Signalanalyse

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Rechtecksignale Rechtecksignale entstehen grundsätzlich durch das Ein- und Ausschalten einer Spannung mittels Halbleiterbausteinen wie z. B. Bipolar- oder MOSFET-Transistoren. Je nach Qualität der Schaltungstechnik können saubere Rechtecksignale erzeugt werden. Werden die „Rechtecksignale“ mit verschiedenen Komponenten belastet wie z. B. Spulen, Widerstände, Kapazitäten oder einer Mischung aus diesen, kann das Rechtecksignal seine ideale Form verlieren. Betrachten Sie ein Einspritzsignal welches ursprünglich mit einem sauberen Rechtecksignal angesteuert wird und was die Wicklung des Einspritzventils daraus macht! Ist an der Rechteckquelle eine Leitung angeschlossen, die eine gewisse Induktivität und eine Leitungskapazität gegenüber z.B. Masse besitzt, so kommt es zu Spannungsüberhöhungen wie im nebenstehenden Bild zu sehen ist. Die Höhe der Spannungs-spitze und die Intensität der Schwingung sind auch hier abhängig von der Induktivität der Leitung, also Durch-messer und Länge sowie der Kapazität, bei dem der Abstand zu benachbarten Leitungen oder Masse eine Rolle spielt, sowie die Anstiegsgeschwindigkeit der Spannung am Signal. Treten ausschließlich Spannungsüberhöhungen (Spannungsspitzen) am Rechtecksignal auf, handelt es sich um angeschlossene Induktivitäten wie z.B. Spulen oder Leitungen. Gedämpfte Schwingvorgänge entstehen immer wenn Kapazitäten und Induktivitäten gemeinsam an einem Vorgang beteiligt sind. Diese Effekte können oft bei der Messung mit dem Oszilloskop am Bordnetz beobachtet werden. Massefehler In einigen Fällen lässt sich das Signal nicht sauber auf dem Oszilloskop darstellen. Die Ursache hierfür ist meist eine fehlende, nicht korrekte oder falsche Masseverbin-dung bei der Messung über die Messleitungen. Wird bei der Messung das Signal „verrauscht“ dargestellt, handelt es sich meist um eine schlechte Masse-verbindung. Die fehlende Masse kann sowohl auf der Generatorseite (Quelle), sowie das Fehlen der Masse auf der

Sensoren AMR-Raddrehzahlsensor

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Hinweis: Speziell zur Prüfung von aktiven und passiven Sensoren bietet Continental den ATE Sensortester AST an. Das Gerät erkennt automatisch welcher Radsensor eingebaut ist und ob dieser defekt oder i. O. ist. Magnetische Sensorräder und ATE ESP Sensoren sind prüfbar. In der Fremdsensor-funktion lassen sich eine Vielzahl von aktiven Sensoren aus dem Fahrwerks und Motorbereich prüfen. Vorraus-setzung dafür ist das der Anwender sich die nötigen Informationen z. B. Spannungsversorgung, Steckerbelegung, Ausgangssignal und Grenzwerte besorgt. Permanent vorliegende Defekte werden mit dem Gerät sofort erkannt, alle Störungen die während der Fahrt oder erst beim Motorlauf auftreten kann der AST nicht erfassen, hier sind weitere Prüfungen z. B. mit Oszilloskop erforderlich.

Normalbild, wenn Sensor i.O.

Ruheposition, keine Raddrehzahl Sensor „sendet“ ca. alle 150�180ms ein Datenprotokoll

Sensoren AMR-Raddrehzahlsensor

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Fehlerbild, wenn Geberrad verschmutzt oder beschädigt Bei Raddrehzahl: Sensor ok, kann aber einige Stellen am Geberrad aufgrund eines zu schwachen, gestörten Magnetfeldes nicht erkennen. Mögliche Ursachen: Beschädigtes Geberrad, Metallspäne am Geberrad

Fehlerbild, wenn Geberrad verschmutzt oder beschädigt Bei Raddrehzahl: Sensor ok, Fehler wie oben. Blau: Referenzsignal (Gutbild) Gelb: Fehler am Geberrad Mögliche Ursachen: Metallspan am magnetischen Geberrad

Elektromechanische Komponenten/Aktoren Magnetventil-Injektor

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Spannungsverlauf Stromverlauf Strom- und Spannungsverlauf bei Leerlaufdrehzahl einer Hauptein-spritzung.

Anzugsstrom hat den Spitzen-wert erreicht, Spannung wird auf 12V abgesenkt.

Magnetventil komplett geöffnet

Haltestrom

Öffnen des Ventils Schließen des Ventils

Spannungsverlauf Stromverlauf Ursache für den zackigen Stromverlauf sind Ein- und Ausschaltvorgänge der Transis-toren, die den Strom auf einen „Mittelwert“ regeln. Bereits beim „Öffnen des Ventils“ werden geringe Mengen Kraftstoff eingespritzt (Voreinspritzung). Wird die Einspritzzeit verlängert (Haupteinspritzung), wird der Strom auf einen niedrigeren Wert abgesenkt (Haltestrom).

Strom-/Spannungsverlauf am Magnetventil-Injektor Audi A8, 4,0l, Bj. 2004

Zündsysteme

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Zündsysteme - Einzelfunkenzündspule

Zündspule

Zündkerze

Schalttransistor Endstufe

Zeitgleicher primär- und sekundärer Spannungsverlauf eines Zünd-impulses einer Einzelfunkenzünd-spule. Messpunkte siehe oben

Primärsignale lassen sich in der Regel einfacher messen aus Gründen der Zugänglichkeit als Sekundärsignale bei denen spezielle Adapter benötigt werden. Sekundärseitig wird die Spannung kapazitiv mit einem Adapter an der Zündspule abgenommen was ausreichend für das Signalbild bzw. die Signalform ist, jedoch nicht für genaue Spannungsmessungen. In den meisten Fällen ist das Primärsignalbild für die Diagnose am Zündsystem ausreichend da sich „Bewegungen“ auf der Sekundärseite, rückwirkend auf die Primärseite auswirken. Nachfolgend eine prinzipielle Darstellung der Ansteuerung einer Einzelfunkenzündspule, einschließlich der Messpunkte, an denen mit einem Oszilloskop gemessen werden kann.

Primärspannungsverlauf (Grün) 50V/Div 1ms MP 1 Sekundärspannungsverlauf (Gelb) 1kV/Div 1ms MP 2 (Spannung wurde direkt an der Zündleitung gemessen – keine kapazitive Messung!)

Zündsysteme

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Signalverlauf auf der Primärseite einer Einzelfunkenzündspule in einem BMW-Modell Erkennbar in der rechten Hälfte der Brennspannungslinie sind „Gemischturbulenzen“. Diese treten vereinzelt auf und wirken sich nicht spürbar auf den Motorlauf aus.

Signalverlauf auf der Primär- und Sekundärseite einer Einzelfunkenzündspule in einem BMW-Modell Das Sekundärsignal (ge) wurde mit einem Hochspannungstast-kopf direkt an der Zündleitung abgenommen, das Primärsignal (gn) an der ZS Klemme 1.

Sekundärspannung

Primärspannung

- 600V

- 1500V

- 500V

+ 30V

+ 13V

- 13kV

+ 13V

0V

400–500V

Zündsysteme - Einzelfunkenzündspule - Primärbild

CAN-Bus

214

CAN-H

CAN-L

1V/Div 1ms/Div

0 0

1V/Div 100µs/Div 1V/Div 100µs/Div

1V/Div 40µs/Div 1V/Div 100µs/Div

Widerstand in der CAN-H Leitung zwischen zwei Modulen

Hinweis: Siehe Erklärungen nächste Seite

1V/Div 4µs/Div

CAN-Bus

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Unterbrechung in der CAN-H und der CAN-L Leitung Unterbrechung einer CAN-H Leitung Unterbrechung einer CAN-L Leitung

Hinweis: Signalformen können je nach Auslegung des Bussystems, wie z.B. der Anzahl und der Art der verwendeten Komponenten (Module etc.) geringfügig abweichen. Als Bezugspunkt beider Kanäle bei der Messung wurde „Karosseriemasse“ gewählt.

1V/Div 2ms/Div

1V/Div 100µs/Div

1V/Div 20µs/Div 1V/Div 40µs/Div

1V/Div 40µs/Div

1V/Div 100µs/Div

CAN-Bus

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1V/Div 100µs/Div

1V/Div 40µs/Div

1V/Div 10µs/Div

Leitungen (CAN-H und CAN-L) vertauscht an einem CAN-Modul Eine Vertauschung der beiden CAN-H und CAN-L Leitungen an einem Modul verursacht nebenstehendes Signalbild auf dem Oszilloskop. Deutlich ist die „Drehung“ des Signalpegels beider Signale zu erkennen. CAN-H = Grün CAN-L = Gelb 0-Linie/Oszi = Blau

Hinweis: Je nach Anzahl angeschlossener CAN-Bus Module, Busaktivität und Sendeaktivität des Fehlermoduls, kann nicht immer sofort dieser Fehler mit dem Oszilloskop erkannt werden. Empfehlenswert ist zu Beginn der Messung eine Zeiteinstellung von etwa 0,5ms – 1ms am Oszilloskop.