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N.º 5-2015www.iberequipe.com

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NOTA TÉCNICADiagnóstico com Osciloscópio

INTRODUÇÃO

Os osciloscópios são usados intensivamente no diagnóstico pela simples razão que economizam tempo e dinheiro. O objectivo deste boletim técnico é fornecer algumas indicações para ajudá-lo a usar o seu osciloscópio mais eficazmente, para que economize mais tempo e dinheiro.

Quando se usa o osciloscópio para testar um componente, existe sempre a opção de efectuar uma medição de tensão ou verificar a curva de onda de corrente usando uma pinça amperimétrica.

Ao efectuar medições de tensão temos sempre que pensar onde devemos medir o sinal, porque a tensão pode ser diferente nas diferentes zonas do mesmo circuito. Uma regra simples é quando medimos sensores (ex: árvore de cames ou cambota), devemos fazer essa medição o mais próximo da ECU e quando medimos actuadores (ex: injectores e motores da borboleta) devemos medir o mais perto possível do actuador.

A razão que está pode detrás disto é que quando olhamos para um sensor como o da árvore de cames, o que conta é o sinal que a ECU lê. O sensor pode estar a funcionar, mas se o problema está dentro da cablagem elétrica, a ECU pode não receber o sinal. Do mesmo modo, quando a ECU está a enviar um sinal para controlar um actuador (tal como um injector), também deve verificar o sinal perto do componente.

Enquanto que a regra acima faz sentido em teoria, normalmente falha na prática. Em muitos casos o acesso mais fácil é tomado como prioritário e por isso tentamos efectuar a medição onde é mais rápido e fácil em vez de efectuarmos a medição na localização ideal. O seu instinto é sempre economizar tempo e dinheiro.

Enquanto que a tensão pode variar ao longo de um circuito em série, a corrente não varia, e por isso tem mais opções no local para medir a corrente (Figura 1). Se testarmos um injector, por exemplo, existe a tendência de medir a corrente no injector mesmo que isto signifique despender tempo removendo coberturas para aceder a um fio.

Diagnóstico na Caixa de Fusíveis

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Figura 1: Corrente e tensões num circuito de injector

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Uma boa opção é medir normalmente a corrente na caixa de fusíveis usando uma pinça amperimétrica onde terá um melhor acesso melhor a diversos circuitos no mesmo local (Figura 2). Com um pouco de experiência pode às vezes diagnosticar um veículo (ou confirmar um código de falha de um equipamento de diagnóstico) sem mesmo abrir o capô ou tampa da mala.

No entanto existem algumas limitações quando se mede a corrente da caixa de fusíveis. A primeira é que esta medição irá apenas funcionar para componentes que consomem uma corrente significativa, que por sua vez a limita a actuadores tais como bombas de combustível, injectores e ignição. Não irá trabalhar na maioria dos sensores, e por isso estes necessitam de teste de tensão.

A segunda limitação é que enquanto a etiqueta para um fusível poderá indicar “injectores”, às vezes significa “injectores e mais outras coisas”. Para minimizar a possibilidade de confusão devido a multiplos circuitos no mesmo fusivel, aconselhamos sempre iniciar a medição com uma base de tempo de 20 ms/div ao longo do ecrã do PC. Isto assegura que existe tempo suficiente para observar e concluir um ciclo de motor a uma velocidade de ralenti normal.

Às vezes quando temos mais do que um circuito num fusível pode causar complicações no entendimento do sinal, mas em outras ocasiões pode também ajudar. Alguns Toyotas, por exemplo, partilham um fusível para injectores e ignição e isso permite visualizar todos os injectores e bobines de ignição a activarem através da medição com a sonda apenas numa localização. Se reflectirmos bem, faz sentido do ponto de vista do dono do veículo. Não existe vantagem para o cliente ter fusíveis separados para os injectores e bobines de ignição: se ambos os fusíveis queimam, o motor pára.

Vamos olhar para alguns exemplos retirados de um Audi A8 com um motor 4.2 L V8 (gasolina). Para além do osciloscópio, necessitará de uma pinça amperimétrica de “amps baixos” e uma extensão de fusível. O valor do fusível que remover para inserir na extensão de fusível, fornece uma boa pista de qual a faixa a configurar no osciloscópio para medir (se remover um fusível de 20 A, configure o osciloscópio para medir 20 A).

Figura 2: pinça amperimétrica de 60 A a ser usada com extensão de fusível. (o assistente de diagnóstico é opcional)


CIRCUITO DO AQUECEDOR DO SENSOR LAMBDA (OXIGÉNIO)

A maioria dos sensores lambda modernos possuem circuitos de aquecimento para que consigam rapidamente atingir a temperatura de funcionamento. Na nossa experiência, problemas com o circuito do aquecedor são tão comuns como aqueles existentes no próprio sensor.

Os sensores lambda, devido à sua localização no sistema de escape, são muito dificeis de alcançar, e por isso é mais rápido (e mais confortável) medir o sinal no compartimento do passageiro.

O circuito do aquecedor neste exemplo é muito normal, no qual a ECU controla a quantidade de aquecimento através da comutação rápida do ligar e desligar o aquecedor. Quanto mais tempo estiver ligado, maior o aquecimento que conseguimos. Assim que o motor começa a trabalhar, o pico de corrente salta para cerca de 6 amps e se fizer o zoom pode ver que o aquecedor está mais vezes ligado do que desligado. Após mais ou menos 30 segundos o sensor já aqueceu e a corrente desce um pouco, para cerca de 4 A. Isto deve-se porque, quando o elemento de aquecimento está quente, o mesmo tem uma resistência maior de quando está frio (o mesmo que uma lâmpada de luz: quando estão frias consomem mais corrente e por isso fundem quando são ligadas). Ao mesmo tempo, o ciclo de trabalho do sinal de comutação foi alterado e o aquecedor está agora desligado durante mais tempo do que está ligado.

Neste Audi é necessário algum cuidado a efectuar este teste porque o mesmo fusível alimenta dois circuitos de aquecedor. Se olharmos atentamente na curva de onda pode ver zonas onde apenas um dos circuitos do aquecedor está ligado dando uma leitura aproximada de 2 A.

Figura 3: Curva de onda do sensor lambda



INJECTORES

A maior vantagem de testar injectores através da caixa de fusíveis é que podemos ver e comparar todos aos mesmo tempo: um verdadeiro economizador de tempo num V8 ou V12.

Como queremos ver pelo menos um ciclo de motor completo (duas rotações do motor, todos os injectores activam), nós escolhemos uma base de tempo de 20 ms/div. É bastante óbvio que este veículo tem ignição apenas em sete cilindros, mas devemos ter atenção antes de tirar quaisquer conclusões. Normalmente, se uma ECU detecta uma falha de ignição, irá desactivar o injector do cilindro que tem o problema para salvaguardar o catalisador de ser danificado por causa de combustível não queimado.

Se visualizar uma curva de onda como esta, tente capturar outra logo a seguir que o motor seja ligado. A ECU não vai desactivar o injector até que tenha detectado uma falha de ignição, o que normalmente demora vários segundos. Se conseguir visualizar todos os oito injectores mas depois um desaparece, é muito provável que a ECU esteja a desactivar o cilindro. Isto pode levar a suspeitar que exista um problema de ignição ou um problema mecânico. Felizmente, ambos os problemas podem ser testados usando uma pinça amperimétrica como será descrito mais à frente neste artigo. Neste caso o veículo não tem actualmente qualquer problema, por isso o injector foi desligado para mostrar a curva de onda de uma forma educacional.

Assim como um erro grave de um injector a não activar, vale a pena efectuar o zoom em cada momento do injector para procurar mais problemas, comparando a curva de onda de cada um para ver se estão idênticas. A curva de onda abaixo é o resultado desse zoom: a queda na curva de onda mostra o momento que a solenoide (agulha) dentro do injector move e o combustível começa a ser injectado. Se isto está em falta num injector, é normalmente um sinal que o injector está preso em aberto ou em fechado. Também vale apena verificar se esta queda acontece no mesmo momento para cada injector. Se for muito cedo (normalmente uma mola fraca no injector) então será injectado muito combustível; se for muito tarde (injector preso) então será injectado pouco combustível.

Tal como a sincronização do movimento da agulha, verifique se a amplitude da corrente está aproximadamente igual para cada injector, porque se um injector está a consumir mais corrente a sua bobine pode estar a ter problemas. Verifique também se a duração do tempo é aproximadamente a mesma para cada injector. Se a duração de um injector é superior ou inferior que os outros então a ECU está a tentar compensar a falta de potência desse cilindro, e por isso necessita de saber a razão porque isto está a acontecer.


Figura 4: Curva de onda dos injectores


IGNIÇÃO

A verificação da ignição neste veículo é muito semelhante ao teste dos injectores porque este motor possui uma bobine por cada cilindro (Bobine na Vêla). Novamente, como podemos ver a ignição de todos os cilindros na mesma curva de onda, teremos de os comparar para procurar quaisquer diferenças.

Este veículo aparenta ser um daqueles onde o fusível marcado “ignição” é realmente para as “bobines de ignição e mais outras coisas”. Neste caso mostra um valor baixo (500 mA) e picos rápidos (2 kHz) na corrente que produzem uma curva de onda com aparência ruidosa.

Aqui a abordagem correcta é verificar o esquema eléctrico para ver o que está a causar estes picos, mas nesta ocasião decidimos continuar porque mesmo assim ainda temos uma visualização clara e suficiente de cada evento de ignição para assumir que cada bobine de ignição estava a disparar. Dentro do software da PicoScope pode sempre ligar o filtro passa-baixo para remover tais ruídos se incomodarem.


Figura 4: Curva de onda da ignição


BOMBA DE COMBUSTÍVEL

A bomba de combustível é outro componente onde o acesso é normalmente difícil. A troca de uma bomba de combustível baseada num diagnóstico errado pode arruinar completamente o seu dia. Novamente, se efectuar a medição na caixa de fusíveis, inicie com 20 ms/div e depois faça o zoom ou altere a base de tempo para que visualize a curva de onda como está mostrada.

Queremos verificar duas coisas nesta curva de onda. Primeiro é a corrente média, que neste caso é cerca de 5.5 amps. Este é o valor que normalmente é medido se usar um multímetro para medir a corrente. Se suspeitar de problemas com a bomba de combustível, muitas fontes de dados fornecem correntes típicas para uma determinada aplicação. Se a corrente está fora da faixa recomendada então, antes de condenar a bomba, verifique o resto do sistema de combustível. Um filtro bloqueado, por exemplo, faz com que a bomba trabalhe mais arduamente, aumentando a quantidade de corrente. Um regulador de pressão de combustível avariado, por outro lado, pode reduzir a corrente.

Os pulsos de corrente são causados pelos sectores individuais do comutador no motor eléctrico da bomba. A maioria das bombas possui 6 ou 8 sectores. Se um sector fornece uma curva de onda significativamente diferente (normalmente caindo para perto de zero amps) então são más notícias: a bomba está aparentemente avariada. Este sinal de avaria é quase impossível de detectar apenas pela medição da corente usando um multímetro, porque não responde rápido o suficiente à queda na corrente.


Figura 6: Corrente da bomba de combustível


TRAVÃO DE ESTACIONAMENTO ELÉCTRICO

Esta curva de onda mostra inicialmente o travão a ser acoplado. Irá ver um pico na corrente antes do motor iniciar o movimento (mais de 20 amps neste caso), e depois uma área razoável de baixa corrente de cerca de 1.6 A, onde o motor está a tomar o espaço solto entre o travão e o disco. A corrente depois aumenta rápidamente assim que a pastilha é encostada contra o disco, atingindo um pico de corrente de cerca de 18 A.

Quando o travão é desaclopado, o processo é invertido. Terá o mesmo pico na corrente seguido por cerca de 8 amps caindo assim que a pastilha afasta-se do disco. Como o exemplo da ignição, esta curva de onda aparenta ter picos de corrente muito semelhantes. Neste caso os pulsos fazem parte do funcionamento correcto do EPB porque o sistema em cada segundo efectua um auto-teste.

Este Audi possui EPB’s em ambas as rodas traseiras, por isso a melhor abordagem é capturar as curvas de ondas de ambos os lados e comparar as mesmas. A opção da curva de onda de referência que está no software da PicoScope é ideal para isto. Necessita de verificar que as correntes para as curvas de onda de acoplar ou desacoplar são muito idênticas e que os tempos são também semelhantes. Se o travão num dos lados demora mais tempo a acoplar que o outro, vale apena verificar se o desgaste das pastilhas é ou não uniforme.


Figura 7: Travão de estacionamento eléctrico

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