emner:
- generelt
- Måling af en driftscyklus
- Driftscyklus med et positivt kredsløb
- Driftscyklus for et jordkredsløb
- Driftscyklus målt fra strømforsyningen
- Fejlfinding af den PWM-kontrollerede brændstoftrykregulator
overordnet:
Med et duty cycle-kredsløb kan strømintensiteten styres af en forbruger. Strømmen kan reguleres uden at forårsage effekttab, som det er tilfældet med en seriemodstand. Inden for bilteknologien kan duty cycle blandt andet bruges til at regulere varmeblæserens hastighed, positionen af for eksempel gashåndtagsmotoren eller til at tænde lys.
Når du anvender en duty cycle på en lampe, kan lampen fås til at brænde mindre kraftigt. Dette bruges blandt andet til baglygter, hvor den ene lygte kan brænde med to forskellige intensiteter, nemlig til normal belysning og bremselyset. Ved normal belysning brænder lampen svagt (her anvendes en duty cycle for at begrænse strømmen gennem lampen). Med bremselyset vil lampen ændre driftscyklussen, så lampen brænder kraftigere.
Billedet viser en baglygte fra en BMW 5-serie, hvor venstre lygte på baglygten også fungerer som bremselys ved at lyse kraftigere.
Måling på en arbejdscyklus:
Duty cycle kan måles med et oscilloskop. Oscilloskopet vil grafisk vise spændingsudviklingen i forhold til tiden.
Når en driftscyklus måles med et multimeter, vil den korrekte spændingsværdi aldrig blive vist. Fordi spændingen varierer konstant under en driftscyklus, vil multimeteret angive den gennemsnitlige spænding, fordi den er for langsom.
Driftscyklus med et positivt kredsløb:
Billedet nedenfor viser et vandfaldsdiagram med batteriets plus (12 volt) øverst, efterfulgt af sikringen, ECU'en (den elektroniske kontakt), forbrugeren (i dette tilfælde en lampe) og til sidst jorden. ECU'en tænder og slukker konstant for strømforsyningen.
Oscilloskopet måler spændingen mellem lampens plus og køretøjets jord. Oscilloskopindstillingerne er som følger: 2 volt pr. division og 5 millisekunder pr. division. Det betyder, at hver boks fra bund til top er på 2 volt, så hvis kasserne i den stigende linje lægges sammen (6 i alt), er den højeste målte spænding 12 volt.
Varigheden er fra venstre mod højre. Hver boks (division) er indstillet til 5 millisekunder. Hvis du kigger fra venstre mod højre, kan du se, at linjen er 10 millisekunder høj og 10 millisekunder lav.
Ligesom multimeteret måler oscilloskopet spændingsforskellen mellem det positive kabel og det negative kabel forbundet til måleren. Når lampen er tændt i nedenstående diagram, har det positive kabel en spænding på 12 volt og det negative kabel (altid) har 0 volt, fordi det er forbundet til jord. Forskellen mellem dem er angivet med måleren; forskellen mellem 12 volt og 0 volt er 12 volt. Disse 12 volt vises på målerens skærm. Når arbejdscyklussen er høj, tændes lampen. Dette er ikke tilfældet med et jordkredsløb. Dette er forklaret i næste afsnit.
For at bestemme arbejdscyklussen er det vigtigt at vide, hvad 1 periode betyder. I en periode er spændingen én gang høj og én gang lav. Efter denne periode begynder den næste periode. På scope-billedet nedenfor er 1 punktum markeret med blåt. Dette viser, at perioden varer i alt 20 millisekunder, nemlig 10 ms høj og 10 ms lav. Det kan derfor aflæses, at halvdelen af tiden er spændingen høj og den anden halvdel lav. Duty cycle i dette scope-billede er derfor 50 %. I dette tilfælde brænder lampen svagt.
På billedet nedenfor er perioden forblevet den samme (20 ms), men i dette tilfælde er spændingen kun høj i en fjerdedel af tiden (5 ms) og lav i tre fjerdedele af tiden (15 ms). Med denne måling er arbejdscyklussen 25 %. Det betyder, at lampen nu brænder endnu svagere end ved duty cycle på 50 %, fordi lampen kun får strøm i en fjerdedel af den samlede periode.
Driftscyklus for et jordkredsløb:
I bilteknologi bruges jordkredsløb normalt. Med en massekoblet forbruger vil driftscyklussen blive vendt i forhold til et positivt kredsløb. Et eksempel på dette kan ses på billedet nedenfor.
Når lampen er slukket, har ECU'en afbrudt forbindelsen til jord. Det betyder, at kredsløbet er afbrudt. I så fald er spændingen på 12 volt på ECU'ens indgang. Det betyder, at denne spænding også er på lampens negative tilslutning. I dette tilfælde er spændingsforskellen, når lampen er slukket, 12 volt.
Så snart ECU'en skifter lampen til jord, vil lampen lyse. Der går så en strøm fra positiv til negativ Lampen bruger de 12 volt til at brænde, så der er 0 volt på lampens negative tilslutning. I så fald er der 0 volt på det positive kabel og 0 volt på det negative kabel. Spændingsforskellen er da 0 volt. Det betyder, at ved 0 volt tændes lampen og ved 12 volt slukkes lampen.
For at få lampen til at brænde svagere, skal den tid, hvori lampen modtager strøm, afkortes. Dette kan ses på billedet nedenfor. I en periode er spændingen høj i 15 ms (lampen er slukket) og lav i 5 ms (lampen er tændt). I dette tilfælde har lampen kun været tændt i en fjerdedel af perioden, så den vil brænde svagere.
Driftscyklus målt fra strømforsyningen:
De tidligere målinger blev alle udført i forhold til køretøjets masse. En anden mulighed er at måle fra batteriets plus til jorden af forbrugeren, som vist på billedet nedenfor.
Når ECU'en har tilsluttet jorden, lyser lampen. I så fald forbruges 12 volt forsyningsspændingen af lampen for at brænde. Så der vil være en spænding på 0 volt på oscilloskopets negative kabel. Der er en spænding på 12 volt på pluskablet. I så fald er der en spændingsforskel på 12 volt mellem målekablerne, så 12 volt stregen i skærmen vil indikere, at lampen er tændt. Så det er 25% af perioden.
Så snart ECU'en afbryder forbindelsen til jord, vil spændingen på 12 volt også være på den negative side af lampen. Spændingsforskellen mellem oscilloskopets målekabler vil da være 0 volt. 0 volt vil så blive vist på skærmen, når lampen er slukket.
Fejlfinding af den PWM-kontrollerede brændstoftrykregulator:
Pagina op ECU-kredsløb af en PWM-ventil forklarer, hvordan kredsløbet i ECU'en i en PWM-styret skinnetrykregulator ser ud. Det er derfor tilrådeligt først at læse informationen på den side.
Skinnetrykregulatoren på højtryksskinnen af common rail dieselmotor er lavet af det motorstyringsanordning styret med PWM (Pulse Width Modulation).
Ved hvile åbnes ventilen i trykregulatoren, så brændstoftrykket kan forlade højtryksskinnen via returløbet. Ventilen lukker, når den aktiveres. Trykket i skinnen stiger. Når skinnetryksensoren registrerer et (for) højt tryk, justerer ECU'en PWM-signalet.
Nedenstående figur viser skemaet for motorstyringsenheden (J623) og skinnetrykregulatoren (N276). Skinnetrykregulatoren forsynes på ben 2 med en spænding mellem 13 og 14,6 volt (afhængig af ladespændingen når motoren kører). ECU'en forbinder ben 45 til jord, når ventilen skal aktiveres. En strøm vil strømme gennem spolen på N276, så snart ben 45 er forbundet til jord. Presset i common rail er stigende. I det øjeblik ECU'en afbryder forbindelsen mellem ben 45 og jord, stopper trykopbygningen i brændstofskinnen. Fjederen i trykregulatoren åbner ventilen lidt, så brændstoffet kan suse tilbage til tanken via returledningerne.
Scopebilledet viser en forsyningsspænding (blå) og PWM-styringen (rød). Forsyningsspændingen er omkring 13,5 volt og er konstant.
Spændingen på PWM-styresignalet (rød) er mellem 0 og 13,5 volt. Dette skopbillede viser, at ventilen konstant tændes og slukkes.
Strømmen (grøn) stiger, så snart ventilen aktiveres, og falder efter deaktivering.
I hvile er spændingen 13,5 volt. PWM-ventilen er ikke styret.
Fjederen i ventilen sikrer, at ventilen er åben i hvile.
I det øjeblik ECU'en tænder på jorden (dette kan ses på skopbilledet, når det røde signal er 0 volt), løber en strøm gennem spolen (det grønne billede), hvilket får ventilen til at lukke.
Afstandsbilledet viser, at ventilen altid er tændt i kort tid og slukket i længere tid. Det betyder, at brændstoftrykket skal være relativt lavt.
Vi læser bilen op og ser live-dataene. Brændstoftrykket er næsten 300 bar ved tomgang. Det er i orden.
Fejl: motoren starter ikke længere ved start.
Motoren starter ikke under start. Vi er sikre på, at der er nok brændstof i tanken. Vi starter naturligvis med at udlæse fejl. I dette tilfælde gemmes ingen fejl. Derfor ser vi på live-dataene (i VCDS kaldes disse måleværdiblokke). Under start er starthastigheden 231 rpm. ECU'en modtager krumtapakselsignalet. Bøde.
Brændstoftrykket under start er 7.1 bar. Det er for lavt til at motoren kan starte.
For lavt brændstoftryk kan have følgende årsager:
- for lidt brændstof i tanken
- brændstofpumpe (fødepumpe eller højtrykspumpe) defekt
- tilstoppet brændstoffilter
- defekt brændstoftrykreguleringsventil
For at bestemme, hvorfor brændstoftrykket forbliver for lavt, kontrollerer vi spændingerne på de elektriske komponenter med oscilloskopet.
Tidligere i dette afsnit blev scopebilledet af den korrekt fungerende PWM brændstoftrykregulator vist. Det næste scope-billede er endnu en måling af denne trykregulator, men nu med en funktionsfejl.
Når strømmen stiger, falder forsyningsspændingen. Forsyningsspændingen falder derfor, når strømmen løber. Derudover skiller følgende punkter sig ud:
- Når den er tændt, falder forsyningsspændingen til en lavere værdi, normalt forårsager en overgangsmodstand et brat fald (en lodret linje i skopbilledet til en lavere spænding);
- Efter tænding af spolen følger strømopbygningen den karakteristiske ladekurve ifølge e-power. Strømstrømmen under afladning afspejles af den gradvise opbygning af forsyningsspændingen. Strømmen falder ikke til 0 A. Strøm fortsætter med at flyde, efter at styringen er afsluttet.
- Så snart spolen er slukket, er der ingen induktionsspids synlig i det røde billede (hvor spændingen stiger fra 0 til 14 volt). Overvej at slukke for injektorspolen, hvilket kan forårsage en spidsbelastning på op til 60 volt.
Der er derfor en overgangsmodstand i strømforsyningsledningen til brændstoftrykregulatoren. Kun når strømmen løber, opstår der spændingsfald på grund af overgangsmodstanden. Når jorden er slukket, løber der ingen strøm, og forsyningsspændingen forbliver nøjagtig den samme som batterispændingen.
Nu tilbage til diagrammet: strømledningen er cirklet med rødt. Det næste trin er faktisk at lokalisere den beskadigede ledning. Skader kan opstå som følge af gnidning mod motordele, eller fordi wiren har siddet fast under tidligere monteringsarbejder. Når skaden er fundet, kan den repareres.
Det er nu klart, hvad der resulterede i overgangsmodstanden. Du har måske allerede bemærket, at der har været tale om en manglende induktionsspids i scope-signalet. Når spolen slukkes, falder det aktuelle mønster langsomt til en lavere værdi. Så der er ingen afbrydelse af kontrollen; denne afsluttes, men strømmen fortsætter med at løbe gennem spolen.
Når FET'en gøres ledende af mikroprocessoren, kan der strømme en strøm fra drænet til kilden og derfor også gennem spolen. Spolen er således aktiveret, og reguleringsventilen kan lukke mod fjederkraften på grund af det resulterende magnetfelt.
Så snart styringen af FET slutter, løber der ikke mere strøm gennem spolen til jord. Friløbsdioden sørger for, at induktionsstrømmen, som følge af restenergien i spolen, føres til plussen. Dette sikrer en gradvis reduktion af strømmen og forhindrer induktion i at forekomme. Denne proces er angivet med de røde pile på billedet.
Dette forklarer, hvorfor et strømflow stadig er synligt i scope-billedet, efter at kontrollen allerede er afsluttet.
