Soggetti:
- Generale
- Misurare un ciclo di lavoro
- Ciclo di lavoro con un circuito positivo
- Ciclo di lavoro per un circuito di terra
- Ciclo di lavoro misurato dall'alimentazione
- Risoluzione dei problemi del regolatore di pressione del carburante controllato da PWM
nel complesso:
Con un circuito a ciclo di lavoro, l'intensità di corrente può essere controllata da un consumatore. La corrente può essere regolata senza causare perdite di potenza, come nel caso di un resistore in serie. Nella tecnologia automobilistica il ciclo di lavoro può essere utilizzato, tra l'altro, per regolare la velocità della ventola del riscaldatore, la posizione, ad esempio, del motorino della posizione dell'acceleratore o per accendere le luci.
Quando si applica un ciclo di lavoro a una lampada, è possibile far sì che la lampada bruci meno intensamente. Questo viene utilizzato, tra l'altro, per le luci posteriori, dove una lampada può bruciare con due intensità diverse, vale a dire per l'illuminazione normale e la luce dei freni. Con l'illuminazione normale, la lampada brucia debolmente (qui viene applicato un ciclo di lavoro per limitare la corrente attraverso la lampada). Con la luce del freno, la lampada cambierà il ciclo di lavoro in modo che bruci più luminosa.
L'immagine mostra una luce posteriore di una BMW Serie 5, dove la lampada sinistra della luce posteriore funziona anche come luce di stop illuminandola più luminosa.
Misurazione su un ciclo di lavoro:
Il ciclo di lavoro può essere misurato con un oscilloscopio. L'oscilloscopio visualizzerà graficamente lo sviluppo della tensione in funzione del tempo.
Quando si misura un ciclo di lavoro con un multimetro, il valore di tensione corretto non verrà mai visualizzato. Poiché la tensione varia costantemente durante un ciclo di lavoro, il multimetro indicherà la tensione media perché è troppo lenta.
Ciclo di lavoro con circuito positivo:
L'immagine sotto mostra un diagramma a cascata con il positivo della batteria (12 volt) in alto, seguito dal fusibile, dall'ECU (l'interruttore elettronico), dall'utenza (in questo caso una lampada) e infine dalla terra. L'ECU accende e spegne costantemente l'alimentazione.
L'oscilloscopio misura la tensione tra il positivo della lampada e la massa del veicolo. Le impostazioni dell'oscilloscopio sono le seguenti: 2 volt per divisione e 5 millisecondi per divisione. Ciò significa che ciascuna casella dal basso verso l'alto è di 2 volt, quindi se si aggiungono le caselle della linea ascendente (6 in totale), la tensione più alta misurata è di 12 volt.
La durata va da sinistra a destra. Ogni casella (divisione) è impostata su 5 millisecondi. Se guardi da sinistra a destra, puoi vedere che la linea è alta 10 millisecondi e bassa 10 millisecondi.
Proprio come il multimetro, l'oscilloscopio misura la differenza di tensione tra il cavo positivo e quello negativo collegati al misuratore. Quando la lampada è accesa nello schema sotto, il cavo positivo ha una tensione di 12 volt mentre il cavo negativo (sempre) ha 0 volt perché è collegato a terra. La differenza tra loro è indicata dal contatore; la differenza tra 12 volt e 0 volt è 12 volt. Questi 12 volt vengono visualizzati sullo schermo dello strumento. Quando il ciclo di lavoro è elevato, la lampada è accesa. Questo non è il caso di un circuito di terra. Ciò è spiegato nel paragrafo successivo.
Per determinare il ciclo di lavoro, è importante sapere cosa significa 1 periodo. Durante un periodo la tensione è una volta alta e una volta bassa. Dopo questo periodo inizia il periodo successivo. Nell'immagine dell'ambito di seguito, 1 periodo è contrassegnato in blu. Ciò dimostra che il periodo dura complessivamente 20 millisecondi, ovvero 10 ms alti e 10 ms bassi. Si può quindi leggere che per metà del tempo la tensione è alta e per l'altra metà è bassa. Il ciclo di lavoro in questa immagine dell'ambito è quindi del 50%. In questo caso la lampada brucia debolmente.
Nell'immagine sotto il periodo è rimasto lo stesso (20 ms), ma in questo caso la tensione è alta solo per un quarto del tempo (5 ms) e bassa per tre quarti del tempo (15 ms). Con questa misura il duty cycle è del 25%. Ciò significa che la lampada ora brucia ancora più debole che con il ciclo di lavoro del 50%, perché la lampada riceve energia solo per un quarto del periodo totale.
Ciclo di lavoro per un circuito di terra:
Nella tecnologia automobilistica vengono solitamente utilizzati circuiti di terra. Con un consumatore a commutazione di massa, il ciclo di lavoro sarà invertito rispetto a un circuito positivo. Un esempio di ciò può essere visto nell'immagine qui sotto.
Quando la lampada è spenta, la ECU ha interrotto il collegamento a massa. Ciò significa che il circuito è interrotto. In tal caso, la tensione di 12 volt è all'ingresso della ECU. Ciò significa che questa tensione si trova anche sul collegamento negativo della lampada. In questo caso la differenza di tensione a lampada spenta è di 12 volt.
Non appena la ECU commuta la lampada a massa, la lampada si accenderà. Una corrente scorre quindi dal positivo al negativo. La lampada utilizza i 12 volt per bruciare, quindi ci sono 0 volt sul collegamento negativo della lampada. In tal caso ci sono 0 volt sul cavo positivo e 0 volt sul cavo negativo. La differenza di tensione è quindi 0 volt. Ciò significa che a 0 volt la lampada è accesa e a 12 volt la lampada è spenta.
Per far sì che la lampada bruci più debole, è necessario ridurre il tempo durante il quale la lampada riceve energia. Questo può essere visto nell'immagine qui sotto. In un periodo la tensione è alta per 15 ms (la lampada è spenta) e bassa per 5 ms (la lampada è accesa). In questo caso la lampada è rimasta accesa solo per un quarto del periodo, quindi brucerà più debole.
Ciclo di lavoro misurato dall'alimentazione:
Le misurazioni precedenti sono state tutte effettuate in relazione alla massa del veicolo. Un'altra opzione è misurare dal positivo della batteria alla terra dell'utenza, come mostrato nell'immagine qui sotto.
Quando la ECU avrà collegato la terra, la spia si accenderà. In tal caso, la tensione di alimentazione da 12 volt viene consumata dalla lampada per bruciare. Quindi sul cavo negativo dell'oscilloscopio ci sarà una tensione di 0 volt. Sul cavo positivo è presente una tensione di 12 volt. In questo caso c'è una differenza di tensione di 12 volt tra i cavi di misurazione, quindi la linea di 12 volt sullo schermo indicherà che la lampada è accesa. Quindi questo è il 25% del periodo.
Non appena la centralina interrompe il collegamento a massa, la tensione di 12 volt si troverà anche sul lato negativo della lampada. La differenza di tensione tra i cavi di misura dell'oscilloscopio sarà quindi di 0 Volt. Quando la lampada è spenta sullo schermo verrà visualizzato 0 volt.
Risoluzione dei problemi del regolatore di pressione del carburante controllato da PWM:
Pagina aperta Circuito ECU di una valvola PWM spiega come si presenta il circuito nell'ECU di un regolatore di pressione rail controllato da PWM. Si consiglia quindi di leggere prima l'informativa presente in quella pagina.
Il regolatore di pressione del rail sul rail ad alta pressione del motore diesel common rail è fatto da esso dispositivo di controllo del motore controllato con PWM (modulazione di larghezza di impulso).
In condizioni di riposo, la valvola nel regolatore di pressione viene aperta, consentendo alla pressione del carburante di fuoriuscire dal rail ad alta pressione attraverso il ritorno. La valvola si chiude quando viene attivata. La pressione nel rail aumenta. Quando il sensore di pressione rail registra una pressione (troppo) alta, l'ECU regola il segnale PWM.
La figura seguente mostra lo schema della centralina motore (J623) e del regolatore di pressione rail (N276). Il regolatore di pressione rail viene alimentato sul pin 2 con una tensione compresa tra 13 e 14,6 volt (a seconda della tensione di carica con il motore in funzione). L'ECU collega il pin 45 a terra quando la valvola deve essere attivata. Una corrente scorrerà attraverso la bobina di N276 non appena il pin 45 sarà collegato a terra. La pressione nel common rail aumenta. Nel momento in cui l'ECU interrompe la connessione tra il pin 45 e la massa, l'accumulo di pressione nel condotto del carburante si interrompe. La molla nel regolatore di pressione apre leggermente la valvola, consentendo al carburante di ritornare nel serbatoio attraverso le linee di ritorno.
L'immagine dell'oscilloscopio mostra una tensione di alimentazione (blu) e il controllo PWM (rosso). La tensione di alimentazione è di circa 13,5 volt ed è costante.
La tensione del segnale di controllo PWM (rosso) è compresa tra 0 e 13,5 volt. Questa immagine dell'ambito mostra che la valvola viene costantemente accesa e spenta.
La corrente (verde) aumenta non appena la valvola viene eccitata e diminuisce dopo la disattivazione.
A riposo la tensione è di 13,5 volt. La valvola PWM non è controllata.
La molla nella valvola assicura che la valvola sia aperta quando è a riposo.
Nel momento in cui la ECU passa a terra (questo può essere visto nell'immagine del telescopio quando il segnale rosso è 0 volt), una corrente scorre attraverso la bobina (l'immagine verde), provocando la chiusura della valvola.
L'immagine dell'oscilloscopio mostra che la valvola è sempre accesa per un breve periodo e spenta per un periodo di tempo più lungo. Ciò significa che la pressione del carburante deve essere relativamente bassa.
Leggiamo l'auto e visualizziamo i dati in tempo reale. La pressione del carburante è di quasi 300 bar al minimo. Questo va bene.
Malfunzionamento: il motore non si avvia più all'avviamento.
Il motore non si avvia durante l'avviamento. Siamo sicuri che ci sia abbastanza carburante nel serbatoio. Naturalmente iniziamo leggendo i difetti. In questo caso non vengono memorizzati difetti. Ecco perché guardiamo i dati in tempo reale (nel VCDS questi sono chiamati blocchi dei valori misurati). Durante l'avviamento, la velocità iniziale è di 231 giri/min. L'ECU riceve il segnale dell'albero motore. Bene.
La pressione del carburante durante l'avviamento è di 7.1 bar. È troppo basso perché il motore possa avviarsi.
Una pressione del carburante troppo bassa può avere le seguenti cause:
- troppo poco carburante nel serbatoio
- pompa del carburante (pompa di alimentazione o pompa ad alta pressione) difettosa
- filtro del carburante intasato
- valvola di controllo della pressione del carburante difettosa
Per determinare perché la pressione del carburante rimane troppo bassa, controlliamo le tensioni dei componenti elettrici con l'oscilloscopio.
All'inizio di questa sezione è stata mostrata l'immagine dell'ambito del regolatore di pressione del carburante PWM correttamente funzionante. L'immagine successiva dell'oscilloscopio è un'altra misurazione di questo regolatore di pressione, ma ora presenta un malfunzionamento.
All'aumentare della corrente, la tensione di alimentazione diminuisce. La tensione di alimentazione quindi diminuisce quando scorre corrente. Inoltre, emergono i seguenti punti:
- All'accensione la tensione di alimentazione scende ad un valore inferiore; normalmente una resistenza di transizione provoca una brusca caduta (una linea verticale nell'immagine dell'oscilloscopio ad una tensione inferiore);
- Dopo l'accensione della bobina, l'accumulo di corrente segue la curva caratteristica di carica secondo l'e-power. Il flusso di corrente durante la scarica è rispecchiato dal graduale aumento della tensione di alimentazione. La corrente non scende a 0 A. La corrente continua a circolare anche al termine del controllo.
- Non appena la bobina viene spenta, nell'immagine rossa (dove la tensione sale da 0 a 14 Volt) non è visibile alcun picco di induzione. Considerare lo spegnimento della bobina dell'iniettore, che può causare un picco fino a 60 volt.
Esiste quindi una resistenza di passaggio nel cavo di alimentazione al regolatore di pressione del carburante. Solo quando scorre corrente si verifica una caduta di tensione a causa della resistenza di transizione. Quando la terra è disinserita non circola corrente e la tensione di alimentazione rimane esattamente uguale alla tensione della batteria.
Ora torniamo allo schema: il cavo di alimentazione è cerchiato in rosso. Il prossimo passo è individuare effettivamente il filo danneggiato. Possono verificarsi danni a causa dello sfregamento contro le parti del motore o perché il cavo è rimasto bloccato durante i precedenti lavori di installazione. Una volta individuato il danno è possibile ripararlo.
Ora è chiaro cosa ha provocato la resistenza alla transizione. Potresti aver già notato che si è parlato di un picco di induzione mancante nel segnale dell'oscilloscopio. Quando la bobina è spenta, il modello di corrente scende lentamente ad un valore inferiore. Quindi non vi è alcuna interruzione del controllo; questo viene terminato, ma la corrente continua a fluire attraverso la bobina.
Quando il FET viene reso conduttivo dal microprocessore, una corrente può fluire dallo drain alla source e quindi anche attraverso la bobina. La bobina viene così eccitata e la valvola di controllo può chiudersi contro la forza della molla dovuta al campo magnetico risultante.
Non appena termina il controllo del FET, la corrente non scorre più attraverso la bobina verso terra. Il diodo di ricircolo garantisce che la corrente di induzione, come risultato dell'energia residua nella bobina, venga alimentata al positivo. Ciò garantisce una riduzione graduale della corrente e impedisce il verificarsi di induzione. Questo processo è indicato dalle frecce rosse nella figura.
Ciò spiega perché un flusso di corrente è ancora visibile nell'immagine dell'oscilloscopio dopo che il controllo è già terminato.
