Обща информация
DMM са чудесни за тестване на електрически вериги, които са в статично състояние, както и за улавяне на бавни промени в наблюдаваните параметри. При извършване на динамични проверки, извършвани на работещ двигател, както и при идентифициране на причините за спорадични повреди, осцилоскопът се превръща в абсолютно незаменим инструмент.
Някои осцилоскопи ви позволяват да запазвате вълнови форми във вградения модул памет с последващо отпечатване на резултатите или прехвърлянето им на носител на персонален компютър вече в стационарни условия.
Осцилоскопът ви позволява да наблюдавате периодични сигнали и да измервате напрежение, честота, ширина (продължителност) на правоъгълни импулси, както и бавно променящи се нива на напрежение. Осцилоскопът може да се използва при следните процедури:
- Откриване на нестабилни повреди;
- Проверка на резултатите от направените корекции;
- Наблюдение на активността на ламбда сондата на системата за управление на двигателя, оборудвана с каталитичен преобразувател;
- Анализ на сигналите, генерирани от ламбда сондата, чието отклонение на параметрите от нормата е безусловно доказателство за неизправност във функционирането на системата за управление като цяло. От друга страна, правилността на формата на импулсите, излъчвани от сензора, може да служи като надеждна гаранция, че няма нарушения в системата за управление.
Надеждността и лекотата на използване на съвременните осцилоскопи не изискват никакви специални познания и опит от оператора. Интерпретацията на получената информация може лесно да се осъществи чрез елементарно визуално сравнение на осцилограмите, направени по време на теста със следните времеви зависимости, характерни за различни сензори и изпълнителни механизми на автомобилни системи за управление.
Параметри на периодични сигнали
Всеки сигнал, заснет с осцилоскоп, може да бъде описан със следните основни параметри (вижте придружаващата илюстрация):
- Амплитуда: Разликата между максималното и минималното напрежение (V) на сигнала в рамките на период;
- Период: Продължителност на цикъла на сигнала (ms);
- Честота: Брой цикли в секунда (Hz);
- Ширина: Правоъгълна продължителност на импулса (ms, µs);
- Работен цикъл: Съотношението на периода на повторение към ширината (В чужда терминология се използва обратният на работния цикъл, параметър, наречен работен цикъл, изразен в%);
- Форма на вълната: влак с квадратна вълна, шипове, синусоида, трион и др.
Обикновено характеристиките на повредено устройство са много различни от референтните, което позволява на опитен оператор лесно и бързо да идентифицира повреден компонент чрез анализиране на съответната форма на вълната.
DC сигнали
Единствената работна характеристика на такива сигнали е напрежението.
DC сигналите се генерират от устройствата, показани на илюстрациите по-долу:
Сензор за температура на охлаждащата течност на двигателя (ECT)
Сензор за температура на входящия въздух (IAT)
Сензор за положение на дроселната клапа (TPS)
Отопляема ламбда сонда
Обемен въздушен разходомер (VAF)
Въздушен масомер (MAF)
AC сигнали
Основните характеристики на тези сигнали са амплитуда, честота и форма на вълната (вижте илюстрациите по-долу).
Сензор за детонация (KS)
Индуктивен сензор за скорост на двигателя
Честно модулирани сигнали (FM)
Работните характеристики на честотно модулираните сигнали са амплитуда, честота, форма на вълната и периодична ширина на импулса.
Източниците на FM сигнали са устройствата, показани на илюстрациите по-долу:
Индуктивен сензор за положение на коляновия вал (CKP)
Индуктивен сензор за положение на разпределителния вал (CMP)
Индуктивен сензор за скорост на превозното средство (VSS)
Сензори за скорост и положение на вала с ефект на Хол
Оптични сензори за скорост и положение на вала
Цифрови сензори за термометрично измерване на въздушна маса (MAF) и абсолютно налягане във всмукателния колектор (MAP)
Сигнали с широчинно-импулсна модулация (PWM)
Работните характеристики на сигналите с широчинна импулсна модулация (PWM) са амплитуда, честота, форма на вълната и работен цикъл.
Източниците на PWM сигнали са устройствата, показани по-долу на илюстрациите:
Горивни инжектори
Устройства за стабилизиране на оборотите на празен ход (IAC)
Първична намотка на запалителната бобина
Електронен клапан за прочистване на EVAP
Клапи за рециркулация на отработените газове (EGR)
Кодиран влак с квадратни вълни
Работните характеристики са амплитудата, честотата и формата на отделната импулсна последователност.
Тези сигнали се генерират от модула памет за самодиагностика на ECM на системата за управление на двигателя.
Чрез анализиране на ширината и формата на импулсите, както и преброяване на техния брой във всяка една от групите, могат да бъдат прочетени кодовете за неизправности, съхранени в паметта (код 1223 - вижте придружаващата илюстрация).
Амплитудата и формата на вълната остават постоянни, записаната стойност ще се извежда, докато паметта на модула се изчисти.
Интерпретация на формата на вълната
Формата на сигнала, произведен от осцилоскопа, зависи от много различни фактори и може да варира значително. С оглед на гореизложеното, преди да пристъпите към подмяната на предполагаемия компонент, в случай че формата на уловения диагностичен сигнал не съвпада с референтната форма на вълната, трябва внимателно да анализирате получения резултат (вижте илюстрациите по-долу).
Цифров сигнал
Аналогов сигнал
Напрежение
Нулевото ниво на еталонния сигнал не може да се счита за абсолютна референтна стойност - "нулата" на реалния сигнал, в зависимост от специфичните параметри на изпитваната верига, може да бъде изместена спрямо еталонния ([1] - виж илюстрацията с цифров сигнал) в рамките на определен допустим диапазон.
Пълната амплитуда на сигнала зависи от захранващото напрежение на тестваната верига и може да варира в определени граници спрямо референтната стойност ([3] - вижте илюстрацията на цифров сигнал и [2] - вижте илюстрацията на аналогов сигнал) .
В DC вериги обхватът на сигнала е ограничен от захранващото напрежение. Пример е веригата за управление на оборотите на празен ход (IAC), чието сигнално напрежение не се променя по никакъв начин с промени в оборотите на двигателя.
В AC вериги амплитудата на сигнала вече е уникално зависима от честотата на източника на сигнал, така че амплитудата на сигнала, генериран от сензора за положение на коляновия вал (CKP), ще се увеличава с увеличаване на оборотите на двигателя.
С оглед на гореизложеното, ако амплитудата на сигнала, заснет с осцилоскопа, се окаже прекалено ниска или висока (до изрязване на горните нива), достатъчно е просто да превключите работния обхват на устройството, като превключите към подходяща измервателна скала.
При проверка на оборудването на вериги с електромагнитно управление (например системата IAC) могат да се наблюдават скокове на напрежението при изключване на захранването ([4] - виж фигурата Цифров сигнал), които могат безопасно да се игнорират при анализа на резултати от измерване.
Също така не трябва да се притеснявате за появата на такива деформации на осцилограмата като скосяване на долната част на предния ръб на правоъгълните импулси ([5] - вижте илюстрацията на цифров сигнал), освен ако, разбира се, самият факт на сплескване на предната част е знак за неизправност във функционирането на тествания компонент.
Честота
Честотата на повторение на сигналните импулси зависи от работната честота на източника на сигнал.
Формата на записания сигнал може да бъде редактирана и приведена в удобна за анализ форма чрез превключване на скалата на времевата база на изображението на осцилоскопа.
При наблюдение на сигнали в AC вериги, времевата база на осцилоскопа зависи от честотата на източника на сигнала ([3] - вижте илюстрацията Аналогов сигнал), определена от оборотите на двигателя.
Както бе споменато по-горе, за да приведете сигнала в четлива форма, достатъчно е да превключите скалата на времевата база на осцилоскопа.
В някои случаи осцилограмата на сигнала се оказва огледална по отношение на референтната зависимост, което се обяснява с обратимостта на полярността на връзката на съответния елемент и при липса на забрана за промяна на полярността на връзката, може да се игнорира в анализа.
Типични сигнали на компонентите за управление на двигателя
Съвременните осцилоскопи обикновено са оборудвани само с два сигнални проводника, съчетани с различни сонди, които ви позволяват да свържете инструмента към почти всяко устройство.
Червеният проводник е свързан към положителния полюс на осцилоскопа и обикновено е свързан към терминала на електронния контролен модул (ECM). Черният проводник трябва да бъде свързан към правилно заземена точка (земя).
Инжектори
Контролът на състава на сместа въздух-гориво в съвременните автомобилни електронни системи за впръскване на гориво се извършва чрез своевременно регулиране на продължителността на отваряне на електромагнитните клапани на инжекторите.
Продължителността на престоя на инжекторите в отворено състояние се определя от продължителността на електрическите импулси, генерирани от управляващия модул и приложени към входа на електромагнитните клапани. Продължителността на импулсите се измерва в милисекунди и обикновено не надхвърля диапазона от 1 - 14 ms. Типична осцилограма на импулса, която контролира работата на инжектора, е показана на придружаващата илюстрация.
Често на осцилограмата могат да се наблюдават и поредица от къси пулсации, следващи непосредствено след иницииращия отрицателен правоъгълен импулс и поддържане на соленоидния клапан на инжектора в отворено състояние, както и рязък положителен скок на напрежението, който придружава момента на затваряне на клапана.
Правилното функциониране на ECM може лесно да се провери с осцилоскоп чрез визуално наблюдение на промяната във формата на контролния сигнал при различни работни параметри на двигателя. Така че продължителността на импулсите при завъртане на двигателя на празен ход трябва да бъде малко по-висока, отколкото когато уредът работи на ниски обороти. Увеличаването на оборотите на двигателя трябва да бъде придружено от съответно увеличаване на времето, през което инжекторите остават отворени. Тази зависимост се проявява особено добре при отваряне на газта с кратки натискания на педала за газ.
1. С помощта на тънка сонда от комплекта, доставен с осцилоскопа, свържете червения проводник на устройството към клемата на инжектора на ECM на системата за управление на двигателя. Заземете добре втория сигнален проводник (черен) на осцилоскопа.
2. Анализирайте формата на прочетения сигнал, докато завъртате двигателя.
3. След като стартирате двигателя, проверете формата на контролния сигнал на празен ход.
4. Рязко натискане на педала за газ, повишете оборотите на двигателя до 3000 rpm, продължителността на управляващите импулси в момента на ускорение трябва да се увеличи значително, последвано от стабилизиране на ниво, равно или малко по-малко от скоростта на празен ход.
Бързото затваряне на дросела трябва да доведе до изправяне на формата на вълната, потвърждавайки факта на припокриване на инжекторите (за системи с прекъсване на горивото).
При студен старт двигателят се нуждае от известно обогатяване на сместа въздух-гориво, което се осигурява от автоматично увеличаване на продължителността на отваряне на инжекторите. Тъй като продължителността на контролните импулси на осцилограмата се затопля, тя трябва непрекъснато да намалява, като постепенно се доближава до стойността, типична за скоростите на празен ход.
При инжекционни системи, които не използват инжектор със студен старт, по време на студен старт на двигателя се използват допълнителни управляващи импулси, които се появяват на осцилограмата като пулсации с променлива дължина.
Таблицата по-долу показва типична зависимост на продължителността на управляващите импулси за отваряне на инжекторите от работното състояние на двигателя.
Състояние на двигателя | Контролирайте ширината на импулса, ms |
На празен ход | 1,5 – 5 |
2000 – 3000 об/мин | 1.1 – 3.5 |
Пълна газ | 8.2 – 3.5 |
Индуктивни сензори
Стартирайте двигателя и сравнете формата на вълната, взета от изхода на индуктивния сензор, с референтната, показана на придружаващата илюстрация.
Увеличаването на оборотите на двигателя трябва да бъде придружено от увеличаване на амплитудата на импулсния сигнал, генериран от сензора.
Соленоиден клапан за управление на оборотите на празен ход (IAC)
Има много различни видове IAC електромагнитни клапани, използвани в автомобилната индустрия, като също така произвеждат сигнали с различни форми.
Обща характеристика на всички клапани е фактът, че работният цикъл на сигнала трябва да намалява с увеличаване на натоварването на двигателя, свързано с включването на допълнителни консуматори на енергия, което води до намаляване на скоростта на празен ход.
Ако работният цикъл на формата на вълната се промени с увеличаване на натоварването, но когато консуматорите са включени, има нарушение на стабилността на оборотите на празен ход, проверете състоянието на веригата на електромагнитния клапан, както и правилността на издадения команден сигнал от ECM.
Обикновено веригите за управление на скоростта на празен ход използват 4-полюсен стъпков двигател, който е описан по-долу. 2-пиновия и 3-пиновия IAC клапани са тествани по подобен начин, но формите на вълната на сигналните напрежения, които произвеждат, са напълно различни.
Стъпковият двигател, в отговор на импулсен контролен сигнал от ECM, регулира скоростта на празен ход на двигателя на стъпки в зависимост от работната температура на охлаждащата течност и текущото натоварване на двигателя.
Нивата на управляващите сигнали могат да се проверят с осцилоскоп, чиято измервателна сонда е свързана на свой ред към всеки от четирите извода на стъпковия двигател.
1. Загрейте двигателя до нормална работна температура и го оставете да работи на празен ход.
2. За да увеличите натоварването на двигателя, включете фаровете, климатика или, при модели с усилвател на волана, завъртете волана. Скоростта на празен ход трябва да спадне за кратко време, но след това незабавно да се стабилизира отново поради работата на IAC клапана.
3. Сравнете заснетата осцилограма с референтната, показана на придружаващата илюстрация.
Ламбда сонда (кислороден сензор)
Забележка. Разделът съдържа осцилограми, типични за най-често използваните ламбда сонди от циркониев тип в автомобилите, които не използват референтно напрежение от 0,5 V. Напоследък все по-популярни стават титановите сензори, чийто работен диапазон на сигнала е 0–5 V, и високо ниво на напрежение се получава при изгаряне на бедна смес, ниско - обогатена.
1. Свържете осцилоскоп между клемата на ламбда сондата на ECM и масата.
2. Уверете се, че двигателят е загрят до нормална работна температура.
3. Сравнете осцилограмата, показана на екрана на измервателния уред с референтната зависимост, показана на придружаващата илюстрация.
Ако записаният сигнал не е вълнообразен, а е линейна зависимост, тогава, в зависимост от нивото на напрежението, това показва прекомерно преизчерпване (0–0,15 V) или прекомерно обогатяване (0,6–1 V) на въздуха-горивото смес.
Ако има нормален вълнообразен сигнал на празен ход на двигателя, опитайте се да натиснете рязко педала за газ няколко пъти, колебанията на сигнала не трябва да надхвърлят диапазона от 0-1 V.
Увеличаването на оборотите на двигателя трябва да бъде придружено от увеличаване на амплитудата на сигнала, намаляването - от намаляване.
Сензор за детонация (KS)
1. Свържете осцилоскоп между клемата на датчика за детонация на ECM и земята.
2. Уверете се, че двигателят е загрят до нормална работна температура.
3. Бавно натиснете педала на газта и сравнете формата на вълната на AC вълната, която се улавя, с референтната форма на вълната, показана на придружаващата илюстрация.
4. Ако изображението не е достатъчно ясно, докоснете леко цилиндровия блок в областта, където се намира сензорът за детонация.
5. Ако формата на вълната не може да бъде недвусмислена, сменете KS сензора или проверете състоянието на окабеляването на неговата верига.
Сигнал за запалване на изхода на усилвателя на запалването
1. Свържете осцилоскоп между клемата за усилване на запалването на ECM и масата.
2. Загрейте двигателя до нормална работна температура и го оставете да работи на празен ход.
3. На екрана на осцилоскопа трябва да се изведе последователност от правоъгълни DC импулси. Сравнете формата на вълната на получения сигнал с референтната форма на вълната, показана на придружаващата илюстрация, като обърнете голямо внимание на съвпадащи параметри като амплитуда, честота и форма на импулса.
С увеличаване на оборотите на двигателя честотата на сигнала трябва да се увеличи правопропорционално.
Първична запалителна бобина
1. Свържете осцилоскоп между клемата на запалителната бобина на ECM и земята.
2. Загрейте двигателя до нормална работна температура и го оставете да работи на празен ход.
3. Сравнете формата на вълната на получения сигнал с референтната форма на вълната, показана на придружаващата илюстрация, положителните скокове на напрежение трябва да имат постоянна амплитуда.
Неравномерните хвърляния могат да бъдат причинени от прекомерно съпротивление на вторичната намотка, както и от неизправност в състоянието на BB проводника на бобината или проводника на свещта.