Aiheet:
- Yleinen
- Käyttömäärän mittaaminen
- Käyttösuhde positiivisella piirillä
- Maadoituspiirin käyttösuhde
- Käyttösuhde mitattuna virtalähteestä
- PWM-ohjatun polttoaineen paineensäätimen vianetsintä
yleinen:
Käyttömääräpiirillä kuluttaja voi ohjata virran voimakkuutta. Virtaa voidaan säätää aiheuttamatta tehohäviötä, kuten sarjavastuksen tapauksessa. Autotekniikassa käyttösuhdetta voidaan käyttää muun muassa säätämään lämmittimen tuulettimen nopeutta, esimerkiksi kaasuläpän asentomoottorin asentoa tai kytkemään valoja päälle.
Kun lampun käyttömäärää sovelletaan, lamppu voidaan saada palamaan vähemmän kirkkaasti. Tätä käytetään muun muassa takavaloissa, joissa yksi lamppu voi palaa kahdella eri voimakkuudella, nimittäin normaalivalossa ja jarruvalossa. Normaalissa valaistuksessa lamppu palaa heikosti (tässä käytetään käyttöjaksoa lampun läpi kulkevan virran rajoittamiseksi). Jarruvalolla lamppu muuttaa käyttösuhdetta niin, että lamppu palaa kirkkaammin.
Kuvassa BMW 5-sarjan takavalo, jossa takavalon vasen valo toimii myös jarruvalona valaisemalla sitä kirkkaammin.
Mittaus käyttöjaksolla:
Käyttösuhde voidaan mitata oskilloskoopilla. Oskilloskooppi näyttää graafisesti jännitteen kehityksen ajan funktiona.
Kun käyttösuhde mitataan yleismittarilla, oikeaa jännitearvoa ei koskaan näytetä. Koska jännite vaihtelee jatkuvasti käyttöjakson aikana, yleismittari näyttää keskimääräisen jännitteen, koska se on liian hidas.
Käyttösuhde positiivisella piirillä:
Alla olevassa kuvassa on vesiputouskaavio, jossa on akun plus (12 volttia) yläosassa, jonka jälkeen sulake, ECU (elektroniikkakytkin), kuluttaja (tässä tapauksessa lamppu) ja lopuksi maa. ECU kytkee jatkuvasti virransyötön päälle ja pois.
Oskilloskooppi mittaa jännitteen lampun plus-pisteen ja ajoneuvon maan välillä. Oskilloskoopin asetukset ovat seuraavat: 2 volttia jakoa kohti ja 5 millisekuntia jakoa kohti. Tämä tarkoittaa, että jokainen laatikko alhaalta ylöspäin on 2 volttia, joten jos nousevan linjan laatikot lisätään (yhteensä 6), suurin mitattu jännite on 12 volttia.
Kesto on vasemmalta oikealle. Jokainen laatikko (jako) on asetettu 5 millisekuntiin. Jos katsot vasemmalta oikealle, näet, että viiva on 10 millisekuntia korkea ja 10 millisekuntia alhainen.
Kuten yleismittari, oskilloskooppi mittaa mittariin kytketyn plus- ja negatiivisen kaapelin välisen jännite-eron. Kun lamppu sytytetään alla olevassa kaaviossa, pluskaapelin jännite on 12 volttia ja miinuskaapelissa (aina) 0 volttia, koska se on kytketty maahan. Niiden välinen ero näkyy mittarilla; ero 12 voltin ja 0 voltin välillä on 12 volttia. Tämä 12 volttia näkyy mittarin näytöllä. Kun käyttömäärä on korkea, lamppu syttyy. Näin ei ole maadoituspiirin tapauksessa. Tämä selitetään seuraavassa kappaleessa.
Käyttöjakson määrittämiseksi on tärkeää tietää, mitä 1 jakso tarkoittaa. Jakson aikana jännitys on kerran korkea ja kerran matala. Tämän ajanjakson jälkeen alkaa seuraava jakso. Alla olevassa kuvassa 1 jakso on merkitty sinisellä. Tämä osoittaa, että ajanjakso kestää yhteensä 20 millisekuntia, nimittäin 10 ms korkea ja 10 ms matala. Siten voidaan lukea, että puolet ajasta jännite on korkea ja toinen puoli matala. Käyttösuhde tässä kuvassa on siis 50 %. Tässä tapauksessa lamppu palaa heikosti.
Alla olevassa kuvassa jakso on pysynyt samana (20 ms), mutta tässä tapauksessa jännite on korkea vain neljänneksen ajasta (5 ms) ja matala kolme neljäsosaa ajasta (15 ms). Tällä mittauksella käyttösuhde on 25 %. Tämä tarkoittaa, että lamppu palaa nyt vielä heikommin kuin 50 %:n käyttösuhteella, koska lamppu saa tehoa vain neljänneksen kokonaisjaksosta.
Maadoituspiirin käyttösuhde:
Autotekniikassa käytetään yleensä maadoituspiirejä. Massakytketyssä kuluttajassa käyttösuhde käännetään positiiviseen piiriin verrattuna. Esimerkki tästä näkyy alla olevassa kuvassa.
Kun lamppu ei pala, ECU on katkaissut yhteyden maahan. Tämä tarkoittaa, että piiri on katkennut. Siinä tapauksessa 12 voltin jännite on ECU:n tulossa. Tämä tarkoittaa, että tämä jännite on myös lampun negatiivisessa liitännässä. Tässä tapauksessa jännite-ero, kun lamppu on sammutettu, on 12 volttia.
Heti kun ECU kytkee lampun maahan, lamppu syttyy. Virta kulkee sitten positiivisesta negatiiviseksi, lamppu käyttää polttamiseen 12 volttia, joten lampun negatiivisessa liitännässä on 0 volttia. Tällöin positiivisessa kaapelissa on 0 volttia ja negatiivisessa kaapelissa 0 volttia. Jännite-ero on tällöin 0 volttia. Tämä tarkoittaa, että 0 voltilla lamppu syttyy ja 12 voltilla lamppu sammuu.
Jotta lamppu palaisi heikommin, aikaa, jonka aikana lamppu saa virtaa, on lyhennettävä. Tämä näkyy alla olevassa kuvassa. Yhdessä jaksossa jännite on korkea 15 ms (lamppu ei pala) ja matala 5 ms (lamppu palaa). Tässä tapauksessa lamppu on ollut päällä vain neljänneksen ajan, joten se palaa heikommin.
Käyttösuhde mitattuna virtalähteestä:
Kaikki aikaisemmat mittaukset tehtiin suhteessa ajoneuvon massaan. Toinen vaihtoehto on mitata akun plussasta kuluttajan maahan alla olevan kuvan mukaisesti.
Kun ECU on liittänyt maadoituksen, merkkivalo syttyy. Siinä tapauksessa lamppu kuluttaa 12 voltin syöttöjännitteen palamiseen. Joten oskilloskoopin negatiivisessa kaapelissa on 0 voltin jännite. Positiivisessa kaapelissa on 12 voltin jännite. Tällöin mittauskaapeleiden välillä on 12 voltin jännite-ero, joten näytössä oleva 12 voltin viiva osoittaa, että lamppu on päällä. Tämä on siis 25 % ajanjaksosta.
Heti kun ECU katkaisee yhteyden maahan, 12 voltin jännite on myös lampun negatiivisella puolella. Oskilloskoopin mittauskaapeleiden välinen jännite-ero on tällöin 0 volttia. 0 volttia näytetään sitten näytöllä, kun lamppu sammutetaan.
PWM-ohjatun polttoaineen paineensäätimen vianetsintä:
Sivulla PWM-venttiilin ECU-piiri selittää, miltä PWM-ohjatun kiskon paineensäätimen ECU:n piiri näyttää. Siksi on suositeltavaa lukea ensin kyseisellä sivulla olevat tiedot.
Kiskon paineensäädin korkeapainekiskossa common rail -dieselmoottori on sen tekemä moottorin ohjauslaite ohjataan PWM:llä (Pulse Width Modulation).
Lepotilassa paineensäätimen venttiili avautuu, jolloin polttoaineen paine pääsee poistumaan korkeapainekiskosta paluuputken kautta. Venttiili sulkeutuu, kun se aktivoidaan. Paine kiskossa kasvaa. Kun kiskon paineanturi rekisteröi (liian) korkean paineen, ECU säätää PWM-signaalia.
Alla olevassa kuvassa on kaavio moottorin ohjausyksiköstä (J623) ja kiskon paineensäätimestä (N276). Kiskon paineensäädin toimitetaan nastalla 2 jännitteellä 13-14,6 volttia (riippuen latausjännitteestä moottorin käydessä). ECU yhdistää nastan 45 maahan, kun venttiili on aktivoitava. Virta kulkee N276:n kelan läpi heti, kun nasta 45 on kytketty maahan. Paine yhteispaineruiskussa kasvaa. Sillä hetkellä, kun ECU katkaisee yhteyden tapin 45 ja maan välillä, paineen muodostuminen polttoainekiskoon pysähtyy. Paineensäätimen jousi avaa venttiiliä hieman, jolloin polttoaine pääsee syöksymään takaisin säiliöön paluulinjojen kautta.
Kiikarikuvassa näkyy syöttöjännite (sininen) ja PWM-säädin (punainen). Syöttöjännite on noin 13,5 volttia ja vakio.
PWM-ohjaussignaalin (punainen) jännite on 0 - 13,5 volttia. Tämä kuva osoittaa, että venttiiliä kytketään jatkuvasti päälle ja pois.
Virta (vihreä) kasvaa heti, kun venttiiliin kytketään virta, ja laskee deaktivoinnin jälkeen.
Lepotilassa jännite on 13,5 volttia. PWM-venttiiliä ei ohjata.
Venttiilin jousi varmistaa, että venttiili on auki lepotilassa.
Sillä hetkellä, kun ECU kytkeytyy maahan (tämä näkyy skooppikuvassa, kun punainen signaali on 0 volttia), kelan läpi kulkee virta (vihreä kuva), jolloin venttiili sulkeutuu.
Kiikarikuvasta näkyy, että venttiili on aina päällä lyhyen aikaa ja pois päältä pidemmän aikaa. Tämä tarkoittaa, että polttoaineen paineen on oltava suhteellisen alhainen.
Luemme auton ja katsomme reaaliaikaisia tietoja. Polttoaineen paine on lähes 300 bar tyhjäkäynnillä. Tämä on ok.
Toimintahäiriö: moottori ei enää käynnisty käynnistettäessä.
Moottori ei käynnisty käynnistyksen aikana. Olemme varmoja, että tankissa on tarpeeksi polttoainetta. Aloitamme luonnollisesti lukemalla viat. Tässä tapauksessa vikoja ei tallenneta. Siksi tarkastelemme live-dataa (VCDS:ssä näitä kutsutaan mittausarvolohkoiksi). Käynnistyksen aikana käynnistysnopeus on 231 rpm. ECU vastaanottaa kampiakselin signaalin. Hieno.
Polttoaineen paine käynnistyksen aikana on 7.1 bar. Se on liian alhainen moottorin käynnistymiseen.
Liian alhainen polttoainepaine voi johtua seuraavista syistä:
- liian vähän polttoainetta tankissa
- polttoainepumppu (syöttöpumppu tai korkeapainepumppu) viallinen
- tukkeutunut polttoainesuodatin
- viallinen polttoaineen paineen säätöventtiili
Sen selvittämiseksi, miksi polttoaineen paine pysyy liian alhaisena, tarkistamme sähkökomponenttien jännitteet oskilloskoopilla.
Aiemmin tässä osiossa näytettiin kuva oikein toimivasta PWM-polttoaineen paineensäätimestä. Seuraava kuva on toinen mittaus tästä paineensäätimestä, mutta nyt siinä on toimintahäiriö.
Virran kasvaessa syöttöjännite pienenee. Syöttöjännite siis pienenee virran kulkiessa. Lisäksi seuraavat kohdat erottuvat:
- Päällekytkettynä syöttöjännite putoaa pienempään arvoon, normaalisti siirtymäresistanssi aiheuttaa äkillisen pudotuksen (pystyviiva skooppikuvassa alempaan jännitteeseen);
- Käämin päällekytkennän jälkeen virran muodostuminen seuraa e-tehon mukaista ominaislatauskäyrää. Virtavirtaa purkauksen aikana heijastaa syöttöjännitteen asteittainen kasvu. Virta ei putoa arvoon 0 A. Virta kulkee edelleen ohjauksen päätyttyä.
- Heti kun käämi kytketään pois päältä, punaisessa kuvassa (jossa jännite nousee 0:sta 14 volttiin) ei näy induktiohuippua. Harkitse injektorikäämin kytkemistä pois päältä, mikä voi aiheuttaa jopa 60 voltin huipun.
Siksi polttoaineen paineensäätimen virransyöttöjohdossa on siirtymäresistanssi. Vain virran kulkiessa tapahtuu jännitehäviö siirtymävastuksen vuoksi. Kun maa on kytketty pois päältä, virtaa ei kulje ja syöttöjännite pysyy täsmälleen samana kuin akun jännite.
Nyt takaisin kaavioon: virtajohto on ympyröity punaisella. Seuraava vaihe on vaurioituneen johdon paikallistaminen. Vaurioituminen voi johtua hankautumisesta moottorin osiin tai koska lanka on juuttunut aiempien asennustöiden aikana. Kun vaurio on löydetty, se voidaan korjata.
Nyt on selvää, mikä johti siirtymävastukseen. Olet ehkä jo huomannut, että skooppisignaalissa on puhuttu puuttuvasta induktiohuipusta. Kun kela kytketään pois päältä, virtakuvio putoaa hitaasti pienempään arvoon. Joten valvonta ei keskeydy; tämä päättyy, mutta virta kulkee edelleen kelan läpi.
Kun mikroprosessori saa FETin johtavaksi, virta voi virrata nielusta lähteeseen ja siten myös kelan läpi. Näin kela saa jännitteen ja ohjausventtiili voi sulkeutua jousivoimaa vastaan syntyvän magneettikentän vuoksi.
Heti kun FETin ohjaus päättyy, ei enää virtaa kelan kautta maahan. Vapaakäyntidiodi varmistaa, että kelan jäännösenergian seurauksena induktiovirta syötetään positiiviseen. Tämä varmistaa virran asteittaisen pienenemisen ja estää induktion esiintymisen. Tämä prosessi on osoitettu kuvassa olevilla punaisilla nuolilla.
Tämä selittää, miksi virta on edelleen näkyvissä skooppikuvassa sen jälkeen, kun ohjaus on jo päättynyt.
