Nowe możliwości oscyloskopu jednokanałowego

Fot. autor

W diagnostyce samochodowej oscyloskopy wykorzystywane są coraz rzadziej. Nie można jednak zastąpić ich całkowicie sprzętem mikroprocesorowym i jego wielofunkcyjnym oprogramowaniem.

Nowoczesny diagnoskop dokonuje automatycznego odczytu usterek zapisanych w pamięci danego sterownika tylko w zakresie przewidzianym przez konstruktorów obu tych urządzeń. To samo ograniczenie dotyczy programów analizujących zarejestrowane zjawiska oraz ich wzajemne zależności. W efekcie tzw. diagnostyka komputerowa opiera się zawsze na procedurach mniej lub bardziej uproszczonych, a w podejmowanych na jej podstawie naprawach pewien udział ma zawsze metoda „prób i błędów”. Oscyloskop natomiast dostarcza w pełni wiarogodnych informacji elementarnych, których trafna analiza zależy wyłącznie od intelektualnych możliwości i doświadczenia mechanika-diagnosty.

Pomiary przesunięcia czasowego

W wielu konkretnych przypadkach dla przeprowadzenia prawidłowej diagnozy potrzebne jest ustalenie przesunięcia czasowego pomiędzy dwoma sygnałami. Umożliwiają to cyfrowe oscyloskopy wielokanałowe. Tymczasem warsztaty, zwłaszcza te o starszych firmowych tradycjach, dysponują tylko analogowymi, jednokanałowymi (np. diagnoskopami samochodowymi GS3124 firmy Radiotechnika lub przystawkami komputerowymi RH140 firmy Homek). Tego rodzaju sprzęt przeznaczony był dawniej tylko do obrazowania przebiegów napięcia zapłonowego. Obecnie można nim śledzić również przebiegi sygnałów w systemach wtrysku benzyny, oleju napędowego (także common rail) i gazu, lecz nie ma bezpośredniej możliwości korelowania dwóch równoczesnych przebiegów, np. impulsów wtryskowych i zapłonowych. Dlatego w dotychczasowych opracowaniach mówi się o potrzebie zastosowania oscyloskopu dwukanałowego.

Koncepcja użycia sumatora

W rzeczywistości nie ma jednak powodów, by oscyloskopy jednokanałowe uznać za całkowicie nieprzydatne do tego celu. Według mojej nowej koncepcji, zweryfikowanej teoretycznie i potwierdzonej w praktyce, pomiaru przesunięcia czasowego pomiędzy przebiegiem prądu wtryskiwacza a przebiegiem prądu cewki zapłonowej można dokonać za pomocą oscyloskopu jednokanałowego.

Dowolny system wtrysku benzyny można przedstawić fragmentarycznie w sposób zaprezentowany na rys.1, a dotyczący tu konkretnie samochodu Mitsubishi Space Wagon. Przedstawione następnie oscylogramy zostały wykonane za pomocą przystawki RH140.

Warunkiem przeprowadzenia pomiaru przesunięcia jest odnalezienie w instalacji elektrycznej pojazdu przewodu C (rys. 1). Zgodnie z I prawem Kirchhoffa, suma prądów dopływających do węzła jest równa sumie prądów odpływających. To pozwala zarejestrować przebieg prądu pokazany na rys. 4. (podstawa czasu – 2 ms/działkę, czyli 40 ms/ekran). Na większej części długości osi czasu prąd nie płynie tu wcale lub tylko w jednym odgałęzieniu przewodu C.

W praktyce zamiast szukać przewodu C, można wykonać na 2-stykowym złączu wtryskiwacza adapter stanowiący odgałęzienie przewodu A (rys. 1 - wszystkie rysunki znajdują się na końcu artykułu, przyp.red.) na tyle długie, by jego wolna końcówka znalazła się w pobliżu przewodu B (rys. 1), zasilającego cewkę zapłonową. Cęgi sondy prądowej mogą wówczas objąć przewody A i B jednocześnie. To proste rozwiązanie pozwala dokonywać pomiarów przesunięcia czasowego pomiędzy impulsami prądowymi w cewce zapłonowej i wtryskiwaczu oscyloskopem jednokanałowym w każdym samochodzie.

Oscylogramy

Przykładowy oscylogram dla prądu wtryskiwacza benzyny (w systemie sekwencyjnym) na biegu jałowym przedstawia rys. 2 (czas otwarcia ok. 3 ms, amplituda ok. 4 A). Z kolei oscylogram prądu cewki zapłonowej na biegu jałowym widoczny jest na rys. 3 (czas „kluczowania” ok. 6 ms, amplituda ok. 5 A). Oscylogramy te uzyskano, nakładając sondę prądową oddzielnie na przewody A i B.

Przy nałożeniu sondy prądowej równocześnie na przewody A i B (lub na przewód C) można dowiedzieć się, że przy biegu jałowym silnika iskra przeskakuje co 31 ms, a wtryskiwanie benzyny kończy się 6 ms przed początkiem przeskoku iskry (w momencie gwałtownego spadku wartości prądu z 5 A do zera).

Przy zwiększaniu prędkości obrotowej silnika, a tym samym zmniejszaniu się czasu pomiędzy kolejnymi przeskokami iskry, mamy możliwość obserwacji zmian przesunięcia czasowego pomiędzy impulsem prądowym cewki i wtryskiwacza. Charakterystyka taka zapisana jest w pamięci sterownika i ma wpływ na dynamikę pracy silnika. Obserwując kolejne oscylogramy odpowiadające zwiększaniu się prędkości obrotowej, zauważamy zmniejszanie się przesunięcia czasowego (rys. 5 i 6), aż dochodzimy do sytuacji, gdy najpierw następuje przeskok iskry, a potem wtryśnięcie paliwa (rys. 7). Paliwo zapala się w kontakcie z jarzącą iskrą po kilku milisekundach od czasu powstania łuku elektrycznego.

Rys. 1:

Oscylogramy