Μαθήματα:
- Γενικός
- Μέτρηση κύκλου λειτουργίας
- Κύκλος λειτουργίας με θετικό κύκλωμα
- Κύκλος λειτουργίας για κύκλωμα γείωσης
- Ο κύκλος λειτουργίας μετράται από το τροφοδοτικό
- Αντιμετώπιση προβλημάτων του ελεγχόμενου ρυθμιστή πίεσης καυσίμου PWM
Γενικά:
Με ένα κύκλωμα κύκλου λειτουργίας, η ένταση του ρεύματος μπορεί να ελεγχθεί από έναν καταναλωτή. Το ρεύμα μπορεί να ρυθμιστεί χωρίς να προκαλείται απώλεια ισχύος, όπως συμβαίνει με μια αντίσταση σειράς. Στην τεχνολογία αυτοκινήτων, ο κύκλος λειτουργίας μπορεί να χρησιμοποιηθεί, μεταξύ άλλων, για τη ρύθμιση της ταχύτητας του ανεμιστήρα του θερμαντήρα, της θέσης, για παράδειγμα, του κινητήρα θέσης γκαζιού ή για την ενεργοποίηση των φώτων.
Κατά την εφαρμογή ενός κύκλου λειτουργίας σε μια λάμπα, η λάμπα μπορεί να γίνει ώστε να καίει λιγότερο έντονα. Χρησιμοποιείται, μεταξύ άλλων, για τα πίσω φώτα, όπου ένας λαμπτήρας μπορεί να καίει σε δύο διαφορετικές εντάσεις, δηλαδή για κανονικό φωτισμό και το φως φρένων. Με κανονικό φωτισμό, ο λαμπτήρας καίγεται ασθενώς (εδώ εφαρμόζεται ένας κύκλος λειτουργίας για να περιοριστεί το ρεύμα μέσω του λαμπτήρα). Με το φως φρένων, η λάμπα θα αλλάξει τον κύκλο λειτουργίας έτσι ώστε η λάμπα να καίει πιο φωτεινά.
Η εικόνα δείχνει ένα πίσω φως μιας BMW 5-series, όπου το αριστερό φως του πίσω φωτός λειτουργεί και ως φως φρένων φωτίζοντας το πιο φωτεινό.
Μέτρηση σε κύκλο λειτουργίας:
Ο κύκλος λειτουργίας μπορεί να μετρηθεί με έναν παλμογράφο. Ο παλμογράφος θα εμφανίσει γραφικά την εξέλιξη της τάσης σε σχέση με το χρόνο.
Όταν ένας κύκλος λειτουργίας μετριέται με ένα πολύμετρο, η σωστή τιμή τάσης δεν θα εμφανίζεται ποτέ. Επειδή η τάση ποικίλλει συνεχώς κατά τη διάρκεια ενός κύκλου λειτουργίας, το πολύμετρο θα υποδεικνύει τη μέση τάση επειδή είναι πολύ αργή.
Κύκλος λειτουργίας με θετικό κύκλωμα:
Η παρακάτω εικόνα δείχνει ένα διάγραμμα καταρράκτη με το θετικό της μπαταρίας (12 βολτ) στο επάνω μέρος, ακολουθούμενο από την ασφάλεια, την ECU (ο ηλεκτρονικός διακόπτης), τον καταναλωτή (σε αυτήν την περίπτωση μια λάμπα) και τέλος τη γείωση. Η ECU ανάβει και απενεργοποιεί συνεχώς την παροχή ρεύματος.
Ο παλμογράφος μετρά την τάση μεταξύ του συν του λαμπτήρα και της γείωσης του οχήματος. Οι ρυθμίσεις του παλμογράφου είναι οι εξής: 2 βολτ ανά διαίρεση και 5 χιλιοστά του δευτερολέπτου ανά διαίρεση. Αυτό σημαίνει ότι κάθε κουτί από κάτω προς τα πάνω είναι 2 βολτ, οπότε αν προστεθούν τα κουτιά της ανιούσας γραμμής (6 συνολικά), η υψηλότερη μετρούμενη τάση είναι 12 βολτ.
Η διάρκεια είναι από αριστερά προς τα δεξιά. Κάθε κουτί (διαίρεση) έχει ρυθμιστεί στα 5 χιλιοστά του δευτερολέπτου. Αν κοιτάξετε από αριστερά προς τα δεξιά, μπορείτε να δείτε ότι η γραμμή έχει ύψος 10 χιλιοστά του δευτερολέπτου και χαμηλό 10 χιλιοστά του δευτερολέπτου.
Ακριβώς όπως το πολύμετρο, ο παλμογράφος μετρά τη διαφορά τάσης μεταξύ του θετικού καλωδίου και του αρνητικού καλωδίου που είναι συνδεδεμένο στο μετρητή. Όταν η λάμπα είναι αναμμένη στο παρακάτω διάγραμμα, το θετικό καλώδιο έχει τάση 12 βολτ και το αρνητικό καλώδιο (πάντα) έχει 0 βολτ επειδή είναι συνδεδεμένο στη γείωση. Η διαφορά μεταξύ τους υποδεικνύεται από το μετρητή. η διαφορά μεταξύ 12 βολτ και 0 βολτ είναι 12 βολτ. Αυτά τα 12 βολτ εμφανίζονται στην οθόνη του μετρητή. Όταν ο κύκλος λειτουργίας είναι υψηλός, η λάμπα είναι αναμμένη. Αυτό δεν συμβαίνει με ένα κύκλωμα γείωσης. Αυτό εξηγείται στην επόμενη παράγραφο.
Για να προσδιορίσετε τον κύκλο λειτουργίας, είναι σημαντικό να γνωρίζετε τι σημαίνει 1 περίοδος. Κατά τη διάρκεια μιας περιόδου η ένταση είναι άλλοτε υψηλή και άλλοτε χαμηλή. Μετά από αυτό το διάστημα αρχίζει η επόμενη περίοδος. Στην παρακάτω εικόνα εύρους, 1 τελεία σημειώνεται με μπλε χρώμα. Αυτό δείχνει ότι η περίοδος διαρκεί συνολικά 20 χιλιοστά του δευτερολέπτου, δηλαδή 10 ms ύψος και 10 ms χαμηλό. Μπορεί λοιπόν να διαβαστεί ότι τις μισές φορές η τάση είναι υψηλή και οι άλλες μισές είναι χαμηλή. Επομένως, ο κύκλος λειτουργίας σε αυτήν την εικόνα εμβέλειας είναι 50%. Σε αυτή την περίπτωση η λάμπα καίει ασθενώς.
Στην παρακάτω εικόνα, η περίοδος παρέμεινε η ίδια (20 ms), αλλά σε αυτήν την περίπτωση η τάση είναι υψηλή μόνο για το ένα τέταρτο του χρόνου (5 ms) και χαμηλή για τα τρία τέταρτα του χρόνου (15 ms). Με αυτή τη μέτρηση ο κύκλος λειτουργίας είναι 25%. Αυτό σημαίνει ότι η λάμπα καίει τώρα ακόμη πιο αδύναμα από ό,τι με τον κύκλο λειτουργίας του 50%, επειδή η λάμπα λαμβάνει ισχύ μόνο για το ένα τέταρτο της συνολικής περιόδου.
Κύκλος λειτουργίας για κύκλωμα γείωσης:
Στην τεχνολογία της αυτοκινητοβιομηχανίας, χρησιμοποιούνται συνήθως κυκλώματα γείωσης. Με έναν καταναλωτή με μεταγωγή μάζας, ο κύκλος λειτουργίας θα αντιστραφεί σε σύγκριση με ένα θετικό κύκλωμα. Ένα παράδειγμα αυτού φαίνεται στην παρακάτω εικόνα.
Όταν η λάμπα είναι σβηστή, η ECU έχει διακόψει τη σύνδεση με τη γείωση. Αυτό σημαίνει ότι το κύκλωμα διακόπτεται. Σε αυτή την περίπτωση, η τάση των 12 βολτ είναι στην είσοδο της ECU. Αυτό σημαίνει ότι αυτή η τάση βρίσκεται και στην αρνητική σύνδεση του λαμπτήρα. Σε αυτή την περίπτωση, η διαφορά τάσης όταν η λάμπα είναι σβηστή είναι 12 βολτ.
Μόλις η ECU γυρίσει τη λάμπα στη γείωση, η λυχνία θα ανάψει. Στη συνέχεια, ένα ρεύμα ρέει από το θετικό στο αρνητικό.Η λάμπα χρησιμοποιεί τα 12 βολτ για να καεί, οπότε υπάρχει 0 βολτ στην αρνητική σύνδεση της λάμπας. Σε αυτή την περίπτωση υπάρχουν 0 βολτ στο θετικό καλώδιο και 0 βολτ στο αρνητικό καλώδιο. Η διαφορά τάσης είναι τότε 0 βολτ. Αυτό σημαίνει ότι στα 0 βολτ η λάμπα είναι αναμμένη και στα 12 βολτ η λάμπα σβήνει.
Για να γίνει ο λαμπτήρας πιο αδύναμος, ο χρόνος κατά τον οποίο ο λαμπτήρας λαμβάνει ισχύ πρέπει να μειωθεί. Αυτό φαίνεται στην παρακάτω εικόνα. Σε μια περίοδο η τάση είναι υψηλή για 15 ms (η λυχνία είναι σβηστή) και χαμηλή για 5 ms (η λυχνία είναι αναμμένη). Σε αυτήν την περίπτωση, η λάμπα έχει ανάψει μόνο για ένα τέταρτο της περιόδου, επομένως θα καίει πιο αδύναμα.
Κύκλος λειτουργίας που μετράται από το τροφοδοτικό:
Οι προηγούμενες μετρήσεις έγιναν όλες σε σχέση με τη μάζα του οχήματος. Μια άλλη επιλογή είναι να μετρήσετε από το θετικό της μπαταρίας μέχρι τη γείωση του καταναλωτή, όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα.
Όταν η ECU συνδέσει τη γείωση, η λυχνία θα ανάψει. Σε αυτή την περίπτωση, η τάση τροφοδοσίας 12 volt καταναλώνεται από τη λάμπα για να καεί. Άρα θα υπάρχει τάση 0 βολτ στο αρνητικό καλώδιο του παλμογράφου. Υπάρχει τάση 12 βολτ στο θετικό καλώδιο. Σε αυτή την περίπτωση υπάρχει διαφορά τάσης 12 βολτ μεταξύ των καλωδίων μέτρησης, επομένως η γραμμή 12 βολτ στην οθόνη θα υποδεικνύει ότι η λάμπα είναι αναμμένη. Αυτό είναι λοιπόν το 25% της περιόδου.
Μόλις η ECU διακόψει τη σύνδεση με τη γείωση, η τάση των 12 βολτ θα είναι επίσης στην αρνητική πλευρά της λάμπας. Η διαφορά τάσης μεταξύ των καλωδίων μέτρησης του παλμογράφου θα είναι τότε 0 βολτ. Στη συνέχεια, στην οθόνη θα εμφανιστούν 0 βολτ όταν σβήσει η λάμπα.
Αντιμετώπιση προβλημάτων του ρυθμιστή πίεσης καυσίμου που ελέγχεται από PWM:
Στη σελίδα Κύκλωμα ECU βαλβίδας PWM εξηγεί πώς μοιάζει το κύκλωμα στην ECU ενός ρυθμιστή πίεσης σιδηροτροχιάς ελεγχόμενης από PWM. Επομένως, συνιστάται να διαβάσετε πρώτα τις πληροφορίες σε αυτήν τη σελίδα.
Ο ρυθμιστής πίεσης ράγας στη ράγα υψηλής πίεσης του κινητήρας ντίζελ common rail γίνεται από αυτό συσκευή ελέγχου κινητήρα ελέγχεται με PWM (Pulse Width Modulation).
Όταν ηρεμεί, η βαλβίδα στον ρυθμιστή πίεσης ανοίγει, επιτρέποντας στην πίεση του καυσίμου να φύγει από τη ράγα υψηλής πίεσης μέσω της επιστροφής. Η βαλβίδα κλείνει όταν ενεργοποιηθεί. Η πίεση στη ράγα αυξάνεται. Όταν ο αισθητήρας πίεσης ράγας καταγράφει μια (πολύ) υψηλή πίεση, η ECU προσαρμόζει το σήμα PWM.
Το παρακάτω σχήμα δείχνει το σχηματικό σχήμα της μονάδας ελέγχου κινητήρα (J623) και του ρυθμιστή πίεσης ράγας (N276). Ο ρυθμιστής πίεσης ράγας τροφοδοτείται στον πείρο 2 με τάση μεταξύ 13 και 14,6 βολτ (ανάλογα με την τάση φόρτισης όταν ο κινητήρας λειτουργεί). Η ECU συνδέει τον πείρο 45 στη γείωση όταν χρειάζεται να ενεργοποιηθεί η βαλβίδα. Ένα ρεύμα θα ρέει μέσω του πηνίου του N276 μόλις συνδεθεί ο ακροδέκτης 45 στη γείωση. Η πίεση στο common rail αυξάνεται. Τη στιγμή που η ECU διακόπτει τη σύνδεση μεταξύ της ακίδας 45 και της γείωσης, η συσσώρευση πίεσης στη ράγα καυσίμου σταματά. Το ελατήριο στον ρυθμιστή πίεσης ανοίγει λίγο τη βαλβίδα, επιτρέποντας στο καύσιμο να επιστρέψει στη δεξαμενή μέσω των γραμμών επιστροφής.
Η εικόνα εύρους δείχνει μια τάση τροφοδοσίας (μπλε) και τον έλεγχο PWM (κόκκινο). Η τάση τροφοδοσίας είναι περίπου 13,5 βολτ και είναι σταθερή.
Η τάση του σήματος ελέγχου PWM (κόκκινο) είναι μεταξύ 0 και 13,5 βολτ. Αυτή η εικόνα εύρους δείχνει ότι η βαλβίδα ενεργοποιείται και απενεργοποιείται συνεχώς.
Το ρεύμα (πράσινο) αυξάνεται μόλις ενεργοποιηθεί η βαλβίδα και μειώνεται μετά την απενεργοποίηση.
Σε κατάσταση ηρεμίας η τάση είναι 13,5 βολτ. Η βαλβίδα PWM δεν ελέγχεται.
Το ελατήριο στη βαλβίδα διασφαλίζει ότι η βαλβίδα είναι ανοιχτή όταν ηρεμεί.
Τη στιγμή που η ECU ενεργοποιείται στο έδαφος (αυτό φαίνεται στην εικόνα εμβέλειας όταν το κόκκινο σήμα είναι 0 βολτ), ένα ρεύμα ρέει μέσω του πηνίου (η πράσινη εικόνα), προκαλώντας το κλείσιμο της βαλβίδας.
Η εικόνα εύρους δείχνει ότι η βαλβίδα είναι πάντα ενεργοποιημένη για μικρό χρονικό διάστημα και απενεργοποιημένη για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα. Αυτό σημαίνει ότι η πίεση καυσίμου πρέπει να είναι σχετικά χαμηλή.
Διαβάζουμε το αυτοκίνητο και βλέπουμε τα ζωντανά δεδομένα. Η πίεση καυσίμου είναι σχεδόν 300 bar στο ρελαντί. Αυτό είναι εντάξει.
Δυσλειτουργία: ο κινητήρας δεν ξεκινά πλέον κατά την εκκίνηση.
Ο κινητήρας δεν ξεκινά κατά την εκκίνηση. Είμαστε σίγουροι ότι υπάρχει αρκετό καύσιμο στη δεξαμενή. Φυσικά ξεκινάμε διαβάζοντας τα σφάλματα. Σε αυτή την περίπτωση δεν αποθηκεύονται σφάλματα. Γι' αυτό εξετάζουμε τα ζωντανά δεδομένα (στο VCDS αυτά ονομάζονται μπλοκ μετρούμενων τιμών). Κατά την εκκίνηση, η ταχύτητα εκκίνησης είναι 231 σ.α.λ. Η ECU λαμβάνει το σήμα του στροφαλοφόρου άξονα. Πρόστιμο.
Η πίεση καυσίμου κατά την εκκίνηση είναι 7.1 bar. Αυτό είναι πολύ χαμηλό για να ξεκινήσει ο κινητήρας.
Η πολύ χαμηλή πίεση καυσίμου μπορεί να έχει τις ακόλουθες αιτίες:
- πολύ λίγο καύσιμο στο ρεζερβουάρ
- η αντλία καυσίμου (αντλία τροφοδοσίας ή αντλία υψηλής πίεσης) είναι ελαττωματική
- βουλωμένο φίλτρο καυσίμου
- ελαττωματική βαλβίδα ελέγχου πίεσης καυσίμου
Για να προσδιορίσουμε γιατί η πίεση του καυσίμου παραμένει πολύ χαμηλή, ελέγχουμε τις τάσεις των ηλεκτρικών εξαρτημάτων με τον παλμογράφο.
Νωρίτερα σε αυτήν την ενότητα παρουσιάστηκε η εικόνα εύρους του ρυθμιστή πίεσης καυσίμου PWM που λειτουργεί σωστά. Η επόμενη εικόνα εύρους είναι μια άλλη μέτρηση αυτού του ρυθμιστή πίεσης, αλλά τώρα με δυσλειτουργία.
Καθώς το ρεύμα αυξάνεται, η τάση τροφοδοσίας μειώνεται. Η τάση τροφοδοσίας επομένως μειώνεται όταν ρέει ρεύμα. Επιπλέον, ξεχωρίζουν τα ακόλουθα σημεία:
- Όταν είναι ενεργοποιημένο, η τάση τροφοδοσίας πέφτει σε χαμηλότερη τιμή· συνήθως μια αντίσταση μετάβασης προκαλεί απότομη πτώση (μια κατακόρυφη γραμμή στην εικόνα εμβέλειας σε χαμηλότερη τάση).
- Μετά την ενεργοποίηση του πηνίου, η συσσώρευση ρεύματος ακολουθεί τη χαρακτηριστική καμπύλη φόρτισης σύμφωνα με το e-power. Η ροή ρεύματος κατά την εκφόρτιση αντικατοπτρίζεται από τη σταδιακή αύξηση της τάσης τροφοδοσίας. Το ρεύμα δεν πέφτει στο 0 A. Το ρεύμα συνεχίζει να ρέει μετά το τέλος του ελέγχου.
- Μόλις σβήσει το πηνίο, δεν είναι ορατή η κορυφή της επαγωγής στην κόκκινη εικόνα (όπου η τάση αυξάνεται από 0 σε 14 βολτ). Εξετάστε το ενδεχόμενο να απενεργοποιήσετε το πηνίο του μπεκ, το οποίο μπορεί να προκαλέσει αιχμή έως και 60 βολτ.
Υπάρχει επομένως μια αντίσταση μετάβασης στο καλώδιο τροφοδοσίας προς τον ρυθμιστή πίεσης καυσίμου. Μόνο όταν ρέει ρεύμα συμβαίνει πτώση τάσης λόγω της αντίστασης μετάβασης. Όταν η γείωση είναι απενεργοποιημένη, δεν ρέει ρεύμα και η τάση τροφοδοσίας παραμένει ακριβώς η ίδια με την τάση της μπαταρίας.
Τώρα πίσω στο διάγραμμα: το καλώδιο τροφοδοσίας είναι κυκλωμένο με κόκκινο χρώμα. Το επόμενο βήμα είναι να εντοπίσετε πραγματικά το κατεστραμμένο καλώδιο. Μπορεί να προκληθεί ζημιά ως αποτέλεσμα τριβής σε εξαρτήματα του κινητήρα ή επειδή το καλώδιο έχει κολλήσει κατά τη διάρκεια προηγούμενων εργασιών εγκατάστασης. Μόλις εντοπιστεί η ζημιά, μπορεί να επισκευαστεί.
Είναι πλέον σαφές τι είχε ως αποτέλεσμα την αντίσταση μετάβασης. Ίσως έχετε παρατηρήσει ότι έχει γίνει λόγος για έλλειψη κορυφής επαγωγής στο σήμα εμβέλειας. Όταν το πηνίο είναι απενεργοποιημένο, το τρέχον μοτίβο πέφτει αργά σε χαμηλότερη τιμή. Άρα δεν υπάρχει διακοπή του ελέγχου. Αυτό τερματίζεται, αλλά το ρεύμα συνεχίζει να ρέει μέσω του πηνίου.
Όταν το FET γίνεται αγώγιμο από τον μικροεπεξεργαστή, ένα ρεύμα μπορεί να ρέει από την αποχέτευση προς την πηγή και επομένως και μέσω του πηνίου. Το πηνίο ενεργοποιείται έτσι και η βαλβίδα ελέγχου μπορεί να κλείσει έναντι της δύναμης του ελατηρίου λόγω του μαγνητικού πεδίου που προκύπτει.
Μόλις τελειώσει ο έλεγχος του FET, δεν ρέει άλλο ρεύμα μέσω του πηνίου προς τη γείωση. Η δίοδος ελεύθερου τροχού εξασφαλίζει ότι το ρεύμα επαγωγής, ως αποτέλεσμα της υπολειπόμενης ενέργειας στο πηνίο, τροφοδοτείται στο θετικό. Αυτό εξασφαλίζει σταδιακή μείωση του ρεύματος και αποτρέπει την επαγωγή. Αυτή η διαδικασία υποδεικνύεται από τα κόκκινα βέλη στην εικόνα.
Αυτό εξηγεί γιατί μια ροή ρεύματος εξακολουθεί να είναι ορατή στην εικόνα εμβέλειας μετά το τέλος του ελέγχου.
