Автомобильный осциллограф: понятие и принципы работы

Найти неисправность стало гораздо проще. Не надо разбирать и подкидывать каждую запчасть, что удешевляет поиск неисправности и экономит время. Автомобильный осциллограф применяется для диагностики двигателя, датчиков электронной системы управления, генератора, стартера, аккумулятора. Нужен при комплексной автомобильной диагностике, дополняет проверку сканером. Позволяет делать дефектовку мотора без вскрытия.

Осциллограф – это прибор, который снимает параметры времени и амплитуды электрического сигнала. При неисправностях автомобиля, также нужны эти характеристики. То есть как изменяется сигналы датчика, катушки, форсунки по времени.

Какой выбрать осциллограф для диагностики авто

Рассмотрим наиболее удобные и информативные приборы.

USB Autoscope Постоловского

На первом месте в рейтинге практиков стоит осциллограф Постоловского USB Autoscope IV. Имеет обширные диагностические функции.

Преимущества

• Профессиональные скрипты от Андрея Шульгина.
• Удобный интерфейс.
• Широкий диапазон измерения от 6 до 300 вольт.
• Обработка скриптов в автоматическом режиме.
• Информативный скрипт эффективности по цилиндрам CSS, показывающий работу форсунок, системы зажигания.
• Тест аккумулятора, генератора, стартера. Показывает неисправности в автоматическом режиме. Легкий процесс съема характеристик: достаточно иметь доступ к плюсовой или минусовой клеммам АКБ.
• Тест давления в цилиндре. Показывает метки системы газораспределения, правильно ли стоят фазы. Выявляет провернутый задающий диск.

Полная документация по работе с прибором. Подробно описаны скрипты, схемы подключения. Есть видео инструкция на сайте производителя. Отзывчивая поддержка.

Мотодок 3

Вторым в списке рейтинга осциллографов для диагностики автомобиля любой марки стоит Мотодок 3. Имеет схожие характеристики.

Преимущества и недостатки

• Скрипт Андрея Шульгина эффективности цилиндров. Есть некоторые недостатки по синхронизации с некоторыми автомобилями, имеющими слабый сигнал с датчика коленчатого вала. Но это сглаживается удобством и быстрой работой.
• Подключения на любое расстояние по кабелю RJ 45.
• Качество картинки при диагностике, что не маловажно при работе.
• Подробная документация на сайте производителя.

Для примера приведены только два осциллографа для диагностики авто. Существуют и другие приборы: отличаются ценой, производителем, но принцип измерения одинаков. Самое главное иметь опыт в чтении осциллограмм к каждой марке автомобиля.

Диагностика осциллографом автомобиля: как проводить

Пользоваться осциллографом не составляет особых трудностей у диагностов. Методика подробно описана в инструкциях к прибору. Главное знать места подключения к датчику положения коленчатого вала для проведения скрипта Шульгина по эффективности цилиндров. Для различных марок автомобилей ДПКВ может находится возле задающего диска или маховика.

Проверка датчиков осциллографом

Датчик положения коленчатого вала. Нужен для синхронизации искры и форсунок по такту сжатия. Сигнал имеет синусоидальную форму с разрывом. Форма сигнала с одинаковой амплитудой. Если есть отклонения, значит задающий диск имеет не равномерность вращения или люфт.

Исправный ДПКВ

1. Подключаем измерительный щуп к сигнальному проводу осциллографа.
2. Ставим диапазон измерения до 300-500 вольт.
3. Нажимаем кнопку пуск и снимаем сигнал.

Датчик положения распределительного вала. Имеет прямоугольную форму сигнала амплитудой 12,3 – 12,7 вольта. Полезно снимать одновременно сигналы ДПКВ и ДПРВ для определения фазы впрыска и смещения распределительных валов относительно друг друга. Но как правило этот параметр проверки ДВС есть на сканере.

Нижний фронт сигнала ДПРВ совпадает с разрывом зубьев на задающем диске, что говорит о правильной фазе впрыска.

Датчик массового расхода воздуха применяется на бензиновых двигателях для измерения объема прошедшего воздуха. Основной параметр для диагностики — это его АЦП равное 0,996 вольт при включенном зажигании. При углубленной диагностике ДМРВ, нужно померить время релаксации – период, за который, датчик выходит в нулевое положение.

Исправный ДМРВ. Нулевое напряжения равно 0,996 вольт и скорость выхода на рабочий диапазон 0,5 мс.

Ниже представлена осциллограмма неисправного ДМРВ. Время перехода 20 мс, а напряжение при нулевом объеме воздуха 1,130 вольт. Авто с таким датчиком будет расходовать много топлива и терять мощность.

Неисправный дмрв

Немаловажно проверить пик выхода датчика на максимальный уровень напряжения. Для этого нужно снять сигнал с ДМРВ на заведенном ДВС, при резко нажатой педали газа. Чем больше показания к 5 вольтам, тем датчик имеет большую отдачу и авто будет эластичнее.

Сигнал напряжения ДМРВ под нагрузкой

Работа с автомобильным осциллографом не страшна для начинающих диагностов. Нужно тщательно изучить инструкцию по работе с прибором и применять на практике. Чем больше опыт подключения к конкретной марке, тем быстрее и точнее поиск неисправностей.

Датчик положения дроссельной заслонки. Проверить легче всего сканером. Но при плавающей неисправности, когда автомобиль едет рывками, нужно проверить сигнал осциллографом. Подключаем сигнальный провод щупа к выходу ДПДЗ и снимаем сигнал открывая дроссель. Не должно быть резких скачков.

Исправный датчик положения дроссельной заслонки Неисправный датчик положения дроссельной заслонки

Проверка массы двигателя осциллографом

Плохую массу двигателя можно проверить измерительным щупом осциллографа. Минус щупа соединяется с минусовой клеммой АКБ, а сигнальный с двигателем или кузовом. Значительные помехи говорят о плохой массе.

Хорошая масса

Диагностика катушек зажигания с помощью осциллографа

Проверка системы зажигания возможна только по анализу сигнала вторичной или первичной цепи. Самодиагностика двигателя автомобиля способна только косвенно определить дефекты в высоковольтной части. Может выдать ошибку по пропускам зажигания. Коды неисправностей пропусков дают общую картину работы цилиндра. Они могут возникнуть как от неисправной катушки, свечи, высоковольтного провода, форсунки, низкой компрессии, подсоса воздуха. Для точного определения неисправной катушки зажигания нужна проверка осциллографом.

Ниже приведен пример типичного сигнала высоковольтного пробоя, по которому можно судить о работоспособности всей высоковольтной системы автомобиля. Любой дефектный элемент: катушка, провод, свеча проявится на этой осциллограмме.

Типичные неисправности системы зажигания

Проверка индивидуальных катушек зажигания

Для диагностики индивидуальных катушек зажигания очень удобно использовать осциллограф АВТОАС-ЭКСПРЕСС М. Удобство заключается в его компактности и легкости подключения. Достаточно загрузить программу и приложить индуктивный или емкостной датчик прибора к самой катушке. Получаем осциллограмму как показано выше.

Диагностика топливной форсунки осциллографом

Форсунка бензинового двигателя состоит из запорного клапана, электромагнитный катушки. Соответственно движение этого клапана возможно проверить осциллографом.

Исправная форсунка Неисправная форсунка

Диагностика форсунок с помощью осциллографа требуется в случае тщательного поиска неисправности. В большинстве случаев достаточно сделать тест Андрея Шульгина на эффективность работы цилиндров.

Проверка датчика кислорода с применением осциллографа

Лямбда зонд служит для точного дозирования топливо – воздушной смеси и снижения уровня токсичности отработавших газов. Работает по принципу гальванического элемента. Вырабатывает напряжение в зависимости от присутствия свободного кислорода во внутренней и внешней ячейке датчика. Напряжение варьируется от 0,1 – 0,9 вольт, что соответствует бедной и богатой смеси.

Проверить работу датчика можно

Первый вариант быстрый и достаточный для оценки общей работы. Второй же вариант диагностики датчика кислорода более точный и позволяет оценить скорость сработки лямбда зонда в режиме обратной связи.

Неисправный датчик кислорода. Скорость реакции медленная Датчик кислорода полностью неисправен

Скрипт CSS Андрея Шульгина

Вот мы и добрались до самой сути диагностики автомобильных двигателей. Для диагностов любой марки это самый информативный скрипт. Он показывает работу форсунок, искры и компрессии за одну проверку. Для проведения этого теста достаточно снять сигнал с датчика положения коленвала и синхронизацию с искры первого цилиндра. Сложность может заключаться в подключении к ДПКВ некоторых марок, но это сглаживается информацией, которую дает скрипт.

Порядок записи сигнала применительно к осциллографу USB Autoscope:

1. Подключиться параллельно сигнальным щупом осциллографа к выходу ДПКВ
2. Если установлена система зажигания DIS поставить щуп синхронизации на первый цилиндр, индивидуальная катушка — воспользоваться индуктивным датчиком.
3. Запустить двигатель и дать работать на холостом ходу.
4. Активировать скрипт CSS
5. Через 5-10 секунд плавно поднять обороты до 3000 и опустить.
6. Спустя 5-10 секунд резко поднять обороты и выключить искру оставив педаль газа полностью нажатой.
7. Остановить скрипт.

Анализ теста Андрея Шульгина

1. Нажать кнопку «Выполнить скрипт»
2. Задать входную информацию для анализа: количество и порядок работы цилиндров, угол опережения зажигания с погрешностью ±10°.
3. Анализируем полученную картинку.

График скрипта CSS

• Холостой ход — снижена эффективность 3 цилиндра.8.
• Низкая компрессия в 3 цилиндре.

Таким образом, за 5 минут можно найти причину «троящего» двигателя, не откручивая свечи и не замеряя компрессию.

Порядок проведения теста эффективности на осциллографе Мотодок 3

Порядок снятия скрипта аналогичный USB Autoscope:

Анализ осциллограммы давления в цилиндре

Для снятия характеристики газодинамических процессов в цилиндре в комплекте с Мотортестером прилагается датчик давления на 16 атм. Двигатель должен быть прогрет до температуры 80-90 °C

Порядок проведения теста:

1. Датчик давления вкрутить вместо свечи. Высоковольтный провод проверяемого цилиндра соединить с разрядником и подключить к нему датчик синхронизации первого цилиндра.
2. Выключить форсунку в проверяемом цилиндре.
3. Запустить прибор.
4. Завезти двигатель и дать работать на холостых оборотах.
5. Получить осциллограмму давления синхронизированную по ВМТ 0°C, как показано ниже.

Выпускной клапан открывается на 160° — метка смещена

Важно проанализировать две точки на осциллограмме:

1. Момент открытия выпускного клапана. На моторах без фазовращателей значение 140-145°, с фазовращателями порядка 160°.
2. Момент перекрытия, когда выпускной и впускной клапана открыты одновременно. Должен быть 360-360°.

При отклонениях от этих значений, можно говорить о смещении фаз газораспределения.

Все вышеприведенные методы работы с мотор тестером можно делать в различной последовательности. Все зависит от конкретного случая. Где-то достаточно провести тест Шульгина или снять характеристику давления в цилиндре. Главное найти неисправность меньшими потерями для владельца автомобиля.

Осциллограф Autoscope для начинающих диагностов

Н ачинающие диагносты искренне верят, что после приобретения осциллографа они, теперь то уж точно, смогут обнаружить любую неисправность. Но, частенько, после приобретения прибора появляется много вопросов. Причем, если даже удалось корректно записать осциллограмму, то не всегда получается разобраться с полученными графиками, с помощью осциллограф Autoscope.

Даже если богатенький владелец СТО «не пожлобился» и купил все необходимое оборудование, начинающие диагносты, частенько, оказываются в положении интернов из известного телесериала. И анализы все можно сделать, и процедуры, и лекарства под рукой. Вот, только, результат… Как писал в сети Юра Игнатенко, (более известный как GNAT), «…врачей много, а правильно расшифровать кардиограмму могут единицы…». И тогда, на профильных форумах, начинают появляться многочисленные сообщения с просьбой помочь проанализировать то, что наснимал начинающий… Получается, что «права купил, машину купил, а «ездить» не купил». Поэтому, попробую рассказать про свой скромный опыт в анализе и расшифровке осциллограмм.

Осциллограф, в нашем случае Autoscope Постоловского – это, фактически, графический вольтметр. Его отличие от вольтметра в том, что он показывает не только величину напряжения, но и как оно изменяется во времени, т.е. его форму. Соответственно, ось «Y» – это величина напряжения, а ось «Х» – это время. Если величина напряжения не меняется, мы увидим на мониторе горизонтальную линию. Если напряжение увеличивается, то эта линия пойдет вверх, а если уменьшается – то вниз.

Показания Autoscope — изменение формы напряжения

Особенно ценным осциллограф будет при анализе быстро протекающих процессов (например, сигналов датчиков) или сигналов имеющих, к тому же, еще и сложную форму (например, управления форсункой или катушкой зажигания).

Показания Autoscope — быстро меняющаяся осциллограмма вторичного напряжения катушки зажигания

Для того, чтобы уметь проанализировать осциллограмму нужно, прежде всего, знать и понимать протекающие процессы и приобрести определенный опыт.

Потренируемся с показаниями осциллографа Autoscope следующим образом

Возьмем любой источник питания, (например, автомобильную аккумуляторную батарею или пальчиковую батарейку) и будем подключать ее к осциллографу. Когда на сигнальном выводе осциллографического щупа напряжения нет, мы видим на мониторе горизонтальную линию. А когда напряжение есть, мы тоже увидим горизонтальную линию, только она «подпрыгнет» вверх. Если подключать питание к осциллографическому щупу и тут же отключать его, то на мониторе появятся импульсы прямоугольной формы. Изменяя чувствительность входа осциллографа можно изменять высоту этих импульсов, а изменяя развертку – изменять их ширину. При помощи индикатора значения можно, с большой точностью, измерить величину напряжения в точке, куда установлен измерительный маркер, а также измерить продолжительность любого участка осциллограммы, расположив его между измерительными маркерами.

Показания осциллографа — измерение продолжительности участка осциллограммы с помощью измерительных маркеров

Усложняем задание. Для его проведения понадобиться помощник (или, лучше помощница). Берем два источника питания и будем подключать-отключать их к двум разным каналам осциллографа. Тогда мы увидим на мониторе пример двухканальной осциллограммы. Причем, если помощница будет совершать свои подключения не спеша, а вы, наоборот, будете «частить», то прямоугольные импульсы разных каналов будут отображаться на мониторе в разное время.

Показания Autoscope — работают два источника питания с разной частотой

Можно привести много примеров подобных сигналов в системе управления автомобильного двигателя. Например, особенно ценной будет такая запись при проверке правильности установки цепи, или ремня газораспределения.

Можно, также, поэкспериментировать с сигналами различных автомобильных датчиков и устройств, приобретая, тем самым, нужный и необходимый опыт.

Датчик положения коленвала и его показания

Этот датчик, в большинстве случаев, индукционный. Т.е. он не является источником напряжения, но способен реагировать на металлические предметы. Так, если подключить к такому датчику осциллограф и подносит к нему, например, обычную отвертку, то мы получим такую осциллограмму.

Показания осциллографа Autoscope — датчик коленвала

Датчик Холла и его осциллограмма

Этот датчик работает как обыкновенный выключатель. Для работы ему необходимо питающее напряжение. Поэтому если этот датчик «на весу» подключить, например, к разъему трамблера карбюраторной Славуты, или ВАЗ 2109, то после включения зажигания можно поэкспериментировать с датчиком. Если в паз датчика вставлять и вынимать, например, ножовочное полотно, то осциллограф, подключенный к сигнальному проводу датчика, покажет такую осциллограмму.

Показания прибора Autoscope — работа датчика Холла

Некоторые думают, что датчик Холла сам «выдает» напряжение. Но, это не так. Никакого напряжения датчик Холла не выдает. Он просто подключает сигнальный выход к «массе» и отключает его от «массы», и тем самым изменяет величину опорного напряжения, которое приходит к нему от коммутатора или электронного блока управления двигателем.

Электромагнитное реле

Если подключить осциллограф к обмотке реле и подавать на его обмотку импульсное напряжение, (т.е. по простому говоря, подключать и отключать питание), то на осциллограмме мы увидим «выброс» напряжения самоиндукции в отрицательной полярности.

Показания осциллографа Autoscope — электромагнитное реле

Если мысленно попробовать перевернуть эту осциллограмму «вверх ногами», то она станет очень-очень похожей на осциллограмму управления электромагнитной форсункой (впрочем, как и на осциллограмму любого другого элемента, обладающего значительной индуктивностью – электромагнитного клапана и т.п.).

Еще больше информации можно получить при многоканальной записи. Например, если подключиться к форсунке, искре, МАР и измерить разрежение во впускном коллекторе.

Показания Автоскопа — осциллограммы нескольких датчиков одновременно

Продолжение статьи читайте во второй части, посвященной электромагнитной форсунке впрыска.

Выражаем благодарность Андрею Бежанову (andreika)
Александр Передерий