Comprendre les signaux de référence de cinq volts

Jul 23, 2023

Le vieil adage dans le monde de l'informatique est "les ordures entrent, les ordures sortent". Au cours du processus de diagnostic, nous oublions parfois que les modules de commande du moteur (ECM) OBD II ne peuvent fonctionner que s'ils collectent et traitent avec précision les données des capteurs de référence de 5 volts. La plupart des capteurs de gestion du moteur sont des circuits à deux fils qui contiennent une référence de 5 volts et un fil de retour de signal ou des circuits à trois fils qui contiennent un 5 volts, un retour de signal et un fil de terre auxiliaire.

Ce mois-ci, j'utiliserai deux études de cas plus anciennes, notamment une Jeep Cherokee Sport 1997 et une fourgonnette commerciale Chevy 2002, pour fournir deux exemples concrets de la façon dont les capteurs à deux et trois fils peuvent provoquer une condition de fonctionnement riche intermittente.

Le concept de base est simple : une référence de 5 volts traverse un capteur contenant une résistance qui varie en fonction des changements de température, de pression ou de position. En raison de cette résistance variable, la tension de retour du signal vers l'ECM est toujours inférieure à la tension de référence.

Données de gestion du moteur telles que la température de l'air d'admission (IAT), la température du liquide de refroidissement du moteur (ECT), la position de l'accélérateur (TP), le débit d'air massique (MAF), la pression barométrique (BARO), le capteur d'oxygène (O2), la position du vilebrequin (CKP), l'arbre à cames position (CMP), le calage variable des soupapes (VVT), le niveau de carburant et d'autres capteurs de moteur liés à l'OBD II sont utilisés pour contrôler les cartes d'allumage, de carburant et d'accélérateur d'un moteur. Le système de gestion du moteur peut également collecter des données indirectes à partir des modules ABS (vitesse du véhicule) et de transmission (gamme de vitesses) pour aider à effectuer des calculs d'allumage, de carburant et de position de l'accélérateur.

L'ECM détecte les défaillances des capteurs et définit les codes en comparant ou en "rationalisant" les données d'entrée entre les capteurs associés. Par exemple, les données des capteurs de liquide de refroidissement, d'air ambiant, de température de la batterie, d'huile moteur et de liquide de transmission devraient être presque égales après une nuit de "trempage à froid". Si un capteur est hors plage en raison d'un étalonnage défectueux, l'ECM définira un code pour ce capteur en le comparant aux trois ou quatre entrées de données restantes.

Les "critères d'activation" pour un code spécifique décrivent les conditions dans lesquelles le code sera défini. Dans certains cas, un capteur peut nécessiter deux cycles de conduite pour allumer le voyant du moteur de contrôle (CE). D'autres fois, le logiciel ECM surveillant un capteur autonome peut ne pas détecter une défaillance en raison du manque de données complètes.

Lorsque le système de capteurs surveille correctement les données, l'ECM ajuste automatiquement les cartes d'allumage et de carburant et les ouvertures d'accélérateur aux paramètres souhaités. Lorsqu'un ou plusieurs capteurs échouent, nous commençons à voir diverses plaintes de conduite intermittentes et continues se produire. C'est rare, mais si un seul capteur court-circuite la référence de 5 volts à la masse, l'ECM peut recourir à un mode "boiteux" du moteur qui réduit considérablement la puissance.

Pour illustrer un aspect fondamental du diagnostic des capteurs à deux fils, examinons l'une de mes études de cas impliquant un Jeep Cherokee Sport de 1997 avec le moteur de 4,0 litres qui subissait une plainte de calage environ 10 minutes après un démarrage à froid (voir photo 1 ). Après un trempage à chaud de 30 minutes, il fonctionnerait normalement.

Les diagnostics de base du capteur ECT incluent un circuit ouvert affichant -40 ° F sur le flux de données ECT et entre 250 ° et 300 ° F si les fils de référence et de retour du signal sont court-circuités. Les ECT hors étalonnage sont détectés par le processus de rationalisation. (voir photo 2)

Comme vous vous en doutez, il s'agissait d'un problème sans code qui avait dérouté deux magasins précédents. Si je me souviens bien, un magasin a remplacé le contrôle d'air de ralenti (IAC) et un autre a remplacé le capteur d'oxygène parce que l'échappement "sentait riche".

La meilleure pratique pour diagnostiquer les plaintes de maniabilité intermittente est de récupérer et de stocker tous les codes et données pertinents sur l'outil d'analyse, de sélectionner l'enregistrement de données ou le menu "film" et de prendre le véhicule pour un essai routier. En analysant le flux de données, il m'est apparu qu'après environ 10 minutes de fonctionnement, la température du liquide de refroidissement du moteur avait à peine dépassé la température ambiante.

Alors maintenant, nous avons un retour de signal de déchets. De retour au magasin, j'ai senti un tuyau de radiateur supérieur froid et j'ai vu un réservoir de liquide de refroidissement vide. Comme vous vous en doutez peut-être, le capteur ECT signalait une culasse froide qui demandait un mélange air/carburant riche alors qu'en temps réel, le bloc moteur brûlant exigeait un rapport air/carburant pauvre. Cela a provoqué le calage du moteur par l'ECM en alimentant en carburant excessif un bloc-cylindres relativement chaud.

Dans la plupart des cas, le logiciel ECM aurait dû définir un code de panne générique P0128 indiquant un thermostat bloqué en position ouverte et un temps de préchauffage lent. Étant donné que ce modèle particulier de Jeep n'inclut évidemment pas de P0128 dans son menu de diagnostic, j'ai eu une plainte sans code.

Étant donné que le moteur fonctionnait mieux après un trempage à chaud, la plainte de calage ne se répétait pas toujours après l'échauffement initial. Après avoir remplacé la pompe à eau, j'ai vérifié la réparation en comparant les données d'entrée de l'outil d'analyse ECT avec les données en temps réel d'un pistolet de température infrarouge. Le rapport air/carburant était d'environ 14,7:1 et le problème de décrochage à froid a été résolu.

Les potentiomètres à trois fils et cinq volts sont généralement mis à la terre sur une ou plusieurs masses "flottantes" situées à l'intérieur de l'ECM. L'ECM est ensuite mis à la terre directement sur le négatif de la batterie via le bloc moteur, ce qui élimine les variations de tension entre les circuits de masse des capteurs individuels.

Utilisons une autre étude de cas de la vieille école pour résoudre un problème relativement rare avec un capteur à trois fils provoquant une plainte de perte de puissance intermittente sur une camionnette commerciale GM 5,7 litres VIN R 2002 appartenant à une station touristique locale.

J'ai récupéré un code P0121 (performance de la plage du capteur de position du papillon) de l'ECM, mais à ce moment-là, je ne pouvais pas dupliquer la plainte. La station avait désespérément besoin de la camionnette, j'ai donc remplacé le capteur de position de l'accélérateur (TPS) en espérant que cela résoudrait la plainte de perte de puissance.

Quelques jours plus tard, la camionnette est réapparue, seulement maintenant l'échappement versait de la fumée noire. En ce qui concerne les données, le TPS devrait généralement afficher environ 0,8 volt sur le retour du signal TPS à gaz fermé. Les données TPS à gaz fermé affichaient à la place un plein 5,0 volts.

Compte tenu du retour du signal de 5,0 volts, j'aurais soupçonné que le logiciel de l'ECM passerait par défaut en mode "limp-in" du moteur. Au lieu de cela, la réponse de l'ECM au retour du signal de 5,0 volts a été d'augmenter l'alimentation en carburant pour répondre aux besoins en carburant à plein régime, même au ralenti.

Mais il y a un problème logiciel avec ce scénario. La course du papillon des gaz doit être comprise entre 0,8 volts à papillon fermé et environ 4,5 volts à plein régime. Il est important de noter que les ingénieurs en logiciel utilisent la valeur de 4,5 volts pour rationaliser les défaillances du TPS.

Lorsque la tension du signal de retour est de 5,0 volts, l'ECM aurait dû prendre en compte le fait que le moteur tourne au ralenti et donc rationalisé que le TPS est soit court-circuité en interne, soit que les fils de référence et de retour de signal se sont court-circuités.

Mais, puisque le TPS est un capteur à trois fils, une masse TPS en circuit ouvert pourrait également entraîner des tensions de retour de signal élevées. Sachant que je n'avais peut-être qu'une seule chance de localiser le problème, j'ai commencé à tester doucement le fil de terre du TPS.

À environ six pouces du connecteur TPS, le fil de terre s'était rompu à l'intérieur de son isolation et était instantanément entré en contact et avait conduit la livraison de carburant à des valeurs normales au moment où je l'ai touché. Un nouveau pigtail TPS a résolu le problème.