Emner:
- Algemeen
- Måle en driftssyklus
- Driftssyklus med positiv krets
- Driftssyklus for en jordkrets
- Driftssyklus målt fra strømforsyningen
- Feilsøking av PWM-kontrollert drivstofftrykkregulator
generelle:
Med en driftssykluskrets kan strømintensiteten kontrolleres av en forbruker. Strømmen kan reguleres uten å forårsake effekttap, slik tilfellet er med en seriemotstand. I bilteknologi kan duty cycle blant annet brukes til å regulere hastigheten på varmeviften, posisjonen til for eksempel gassposisjonsmotoren eller til å tenne lys.
Når du bruker en driftssyklus på en lampe, kan lampen fås til å brenne mindre sterkt. Denne brukes blant annet til baklys, hvor den ene lampen kan brenne med to forskjellige intensiteter, nemlig til vanlig belysning og bremselyset. Ved normal belysning brenner lampen svakt (her brukes en driftssyklus for å begrense strømmen gjennom lampen). Med bremselyset vil lampen endre driftssyklusen slik at lampen brenner sterkere.
Bildet viser et baklys av en BMW 5-serie, hvor venstre lykt på baklyset også fungerer som bremselys ved å lyse sterkere.
Måling i driftssyklus:
Driftssyklusen kan måles med et oscilloskop. Oscilloskopet vil grafisk vise spenningsutviklingen kontra tid.
Når en driftssyklus måles med et multimeter, vil den riktige spenningsverdien aldri vises. Fordi spenningen varierer konstant under en driftssyklus, vil multimeteret indikere gjennomsnittsspenningen fordi den er for sakte.
Driftssyklus med positiv krets:
Bildet under viser et fossefallsdiagram med batteriets pluss (12 volt) øverst, etterfulgt av sikringen, ECU (den elektroniske bryteren), forbrukeren (i dette tilfellet en lampe) og til slutt bakken. ECU-en slår hele tiden strømforsyningen av og på.
Oscilloskopet måler spenningen mellom lampens pluss og bakken til kjøretøyet. Oscilloskopinnstillingene er som følger: 2 volt per divisjon og 5 millisekunder per divisjon. Dette betyr at hver boks fra bunn til topp er 2 volt, så hvis boksene til den stigende linjen legges til (6 totalt), er den høyeste målte spenningen 12 volt.
Varigheten er fra venstre til høyre. Hver boks (divisjon) er satt til 5 millisekunder. Hvis du ser fra venstre til høyre, kan du se at linjen er 10 millisekunder høy og 10 millisekunder lav.
Akkurat som multimeteret måler oscilloskopet spenningsforskjellen mellom den positive kabelen og den negative kabelen koblet til måleren. Når lampen er slått på i diagrammet under, har den positive kabelen en spenning på 12 volt og den negative kabelen (alltid) 0 volt fordi den er koblet til jord. Forskjellen mellom dem er indikert med måleren; forskjellen mellom 12 volt og 0 volt er 12 volt. Denne 12 volt vises på målerens skjerm. Når driftssyklusen er høy, slås lampen på. Dette er ikke tilfelle med en jordkrets. Dette er forklart i neste avsnitt.
For å bestemme driftssyklusen er det viktig å vite hva 1 periode betyr. I løpet av en periode er spenningen én gang høy og én gang lav. Etter denne perioden begynner neste periode. I omfangsbildet under er 1 punktum markert med blått. Dette viser at perioden varer totalt 20 millisekunder, nemlig 10 ms høy og 10 ms lav. Man kan derfor lese at halvparten av tiden er spenningen høy og den andre halvparten lav. Driftssyklusen i dette omfangsbildet er derfor 50 %. I dette tilfellet brenner lampen svakt.
På bildet under har perioden holdt seg den samme (20 ms), men i dette tilfellet er spenningen bare høy i en fjerdedel av tiden (5 ms) og lav i tre fjerdedeler av tiden (15 ms). Med denne målingen er driftssyklusen 25 %. Det betyr at lampen nå brenner enda svakere enn ved driftssyklusen på 50 %, fordi lampen kun får strøm i en fjerdedel av den totale perioden.
Driftssyklus for en jordkrets:
I bilteknologi brukes vanligvis jordkretser. Med en massesvitsjet forbruker vil driftssyklusen bli reversert sammenlignet med en positiv krets. Et eksempel på dette kan sees på bildet nedenfor.
Når lampen er av, har ECU avbrutt forbindelsen til jord. Dette betyr at kretsen er avbrutt. I så fall er spenningen på 12 volt på inngangen til ECU. Dette betyr at denne spenningen også er på den negative koblingen til lampen. I dette tilfellet er spenningsforskjellen når lampen er slått av 12 volt.
Så snart ECU-en slår lampen til jord, vil lampen lyse opp. Det går da en strøm fra positiv til negativ Lampen bruker de 12 voltene til å brenne, så det er 0 volt på den negative koblingen til lampen. I så fall er det 0 volt på plusskabelen og 0 volt på minuskabelen. Spenningsforskjellen er da 0 volt. Dette betyr at ved 0 volt slås lampen på og ved 12 volt slås lampen av.
For å få lampen til å brenne svakere, må tiden som lampen mottar strøm forkortes. Dette kan sees på bildet under. I en periode er spenningen høy i 15 ms (lampen er av) og lav i 5 ms (lampen er på). I dette tilfellet har lampen kun vært slått på i en fjerdedel av perioden, så den vil brenne svakere.
Driftssyklus målt fra strømforsyningen:
De tidligere målingene ble alle utført i forhold til kjøretøyets masse. Et annet alternativ er å måle fra batteriets positive til bakken til forbrukeren, som vist på bildet nedenfor.
Når ECU har koblet til jord, vil lampen lyse. I så fall forbrukes 12 volts forsyningsspenning av lampen for å brenne. Så det vil være en spenning på 0 volt på den negative kabelen til oscilloskopet. Det er en spenning på 12 volt på den positive kabelen. I så fall er det en spenningsforskjell på 12 volt mellom målekablene, så 12 volt-linjen i skjermen vil indikere at lampen er slått på. Dette er altså 25 % av perioden.
Så snart ECU bryter forbindelsen til jord, vil spenningen på 12 volt også være på den negative siden av lampen. Spenningsforskjellen mellom målekablene til oscilloskopet vil da være 0 volt. 0 volt vil da vises på skjermen når lampen er slått av.
Feilsøking av den PWM-kontrollerte drivstofftrykkregulatoren:
På siden ECU-krets til en PWM-ventil forklarer hvordan kretsen i ECU-en til en PWM-kontrollert skinnetrykkregulator ser ut. Det er derfor lurt å først lese informasjonen på den siden.
Skinnetrykkregulatoren på høytrykksskinnen til common rail dieselmotor er laget av det motorkontrollanordning styrt med PWM (Pulse Width Modulation).
Ved hvile åpnes ventilen i trykkregulatoren, slik at drivstofftrykket kan forlate høytrykksskinnen via returen. Ventilen stenger når den aktiveres. Trykket i skinnen øker. Når skinnetrykksensoren registrerer et (for) høyt trykk, justerer ECU PWM-signalet.
Figuren nedenfor viser skjemaet for motorkontrollenheten (J623) og skinnetrykkregulatoren (N276). Skinnetrykkregulatoren leveres på pinne 2 med en spenning mellom 13 og 14,6 volt (avhengig av ladespenningen når motoren går). ECU-en kobler pinne 45 til jord når ventilen må aktiveres. En strøm vil flyte gjennom spolen til N276 så snart pinne 45 er koblet til jord. Trykket i common rail øker. I det øyeblikket ECU bryter forbindelsen mellom pinne 45 og jord, stopper trykkoppbyggingen i drivstoffskinnen. Fjæren i trykkregulatoren åpner ventilen litt, slik at drivstoffet strømmer tilbake til tanken via returledningene.
Scopebildet viser en forsyningsspenning (blå) og PWM-kontrollen (rød). Tilførselsspenningen er rundt 13,5 volt og er konstant.
Spenningen til PWM-kontrollsignalet (rødt) er mellom 0 og 13,5 volt. Dette skopbildet viser at ventilen hele tiden slås av og på.
Strømmen (grønn) øker så snart ventilen er aktivert og avtar etter deaktivering.
I hvile er spenningen 13,5 volt. PWM-ventilen er ikke kontrollert.
Fjæren i ventilen sørger for at ventilen er åpen i hvile.
I det øyeblikket ECU-en slår på bakken (dette kan sees på scope-bildet når det røde signalet er 0 volt), flyter det en strøm gjennom spolen (det grønne bildet), som får ventilen til å stenge.
Omfangsbildet viser at ventilen alltid er slått på i kort tid og av i lengre tid. Dette betyr at drivstofftrykket må være relativt lavt.
Vi leser opp bilen og ser live-dataene. Drivstofftrykket er nesten 300 bar ved tomgang. Dette er greit.
Feil: motoren starter ikke lenger ved start.
Motoren starter ikke under start. Vi er sikre på at det er nok drivstoff på tanken. Vi starter naturligvis med å lese opp feil. I dette tilfellet lagres ingen feil. Det er derfor vi ser på live-dataene (i VCDS kalles disse måleverdiblokkene). Under start er starthastigheten 231 rpm. ECU mottar veivakselsignalet. Fint.
Drivstofftrykket under start er 7.1 bar. Det er for lavt til at motoren kan starte.
For lavt drivstofftrykk kan ha følgende årsaker:
- for lite drivstoff på tanken
- drivstoffpumpe (matepumpe eller høytrykkspumpe) defekt
- tett drivstoffilter
- defekt drivstofftrykkreguleringsventil
For å finne ut hvorfor drivstofftrykket forblir for lavt, kontrollerer vi spenningene til de elektriske komponentene med oscilloskopet.
Tidligere i denne delen ble omfangsbildet av den riktig fungerende PWM drivstofftrykkregulatoren vist. Det neste scope-bildet er nok en måling av denne trykkregulatoren, men nå med en funksjonsfeil.
Når strømmen øker, synker forsyningsspenningen. Tilførselsspenningen synker derfor når strømmen går. I tillegg skiller følgende punkter seg ut:
- Når den er slått på, synker forsyningsspenningen til en lavere verdi, normalt forårsaker en overgangsmotstand et brå fall (en vertikal linje i skopbildet til en lavere spenning);
- Etter innkopling av spolen følger strømoppbyggingen den karakteristiske ladekurven i henhold til e-power. Strømstrømmen under utladning speiles av den gradvise oppbyggingen av forsyningsspenningen. Strømmen synker ikke til 0 A. Strøm fortsetter å flyte etter at kontrollen er avsluttet.
- Så snart spolen er slått av, er ingen induksjonstopp synlig i det røde bildet (der spenningen stiger fra 0 til 14 volt). Vurder å slå av injektorspolen, som kan forårsake en topp på opptil 60 volt.
Det er derfor en overgangsmotstand i strømforsyningsledningen til drivstofftrykkregulatoren. Bare når strømmen flyter oppstår spenningsfall på grunn av overgangsmotstanden. Når bakken er slått av, flyter det ikke strøm og forsyningsspenningen forblir nøyaktig den samme som batterispenningen.
Nå tilbake til diagrammet: strømledningen er ringt inn i rødt. Det neste trinnet er å faktisk finne den skadede ledningen. Skader kan oppstå som følge av gnidning mot motordeler, eller fordi ledningen har sittet fast under tidligere monteringsarbeid. Når skaden er funnet, kan den repareres.
Det er nå klart hva som resulterte i overgangsmotstanden. Du har kanskje allerede lagt merke til at det har vært snakk om en manglende induksjonstopp i scope-signalet. Når spolen er slått av, synker strømmønsteret sakte til en lavere verdi. Så det er ingen avbrudd i kontrollen; denne avsluttes, men strømmen fortsetter å flyte gjennom spolen.
Når FET-en gjøres ledende av mikroprosessoren, kan en strøm flyte fra avløpet til kilden og derfor også gjennom spolen. Spolen blir dermed energisert og reguleringsventilen kan stenge mot fjærkraften på grunn av det resulterende magnetfeltet.
Så snart kontrollen av FET avsluttes, flyter det ikke mer strøm gjennom spolen til jord. Frihjulsdioden sørger for at induksjonsstrømmen, som følge av restenergien i spolen, mates til plussen. Dette sikrer en gradvis reduksjon i strømmen og forhindrer at induksjon oppstår. Denne prosessen er indikert med de røde pilene i bildet.
Dette forklarer hvorfor en strømflyt fortsatt er synlig i scope-bildet etter at kontrollen allerede er avsluttet.
