Ši atvejo analizė kilo Pico Automotive forume.
Neseniai manęs paprašė apžiūrėti BMW 330e (F30) su užsidegusia variklio gedimo lempute. Nuskaičius sistemas buvo įrašyti šie gedimo kodai:
- DTC 135808 Kintamo vožtuvų valdymo padėties jutiklis „Netinkamas veikimas“
- DTC 135B11 Kintamo vožtuvų valdymo variklis „Grandinės nutrūkimas laiduose, V fazė“
Atkreipkite dėmesį, kad tai Bosch gedimo kodai ir jų aprašymai; BMW aprašyme kalbama apie Valvetronic vykdiklį / servovariklį.
Sutelkiant dėmesį į DTC 135B11, tai buvo puiki proga prieš tolesnę diagnostiką panaudoti MT03A variklių ir miliomų testerį . Rezultatai pateikti žemiau:
Aukščiau pateikti bandymo rezultatai rodo apvijų disbalansą Valvetronic vykdiklyje, tačiau ne tai, ką teigia gedimo kodas: „Grandinės nutrūkimas laiduose, V fazė“.
Perėjęs prie tiesioginių duomenų, žemiau galėjau patvirtinti, kad Valvetronic vykdikliui nesiunčiama jokia komanda ir jis nejuda – abu parametrai užstrigę ties 254°.
Labai greitaiperėjau prie Valvetronic vykdiklio padėties jutiklių signalų, siunčiamų atgal į PCM, tikrinimo. Atkreipkite dėmesį: toliau pateiktos raidės nurodo signalinių laidų spalvas, matuotas ties Valvetronic vykdikliu.
U: mėlynas
B: juodas
Y: geltonas
W: baltas
YR: geltonas su raudona juostele
YW: geltonas su balta juostele
YU: geltonas su mėlyna juostele
Žvelgiant į toliau pateiktą elektros schemą (ALLDATA ir BMW dėka), man kelia abejonių beveik 5 V įtampa juodame laide, nes galiausiai jis per PCM (DME) 16 kontaktą jungiasi į masę.
Štai ir viskas: tolesnės diagnostikos nebuvo, nes baigėsi laikas, ir šis iššūkis nuo tada man vis sukasi galvoje. Kodėl Valvetronic variklis nepajudėjo? Ar jis užsiblokavęs? Ar PCM veikia avariniu (fail-safe) režimu? Ar tai mechaninė, ar elektrinė problema? Gal kaltas PCM? Kodėl juodame laide 5 V?
Tikiuosi kada nors prie šio automobilio grįžti, o kol kas svarsčiau, kaip būčiau galėjęs to imtis kitaip? Sistemos išmanymas čia tampa itin svarbus, o kadangi minėtos sistemos aš gerai neišmaniau, būtent nuo čia prasidėjo mano tyrinėjimai.
Šiame forumo įrašeRoman paskelbė puikią signalo formą (M5 bazinis nustatymas, B1 – 3 vožtuvų pakėlimo variklio Holo jutiklių pavyzdys) su išradingais matematiniais skaičiavimais, leidžiančiais nustatyti Valvetronic variklio sukimosi greitį ir kryptį.
Turėdami visą šią informaciją galime įvertinti Valvetronic veikimą, tačiau Roman kelia klausimą:
“Kaip iš šių Holo jutiklių aprašyti variklio padėtį – kad turėčiau grafiką, kuris kyla ir leidžiasi vykstant vožtuvų pakėlimo reguliavimui, varikliui veikiant tuščiąja eiga?
Dažnis nusako greitį, fazė – kryptį, bet nežinau, kaip tai sujungti su impulsų skaičiavimu, kurio reikėtų padėčiai grafike (kaip matematiniam kanalui) aprašyti.“
Štai tai privertė mane susimąstyti! Prieš toliau tiriant žinomai tvarkingą automobilį (su Valvetronic 3), labai padėjo šie forumo įrašai, leidę prisiminti beščiotkinius nuolatinės srovės variklius (BLDC), nuolatinių magnetų sinchroninius variklius (PMSM), BMW Valvetronic ir enkoderius.
- BMW Valvetronic (N13) topic21932.html
- BLDC viewtopic.php?p=100521#p100521
- PMSM topic22767.html
- Enkoderiai ir kvadratūrinis dekoderis topic22719.html
Prieš tęsdamas noriu labai padėkoti Pico James, maloniai paskolinusiam savo 2019 m. BMW 320i (F31) (variklio kodas B48 B20A) su Valvetronic 3 sistema, kurioje padėties jutikliai integruoti į patį Valvetronic vykdiklį / servovariklį.
Naudodami 8 kanalų PicoScope 4823, toliau pateiktame vaizdo įraše parodome, kaip vienu metu fiksuojame nuoseklius duomenis iš diagnostikos skaitytuvo ir neapdorotus signalus iš Valvetronic grandinių, kad nustatytume ryšį tarp gautų signalų ir Valvetronic pasukimo laipsnių:https://www.youtube.com/embed/x-T6SXL9mvk?feature=oembed&enablejsapi=1&origin=https://safe.txmblr.com&wmode=opaque
Žemiau pateikta signalo forma iš minėto vaizdo įrašo, kurioje Valvetronic variklio ir vykdiklio padėties signalai užfiksuoti nuo: Variklio užvedimo > tuščiosios eigos > variklio išjungimo > Valvetronic atstatymo.
Kanalai nuo A iki E aukščiau yra 5 Holo efekto padėties jutikliai, o kanalai F, G ir H fiksuoja srovę kiekvienoje trifazio Valvetronic variklio fazėje.
Tad kodėl trifaziam varikliui reikia 5 Holo efekto jutiklių?
Puikus klausimas, kuris ir mane buvo suklaidinęs, kol priartinau vaizdą ir supratau, kad trys iš šių jutiklių nustato Valvetronic variklio rotoriaus padėtį. Likusieji du sudaro enkoderį, nustatantį Valvetronic vykdiklio ekscentrinio veleno (atsakingo už vožtuvų pakėlimą) padėtį.
Kaip atskirti, kuris Holo efekto jutiklis kuriam skirtas?
Toliau pateiktame paveikslėlyje matome, kad rotoriaus padėties Holo efekto jutiklių dažnis yra lygus kiekvienos fazės srovės dažniui. Atkreipkite dėmesį, kad didžiausia fazės srovė sutampa su Holo efekto padėties jutiklio „aukšta būsena“ (5 V), o mažiausia – su „žema būsena“ (0,7 V) šiame etape Valvetronic veikimo. Čia turime tris Holo efekto jutiklius, kurių būsenos per vieną rotoriaus apsisukimą gali pasikeisti iš aukštos į žemą (3 jutikliai, 6 būsenos), taigi gaunama 6 žingsnių komutacija.
Likusieji du Holo efekto jutikliai sudaro enkoderį , skirtą tiksliai nustatyti Valvetronic ekscentrinio veleno padėtį. Atkreipkite dėmesį, kad jų dažnis ir fazių santykis visiškai skiriasi nuo rotoriaus padėties jutiklių. Šie jutikliai per vieną rotoriaus apsisukimą duoda šešis impulsus, taip pagerindami ekscentrinio veleno padėties matavimo skiriamąją gebą.
Šiame etape reikia elgtis atsargiai dėl impulsų skaičiaus vienam ekscentrinio veleno apsisukimui (rotoriaus atžvilgiu), nes pirmiausia turime nustatyti šių dviejų mazgų tarpusavio ryšį.
Tad kaip apskaičiuoti enkoderio impulsų skaičių vienam ekscentrinio veleno apsisukimui?
Viskas prasideda nuo variklio sukimosi ir yra aprašyta darbe, kurį atlikome šiame įraše.
Apibendrinant, dariau prielaidą, kad mūsų Valvetronic variklyje yra 4 polių rotorius (tai labai drąsi prielaida!).
Daugiklis, reikalingas ryšiui tarp elektrinių sukimosi laipsnių (fazių ciklų) ir mechaninių sukimosi laipsnių nustatyti, skaičiuojamas taip:
Daugiklis = rotoriaus polių skaičius / 2
Taigi, darant prielaidą, kad mūsų Valvetronic variklyje yra 4 polių rotorius (1 pora šiaurinių ir 1 pora pietinių polių).
Rotoriaus polių skaičius = 4 / 2 = 2.
2 yra daugiklis tarp elektrinių ciklų ir mechaninių sukimosi laipsnių, kai rotorius turi 4 polius.
Kitaip tariant, esant 4 polių rotoriui, kad jis apsisuktų vieną kartą, reikia 2 elektrinių ciklų.
Grįžkime prie vaizdo įrašo: jo pabaigoje osciloskopo įraše matėme, kaip išjungus variklį (Valvetronic atstatymas) ekscentrinio veleno „faktinė“ reikšmė perbėgo nuo 7,3° iki 253,9°. 253,9 – 7,3 = 246,6° ekscentrinio veleno pasukimas.
Turint omenyje šią pasukimo reikšmę (246,6°), tarp Valvetronic variklio rotoriaus ir ekscentrinio veleno turi būti kažkokia reduktoriaus pavara, nes aukščiau pateiktoje signalo formoje (žr. 6 ir 7 paveikslėlius) degimo išjungimo / atstatymo metu matyti, kad mūsų rotorius (su 2 elektriniais ciklais per apsisukimą) apsisuka daug kartų, palyginti su ekscentriniu velenu (246,6°).
Peržiūrėjęs BMW techninę literatūrą radau tokią informaciją:
„Į servovariklį integruoti 5 Holo efekto jutikliai, kuriuos DME maitina 5 V įtampa. Jutiklių sistema perduoda 6° vykdiklio pasukimo kampo skiriamąją gebą, o tai dėl perdavimo santykių”
Ši informacija atskleidė tikrą auksą 6° ir 0,25 mm! Kodėl / kaip?
Kad pasiektume 6° ekscentrinio veleno pasukimo skiriamąją gebą, iš enkoderio reikia 60 impulsų.
360° ekscentrinio veleno pasukimo / 60 impulsų = 6° skiriamoji geba
Žinodami, kad vienas Valvetronic variklio rotoriaus apsisukimas atitinka 6 enkoderio impulsus, gauname, kad rotorius turi apsisukti 10 kartų, kad ekscentrinis velenas apsisuktų vieną kartą (susidarytų 60 enkoderio impulsų). Vadinasi, perdavimo santykis yra 10:1.
Naudingas patarimas apie enkoderius
Nors iš enkoderio turime aiškų impulsų skaičių, tyrinėdamas toliau radau tokį vertingą informacijos grūdą:
„Kai reikia didesnės skiriamosios gebos, skaitiklis gali skaičiuoti vieno kanalo kvadratūrinio enkoderio impulsų sekos kylančiuosius ir krintančiuosius frontus – taip impulsų skaičius per apsisukimą padvigubėja (x2). Skaičiuojant abiejų kanalų (B ir D) kylančiuosius ir krintančiuosius frontus, impulsų skaičius per apsisukimą padidėja keturis kartus (x4). Šis metodas vadinamas interpoliacija ir priklauso nuo to, kaip signalą dekoduoja PCM“
Taigi žinia tokia: nedarykite prielaidos, kad PCM skaičiuoja tik impulsus – jis gali skaičiuoti ir frontus!
Tad kaip šias reikšmes paversti vožtuvų pakėlimu?
Kadangi variklio užvedimo / išjungimo sekos metu užfiksavome kiekvieną rotoriaus apsisukimą kartu su ekscentrinio veleno reikšmėmis iš nuosekliųjų duomenų, turėtume sugebėti šiuos dalykus susieti ir nustatyti ekscentrinio veleno pasisukimo laipsnius, o galiausiai – ir vožtuvų pakėlimą.
Naudodami kvadratūrinį dekoderį mūsų enkoderiui (ekscentrinio veleno padėties jutiklių sistemai), galime pasitelkti dekoderio lentelės „Cumulative“ (bendrą rotoriaus apsisukimų skaičių) reikšmę kartu su nuosekliaisiais duomenimis ir taip patvirtinti rotoriaus bei ekscentrinio veleno perdavimo santykį. Apie mūsų kvadratūrinį dekoderį skaitykite Ben įraše čia.
Žemiau pateikti mūsų kvadratūrinio dekoderio nustatymai, kuriuose „Display settings“ nurodėme grąžinti „Displacement“ (poslinkį), remiantis 60 impulsų vienam ekscentrinio veleno apsisukimui. Atkreipkite dėmesį, kad pasirinkta „Decode between time rulers“ (dekoduoti tarp laiko žymeklių), kad būtų dekoduojamas tik rotoriaus poslinkis ekscentriniam velenui sukantis iki 7,3° (variklis išjungtas) ir nuo 7,3° iki 253,9° (Valvetronic atstatymo pasukimas 246,6°).
Straipsnis išverstas iš Pico Technology bibliotekos su gamintojo leidimu. Originalas: picoauto.com. PicoScope įrangą rasite mūsų kataloge.