Съдържание: Обща информация ↓ Параметри на периодични сигнали ↓ Сигнали за постоянен ток ↓ Сигнали за променлив ток ↓ Честотно модулирани сигнали (FM) ↓ Широчинно импулсно модулирани (PWM)…↓ Кодирана правоъгълна импулсна…↓ Интерпретация на осцилограми ↓ Напрежение ↓ Честота ↓ Типични сигнали на компонентите на…↓ Инжектори ↓ Индуктивни сензори ↓ Електромагнитен клапан за контрол на…↓ Ламбда сонда (сензор за кислород) ↓ Сензор за детонация (KS) ↓ Сигнал за запалване на изхода на…↓ Първична намотка на запалителната…↓
Обща информация
Цифровите мултиметри са чудесни за тестване на статични електрически вериги и за записване на бавни промени в наблюдаваните параметри. При провеждане на динамични тестове 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 осцилограми във вграден модул с памет с последващо отпечатване на резултатите или прехвърлянето им на устройство на персонален компютър в стационарни условия.
Осцилоскопът ви позволява да наблюдавате периодични сигнали и да измервате напрежение, честота, ширина (продължителност) правоъгълни импулси, както и бавно променящи се нива на напрежение. Осцилоскопът може да се използва за извършване на следните процедури:
- Откриване на нестабилни повреди;
- Проверка на резултатите от направените корекции;
- Мониторинг на активността на ламбда сондата на системата за управление на двигателя, оборудван с катализатор;
- Анализ на сигнали, генерирани от ламбда сондата, чието отклонение на параметрите от нормата е абсолютна индикация за неизправност на системата за управление като цяло. От друга страна, правилната форма на импулсите, излъчвани от сензора, може да служи като надеждна гаранция за липсата на нарушения в системата за управление.
Надеждността и лекотата на работа на съвременните осцилоскопи не изискват специални знания или опит от оператора. Интерпретацията на получената информация може лесно да се направи чрез просто визуално сравнение на осцилограмите, направени по време на теста, с дадените по-долу времеви зависимости, характерни за различни сензори и изпълнителни механизми на автомобилни системи за управление.
Параметри на периодични сигнали
Всеки сигнал, уловен от осцилоскоп, може да бъде описан с помощта на следните основни параметри: (вижте придружаващата илюстрация):
- Амплитуда: Разликата между максималното и минималното напрежение (V) на сигнал в рамките на период;
- Период: Продължителност на цикъла на сигнала (ms);
- Честота: Брой цикли в секунда (Hz);
- Ширина: Продължителност на правоъгълен импулс (ms, μs);
- Работен цикъл: Съотношението на периода на повторение към ширината (В чуждата терминология се използва обратното на работния цикъл, наречено работен цикъл, изразено в %);
- Форма на сигнала: Правоъгълна импулсна поредица, пик, синусоида, трионообразен импулс и др.
Обикновено характеристиките на дефектно устройство се различават значително от еталонните, което позволява на опитен оператор лесно и бързо да идентифицира повредения компонент чрез анализ на съответната осцилограма.
Сигнали за постоянен ток
Единствената работна характеристика на такива сигнали е напрежението.
DC сигналите се генерират от устройствата, показани на илюстрациите по-долу:
Сензор за температурата на охлаждащата течност на двигателя (ECT)
Сензор за температура на входящия въздух (IAT)
Сензор за положение на дросела (TPS)
Подгряване на ламбда сонда
Измервател на обемен въздушен дебит (VAF)
Измервател на масовия въздушен дебит (MAF)
Сигнали за променлив ток
Основните характеристики на тези сигнали са амплитуда, честота и форма на сигнала (вижте илюстрациите по-долу).
Сензор за детонация (KS)
Индуктивен сензор за обороти на двигателя
Честотно модулирани сигнали (FM)
Работните характеристики на честотно модулираните сигнали са амплитуда, честота, форма на сигнала и ширина на периодичните импулси.
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)
Широчинно импулсно модулирани (PWM) сигнали
Работните характеристики на сигналите с широчинно-импулсна модулация (PWM) са амплитудата, честотата, формата на вълната и работния цикъл на периодичните импулси.
Източниците на PWM сигнали са устройствата, показани на илюстрациите по-долу:
Горивни инжектори
Устройства за контрол на скоростта на празен ход (IAC)
Първична намотка на запалителната бобина
Електромагнитен клапан за продухване на въглероден адсорбера (EVAP)
Клапани за рециркулация на отработените газове (EGR)
Кодирана правоъгълна импулсна последователност
Работните характеристики са амплитудата, честотата и формата на последователността от отделни импулси.
Този тип сигнал се генерира от ECM модула за самодиагностика на паметта на системата за управление на двигателя.
Чрез анализиране на ширината и формата на импулсите и преброяване на техния брой във всяка група могат да бъдат прочетени кодовете за грешки, съхранени в паметта (код 1223 – вижте придружаващата илюстрация).
Амплитудата и формата на сигнала остават постоянни, записаната стойност ще се извежда до изчистване на паметта на модула.
Интерпретация на осцилограми
Формата на сигнала, генериран от осцилоскопа, зависи от много различни фактори и може да се промени значително. С оглед на гореизложеното, преди да се пристъпи към подмяна на подозрителен компонент при несъответствие между формата на отстранения диагностичен сигнал и референтната осцилограма, полученият резултат трябва да бъде внимателно анализиран (вижте илюстрациите по-долу).
Цифров сигнал
Аналогов сигнал
Напрежение
Нулевото ниво на референтния 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 референтния ([1] – вижте илюстрацията Цифров сигнал) в рамките на определен приемлив диапазон.
Пълната амплитуда на сигнала зависи от захранващото напрежение на тестваната верига и може също да варира в определени граници спрямо референтната стойност ([3] – вижте илюстрацията на цифровия сигнал и [2] – вижте илюстрацията на аналоговия сигнал).
В постоянните вериги обхватът на сигнала е ограничен от захранващото напрежение. Пример е веригата за контрол на скоростта на празен ход (IAC), чието сигнално напрежение не се променя по никакъв начин с промени в скоростта на двигателя.
В променливотоковите вериги амплитудата на сигнала вече е ясно зависима от честотата на източника на сигнала, така че амплитудата на сигнала, генериран от сензора за положение на коляновия вал (CKP), ще се увеличи с увеличаване на скоростта на двигателя.
С оглед на горното, ако амплитудата на сигнала, записан с помощта на осцилоскопа, е прекалено ниска или висока (до изрязване на горните нива), достатъчно е просто да превключите работния диапазон на устройството, като преминете към съответната скала за измерване.
При проверка на оборудването на електромагнитно управлявани вериги (например системата IAC) когато захранването е прекъснато, може да възникнат скокове на напрежението ([4] – вижте илюстрацията Цифров сигнал), които могат безопасно да бъдат игнорирани при анализиране на резултатите от измерването.
Също така няма нужда да се притеснявате от появата на такива деформации на осцилограмата като изравняване на долната част на предния фронт на правоъгълни импулси ([5] – вижте илюстрацията Цифров сигнал), освен ако, разбира се, самият факт на изравняване на предната част е признак за неизправност на тествания компонент.
Честота
Скоростта на повторение на сигналните импулси зависи от работната честота на източника на сигнала.
Формата на сигнала, който се записва, може да бъде редактирана и доведена до форма, удобна за анализ, чрез превключване на скалата на времевата база на изображението на осцилоскопа.
Когато се наблюдават сигнали в променливотокови вериги, времевата база на осцилоскопа зависи от честотата на източника на сигнала ([3] - вижте илюстрацията Аналогов сигнал), определена от скоростта на двигателя.
Както бе споменато по-горе, за да направите сигнала по-четлив, достатъчно е да превключите скалата на времевата база на осцилоскопа.
В някои случаи осцилограмата на сигнала се оказва огледална спрямо 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 бъде игнорирана по време на анализа.
Типични сигнали на компонентите на системата за управление на двигателя
Съвременните осцилоскопи обикновено са оборудвани само с два сигнални проводника, заедно с набор от различни сонди, които ви позволяват да свържете устройството към почти всяко устройство.
Червеният проводник е свързан към положителния извод на осцилоскопа и обикновено е свързан към извод на електронния контролен модул (ECM). Черният проводник трябва да бъде свързан към надеждна заземителна точка (земя).
Инжектори
Съставът на въздушно-горивната смес в съвременните автомобилни електронни системи за впръскване на гориво се контролира чрез навременно регулиране на продължителността на отваряне на електромагнитните клапани на инжекторите.
Продължителността на отвореното състояние на инжекторите се определя от продължителността на електрическите импулси, генерирани от управляващия модул и подавани към входа на електромагнитните клапани. Продължителността на импулса се измерва в милисекунди и обикновено не надвишава диапазона от 1 – 14 ms. Типична осцилограма на управление на задействане на импулсен инжектор е показана на придружаващата илюстрация.
Често осцилограмата може също да покаже поредица от кратки пулсации, които следват непосредствено след иницииращия отрицателен правоъгълен импулс и поддържат електромагнитния клапан на инжектора в отворено състояние, както и рязък положителен скок на напрежението, който придружава момента, в който клапанът се затвори.
Правилното функциониране на ECM може лесно да се провери с помощта на осцилоскоп чрез визуално наблюдение на промените във формата на контролния сигнал при промяна на работните параметри на двигателя. По този начин продължителността на импулсите при въртене на двигателя на празен ход трябва да бъде малко по-висока, отколкото когато устройството 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 е особено очевидна при отваряне на дроселовата клапа с кратки натискания на педала за газ.
1. Като използвате тънката сонда от комплекта, доставен с осцилоскопа, свържете червения проводник на инструмента към клемата на инжектора на ECM системата за управление на двигателя. Заземете надеждно сондата на втория сигнален проводник (черен) на осцилоскопа.
2. Анализирайте формата на прочетения сигнал, докато двигателят работи.
3. След стартиране на двигателя проверете формата на управляващия сигнал на празен ход.
4. Чрез рязко натискане на педала на газта, повишете оборотите на двигателя до 3000 об / мин, продължителността на управляващите импулси в момента на ускорението трябва да се увеличи значително, с последващо стабилизиране на ниво, равно или малко по-малко от скоростта на празен ход.
Бързото затваряне на дроселовата клапа трябва да доведе до изправяне на осцилограмата, потвърждавайки факта на припокриване на инжекторите (за системи с изключване на горивото).
По време на студен старт двигателят изисква известно обогатяване на сместа въздух-гориво, което се осигурява чрез автоматично увеличаване на продължителността на отваряне на инжекторите. При загряване на двигателя продължителността на управляващите импулси на осцилограмата трябва непрекъснато да намалява, като постепенно се приближава до стойността, характерна за оборотите на празен ход.
При системи за впръскване, които не използват инжектор за 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 | Продължителност на управляващия импулс, ms |
| Обороти 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 осцилограмата, взета от изхода на индуктивния сензор, с еталонната, показана на придружаващата илюстрация.
Увеличаването на оборотите на двигателя трябва да бъде придружено от увеличаване на амплитудата на импулсния сигнал, генериран от сензора.
Електромагнитен клапан за контрол на скоростта на празен ход (IAC)
В автомобилната индустрия се използват IAC електромагнитни клапани от много различни видове, които също произвеждат сигнали с различни форми.
Обща отличителна черта 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 осцилограмата се променя с увеличаване на натоварването, но когато потребителите са включени, има нарушение на стабилността на празен ход, проверете състоянието на веригата на електромагнитния клапан, както и правилността на командния сигнал, издаден от ECM.
Обикновено 4-полюсен стъпков двигател се използва във вериги за управление на скоростта на празен ход, което е описано по-долу. 2-пиновите и 3-пиновите IAC вентили се тестват по подобен начин, но вълновите форми на сигналните напрежения, които произвеждат, са напълно различни.
Стъпковият двигател, отговаряйки на пулсиращия управляващ сигнал, издаден от ECM, прави стъпаловидни настройки на оборотите на празен ход на двигателя в съответствие с работната температура на охлаждащата течност и текущото натоварване на двигателя.
Нивата на управляващия сигнал могат да се проверят с помощта на осцилоскоп, чиято измервателна сонда е свързана последователно 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 моделите със сервоуправление, завъртете волана. Оборотите на празен ход трябва да спаднат за кратко, но след това веднага да се стабилизират отново поради работата на IAC клапана.
3. Сравнете заснетата осцилограма с еталонната, показана на придружаващата илюстрация.
Ламбда сонда (сензор за кислород)
Забележка. В раздела са дадени осцилограми, характерни за най-често използваните циркониеви ламбда сонди в автомобилите, които не използват референтно напрежение от 0,5 V. Напоследък все по-популярни стават титаниеви сензори, чийто работен диапазон на сигнала е 0–5 V, като при изгаряне на бедна смес се генерира високо напрежение, а при изгаряне на богата смес – ниско напрежение.
1. Свържете осцилоскоп между клемата на ламбда сондата на ECM и масата.
2. Уверете се, че двигателят е загрял до нормална работна температура.
3. Сравнете осцилограмата, показана на екрана на глюкомера, с еталонната зависимост, показана на придружаващата илюстрация.
Ако разчетеният сигнал не е вълнообразен, а е линейна зависимост, тогава, в зависимост от нивото на напрежението, това показва прекомерна бедност (0–0,15 V) или прекомерно обогатяване (0,6–1 V) на сместа въздух-гориво.
Ако на свободните обороти на двигателя има място нормални вълни като сигнал, опитайте няколко пъти рязко свиване глашатай на газ, колебания на сигнала не трябва да излизат извън диапазона 0-1 В.
Увеличаването на оборотите на двигателя трябва да бъде придружено от увеличаване на амплитудата на сигнала, а намаляването - от намаляване.
Сензор за детонация (KS)
1. Свържете осцилоскоп между клемата на сензора за детонация на ECM и масата.
2. Уверете се, че двигателят е загрял до нормална работна температура.
3. Натиснете рязко педала за газ и сравнете формата на записвания AC сигнал с еталонната осцилограма, показана на придружаващата илюстрация.
4. Ако изображението не е достатъчно ясно, леко почукайте цилиндровия блок в областта, където се намира сензорът за детонация.
5. Ако не е възможно да се получи недвусмислена форма на сигнала, сменете сензора KS или проверете състоянието на окабеляването на неговата верига.
Сигнал за запалване на изхода на усилвателя на запалването
1. Свържете осцилоскоп между клемата на усилвателя 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 покаже последователност от правоъгълни DC импулси. Сравнете формата на получения сигнал с еталонната осцилограма, показана на придружаващата илюстрация, като обърнете голямо внимание на съвпадението на такива параметри като амплитуда, честота и форма на импулса.
С увеличаването на оборотите на двигателя честотата на сигнала трябва да нараства правопропорционално.
Първична намотка на запалителната бобина
1. Свържете осцилоскоп между клемата на запалителната бобина на ECM и масата.
2. Загрейте двигателя до нормална работна температура и го оставете да работи на празен ход.
3. Сравнете формата на получения сигнал с еталонната осцилограма, показана на придружаващата илюстрация; положителните удари на напрежението трябва да имат постоянна амплитуда.
Неравномерността на пренапреженията може да бъде причинена от прекомерно съпротивление на вторичната намотка, както и от дефектно състояние на проводника за високо напрежение на бобината или проводника на свещта.