Předměty:
- obecný
- Měření pracovního cyklu
- Pracovní cyklus s kladným obvodem
- Pracovní cyklus pro zemnící obvod
- Pracovní cyklus měřený od napájecího zdroje
- Odstraňování problémů s regulátorem tlaku paliva řízeného PWM
Obecné:
S obvodem pracovního cyklu může být intenzita proudu řízena spotřebitelem. Proud lze regulovat, aniž by došlo ke ztrátě výkonu, jako je tomu u sériového rezistoru. V automobilové technice lze pracovní cyklus využít mimo jiné k regulaci otáček ventilátoru topení, polohy např. motorku polohy plynu nebo k rozsvícení světel.
Při použití pracovního cyklu na lampu může lampa hořet méně jasně. Toho se využívá mimo jiné u zadních světel, kde může jedna svítilna hořet dvěma různými intenzitami, a to pro běžné svícení a brzdové světlo. Při normálním osvětlení lampa hoří slabě (zde je aplikován pracovní cyklus k omezení proudu procházejícího lampou). S brzdovým světlem lampa změní pracovní cyklus tak, aby lampa svítila jasněji.
Na obrázku je zadní světlo BMW řady 5, kde levá svítilna zadního světla funguje také jako brzdové světlo tím, že je jasnější.
Měření v pracovním cyklu:
Pracovní cyklus lze měřit osciloskopem. Osciloskop bude graficky zobrazovat vývoj napětí v závislosti na čase.
Když je pracovní cyklus měřen multimetrem, správná hodnota napětí se nikdy nezobrazí. Protože se napětí během pracovního cyklu neustále mění, multimetr bude ukazovat průměrné napětí, protože je příliš pomalé.
Pracovní cyklus s kladným obvodem:
Obrázek níže ukazuje schéma vodopádu s kladným pólem baterie (12 voltů) nahoře, následuje pojistka, ECU (elektronický spínač), spotřebič (v tomto případě lampa) a nakonec zem. ECU neustále zapíná a vypíná napájení.
Osciloskop měří napětí mezi plusem svítilny a kostrou vozidla. Nastavení osciloskopu je následující: 2 volty na dílek a 5 milisekund na dílek. To znamená, že každá krabice zdola nahoru je 2 volty, takže pokud se sečtou krabice vzestupné linie (celkem 6), nejvyšší naměřené napětí je 12 voltů.
Doba trvání je zleva doprava. Každé políčko (dělení) je nastaveno na 5 milisekund. Když se podíváte zleva doprava, uvidíte, že čára je 10 milisekund vysoká a 10 milisekund nízká.
Stejně jako multimetr měří osciloskop rozdíl napětí mezi kladným kabelem a záporným kabelem připojeným k měřiči. Když je lampa zapnutá na schématu níže, kladný kabel má napětí 12 voltů a záporný kabel (vždy) 0 voltů, protože je připojen k zemi. Rozdíl mezi nimi je indikován měřidlem; rozdíl mezi 12 volty a 0 volty je 12 voltů. Těchto 12 voltů se zobrazí na obrazovce měřiče. Když je pracovní cyklus vysoký, lampa se rozsvítí. To není případ zemního obvodu. To je vysvětleno v následujícím odstavci.
Pro určení pracovního cyklu je důležité vědět, co znamená 1 perioda. Během období je napětí jednou vysoké a jednou nízké. Po tomto období začíná další období. Na obrázku rozsahu níže je 1 období označeno modře. To ukazuje, že perioda trvá celkem 20 milisekund, konkrétně 10 ms vysoká a 10 ms nízká. Lze tedy vyčíst, že polovinu času je napětí vysoké a druhou polovinu nízké. Pracovní cyklus na tomto snímku je tedy 50 %. V tomto případě lampa slabě hoří.
Na obrázku níže zůstala perioda stejná (20 ms), ale v tomto případě je napětí vysoké pouze po čtvrtinu času (5 ms) a nízké po tři čtvrtiny času (15 ms). Při tomto měření je pracovní cyklus 25 %. To znamená, že lampa nyní hoří ještě slaběji než při pracovním cyklu 50 %, protože lampa dostává energii pouze po čtvrtinu celkové doby.
Pracovní cyklus pro zemnící obvod:
V automobilové technice se obvykle používají zemnící obvody. U masově spínaného spotřebiče bude pracovní cyklus obrácený ve srovnání s kladným obvodem. Příklad toho lze vidět na obrázku níže.
Když kontrolka nesvítí, ECU přerušila spojení se zemí. To znamená, že obvod je přerušen. V tom případě je na vstupu ECU napětí 12 voltů. To znamená, že toto napětí je také na záporném připojení lampy. V tomto případě je rozdíl napětí při vypnuté lampě 12 voltů.
Jakmile ECU přepne svítilnu na kostru, svítilna se rozsvítí. Proud pak teče z kladného do záporného pólu. Lampa používá k hoření 12 voltů, takže na záporném připojení lampy je 0 voltů. V takovém případě je na kladném kabelu 0 voltů a na záporném kabelu 0 voltů. Rozdíl napětí je pak 0 voltů. To znamená, že při 0 voltech se lampa rozsvítí a při 12 voltech se lampa vypne.
Aby lampa hořela slabší, musí být zkrácena doba, po kterou lampa přijímá energii. To je vidět na obrázku níže. V jedné periodě je napětí vysoké po dobu 15 ms (lampa je vypnutá) a nízké po dobu 5 ms (lampa svítí). V tomto případě je lampa zapnutá pouze čtvrtinu periody, takže bude hořet slabší.
Pracovní cyklus měřený od napájecího zdroje:
Předchozí měření byla všechna provedena ve vztahu k hmotnosti vozidla. Další možností je měření od kladného pólu baterie k zemi spotřebitele, jak je znázorněno na obrázku níže.
Když ECU připojí kostru, kontrolka se rozsvítí. V takovém případě je 12voltové napájecí napětí spotřebováno lampou ke spálení. Takže na záporném kabelu osciloskopu bude napětí 0 voltů. Na kladném kabelu je napětí 12 voltů. V takovém případě je mezi měřicími kabely rozdíl napětí 12 voltů, takže čára 12 voltů na obrazovce bude indikovat, že je lampa zapnutá. Jedná se tedy o 25 % období.
Jakmile ECU přeruší spojení se zemí, napětí 12 voltů bude také na záporné straně lampy. Rozdíl napětí mezi měřicími kabely osciloskopu pak bude 0 voltů. Po vypnutí lampy se na obrazovce zobrazí 0 voltů.
Odstraňování problémů s regulátorem tlaku paliva řízeným PWM:
Na stránce Obvod ECU ventilu PWM vysvětluje, jak vypadá obvod v ECU regulátoru tlaku v railu řízeného PWM. Proto je vhodné si nejprve přečíst informace na dané stránce.
Regulátor tlaku v railu na vysokotlakém railu dieselový motor common rail je jím vyroben ovládací zařízení motoru řízená pomocí PWM (Pulse Width Modulation).
V klidu je ventil v regulátoru tlaku otevřen, což umožňuje, aby tlak paliva opustil vysokotlakou kolejnici zpětným potrubím. Ventil se uzavře, když je aktivován. Zvyšuje se tlak v kolejnici. Když snímač tlaku v railu zaregistruje (příliš) vysoký tlak, ECU upraví signál PWM.
Níže uvedený obrázek ukazuje schéma řídicí jednotky motoru (J623) a regulátoru tlaku v railu (N276). Regulátor tlaku v railu je napájen na kolíku 2 s napětím mezi 13 a 14,6 volty (v závislosti na nabíjecím napětí při běžícím motoru). ECU spojuje kolík 45 se zemí, když je třeba ventil aktivovat. Proud bude protékat cívkou N276, jakmile bude kolík 45 připojen k zemi. Tlak v common railu se zvyšuje. V okamžiku, kdy ECU přeruší spojení mezi kolíkem 45 a zemí, nárůst tlaku v rozdělovači paliva se zastaví. Pružina v regulátoru tlaku pootevře ventil a umožní palivu, aby se vrátilo zpět do nádrže zpětným potrubím.
Obrázek dalekohledu ukazuje napájecí napětí (modrá) a řízení PWM (červená). Napájecí napětí se pohybuje kolem 13,5 V a je konstantní.
Napětí řídicího signálu PWM (červená) je mezi 0 a 13,5 volty. Tento snímek dalekohledu ukazuje, že ventil se neustále zapíná a vypíná.
Proud (zelený) se zvyšuje, jakmile je ventil napájen, a klesá po deaktivaci.
V klidu je napětí 13,5 V. Ventil PWM není řízen.
Pružina ve ventilu zajišťuje, že ventil je v klidu otevřen.
Ve chvíli, kdy se ECU sepne na zem (toto je vidět na obrázku osciloskopu, když je červený signál 0 voltů), protéká cívkou proud (zelený obrázek), který způsobí uzavření ventilu.
Na obrázku dalekohledu je vidět, že ventil je vždy zapnutý na krátkou dobu a vypnutý na delší dobu. To znamená, že tlak paliva musí být relativně nízký.
Načteme auto a prohlížíme živá data. Tlak paliva je téměř 300 barů při volnoběhu. Toto je v pořádku.
Porucha: motor se při startování již nenastartuje.
Při startování motor nenaskočí. Jsme si jisti, že je v nádrži dostatek paliva. Přirozeně začínáme čtením chyb. V tomto případě nejsou uloženy žádné závady. Proto se díváme na živá data (ve VCDS se nazývají bloky naměřených hodnot). Při startování je startovací rychlost 231 ot./min. ECU přijímá signál klikového hřídele. Pokuta.
Tlak paliva při startování je 7.1 bar. To je příliš nízko na to, aby motor nastartoval.
Příliš nízký tlak paliva může mít následující příčiny:
- příliš málo paliva v nádrži
- palivové čerpadlo (podávací čerpadlo nebo vysokotlaké čerpadlo) vadné
- ucpaný palivový filtr
- vadný regulační ventil tlaku paliva
Abychom zjistili, proč tlak paliva zůstává příliš nízký, zkontrolujeme napětí elektrických součástí pomocí osciloskopu.
Dříve v této části byl zobrazen rozsahový obrázek správně fungujícího regulátoru tlaku paliva PWM. Na dalším snímku dalekohledu je další měření tohoto regulátoru tlaku, ale nyní s poruchou.
S rostoucím proudem klesá napájecí napětí. Napájecí napětí se tedy při protékání proudu snižuje. Kromě toho vynikají následující body:
- Po zapnutí klesne napájecí napětí na nižší hodnotu, obvykle přechodový odpor způsobí náhlý pokles (svislá čára na snímku dalekohledu na nižší napětí);
- Po zapnutí cívky se nárůst proudu řídí charakteristickou křivkou nabíjení podle e-power. Průtok proudu při vybíjení se odráží v postupném nárůstu napájecího napětí. Proud neklesne na 0 A. Proud teče i po ukončení regulace.
- Jakmile je cívka vypnuta, není na červeném snímku vidět žádný indukční vrchol (kde napětí stoupne z 0 na 14 voltů). Zvažte vypnutí vstřikovací cívky, které může způsobit špičku až 60 voltů.
V napájecím vodiči k regulátoru tlaku paliva je tedy přechodový odpor. Pouze při protékání proudu dochází vlivem přechodového odporu k poklesu napětí. Když je zem vypnutá, neteče žádný proud a napájecí napětí zůstává přesně stejné jako napětí baterie.
Nyní zpět ke schématu: napájecí vodič je zakroužkován červeně. Dalším krokem je skutečně lokalizovat poškozený drát. K poškození může dojít v důsledku tření o části motoru nebo v důsledku zaseknutí drátu během předchozích instalačních prací. Jakmile je poškození nalezeno, lze jej opravit.
Nyní je jasné, co mělo za následek přechodový odpor. Možná jste si všimli, že se mluvilo o chybějícím indukčním vrcholu v signálu osciloskopu. Když je cívka vypnutá, proudový vzor pomalu klesá na nižší hodnotu. Nedochází tedy k přerušení ovládání; toto je ukončeno, ale proud dále protéká cívkou.
Když mikroprocesor učiní FET vodivým, proud může protékat z kolektoru do zdroje, a tedy také přes cívku. Cívka je tak nabuzena a regulační ventil se může uzavřít proti síle pružiny vlivem výsledného magnetického pole.
Jakmile řízení FET skončí, přes cívku do země již neprotéká žádný proud. Volnoběžná dioda zajišťuje, že indukční proud je v důsledku zbytkové energie v cívce přiváděn do kladného pólu. To zajišťuje postupné snižování proudu a zabraňuje vzniku indukce. Tento proces je označen červenými šipkami na obrázku.
To vysvětluje, proč je na snímku osciloskopu stále viditelný tok proudu i po ukončení kontroly.
