Všeobecné informácie
DMM sú skvelé na testovanie elektrických obvodov, ktoré sú v statickom stave, ako aj na zachytenie pomalých zmien sledovaných parametrov. Pri vykonávaní dynamických kontrol vykonávaných na bežiacom motore, ako aj pri zisťovaní príčin sporadických porúch sa osciloskop stáva absolútne nepostrádateľným nástrojom.
Niektoré osciloskopy umožňujú uložiť priebehy do vstavaného pamäťového modulu s následnou tlačou výsledkov alebo ich prenosom na nosič osobného počítača už v stacionárnych podmienkach.
Osciloskop umožňuje pozorovať periodické signály a merať napätie, frekvenciu, šírku (trvanie) obdĺžnikové impulzy, ako aj úrovne pomaly sa meniacich napätí. Osciloskop je možné použiť v nasledujúcich postupoch:
- Detekcia nestabilných porúch;
- Kontrola výsledkov vykonaných opráv;
- Sledovanie činnosti lambda sondy riadiaceho systému motora vybaveného katalyzátorom;
- Analýza signálov generovaných lambda sondou, ktorej odchýlka parametrov od normy je bezpodmienečným dôkazom poruchy vo fungovaní riadiaceho systému ako celku. Na druhej strane správnosť tvaru impulzov emitovaných snímačom môže slúžiť ako spoľahlivá záruka neprítomnosti porušení v riadiacom systéme.
Spoľahlivosť a jednoduchosť používania moderných osciloskopov nevyžaduje žiadne špeciálne znalosti a skúsenosti od obsluhy. Interpretáciu získaných informácií je možné jednoducho vykonať elementárnym vizuálnym porovnaním oscilogramov nasnímaných počas testu s nasledujúcimi časovými závislosťami, typickými pre rôzne snímače a akčné členy riadiacich systémov automobilov.
Parametre periodických signálov
Každý signál nasnímaný osciloskopom možno opísať pomocou nasledujúcich základných parametrov (pozrite si sprievodný obrázok):
- Amplitúda: Rozdiel medzi maximálnym a minimálnym napätím (IN) signál v danom období;
- Perióda: Trvanie cyklu signálu (pani);
- Frekvencia: Počet cyklov za sekundu (Hz);
- Šírka: Šírka štvorcovej vlny (pani, pani);
- Pracovný cyklus: Pomer doby opakovania k šírke (V zahraničnej terminológii sa používa reverzný pracovný cyklus, parameter nazývaný pracovný cyklus, vyjadrený v %);
- Tvar vlny: štvorcová vlna, nárazová vlna, sínusoida, pílový zub atď.
Charakteristiky chybného zariadenia sú zvyčajne veľmi odlišné od referenčného zariadenia, čo umožňuje skúsenému operátorovi ľahko a rýchlo identifikovať chybný komponent analýzou zodpovedajúceho tvaru vlny.
DC signály
Jedinou prevádzkovou charakteristikou takýchto signálov je napätie.
Jednosmerné signály sú generované zariadeniami znázornenými na obrázkoch nižšie:
Snímač teploty chladiacej kvapaliny motora (ECT)
Snímač teploty nasávaného vzduchu (IAT)
Snímač polohy škrtiacej klapky (TPS)
Vyhrievaná lambda sonda
Prietokomer objemu vzduchu (VAF)
Merač hmotnosti vzduchu (MAF)
AC signály
Hlavnými charakteristikami týchto signálov sú amplitúda, frekvencia a tvar vlny (pozrite si ilustrácie nižšie).
Senzor klopania (KS)
Indukčný snímač otáčok motora
Frekvenčne modulované signály (Svetový pohár)
Prevádzkové charakteristiky frekvenčne modulovaných signálov sú amplitúda, frekvencia, tvar vlny a šírka periodického impulzu.
Zdrojmi FM signálov sú zariadenia zobrazené na obrázkoch nižšie:
Indukčný snímač polohy kľukového hriadeľa (CKP)
Indukčný snímač polohy vačkového hriadeľa (CMP)
Indukčný snímač rýchlosti vozidla (VSS)
Senzory rýchlosti a polohy hriadeľa s Hallovým efektom
Optické snímače rýchlosti a polohy hriadeľa
Digitálne snímače na termometrické meranie hmotnosti vzduchu (MAF) a absolútny tlak vo vstupnom potrubí (MAP)
Signály modulované šírkou impulzu (PWM)
Prevádzkové charakteristiky signálov s moduláciou šírky impulzu (PWM) sú amplitúda, frekvencia, tvar vlny a pracovný cyklus periodických impulzov.
Zdrojmi signálov PWM sú zariadenia zobrazené nižšie na obrázkoch:
Vstrekovače paliva
Zariadenia na stabilizáciu voľnobehu (IAC)
Primárne vinutie zapaľovacej cievky
Solenoidový ventil na čistenie uhlíkovej nádoby (EVAP)
Recirkulačné ventily výfukových plynov (EGR)
Zakódovaný vlak so štvorcovými vlnami
Výkonovými charakteristikami sú amplitúda, frekvencia a tvar jednotlivých impulzov.
Tieto signály generuje samodiagnostický pamäťový modul ECM riadiaceho systému motora.
Analýzou šírky a tvaru impulzov, ako aj spočítaním ich počtu v každej zo skupín je možné prečítať chybové kódy uložené v pamäti (kód 1223 – pozri priložený obrázok).
Amplitúda a tvar priebehu zostávajú konštantné, zaznamenaná hodnota bude na výstupe, kým sa pamäť modulu nevymaže.
Interpretácia priebehu
Tvar signálu produkovaného osciloskopom závisí od mnohých rôznych faktorov a môže sa značne líšiť. Vzhľadom na vyššie uvedené, pred pokračovaním s výmenou podozrivého komponentu v prípade, že tvar zachyteného diagnostického signálu nezodpovedá referenčnému tvaru vlny, by sa mal výsledok dôkladne analyzovať (pozrite si ilustrácie nižšie).
Digitálny signál
Analógový signál
Napätie
Nulovú úroveň referenčného signálu nemožno považovať za absolútnu referenčnú hodnotu, – «nula» reálny signál, v závislosti od špecifických parametrov testovaného obvodu, môže byť posunutý vzhľadom na referenciu ([1] - pozri obrázok Digitálny signál) v určitom prijateľnom rozsahu.
Úplná amplitúda signálu závisí od napájacieho napätia testovaného obvodu a môže sa tiež meniť v rámci určitých limitov vzhľadom na referenčnú hodnotu ([3] - pozri obrázok Digitálny signál a [2] - pozri obrázok analógového signálu).
V jednosmerných obvodoch je rozsah signálu obmedzený napájacím napätím. Príkladom je stabilizačný obvod voľnobežných otáčok (IAC), ktorého signálne napätie sa pri zmene otáčok motora nijako nemení.
V striedavých obvodoch amplitúda signálu už jednoznačne závisí od frekvencie zdroja signálu, takže amplitúda signálu generovaného snímačom polohy kľukového hriadeľa (CKP) sa zvýši so zvyšujúcimi sa otáčkami motora.
Vzhľadom na vyššie uvedené, ak je amplitúda signálu snímaného osciloskopom príliš nízka alebo vysoká (až po odrezanie horných úrovní), stačí prepnúť prevádzkový rozsah prístroja prepnutím na príslušnú meraciu stupnicu.
Pri kontrole vybavenia obvodov s elektromagnetickým ovládaním (napríklad systém IAC) pri vypnutí napájania môže dôjsť k prepätiu ([4] - pozri obrázok Digitálny signál), ktoré možno pri analýze výsledkov merania bezpečne ignorovať.
Tiež sa nemusíte obávať skreslenia tvaru vlny, ako je napríklad zošikmenie v spodnej časti prednej hrany štvorcovej vlny ([5] - pozri obrázok Digitálny signál), pokiaľ, samozrejme, samotná skutočnosť sploštenia prednej časti nie je znakom poruchy vo fungovaní testovaného komponentu.
Frekvencia
Frekvencia opakovania signálových impulzov závisí od pracovnej frekvencie zdroja signálu.
Tvar zaznamenaného signálu je možné upravovať a priviesť do formy vhodnej na analýzu prepnutím mierky časovej základne obrazu na osciloskope.
Pri pozorovaní signálov v striedavých obvodoch závisí časová základňa osciloskopu od frekvencie zdroja signálu ([3] - pozri obrázok Analógový signál), určené otáčkami motora.
Ako už bolo spomenuté vyššie, na uvedenie signálu do čitateľnej podoby stačí prepnúť stupnicu časovej základne osciloskopu.
V niektorých prípadoch sa ukazuje, že oscilogram signálu je zrkadlový vzhľadom na referenčnú závislosť, čo sa vysvetľuje reverzibilitou polarity pripojenia zodpovedajúceho prvku a pri absencii zákazu zmeny polarity pripojenia, možno v analýze ignorovať.
Typické signály komponentov riadenia motora
Moderné osciloskopy sú zvyčajne vybavené iba dvoma signálnymi vodičmi spojenými s rôznymi sondami, ktoré vám umožňujú pripojiť prístroj k takmer akémukoľvek zariadeniu.
Červený vodič je pripojený ku kladnému pólu osciloskopu a zvyčajne je pripojený na svorku elektronického riadiaceho modulu (ECM). Čierny vodič musí byť pripojený k správne uzemnenému bodu (omša).
Injektory
Kontrola zloženia zmesi vzduch-palivo v moderných automobilových elektronických systémoch vstrekovania paliva sa vykonáva včasným nastavením trvania otvárania elektromagnetických ventilov vstrekovačov.
Trvanie zotrvania vstrekovačov v otvorenom stave je určené trvaním elektrických impulzov generovaných riadiacim modulom a privádzaných na vstup solenoidových ventilov. Trvanie impulzov sa meria v milisekundách a zvyčajne nepresahuje rozsah 1 - 14 ms. Typický oscilogram impulzu, ktorý riadi činnosť vstrekovača, je znázornený na priloženom obrázku.
Na oscilograme možno často pozorovať aj sériu krátkych pulzácií, ktoré nasledujú bezprostredne po iniciačnom negatívnom pravouhlom impulze a udržiavajú elektromagnetický ventil vstrekovača v otvorenom stave, ako aj prudký nárast kladného napätia sprevádzajúci moment zatvorenia ventilu.
Správnu funkciu ECM možno jednoducho skontrolovať pomocou osciloskopu vizuálnym pozorovaním zmeny tvaru riadiaceho signálu pri meniacich sa prevádzkových parametroch motora. Trvanie impulzov pri otáčaní motora na voľnobeh by teda malo byť o niečo dlhšie, ako keď jednotka beží pri nízkych otáčkach. Zvýšenie otáčok motora by malo byť sprevádzané zodpovedajúcim predĺžením času, počas ktorého zostanú vstrekovače otvorené. Táto závislosť sa obzvlášť dobre prejavuje pri otvorení plynu krátkymi stlačeniami plynového pedálu.
1. Pomocou tenkej sondy zo súpravy dodanej s osciloskopom pripojte červený vodič zariadenia ku koncovke vstrekovača ECM systému riadenia motora. Druhá sonda signálneho drôtu (čierna) osciloskop bezpečne uzemnite.
2. Analyzujte tvar signálu odčítaného pri štartovaní motora.
3. Po naštartovaní motora skontrolujte tvar riadiaceho signálu pri voľnobehu.
4. Prudkým stlačením plynového pedálu zvýšte otáčky motora na 3000 ot./min., trvanie riadiacich impulzov v momente zrýchľovania by sa malo výrazne zvýšiť, nasledované stabilizáciou na úrovni rovnej alebo mierne nižšej ako sú voľnobežné otáčky.
Rýchle zatvorenie škrtiacej klapky by malo viesť k vyrovnaniu oscilogramu, čo potvrdzuje skutočnosť, že sa vstrekovače prekrývajú (pre systémy s prerušením dodávky paliva).
Pri studenom štarte potrebuje motor určité obohatenie zmesi vzduch-palivo, ktoré je zabezpečené automatickým predĺžením trvania otvárania vstrekovačov. Ako sa doba trvania riadiacich impulzov na oscilograme zahrieva, mala by sa plynule znižovať a postupne sa blížiť k hodnote typickej pre voľnobežné otáčky.
Vo vstrekovacích systémoch, ktoré nepoužívajú vstrekovač so studeným štartom, sa pri studenom štarte motora používajú dodatočné riadiace impulzy, ktoré sa na oscilograme prejavia ako pulzácie s premenlivou dĺžkou.
Nasledujúca tabuľka ukazuje typickú závislosť trvania riadiacich impulzov otvárania vstrekovačov od prevádzkového stavu motora.
| Stav motora | Trvanie riadiaceho impulzu, ms |
| nečinný | 1.5 – 5 |
| 2000 - 3000 ot./min | 1.1 – 3.5 |
| Plný plyn | 8.2 – 3.5 |
Indukčné snímače
Naštartujte motor a porovnajte krivku získanú z výstupu indukčného snímača s referenciou zobrazenou na priloženom obrázku.
Zvýšenie otáčok motora by malo byť sprevádzané zvýšením amplitúdy impulzného signálu generovaného snímačom.
Solenoidový ventil otáčok voľnobehu (IAC)
V automobilovom priemysle sa používa mnoho rôznych typov solenoidových ventilov IAC, ktoré tiež produkujú signály rôznych tvarov.
Spoločným znakom všetkých ventilov je skutočnosť, že pracovný cyklus signálu by sa mal znižovať so zvyšujúcim sa zaťažením motora spojeným so zahrnutím ďalších spotrebičov energie, čo spôsobuje pokles otáčok naprázdno.
Ak sa pracovný cyklus tvaru vlny mení so zvyšujúcim sa zaťažením, ale keď sú spotrebiče zapnuté, dochádza k narušeniu stability voľnobežných otáčok, skontrolujte stav obvodu solenoidového ventilu, ako aj správnosť príkazového signálu vydané ECM.
Obvody riadenia otáčok voľnobehu bežne používajú 4-pólový krokový motor, ktorý je popísaný nižšie. 2-kolíkové a 3-kolíkové IAC ventily sa testujú podobným spôsobom, ale priebehy signálových napätí, ktoré produkujú, sú úplne odlišné.
Krokový motor v reakcii na impulzný riadiaci signál z ECM upravuje voľnobežné otáčky motora v krokoch podľa prevádzkovej teploty chladiacej kvapaliny a aktuálneho zaťaženia motora.
Úrovne riadiacich signálov je možné kontrolovať pomocou osciloskopu, ktorého meracia sonda je postupne pripojená na každú zo štyroch svoriek krokového motora.
1. Zahrejte motor na normálnu prevádzkovú teplotu a nechajte ho bežať na voľnobeh.
2. Ak chcete zvýšiť zaťaženie motora, zapnite svetlomety, klimatizáciu alebo pri modeloch s posilňovačom riadenia otáčajte volantom. Voľnobežné otáčky by mali na krátky čas klesnúť, ale potom sa okamžite opäť stabilizovať v dôsledku činnosti ventilu IAC.
3. Porovnajte zachytený oscilogram s referenčným oscilogramom zobrazeným na priloženom obrázku.
Lambda sonda (kyslíkový senzor)
Poznámka. Sekcia obsahuje oscilogramy typické pre najčastejšie používané lambda sondy zirkónového typu v automobiloch, ktoré nepoužívajú referenčné napätie 0,5 V. V poslednej dobe sú čoraz populárnejšie titánové snímače, ktorých rozsah pracovného signálu je 0–5 V, a pri spaľovaní chudobnej zmesi, nízko obohatenej, vzniká vysoké napätie.
1. Pripojte osciloskop medzi svorku lambda sondy na ECM a uzemnenie.
2. Uistite sa, že je motor zahriaty na normálnu prevádzkovú teplotu.
3. Porovnajte oscilogram zobrazený na obrazovke glukomera s referenčnou závislosťou zobrazenou na priloženom obrázku.
Ak zaznamenaný signál nie je vlnový, ale ide o lineárny vzťah, potom to v závislosti od úrovne napätia naznačuje nadmerné vyčerpanie (0-0,15 V), alebo opätovné obohatenie (0,6–1 V) zmes vzduch-palivo.
Ak je pri voľnobežných otáčkach motora normálny vlnitý signál, skúste niekoľkokrát prudko stlačiť plynový pedál, kolísanie signálu by nemalo presiahnuť rozsah 0-1 V.
Zvýšenie otáčok motora by malo sprevádzať zvýšenie amplitúdy signálu, zníženie - zníženie.
Senzor klopania (KS)
1. Pripojte osciloskop medzi svorku snímača klepania ECM a uzemnenie.
2. Uistite sa, že je motor zahriaty na normálnu prevádzkovú teplotu.
3. Pomaly stlačte plynový pedál a porovnajte priebeh zachytenej krivky striedavého prúdu s referenčnou krivkou zobrazenou na priloženom obrázku.
4. Ak obraz nie je dostatočne jasný, zľahka poklepte na blok valcov v oblasti, kde sa nachádza snímač klepania.
5. Ak priebeh nemôže byť jednoznačný, vymeňte snímač KS alebo skontrolujte stav zapojenia jeho obvodu.
Signál zapaľovania na výstupe zosilňovača zapaľovania
1. Pripojte osciloskop medzi svorku zosilňovača zapaľovania ECM a uzemnenie.
2. Zahrejte motor na normálnu prevádzkovú teplotu a nechajte ho bežať na voľnobeh.
3. Na obrazovke osciloskopu by sa mala zobraziť sekvencia obdĺžnikových jednosmerných impulzov. Porovnajte priebeh prijatého signálu s referenčným priebehom zobrazeným na priloženom obrázku, pričom venujte veľkú pozornosť zodpovedajúcim parametrom, ako je amplitúda, frekvencia a tvar impulzu.
So zvyšovaním otáčok motora by sa frekvencia signálu mala zvyšovať priamo úmerne.
Primárne vinutie zapaľovacej cievky
1. Pripojte osciloskop medzi svorku zapaľovacej cievky ECM a uzemnenie.
2. Zahrejte motor na normálnu prevádzkovú teplotu a nechajte ho bežať na voľnobeh.
3. Porovnajte priebeh prijímaného signálu s referenčným priebehom zobrazeným na priloženom obrázku, kladné napäťové rázy by mali mať konštantnú amplitúdu.
Nerovnomerné hody môžu byť spôsobené nadmerným odporom sekundárneho vinutia, ako aj poruchou stavu BB drôtu cievky alebo drôtu zapaľovacej sviečky.