• Oscyloskop to jeden z najlepiej funkcjonujących instrumentów pomiarowych używanych w warsztacie samochodowym do wykrywania usterek. 
• Wysoka impedancja (opór wewnętrzny urządzenia) to duża zaleta oscyloskopu. 
• Podstawą każdego pomiaru jest opis usterki przedstawiony przez klienta i oznaki usterki stwierdzone na pojeździe. 
• Aby odpowiedzieć na pytanie, które sygnały muszą zostać zarejestrowane, aby odszukać usterkę, należy znać miejsce dostępu do mierzonej części w samochodzie. 
• Przy każdym diagnozowaniu usterek ważne jest, aby znać obraz oscyloskopowy prawidłowo działającej części.
• Po każdym pomiarze warto wydrukować zarejestrowany oscylogram i zaznaczyć na nim cechy szczególne i zanotować wskazówki. 
• W ten sposób można szybko i łatwo stworzyć wygodne kompendium wiedzy.

Oscyloskop to jeden z najlepiej funkcjonujących instrumentów pomiarowych używanych w warsztacie samochodowym do wykrywania usterek. Przedstawia on w formie graficznej szybko przebiegające i okresowo powtarzające się procesy elektryczne, np. zmiany napięcia zapłonu i sygnałów czujników. Pozwala to na szybką identyfikację wadliwych części, ponieważ w łatwy sposób można zauważyć nieprawidłowości przebiegów elektrycznych w kontrolowanych podzespołach czy elementach. Oscyloskopy wielokanałowe umożliwiają poza tym porównanie różnych, zależnych od siebie sygnałów. Oscyloskopy z możliwością zapisu pomiarów w pamięci dają także możliwość odtworzenia pomiarów w formie „stop-klatek”.

Pomiar napięcia

Wysoka impedancja (opór wewnętrzny urządzenia) to duża zaleta oscyloskopu. Uniemożliwia ona praktycznie uszkodzenie części pojazdu lub samego przyrządu pomiarowego przez pomiar nieprawidłowych wielkości elektrycznych. Tę pozytywną cechę można także wykorzystać do identyfikacji części elektronicznych na podstawie ich sygnału. Jeżeli na przykład brak jest schematu danej części, to połączenie można bez ryzyka stwierdzić, sprawdzając i rejestrując wielkość napięcia na niej.

Pomiar natężenia prądu

Prąd można mierzyć na dwa sposoby. W przypadku tradycyjnego pomiaru multimetrem przez przyrząd pomiarowy przepływa cały prąd. Stwarza to zagrożenie, że za duży przepływ prądu spali „amperomierz”. Także część elektroniczna, na której dokonuje się pomiaru, może zostać uszkodzona w podobnym stopniu, ponieważ każdy przyrząd do pomiaru prądu musi mieć bardzo niski opór. Natomiast w przypadku przekładnika cęgowego błędny pomiar nie szkodzi ani mierzonej części ani instrumentowi pomiarowemu. Wokół każdego przewodnika, przez który płynie prąd, tworzy się pole magnetyczne, które jest mierzone przez przekładnik cęgowy i zamieniane w komputerze na wartość liczbową. W przeciwieństwie do pomiaru prądu za pomocą podłączanego szeregowo amperomierza, w przypadku wyboru za niskiego zakresu pomiaru podczas pomiaru za pomocą przekładnika cęgowego najbardziej obciążona jest linia pomiarowa, natomiast sam przyrząd pomiarowy nie zostaje uszkodzony.

Jak rozpocząć pomiar?

Podstawą każdego pomiaru jest opis usterki przedstawiony przez klienta i oznaki usterki stwierdzone na pojeździe. Na ich podstawie można określić część, na której należy dokonać pomiaru. Dalej należy ustawić przyrząd pomiarowy, określić sposób postępowania podczas pomiaru i ocenić sygnał. Przed każdym pomiarem należy odpowiedzieć na następujące pytania:

• Co chcę lub muszę zmierzyć?
• Jak zidentyfikuję części?
• Jakie będzie podstawowe ustawienie oscyloskopu?
• Jak podłączę przewody pomiarowe lub jak będę szukał sygnału?
• Jak powinien wyglądać prawidłowy obraz? Jakiego sygnału oczekuję?
• Jak oceniam sygnał?
• Co chcę zmierzyć?

Aby odpowiedzieć na pytanie, które sygnały muszą zostać zarejestrowane, aby odszukać usterkę, należy znać miejsce dostępu do mierzonej części w samochodzie. Chodzi o to, że często poszczególne części są trudno dostępne lub w ogóle niedostępne. W takich przypadkach trzeba odszukać na podstawie układu połączeń takie przewody w instalacji elektrycznej (wiązce), których pomiar pozwoli wychwycić sygnał z danego podzespołu. Poza tym trzeba wybrać odpowiednie końcówki, aby bezpiecznie podpiąć przewody pomiarowe w danym miejscu i wyeliminować możliwość zwarcia lub przebicia.

Jak zidentyfikuję części?

Ze względu na różnorodność układów w dzisiejszych pojazdach przyporządkowanie czujników i urządzeń wykonawczych nie jest łatwe. Mimo to istnieje kilka wskazówek odnośnie podziału części.

Cechy sond lambda:

• miejsce zamontowania przed katalizatorem,
• od jednego do czterech przewodów,
• w tym jeden przewód sygnałowy,
• przewód sygnałowy jest często czarny,
• zakres pomiarowy: 1 V.

Cechy czujników:

• cienkie przewody,
• napięcie zasilające 5 V,
• prosta konstrukcja,
• obudowa z tworzywa sztucznego,
• zakres pomiarowy: 5 V.

Cechy czujników indukcyjnych:

• cienkie przewody,
• prosta konstrukcja,
• często obudowa z tworzywa sztucznego,
• często osłonięte,
• zakres pomiarowy: napięcie zmienne.

Cechy urządzeń wykonawczych:

• grube przewody,
• napięcie zasilające 12 V,
• stabilna obudowa,
• często metalowa obudowa,
• zakres pomiarowy: 20 V.

Cechy zaworów elektromagnetycznych:

• grube przewody,
• napięcie zasilające 12 V,
• stabilna obudowa,
• metalowa obudowa,
• wierzchołek napięcia (napięcie indukcyjne - pik, peak) przy wyłączaniu,
• zakres pomiarowy: 50 V.

Jak ustawić oscyloskop?

Przy ustawieniu podstawowym oscyloskopu wybieramy jeden z pięciu zakresów napięcia wejściowego:

• Zakres 1: sondy lambda, napięcie stałe: 1 V,
• Zakres 2: czujniki, napięcie stałe: 5 V,
• Zakres 3: czujniki indukcyjne, napięcie zmienne,
• Zakres 4: urządzenia wykonawcze, napięcie stałe: 20 V,
• Zakres 5: zawory elektromagnetyczne, napięcie stałe: 50 V.

Ponieważ ustawienie czasu na osi x różni się w zależności od czujnika i zakresu prędkości obrotowej silnika, w ustawieniu podstawowym najlepiej ustawić jedną do dwóch sekund. Po aktywacji sygnału należy tak dopasować oś czasu, aby uzyskać obraz typowy dla danego elementu.

Gdzie szukać sygnału?

Podczas szukania przewodów sygnałowych poszczególnych części znowu można wykorzystać wspomnianą już zaletę przyrządu do pomiaru napięcia, jaką jest wysoka oporność instrumentu pomiarowego. Umożliwia to bezpieczne odczytywanie wszystkich połączeń czujników i urządzeń wykonawczych, bez ryzyka uszkodzenia elektroniki w samochodzie lub przyrządu pomiarowego.

Jakiego sygnału oczekuję?

Przy każdym diagnozowaniu usterek ważne jest, aby znać obraz oscyloskopowy prawidłowo działającej części. W elektryce pojazdów jest około 15 do 20 stale powtarzających się sygnałów, które każdy diagnosta powinien zawsze potrafić wychwycić. Dlatego też dobrym rozwiązaniem jest stworzenie własnej, małej bazy danych z obrazami prawidłowego i wadliwego działania części, które można w razie potrzeby porównać z mierzonymi sygnałami. Warto więc po każdym pomiarze wydrukować zarejestrowany sygnał i zaznaczyć na nim cechy szczególne i zanotować wskazówki. W ten sposób można szybko i łatwo stworzyć wygodne kompendium wiedzy.

Ocena sygnału na podstawie oscylogramu

Porównanie zapamiętanych lub wydrukowanych obrazów wzorcowych z obrazem aktualnie odczytywanym jest niekiedy jedynym sposobem na znalezienie usterki.

Kategoria 1: Sondy lambda

Pierwsze sondy lambda dawały się łatwo rozpoznać. Miały jeden przewód, zwykle czarny, i były połączone z masą pojazdu poprzez gwintowaną końcówkę. Przewód sygnałowy wraz z połączeniem z masą pojazdu dawał możliwości pomiarowe, jednak z czasem okazało się, że rura wydechowa w którą wkręcona jest sonda miewa kłopoty z dobrym dostarczeniem masy ze względu na korozję w miejscu przykręcenia rury wydechowej do kolektora wydechowego oraz miejscu łączenia kolektora wydechowego z głowicą. Występujące problemy  pomiarowe sprawiły, że producenci samochodów stopniowo zaczęli dodawać przewód którym dostarczana była masa pojazdu. Kolejnym powodem stworzenia czteroprzewodowej sondy była możliwość regulacji lambda za pomocą przesunięcia masowego. Umożliwia to rozróżnienie między bardzo ubogą mieszanką a wadliwą sondą lambda. Trudność polega na przeprowadzeniu rozróżnienia w zabudowanym układzie, ponieważ sond czteroprzewodowych z i bez przesunięcia masowego nie da się rozpoznać z zewnątrz. Od wprowadzenia systemu OBD wszystkie sondy lambda są czteroprzewodowe i posiadają przesunięcie masowe wynoszące 0,3 lub 0,7 V.

Sonda lambda bez przesunięcia masowego

• Ustawienie podstawowe: 1 V,
• Czas pomiaru: 1 do 2 s,

1. Ustawienie podstawowe oscyloskopu: obraz sygnału jak na ilustracji 1,
2. Przewód ujemny oscyloskopu na masie silnika,
3. Przewód dodatni na przewodzie sygnałowym sondy (zwykle czarny),
4. Obraz sygnału na ilustracji 2 pojawia się przy niezmienionej regulacji.

Ilustracja 1. Ustawienie podstawowe oscyloskopu do pomiaru sondy lambda. Napięcie 1 V, czas pomiaru 1-2 s.

Ilustracja 2. Obraz sygnału odpowiadający sondzie bez przesunięcia masowego.

Sonda lambda z przesunięciem masowym

• Ustawienie podstawowe: 1 V,
• Czas pomiaru: 1 do 2 s,

1. Ustawienie podstawowe oscyloskopu: obraz sygnału jak na ilustracji 1,
2. Przewód ujemny oscyloskopu na masie silnika,
3. Przewód dodatni na kablu sygnałowym sondy (zwykle czarny),
4. Jeżeli sonda jest zimna lub regulująca, pojawiają się obrazy sygnałów przedstawione na ilustracjach 3 i 4. Zimną sondę przedstawia ilustracja 3, napięcie odniesienia sterownika wynosi przy tym 0,75 V. Regulującą sondę lambda przedstawia ilustracja 4,
5. Jeżeli sonda reguluje w zakresie ponad 1 V, to jest to sonda z przesunięciem masowym, przewód ujemny przyrządu pomiarowego musi być umieszczony na masie sondy (zwykle szara), a nie na masie silnika czy samochodu.

Ilustracja 3. Zimna sondę lambda. Napięcie odniesienia sterownika wynosi przy tym 0,75 V.

Ilustracja 4. Sygnał regulującej sondy lambda.

Następujący obraz sygnału odpowiada sondzie bez przesunięcia masowego (ilustracja 2).

Kategoria 2: czujniki (np. potencjometr)

• Ustawienie podstawowe: 5 V,
• Czas pomiaru: 1 do 2 s,

1. Ustawienie podstawowe oscyloskopu: obraz sygnału na ilustracji 5,
2. Przewód ujemny oscyloskopu na masie silnika,
3. Przewód dodatni: Odczytanie wszystkich przewodów czujnika,
4. Jeden przewód przewodzi sygnał przedstawiony na ilustracji 6.

Ilustracja 5. Ustawienie podstawowe oscyloskopu do pomiaru czujnika.

Ilustracja 6. Pomiar czujnika w którym jeden przewód przewodzi sygnał przedstawiony na ilustracji.

Kategoria 3: sygnały indukcyjne

• Ustawienie podstawowe: napięcie zmienne,
• Czas pomiaru: 1 do 2 s,

1. Ustawienie podstawowe oscyloskopu: obraz sygnału na ilustracji 7,
2. Przewód ujemny oscyloskopu na masie silnika/masie pojazdu,
3. Poszukiwanie sygnału przez odczytywanie wszystkich przewodów czujnika indukcyjnego za pomocą przewodu dodatniego ,
4. Obraz sygnału jak na ilustracji 8,
5. Zmiana ustawienia czasu, aż do osiągnięcia dającego się ocenić sygnału, jak na ilustracji 9.

Ilustracja 7. Ustawienie podstawowe oscyloskopu do pomiaru sygnału indukcyjnego.

Ilustracja 8. Odczyt przykładowego sygnału indukcyjnego.

Ilustracja 9. Po zmianie podstawy czasu z 2 s. do 50 ms odczytać można konkretny sygnał.

Kategoria 4: urządzenia wykonawcze

• Ustawienie podstawowe: 20 V,
• Czas pomiaru: 1 do 2 s,

1. Ustawienie podstawowe oscyloskopu: obraz sygnału jak na ilustracji 10,
2. Przewód ujemny oscyloskopu na masie pojazdu,
3. Przewód dodatni na przewodzie urządzenia wykonawczego,
4. Przy pracującym silniku strona wtyczki wskazuje ciągle 12 V, druga strona pokazuje obraz sygnału jak na ilustracji 11,
5. Aby osiągnąć dający się ocenić sygnał, należy zmienić ustawienie czasu,
6. W ten sposób otrzymuje się obrazy sygnałów jak na ilustracjach 12 i 13.

Ilustracja 10. Ustawienie podstawowe oscyloskopu do pomiaru urządzenia wykonawczego.

Ilustracja 11. Odczyt przykładowego sygnału urządzenia wykonawczego.

Ilustracja 12, 13. Po przestawieniu podstawy czasu z 2 sekund na 50 ms sygnał okazuje się być czytelny.

Kategoria 5: zawory elektromagnetyczne

• Ustawienie podstawowe: 50 V,
• Czas pomiaru: 1 do 2 s,

1. Ustawienie podstawowe oscyloskopu: obraz sygnału jak na ilustracji 14,
2. Przewód ujemny oscyloskopu na masie pojazdu,
3. Przewód dodatni na przewodzie zaworu elektromagnetycznego,
4. Przy pracującym silniku strona wtyczki wskazuje ciągle 12 V, druga strona pokazuje obraz sygnału jak na ilustracji 15,
5. Po zmianie ustawienia czasu otrzymuje się sygnał jak na ilustracji 16, który można ocenić.

Ilustracja 14. Ustawienie podstawowe oscyloskopu do pomiaru zaworów elektromagnetycznych. Napięcie 50 V, podstawa czasu 2 s.

Ilustracja 15. Przykładowy przebieg sygnały pracy wtryskiwacza w silniku benzynowym z nieprawidłowo ustawioną podstawa czasu.

Ilustracja 16. Wykres pracy wtryskiwacza ze zmniejszoną podstawą czasu pozwala na odczytanie informacji, ze wtryskiwacz pracuje prawidłowo (lub nie).

Prawidłowe i nieprawidłowe przebiegi

Poniżej przedstawiamy prawidłowe i nieprawidłowe charakterystyki przebiegów napięcia podczas kontroli oscyloskopem.

Czujnik skoków napięcia

Czujnik indukcyjny na wale korbowym

Czujnik indukcyjny w rozdzielaczu zapłonu

Czujnik indukcyjny układu ABS

Potencjometr
 

Czujnik ciśnienia w rurze ssącej (map sensor)

Masowy przepływomierz powietrza
 

Czujnik temperatury
 

Sygnał wtrysku paliwa (MPI)

Ilustracja 40. Sygnał wtrysku paliwa: wielopunktowy wtrysk paliwa - wykres napięcia sterującego wtryskiwaczem w układzie wielopunktowego wtrysku paliwa jest prawidłowy.

Ilustracja 41. Sygnał wtrysku paliwa: wielopunktowy wtrysk paliwa - sygnał wtrysku jest zniekształcony przez uszkodzenie wyjścia z jednostki sterującej. Skutkuje to unieruchomieniem silnika.

Sygnał wtrysku paliwa (Multec - Opel)

Ilustracja 42. Sygnał wtrysku paliwa taktowany: Opel Multec - prawidłowy przebieg taktowanego zaworu wtryskowego (Multec z ograniczeniem prądowym),

Ilustracja 43. Sygnał wtrysku paliwa taktowany: Opel Multec -sygnał wtrysku jest zniekształcony wskutek uszkodzenia wyjścia z jednostki sterującej. Silnik jest unieruchomiony na biegu jałowym.

Regulacja biegu jałowego

Ilustracja 44. Regulacja biegu jałowego: nastawnik - jednostka sterująca otwiera maksymalnie regulator biegu jałowego, ale obroty są przy tym niezmienione. Przyczyną tego są nagary pojawiające się w nastawniku lub w przewodach sterujących i dyszach.

Czujnik prędkości

Odłączanie prądu spoczynkowego