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TECNOLOGIAS EM DIAGNÓSTICO

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Objetivo

O principal objetivo do software e hardware que compõe o sistema Autoscope IV é ajudar a solucionar problemas de vários sistemas eletrônicos do veículo, como por exemplo, ignição e sincronismo de sensores CKP e CMP e também panes mecânicas, com a ajuda dos transdutores e SCRITPS de diagnóstico.  O sistema é universal por natureza e não está vinculado a nenhum sistema de veículo ou marca em particular. A utilidade do equipamento não se limita apenas a veículos, mas também pode ser usado no serviço e diagnóstico de máquinas elétricas, outros dispositivos elétricos e circuitos e componentes eletrônicos.

O equipamento conta com um osciloscópio analógico, capaz de localizar falhas nos circuitos de alta e baixa tensão dos sistemas de ignição, mau funcionamento dos sensores e atuadores dos sistemas de controle do motor, circuitos de potência, alternador, arranque, bateria e problemas mecânicos no motor. O uso de transdutores apropriados torna possível ver as formas de onda de pressão dos coletores de admissão, pressão nos cilindros, mudanças de pressão no rail de motores a diesel, corrente de circuitos de injetores de combustível, corrente nos circuitos de bateria/partida e outros. Um diagnóstico quanto ao estado de saúde de um determinado circuito ou componente pode ser feito comparando as formas de onda/gráficos exibidos com formas de onda boas conhecidas ou o uso dos scripts integrados ao equipamento.

Uma grande vantagem do Autoscope IV é a emulação de diagnósticos previamente gravados.  No Brasil há o costume de compartilhar imagens de diagnósticos realizados ou formas de onda de referência.  No equipamento em questão, além de compartilhar imagens, podemos compartilhar arquivos gravados que mostrarão o comportamento dinâmico do sistema testado.  Como mostrado no exemplo acima, podemos diagnosticar um sensor de oxigênio desde o momento da partida, observando a resposta do sensor na partida à frio (no seu ponto de orvalho), aquecimento e comutação do sinal, bem como a análise detalhada do acionamento PWM em todas as fases até o motor atingir a temperatura de trabalho.  Isso é possível graças ao grande poder de gravação em forma contínua, que abre um leque de opções de diagnósticos pois, testamos não somente os componentes, mas conseguimos enxergar as estratégias dos módulos de controle.  Se uma imagem vale mais que mil palavras, então quanto vale um “filme”?

8 canais

Alguém pode perguntar: -“É necessário tantos canais?”  Acreditamos que a quantidade de canais usados são proporcionais à complexidade da pane do sistema.  Diagnósticos complexos, onde sinais de entrada da UCE (Unidade de Controle Eletrônico) são confrontados com os sinais de saída, geralmente precisamos de muitos canais.  Com o USBAUTOSCOPE IV, voce não tem apenas um osciloscópio de 8 canais, você tem um ANALISADOR DE MOTOR de 8 canais.

Na foto, vemos vários sinais capturados em um Subaru Impreza 2.0:

  • Sensor de rotação, também conhecido como CKP;

  • Sensores de fase, também conhecidos como CMP. Aqui vemos dois sinais, pois esse motor tem a configuração Boxer e possui dois cabeçotes.  Então temos os sensores de fase de admissão esquerdo e direito.

  • Tensões de acionamento das eletroválvulas variadoras do comando de admissão esquerdo e direit

  • Pulso de sincronismo do primeiro cilindro, para termos a referência da ordem de queima do motor.

O Subaru apresentava falhas mecânicas e elétricas.  O problema foi relativamente simples de resolver pois a quantidade de sinais capturados na mesma tela possibilitou o diagnóstico pelo cruzamento dos dados obtidos e execução dos SCRIPTs de diagnóstico. 

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Plugins

São softwares inseridos dentro do ambiente de trabalho do Autoscope que melhoram a visibilidade das formas de onda exibidas e podem realizar análises automáticas em tempo real.  Abaixo, os principais Plugins usados:

Plugin “Diagnóstico de ignição”
Destina-se a diagnosticar sistemas de ignição usando a forma de onda de tensão no circuito secundário. Exibe a forma de onda do secundário de duas formas: “desfile” ou “simultâneo”. 

Plugin “medição de fase do motor”

Este PlugIn foi projetado para verificar a pressão do cilindro do motor sem combustão e medir o avanço de ignição, usando o gráficos específicos. O PlugIn aponta  intervalos permitidos, facilitando o diagnóstico. Um gráfico de pressão x ângulo do eixo virabrequim também é mostrado. A posição real dos pontos característicos apontados na tela, depende da posição relativa do virabrequim e comando de válvulas.

Empower
Growth

Comparando a posição real dos pontos característicos do gráfico com a faixa permitida, é possível determinar se a posição relativa do virabrequim e do eixo de comando de válvulas está correta.

O PlugIn também exibe o valor atual do ângulo do disparo da ignição em relação à pressão de pico no cilindro.  Na verdade, o PlugIn pode ser usado para determinar a relação de tempo ou ângulo entre quaisquer sinais pulsados, como eventos de injeção para motores a diesel e a gasolina e a posição relativa do virabrequim.

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Plugin “Parâmetros de tempo”

Dependendo do modo de medição selecionado, calcula e exibe o ciclo de trabalho atual e a frequência de um sinal periódico ou largura de pulso.
No modo “Frequência, ciclo de trabalho”, o Plugin exibe o ciclo de trabalho atual e a frequência de pulso. Isso pode ser útil na análise de sinais com modulação por largura de pulso (PWM), que são encontrados em alguns circuitos de controle de atuadores, bem como alguns sensores com sinal de saída de dois níveis.

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Plugin “Sincronizar todos os canais”
 

Projetado para trabalhar com sinais espaçados no tempo de diferentes canais do osciloscópio, por exemplo, para visualizar ao mesmo tempo as formas de onda dos injetores a gasolina.  O equipamento possui bibliotecas e documentação técnica caso o usuário deseje criar seuns próprios PlugIns.

Painéis de Análise

Os painéis analisadores são projetados para trabalhar com as formas de onda gravadas. O software permite que você execute análises automáticas de sinais, tornando os diagnósticos mais fáceis de interpretar, já que é possível converter uma forma de onda em um gráfico de barras, por exemplo.

Painel analisador “Px_Panel”

Projetado para analisar os gráficos registrados de pressão do cilindro sem combustão. O painel detecta automaticamente desvios dos gráficos normais e os marca usando “setas”.

Os painéis analisadores são projetados para trabalhar com as formas de onda gravadas. O software permite que você execute análises automáticas de sinais, tornando os diagnósticos mais fáceis de interpretar, já que é possível converter uma forma de onda em um gráfico de barras, por exemplo.

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Painel analisador “Dx_Panel”

Ajuda a exibir e analisar formas de onda de vácuo do coletor de admissão de motores de ciclo Otto. As formas de onda também podem ser capturadas do coletor de admissão dos motores a Diesel, se eles estiverem equipados com uma borboleta estranguladora (ou uma restrição de admissão for criada). O software pode usar o transdutor Dx que acompanha o equipamento, ou outro transdutor, como o FirstLook® ou TVA como ficou conhecido no Brasil.

Painel analisador “SoftwareFilter_Panel”

Executa as funções de filtragem de software para as formas de onda registradas. O software oferece suporte a vários algoritmos de filtragem diferentes, como LP (passa-baixa), HP (passa-alta), Butterworth, FFT e outros.

Scripts

O software do USBAUTOSCOPE permite realizar análises automáticas de formas de onda gravadas usando algoritmos denominados SCRIPT’s. Os resultados da análise podem ser exibidos em um relatório de texto, na forma gráfica, na forma de relatório HTML .

Cada Script carrega muitas informações e essas informações estão organizadas em “Abas”.  Clicando nas abas, diversos  gráficos e relatórios são mostrados.  Vejamos um exemplo abaixo.

Se desejar, o usuário pode usar documentação e ferramentas de software fornecidas no ato da instalação do software para criar seus próprios scripts de analisador.  
 

Abaixo segue os scripts mais usados no USB AUTOSCOPE IV:

Painel analisador “Px_Panel”

O Script CSS, criado por Andrei Shulgin, foi projetado para avaliar a eficiência de cada um dos cilindros do motor, comparando a potência entregue em diferentes regimes de operação. Permite-nos determinar exatamente qual cilindro tem pior desempenho do que os outros e onde provavelmente está o problema: no sistema de combustível, no sistema de ignição ou na parte mecânica do motor.  A guia “Eficiência” é a guia principal do relatório do Script.  

O Script CSS funciona em motores de ciclo Otto (gasolina, GNV, Alcool, Flexfuel) e motores ciclo Diesel, motores com injeção direta e indireta assim como os turbo alimentados.

Scritp PX de pressão de cilindro
Script balanceamento de cilindro

Script CSS mostra falha no cilindro 2 (em azul). Nesse exemplo, o script mostra o cilindro 2 com baixo desempenho,  tanto na marcha lenta e acelerações. A causa do mal funcionamento  era uma biela torta, causada por um calço hidráulico.

Além disso, o script é capaz de calcular as características da roda fônica, bem como do próprio sensor CKP e fornecer os resultados da análise em forma gráfica, como um diagrama polar.


O diagrama polar de cor preta, calculado automaticamente, mostra visualmente a configuração da roda fônica ou disco dentado, bem como o número e localização dos dentes. Ele também mostra a posição relativa da roda fônica e sensor CKP quando o pistão do cilindro # 1 está em PMS, no final do curso de compressão antes do início do curso de explosão.
 

diagnóstico de roda fônica e volante bimassa

O gráfico vermelho mostra o desvio do passo do dente da roda fônica. Este gráfico permite estimar a precisão da fabricação, bem como identificar quaisquer dentes danificados (amassados, faltantes).

O gráfico de cor verde exibe a intensidade do sinal do sensor CKP conforme a roda fônica gira.  O valor depende do espaço entre o sensor e roda fônica, da força do sistema magnético e do enrolamento elétrico do sensor.  O sinal é compensado e independente da velocidade momentânea do motor. O gráfico permite encontrar  por exemplo a excentricidade ou empeno da roda fônica,  uma folga excessiva entre o sensor e dentes ou algum problema que possa ser visto pela sensibilidade do sensor.

Guia Fase do Script “CSS”

Criado por Andrew Shulgin, esse poderoso algoritmo é capaz de testar o deslocamento do eixo comando de válvulas em relação ao eixo virabrequim.  No caso de testes de sistemas de comando de variação contínua como VVT e VVT-i por exemplo, a guia mostra com exatidão se houve deslocamento mecânico quando do acionamento da eletroválvula hidráulica.

Teste de panes elétricas intermitentes

Guia Fase mostra defeito no sensor

Esse recurso inédito e exclusivo do equipamento, além de testar o sistema de acionamento VVT, nos ajuda a identificar defeitos intermitentes em sensores automotivos, como no exemplo  abaixo.  O veículo mostrava um DTC(código de falha) referente a sensor de fase, mas de forma esporádica.  Apagando a falha com o scanner, passava-se algum tempo para a luz de injeção no painel acender e acusar a falha.

Outra possibilidade seria enxergar as estratégias de injeção diesel em diversos regimes de rotação.  O algoritmo mostra em função do tempo as injeções pré, principal e pós de acordo com a frequência do sensor de rotação CKP.

teste de injetores diesel no veículo

Script “Px”

Criado por Andrew Shulgin, o script Px é projetado para uma análise profunda de um sinal de pressão do cilindro que foi previamente gravado.  Ele analisa o sinal automaticamente e os resultados são exibidos em formato de texto e gráfico.

sincronismo errado, veiculo fora do ponto

Relatório do Script PX

Na guia “Resultado das análises”, são exibidas mensagens de diagnóstico com valores identificados pelo algoritmo.  Os erros encontrados são exibidos em um relatório de texto, e  em caso de falhas, marcações de texto na cor amarela e vermelha para “valores não aceitáveis” e “fora do padrão”, respectivamente. No exemplo acima, o scritp identificou um problema de sincronismo no motor 1.6 da Nissan Livina Flex.
 

A guia “Fase de distribuição dos gases” indica a quantidade de gás no cilindro em relação ao ângulo do virabrequim, mostrando um diagrama de válvulas em tempo real e uma animação do motor, facilitando o diagnóstico. Veja na figura abaixo.

 

Na guia “Quantidade” as mesmas informações são mostradas, mas em relação à posição do pistão e ao curso.  Essa guia mostra a quantidade de gás no cilindro em relação à posição do pistão e curso.

Sincronismo virabrequim e comando de válvula no computador

Movendo as réguas, pode-se analisar cada detelhe no diagrama de válvulas.

gráfico da quantidade de gases do cilindro

Guia quantidade

O script Px também pode analisar a posição relativa do pico de pressão do cilindro e o sinal do pulso de ignição.  O script, com base nessas informações, é capaz de exibir um diagrama da relação entre o avanço de ignição, a rotação do motor e a carga. Um exemplo é mostrado logo abaixo.

Eficiência volumétrica no osciloscópio automotivo

Guia avanço

O diagrama exibirá anormalidades no avanço de ignição vs. RPM do motor e carga, não apenas durante condições de marcha lenta, mas também durante condições transitórias, como abertura rápida do acelerador.
 

O script Px também é capaz de construir um diagrama de enchimento do cilindro (VE – Eficiência volumétrica) no curso de admissão em função da rotação e carga do motor. Essas informações estão contidas na guia “Admissão”.

Eficiência volumétrica no osciloscópio automotivo

Guia admissão

A área vermelha do gráfico acima exibe a relação entre as RPMs do motor e a quantidade de ar que enche o cilindro durante o curso de admissão com o acelerador aberto.  A forma e a localização desta área são afetadas por:

 

  • Sincronização e levantamento da válvula;

  • O número e o diâmetro das válvulas de admissão;

  • Operação do sistema que altera a geometria do coletor de admissão;

  • Área de fluxo e um ângulo máximo de abertura do acelerador;

  • A capacidade do filtro de ar;

  • Configuração dos ressonadores do trato de admissão;

  • Parâmetros do turbocompressor e / ou supercharger;

  • O trabalho de outros cilindros do motor.


Este diagrama torna possível determinar quais mudanças no projeto do sistema de admissão têm na eficiência volumétrica do motor em várias faixas de RPM.
 

O ajuste de um único componente do sistema de admissão geralmente afeta a carga do cilindro em uma faixa relativamente estreita de velocidades do motor. Se a mudança causar um aumento no enchimento do cilindro em baixas rotações do motor, a faixa de torque máximo do motor pode ser afetada. Se a mudança aumentar o enchimento do cilindro em altas velocidades do motor, a potência máxima será afetada. Se o traço vermelho permanecer alto e sem quedas significativas, a banda de torque será ampla, garantindo uma boa dirigibilidade.
 

A última guia do script Px exibe as características do sistema de exaustão.
 

Eficiência volumétrica no osciloscópio automotivo

Guia escape

A guia “Escape” do script Px. Esta guia exibe a perda de energia causada pela eliminação dos gases de exaustão do cilindro. O diagrama depende da velocidade e da carga, assim como muitas das guias dinâmicas mostradas nesses scripts.

A forma e a localização do diagrama de “Escape” dependem da capacidade do sistema de exaustão de eliminar os gases de exaustão, que é influenciada por:
 

  • O número e o diâmetro das válvulas de escape;

  • A elevação e o tempo da válvula de escape;

  • A capacidade e secção transversal do conversor catalítico, ressonador e silencioso;

  • Os parâmetros do turbocompressor (tamanho, design);

  • Processos de ressonância no tubo de exaustão;

  • etc.
     

Em caso de deterioração crítica da capacidade do tubo de escape, o script imprimirá uma mensagem de diagnóstico. Isso pode ser muito útil para encontrar conversores catalíticos parcialmente obstruídos e outros problemas.

Script “ElPower”
 

O script ElPower projetado por Andrew Shulgin é usado para obter uma compreensão global da condição do sistema de partida e carga do motor. Analisando a tensão de bateria e corrente, o script produz informações detalhadas sobre o estado da bateria, motor de arranque, alternador, bem como outros consumidores de veículos elétricos de alta potência (velas aquecedoras de motores Diesel, por exemplo).
 

Atualmente, o algoritmo funciona de forma online, pois a tecnologia de inteligência artificial é aplicada nos testes.  Isso garante maior segurança e confiabilidade.  Somos pioneiros nesse tipo de diagnóstico em todo mundo.

Servidor especializado em diagnósticos automotivos

Diagnóstico via servidor online

O Script ElPower assim como os scripts vistos anteriormente, são compostos por diversas abas. A seguir, veremos as características de cada uma.

Na guia de relatório “Compressão”, o algoritmo  calcula a compressão relativa dos cilindros na momento da partida. 

Compressão relativa

Compressão relativa

Diferente dos testes de outros equipamentos do mercado, o teste de compressão relativa do Autoscope IV consegue capturar panes intermitentes na compressão dos cilindros, como falta de lubrificação, válvulas emperradas ou problemas nos balancins.   


O Script ElPower também faz uma análise profunda no sistema elétrico de carga e partida.  Por exemplo, o sistema faz avaliações da condição do motor de partida, como faiscamentos internos, curva de produção de energia do alternador assim como a condição dos diodos internos e muitos outros testes.

Teste de compressão relativa, sistema de carga e partida

Script “SignalDAFP”

O script “SignalDAFP” projetado por Andrew Shulgin possui uma vasta aplicação em diagnósticos de sinais automotivos, principalmente sinais digitais.  Nesse script, um sinal digital pode ser analisado linearmente, seja o comportamento da largura do PWM, a frequência em função do tempo e ciclo de trabalho em porcentagem.  O comportamento do PWM do aquecedor do sensor de oxigênio pode ser analisado com detalhes desde a fase fria até a temperatura de trabalho.  Outro exemplo, o diagnóstico avançado no motor diesel pode ser realizado usando o script SignalDAFP para transformar o PWM da válvula MPROP em um gráfico linear e comparar com o sinal de pressão do rail. 

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