Przedmioty:
- Zarys ogólny
- Pomiar cyklu pracy
- Cykl pracy z obwodem dodatnim
- Cykl pracy obwodu uziemiającego
- Cykl pracy mierzony od zasilacza
- Rozwiązywanie problemów z regulatorem ciśnienia paliwa sterowanym PWM
Ogólne:
W przypadku obwodu o cyklu pracy natężenie prądu może być kontrolowane przez konsumenta. Prąd można regulować bez powodowania strat mocy, jak ma to miejsce w przypadku rezystora szeregowego. W technice samochodowej cykl pracy można wykorzystać m.in. do regulowania prędkości obrotowej wentylatora nagrzewnicy, położenia np. silniczka położenia przepustnicy czy też do włączania świateł.
Stosując cykl pracy lampy, można sprawić, że lampa będzie świecić mniej jasno. Wykorzystuje się to między innymi do świateł tylnych, gdzie jedna lampa może świecić z dwiema różnymi intensywnościami, a mianowicie do oświetlenia normalnego i światła hamowania. Przy normalnym oświetleniu lampa pali się słabo (tutaj stosuje się cykl pracy w celu ograniczenia prądu płynącego przez lampę). W przypadku światła hamowania lampa zmieni cykl pracy, dzięki czemu lampa będzie świecić jaśniej.
Zdjęcie przedstawia tylne światło BMW serii 5, gdzie lewa lampa tylnego światła pełni także funkcję światła hamowania, oświetlając je jaśniej.
Pomiar w cyklu pracy:
Cykl pracy można zmierzyć za pomocą oscyloskopu. Oscyloskop wyświetli graficznie rozwój napięcia w funkcji czasu.
Gdy cykl pracy jest mierzony za pomocą multimetru, prawidłowa wartość napięcia nigdy nie zostanie wyświetlona. Ponieważ napięcie zmienia się stale podczas cyklu pracy, multimetr wskaże średnie napięcie, ponieważ jest ono zbyt wolne.
Cykl pracy z obwodem dodatnim:
Poniższy obrazek przedstawia schemat wodospadu z dodatnim biegunem akumulatora (12 V) na górze, następnie bezpiecznikiem, ECU (przełącznikiem elektronicznym), odbiornikiem (w tym przypadku lampą) i na końcu masą. ECU stale włącza i wyłącza zasilanie.
Oscyloskop mierzy napięcie pomiędzy plusem lampy a masą pojazdu. Ustawienia oscyloskopu są następujące: 2 wolty na działkę i 5 milisekund na działkę. Oznacza to, że w każdym polu od dołu do góry jest napięcie 2 woltów, więc jeśli dodasz pola linii rosnącej (w sumie 6), najwyższe zmierzone napięcie wyniesie 12 woltów.
Czas trwania jest od lewej do prawej. Każde pole (podział) jest ustawione na 5 milisekund. Jeśli spojrzysz od lewej do prawej, zobaczysz, że linia ma wysokość 10 milisekund i dół 10 milisekund.
Podobnie jak multimetr, oscyloskop mierzy różnicę napięcia pomiędzy kablem dodatnim i kablem ujemnym podłączonym do miernika. Kiedy lampa jest włączona, jak pokazano na poniższym schemacie, kabel dodatni ma napięcie 12 woltów, a kabel ujemny (zawsze) ma 0 woltów, ponieważ jest podłączony do masy. Różnicę między nimi wskazuje licznik; różnica między 12 woltami a 0 woltami wynosi 12 woltów. To 12 woltów jest wyświetlane na ekranie miernika. Gdy cykl pracy jest wysoki, lampa jest włączona. Nie dotyczy to obwodu uziemiającego. Wyjaśniono to w następnym akapicie.
Aby określić cykl pracy, ważne jest, aby wiedzieć, co oznacza 1 okres. W pewnym okresie napięcie jest raz wysokie, raz niskie. Po tym okresie rozpoczyna się okres następny. Na poniższym obrazku zakresu 1 okres jest zaznaczony na niebiesko. To pokazuje, że okres trwa łącznie 20 milisekund, czyli 10 ms powyżej i 10 ms poniżej. Można zatem odczytać, że w połowie przypadków napięcie jest wysokie, a w drugiej połowie niskie. Cykl pracy na tym obrazie zakresu wynosi zatem 50%. W tym przypadku lampa pali się słabo.
Na poniższym obrazku okres pozostał taki sam (20 ms), ale w tym przypadku napięcie jest wysokie tylko przez jedną czwartą czasu (5 ms) i niskie przez trzy czwarte czasu (15 ms). Przy tym pomiarze cykl pracy wynosi 25%. Oznacza to, że lampa pali się teraz jeszcze słabiej niż przy cyklu pracy wynoszącym 50%, ponieważ lampa otrzymuje energię tylko przez jedną czwartą całkowitego okresu.
Cykl pracy obwodu uziemiającego:
W technice samochodowej zwykle stosuje się obwody uziemiające. W przypadku odbiornika z przełączaniem mas cykl pracy zostanie odwrócony w porównaniu z obwodem dodatnim. Przykład tego można zobaczyć na obrazku poniżej.
Gdy lampka nie świeci, ECU przerwało połączenie z masą. Oznacza to, że obwód jest przerwany. W takim przypadku na wejściu ECU występuje napięcie 12 V. Oznacza to, że napięcie to występuje również na ujemnym złączu lampy. W tym przypadku różnica napięcia przy wyłączonej lampie wynosi 12 woltów.
Gdy tylko ECU przełączy lampę na masę, lampka zaświeci się. Następnie prąd przepływa od dodatniego do ujemnego. Lampa do spalania wykorzystuje napięcie 12 woltów, więc na ujemnym złączu lampy jest 0 woltów. W takim przypadku na kablu dodatnim jest 0 woltów, a na kablu ujemnym 0 woltów. Różnica napięć wynosi wówczas 0 woltów. Oznacza to, że przy napięciu 0 woltów lampa jest włączona, a przy napięciu 12 woltów lampa jest wyłączona.
Aby lampa paliła się słabiej, należy skrócić czas, w którym lampa pobiera energię. Można to zobaczyć na obrazku poniżej. W jednym okresie napięcie jest wysokie przez 15 ms (lampa wyłączona) i niskie przez 5 ms (lampa włączona). W tym przypadku lampa była włączona tylko przez jedną czwartą okresu, więc będzie świecić słabiej.
Cykl pracy mierzony od zasilacza:
Wszystkie poprzednie pomiary przeprowadzono w odniesieniu do masy pojazdu. Inną opcją jest pomiar od bieguna dodatniego akumulatora do masy konsumenta, jak pokazano na poniższym obrazku.
Gdy ECU połączy masę, lampka zaświeci się. W takim przypadku lampa zużywa napięcie zasilania 12 V, aby się spalić. Zatem na ujemnym kablu oscyloskopu będzie napięcie 0 woltów. Na kablu dodatnim występuje napięcie 12 V. W takim przypadku pomiędzy przewodami pomiarowymi występuje różnica napięć wynosząca 12 V, zatem linia 12 V na ekranie będzie wskazywała, że lampa jest włączona. Jest to zatem 25% okresu.
Gdy tylko ECU przerwie połączenie z masą, napięcie 12 woltów będzie również po ujemnej stronie lampy. Różnica napięć między przewodami pomiarowymi oscyloskopu będzie wówczas wynosić 0 woltów. Po wyłączeniu lampy na ekranie wyświetli się wartość 0 woltów.
Rozwiązywanie problemów z regulatorem ciśnienia paliwa sterowanym PWM:
Strona op Obwód ECU zaworu PWM wyjaśnia, jak wygląda obwód w ECU regulatora ciśnienia szyny sterowanego PWM. Dlatego też warto najpierw zapoznać się z informacjami zawartymi na tej stronie.
Reduktor ciśnienia szyny na szynie wysokiego ciśnienia silnik wysokoprężny z systemem Common Rail jest przez to zrobione urządzenie sterujące silnikiem sterowane za pomocą PWM (modulacja szerokości impulsu).
W stanie spoczynku zawór w regulatorze ciśnienia jest otwarty, umożliwiając ciśnienie paliwa opuszczające szynę wysokociśnieniową przez przewód powrotny. Zawór zamyka się po uruchomieniu. Ciśnienie w szynie wzrasta. Gdy czujnik ciśnienia szyny zarejestruje (zbyt) wysokie ciśnienie, ECU reguluje sygnał PWM.
Poniższy rysunek przedstawia schemat sterownika silnika (J623) i regulatora ciśnienia szyny (N276). Regulator ciśnienia szyny jest zasilany na pinie 2 napięciem od 13 do 14,6 V (w zależności od napięcia ładowania przy pracującym silniku). ECU łączy pin 45 z masą, gdy zawór wymaga aktywacji. Prąd będzie przepływał przez cewkę N276, gdy tylko pin 45 zostanie podłączony do masy. Ciśnienie w Common Rail wzrasta. W momencie, gdy ECU przerwie połączenie między pinem 45 a masą, wzrost ciśnienia w szynie paliwowej ustanie. Sprężyna w regulatorze ciśnienia otwiera nieco zawór, umożliwiając powrót paliwa do zbiornika przewodami powrotnymi.
Obraz oscyloskopu pokazuje napięcie zasilania (niebieski) i sterowanie PWM (czerwony). Napięcie zasilania wynosi około 13,5 V i jest stałe.
Napięcie sygnału sterującego PWM (czerwony) mieści się w zakresie od 0 do 13,5 V. Ten obraz z zakresu pokazuje, że zawór jest stale włączany i wyłączany.
Prąd (zielony) wzrasta po zasileniu zaworu i maleje po jego wyłączeniu.
W spoczynku napięcie wynosi 13,5 V. Zawór PWM nie jest sterowany.
Sprężyna w zaworze zapewnia, że zawór jest otwarty w stanie spoczynku.
W momencie, gdy ECU przełącza się na masę (można to zobaczyć na obrazie oscyloskopu, gdy czerwony sygnał wynosi 0 woltów), przez cewkę przepływa prąd (zielony obraz), powodując zamknięcie zaworu.
Zdjęcie z zakresu pokazuje, że zawór jest zawsze włączany na krótki czas i wyłączany na dłuższy okres czasu. Oznacza to, że ciśnienie paliwa musi być stosunkowo niskie.
Odczytujemy samochód i przeglądamy dane na żywo. Ciśnienie paliwa na biegu jałowym wynosi prawie 300 barów. To jest wporządku.
Usterka: silnik nie uruchamia się już podczas uruchamiania.
Silnik nie uruchamia się podczas uruchamiania. Jesteśmy pewni, że w zbiorniku jest wystarczająca ilość paliwa. Naturalnie zaczynamy od odczytania usterek. W tym przypadku żadne błędy nie są zapisywane. Dlatego patrzymy na dane na żywo (w VCDS nazywane są one blokami wartości mierzonych). Podczas rozruchu prędkość początkowa wynosi 231 obr./min. ECU odbiera sygnał wału korbowego. Cienki.
Ciśnienie paliwa podczas rozruchu wynosi 7.1 bara. To za mało, aby silnik mógł uruchomić się.
Zbyt niskie ciśnienie paliwa może mieć następujące przyczyny:
- za mało paliwa w zbiorniku
- uszkodzona pompa paliwa (pompa zasilająca lub pompa wysokiego ciśnienia).
- zatkany filtr paliwa
- uszkodzony zawór regulacji ciśnienia paliwa
Aby ustalić, dlaczego ciśnienie paliwa pozostaje zbyt niskie, sprawdzamy napięcia elementów elektrycznych za pomocą oscyloskopu.
Wcześniej w tym rozdziale pokazano obraz zakresu prawidłowo działającego regulatora ciśnienia paliwa PWM. Następny obraz z lunety to kolejny pomiar tego regulatora ciśnienia, ale już z awarią.
Wraz ze wzrostem prądu napięcie zasilania maleje. Dlatego napięcie zasilania maleje wraz z przepływem prądu. Ponadto wyróżniają się następujące punkty:
- Po włączeniu napięcie zasilania spada do niższej wartości, zwykle rezystancja przejściowa powoduje gwałtowny spadek (pionowa linia na obrazie oscyloskopu oznacza niższe napięcie);
- Po włączeniu cewki narastanie prądu przebiega według charakterystycznej krzywej ładowania zgodnie z e-power. Przepływ prądu podczas rozładowania odzwierciedla stopniowy wzrost napięcia zasilania. Prąd nie spada do 0 A. Po zakończeniu regulacji prąd płynie nadal.
- Gdy tylko cewka zostanie wyłączona, na czerwonym obrazie nie widać żadnego szczytu indukcji (gdzie napięcie wzrasta od 0 do 14 woltów). Rozważ wyłączenie cewki wtryskiwacza, co może spowodować wzrost napięcia do 60 woltów.
Dlatego w przewodzie zasilającym prowadzącym do regulatora ciśnienia paliwa występuje rezystancja przejściowa. Dopiero gdy przepływa prąd, następuje spadek napięcia z powodu rezystancji przejścia. Gdy masa jest odłączona, prąd nie płynie, a napięcie zasilania pozostaje dokładnie takie samo jak napięcie akumulatora.
Wróćmy teraz do diagramu: przewód zasilający jest zakreślony na czerwono. Następnym krokiem jest faktyczne zlokalizowanie uszkodzonego przewodu. Uszkodzenie może nastąpić w wyniku otarcia o części silnika lub w wyniku utknięcia przewodu podczas poprzednich prac montażowych. Po znalezieniu uszkodzenia można je naprawić.
Teraz jest jasne, co spowodowało opór przejściowy. Być może zauważyłeś już, że mówiono o brakującym piku indukcyjnym w sygnale oscyloskopu. Gdy cewka jest wyłączona, wzór prądu powoli spada do niższej wartości. Nie ma więc mowy o przerwaniu kontroli; zostaje to zakończone, ale prąd nadal przepływa przez cewkę.
Kiedy mikroprocesor sprawi, że tranzystor FET stanie się przewodzący, prąd może przepływać od drenu do źródła, a zatem także przez cewkę. W ten sposób cewka jest zasilana, a zawór sterujący może zamknąć się wbrew sile sprężyny z powodu powstałego pola magnetycznego.
Gdy tylko sterowanie FET zakończy się, prąd nie przepływa już przez cewkę do masy. Dioda gasząca zapewnia, że prąd indukcyjny, w wyniku energii resztkowej w cewce, zostanie doprowadzony do plusa. Zapewnia to stopniową redukcję prądu i zapobiega występowaniu indukcji. Proces ten jest oznaczony czerwonymi strzałkami na obrazku.
To wyjaśnia, dlaczego po zakończeniu kontroli na obrazie oscyloskopu nadal widoczny jest przepływ prądu.
