Korištenje osciloskopa za praćenje signala u krugovima upravljačkog sustava (Audi A4 B6)

Digitalni multimetri izvrsni su za testiranje statičkih električnih krugova i za bilježenje sporih promjena u nadziranim parametrima. Prilikom provođenja dinamičkih testova na upaljenom motoru, kao i kod utvrđivanja uzroka sporadičnih kvarova, osciloskop postaje apsolutno nezamjenjiv alat.

Neki osciloskopi omogućuju vam spremanje oscilograma u ugrađeni memorijski modul s naknadnim ispisom rezultata ili njihovim prijenosom na pogon osobnog računala u stacionarnim uvjetima.

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 generiranih lambda sondom, čije je odstupanje parametara od norme bezuvjetni dokaz neispravnosti upravljačkog sustava u cjelini, - s druge strane, ispravnost oblika impulsa koje generira lambda sonda može poslužiti kao pouzdano jamstvo nepostojanja kvarova u upravljačkom sustavu.

Pouzdanost i jednostavnost korištenja modernih osciloskopa ne zahtijevaju nikakvo posebno znanje ili iskustvo od operatera. Tumačenje dobivenih informacija može se lako izvršiti jednostavnom vizualnom usporedbom oscilograma snimljenih tijekom testa s tipičnim vremenskim ovisnostima za različite senzore i aktuatore automobilskih kontrolnih sustava danih u nastavku.

Parametri periodičkih signala

Svaki signal snimljen osciloskopom može se opisati pomoću sljedećih osnovnih parametara:

• Amplituda: Razlika između maksimalnog i minimalnog napona (V) signala unutar perioda;
• Razdoblje: Trajanje ciklusa signala (ms)
• Frekvencija: Ciklusi u sekundi (Hz);
• Širina: Trajanje pravokutnog impulsa (ms, μs);
• Radni ciklus: Omjer perioda ponavljanja prema širini (u stranoj terminologiji koristi se obrnuto od radnog ciklusa, naziva se radni ciklus, izražen u %);
• Oblik signala: Pravokutni impulsni niz, šiljci, sinusni valovi, pilasti impulsi itd.

Tipično, karakteristike neispravnog uređaja značajno se razlikuju od referentnih, što operateru omogućuje jednostavno i brzo vizualno prepoznavanje neispravne komponente.

DC signali - analizira se samo napon signala.

Signale ove vrste generiraju uređaji prikazani na slikama u nastavku.



Senzor temperature rashladne tekućine motora (ECT)





Senzor temperature usisnog zraka (IAT)



Senzor položaja leptira za gas (TPS)



Grijana lambda sonda



Mjerač volumenskog protoka zraka (VAF)





Mjerač masenog protoka zraka (MAF)

AC signali - analiziraju se amplituda, frekvencija i oblik signala.



Senzor detonacije (KS)



Induktivni senzor brzine motora

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





Induktivni senzor položaja radilice (CKP)



Induktivni senzor položaja bregastog vratila (CMP)



Induktivni senzor brzine vozila (VSS)



Senzori brzine i položaja osovine s Hallovim efektom





Optički senzori brzine i položaja osovine



Digitalni senzori za termometrijsko mjerenje mase zraka (MAF) i apsolutnog tlaka u usisnoj grani (MAP)

Impulsno širinski modulirani (PWM) signali - analiziraju se amplituda, frekvencija, oblik signala i radni ciklus periodičkih impulsa. Izvori takvih signala su uređaji prikazani na slikama u nastavku.



Injektori



Uređaji za kontrolu brzine u praznom hodu (IAC)





Primarni namot indukcijskog svitka



Elektromagnetski ventil za ispuštanje ugljika isparenja (EVAP)



Ventili povrata ispušnih plinova (EGR)

Oblik signala koji proizvodi osciloskop ovisi o mnogo različitih čimbenika i može značajno varirati. S obzirom na navedeno, prije nego što se pristupi zamjeni sumnjive komponente u slučaju odstupanja između oblika uklonjenog dijagnostičkog signala i referentnog oscilograma, potrebno je pažljivo analizirati dobiveni rezultat.

Napon

Digitalni signal

Analogni signal

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 (vidi Digitalni signal [1]) unutar određenog dopuštenog raspona (vidi Digitalni signal [2] i Analogni signal [1]).

Puna amplituda signala ovisi o naponu napajanja kruga koji se ispituje i također može varirati u odnosu na referentnu vrijednost unutar određenih granica (vidi Digitalni signal [3] i Analogni signal [2]).

U istosmjernim krugovima amplituda signala ograničena je naponom napajanja. Primjer je krug kontrole brzine u praznom hodu (IAC), čiji se napon signala uopće ne mijenja s promjenama brzine motora.

U strujnim krugovima izmjenične struje amplituda signala već jasno ovisi o radnoj frekvenciji izvora signala, pa će amplituda signala koji generira senzor položaja radilice (CKP) rasti s povećanjem broja okretaja motora.

S obzirom na gore navedeno, ako je amplituda signala snimljenog osciloskopom preniska ili visoka (do rezanja gornjih razina), dovoljno je jednostavno prebaciti radni raspon uređaja pomicanjem na odgovarajuću mjernu ljestvicu.



Prilikom provjere opreme elektromagnetski upravljanih krugova (primjerice IAC sustav) kada je napajanje isključeno, mogu se primijetiti skokovi napona [4], koji se mogu zanemariti pri analizi rezultata mjerenja.

Također se ne treba brinuti zbog pojave takvih deformacija oscilograma kao što je spljoštenost donjeg dijela prednjeg ruba pravokutnih impulsa [5], osim ako, naravno, sama činjenica spljoštenosti fronte nije znak kvara komponente koja se ispituje.

Frekvencija

Brzina ponavljanja signalnih impulsa ovisi o radnoj frekvenciji izvora signala.

Oblik signala koji se bilježi može se uređivati i dovesti u oblik pogodan za analizu mijenjanjem skale vremenske baze slike na osciloskopu.



Pri promatranju signala u krugovima izmjenične struje vremenska baza osciloskopa ovisi o frekvenciji izvora signala [3], određenoj brzinom vrtnje motora.

Kao što je gore spomenuto, da bi signal bio čitljiviji, dovoljno je promijeniti skalu vremenske baze osciloskopa.

U nekim slučajevima, karakteristične promjene u signalu ispadaju zrcalno u odnosu na referentne ovisnosti, što se objašnjava reverzibilnošću polariteta veze odgovarajućeg elementa i, u nedostatku zabrane promjene polariteta veze, može se zanemariti tijekom analize.

Tipični signali komponenti sustava upravljanja motorom

Moderni osciloskopi obično su opremljeni samo s dvije signalne žice, zajedno 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 na elektroničkom upravljačkom modulu (ECM). Crnu žicu treba spojiti na pouzdanu točku uzemljenja (uzemljenje).

Injektori

Sastav smjese zrak-gorivo u modernim automobilskim elektroničkim sustavima ubrizgavanja goriva kontrolira se pravovremenim podešavanjem trajanja otvaranja elektromagnetskih ventila mlaznice.

Trajanje otvorenog stanja mlaznica određeno je trajanjem električnih impulsa koje generira upravljačka jedinica i dovodi ih na ulaz elektromagnetskih ventila. Trajanje impulsa mjeri se u milisekundama i obično ne prelazi raspon od 1 - 14 ms.



Kontrolni impuls otvaranja mlaznice za gorivo

Tipični oscilogram kontrole pokretanja impulsnog injektora prikazan je na gornjoj slici. Često, oscilogram također može pokazati niz kratkih pulsacija koje slijede neposredno nakon početnog negativnog pravokutnog pulsa i održavaju elektromagnetski ventil injektora u otvorenom stanju, kao i oštar pozitivni 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 okretanju motora u praznom hodu trebalo biti malo 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 crveni kabel alata na priključak mlaznice ECM sustava upravljanja motorom. Sigurno uzemljite sondu druge signalne žice (crne) osciloskopa.

Analizirajte oblik očitanog signala dok motor radi.

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, uz naknadnu stabilizaciju na razini jednakoj ili malo manjoj od brzine praznog hoda.

Brzo zatvaranje prigušnog ventila trebalo bi dovesti do ispravljanja oscilograma, potvrđujući činjenicu preklapanja mlaznica (za sustave s zatvaranjem goriva).

Tijekom hladnog pokretanja, motor zahtijeva određeno obogaćivanje mješavine zraka i goriva, što je osigurano automatskim povećanjem trajanja otvaranja mlaznica. Kako se motor zagrijava, trajanje upravljačkih impulsa na oscilogramu trebalo bi se kontinuirano smanjivati, postupno se približavajući vrijednosti tipičnoj za brzinu praznog hoda.

U sustavima ubrizgavanja koji ne koriste mlaznicu za hladni start, pri hladnom startu motora koriste se dodatni kontrolni impulsi koji se na oscilogramu pojavljuju kao pulsacije promjenjive duljine.

Donja tablica prikazuje tipičnu ovisnost trajanja upravljačkih impulsa za otvaranje brizgaljki o radnom stanju motora.

Induktivni senzori

Stanje motora	Trajanje kontrolnog impulsa, ms
Prazni udarci	1.5÷5
2000÷3000 o/min.	1.1÷3.5
Pun gas	8.2÷3.5

Pokrenite motor i usporedite oscilogram iz izlaza induktivnog senzora s danom referencom.

Povećanje broja okretaja motora trebalo bi biti popraćeno povećanjem amplitude pulsnog signala koji generira senzor.

Solenoidni ventil za kontrolu brzine u praznom hodu (IAC)

U automobilskoj industriji koriste se IAC elektromagnetski ventili raznih vrsta, koji također proizvode signale različitih oblika.

Zajednička značajka razlikovanja svih ventila je činjenica da se radni ciklus signala mora 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 naredbenog signala koji izdaje ECM.

Obično se 4-polni koračni motor koristi u krugovima za kontrolu brzine u praznom hodu, što je opisano u nastavku. 2-pinski i 3-pinski IAC ventili testirani su na sličan način, ali su valni oblici napona signala koje proizvode potpuno različiti.

Koračni 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 pustite 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 nakratko pasti, ali se zatim odmah ponovno stabilizirati zbog rada IAC ventila.



Usporedite snimljeni oscilogram s dostavljenim referentnim.

Lambda sonda (senzor kisika)

Upozorenje: Ovaj odjeljak sadrži valne oblike tipične za najčešće korištene cirkonijeve senzore za kisik u vozilima, koji ne koriste referentni napon od 0,5 V. Nedavno su titanijski senzori postali sve popularniji; njihov radni raspon signala je 0 - 5 V, pri čemu se visoka razina napona stvara tijekom izgaranja siromašne smjese, a niska razina napona tijekom izgaranja bogate smjese.

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

Provjerite je li motor zagrijan na normalnu radnu temperaturu.



Usporedite oscilogram prikazan na zaslonu mjerača s navedenom referentnom ovisnošću.

Ako signal koji se očitava nije valoviti, već je linearna ovisnost, tada, ovisno o razini napona, to ukazuje na prekomjernu siromašnost (0-0,15 V) ili prekomjerno obogaćivanje (0,6-1 V) mješavine zraka i goriva.

Ako se u praznom hodu motora pojavi normalan valoviti signal, pokušajte nekoliko puta oštro pritisnuti papučicu gasa - fluktuacije signala ne bi trebale prelaziti raspon od 0-1 V.

Povećanje broja okretaja motora treba biti popraćeno povećanjem amplitude signala, a smanjenje smanjenjem.

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 AC signala koji se bilježi s priloženim referentnim oscilogramom.

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

Ako nije moguće dobiti nedvosmislen 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 pustite ga da radi u praznom hodu.



Zaslon osciloskopa trebao bi prikazati niz pravokutnih DC impulsa. Usporedite oblik primljenog signala s dostavljenim referentnim oscilogramom, obraćajući posebnu pozornost na podudarnost takvih parametara kao što su amplituda, frekvencija i oblik impulsa.

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 pustite ga da radi u praznom hodu.



Usporedite oblik primljenog signala s priloženim referentnim oscilogramom - pozitivni udari napona trebaju imati konstantnu amplitudu.

Neravnomjernost prenapona može biti uzrokovana prevelikim otporom sekundarnog namota, kao i neispravnim stanjem visokonaponske žice zavojnice ili žice svjećice.

[Tekst se temelji na materijalima s web stranice AudiManual]