia, zwracając szczególną uwagę na dopasowanie parametrów, takich jak amplituda, częstotliwość i kształt impulsu.
Wraz ze wzrostem prędkości obrotowej silnika częstotliwość sygnału powinna wzrastać wprost proporcjonalnie.
Uzwojenie pierwotne cewki zapłonowej
Podłącz oscyloskop między zaciskiem cewki zapłonowej ECM a masą.
Rozgrzej silnik do normalnej temperatury roboczej i pozostaw go na biegu jałowym.
Porównaj przebieg odebranego sygnału z podanym oscylogramem wzorcowym - dodatnie skoki napięcia powinny mieć stałą amplitudę.
Nierówne rzuty mogą być spowodowane nadmierną rezystancją uzwojenia wtórnego, a także nieprawidłowym stanem przewodu BB cewki lub przewodu świecy zapłonowej.
Komentarze gości