Řídící jednotky automobilů

Bankovní institut vysoká škola Praha Katedra informačních technologií a elektronického obchodování

Řídící jednotky automobilů Bakalářská práce

Autor:

Petr Beneš Informační technologie, správce informačních systémů

Vedoucí práce:

Praha

MUDr. Marek Bradávka

Duben, 2009

Prohlášení:

Prohlašuji, ţe jsem bakalářskou práci zpracoval samostatně a s pouţitím uvedené literatury.

V Praze 10. dubna 2009

Petr Beneš

Poděkování:

Děkuji vedoucímu práce panu MUDr. Markovi Bradávkovi za konzultace a pomoc při zpracování bakalářské práce. Jeho letité zkušenosti v oblasti individuálního vývoje přeplňovaných motorů mi byly velikým přínosem.

Anotace

Práce vysvětluje funkci řídící jednotky v automobilu. Popisuje závislosti jednotlivých členů, které s úpravou řídícího softwaru bezprostředně souvisí. Lze ji povaţovat za úvod do problematiky vývoje individuálního softwaru. V první části přibliţuje podstatu pojmu chiptuning, který se postupem doby stal spíš fenoménem, neţ odborným termínem. Popisuje motormanagement z hlediska celku, ukazuje moţnosti zásahu do elektronických řídících jednotek. Vysvětluje druhy pamětí a jejich charakteristiky, neopomíná ani vliv softwaru na vznik škodlivých emisí při spalování paliva a moţnosti diagnostiky.

Annotation

The work explains the function of control unit in a car. It describes the dependence of individual items related to the modification of the unit software. It can be considered as an introduction to the issue of development of the individual software. In its first part it explains the principle of the word chiptuning, which has become phenomenon, rather than a specialized term. It describes motormanagement from the general point of view, it shows the possibilities of an interference to the electronic control units. It explains the kinds of memories and their characteristics. It does not snub the influence of the software to the origin of the harmful emissions during the fuel combustion and the possibility of the diagnostics.

Obsah 1

ÚVOD...................................................................................................................................................... 7

2

CHIPTUNING ....................................................................................................................................... 8 2.1

KLADNÉ STRÁNKY KLASICKÉHO CHIPTUNINGU ............................................................................. 10

2.2

ZÁPORNÉ STRÁNKY KLASICKÉHO CHIPTUNINGU ........................................................................... 10

2.3

FLASH-TUNING .............................................................................................................................. 11

2.3.1

Kladné stránky ......................................................................................................................... 11

2.3.2

Záporné stránky ....................................................................................................................... 12

2.4 2.4.1

Kladné stránky ......................................................................................................................... 13

2.4.2

Záporné stránky ....................................................................................................................... 13

2.5

3

POWERBOX ................................................................................................................................... 12

ZÁMĚNA ORIGINÁLNÍHO SYSTÉMU ................................................................................................ 13

2.5.1

Kladné stránky ......................................................................................................................... 14

2.5.2

Záporné stránky ....................................................................................................................... 14

MOTORMANAGEMENT .................................................................................................................. 15 3.1

EMS.............................................................................................................................................. 15

3.2

SNÍMAČE ....................................................................................................................................... 16

3.2.1

Snímač otáček .......................................................................................................................... 17

3.2.2

Snímače polohy ........................................................................................................................ 18

3.2.3

Snímače množství nasávaného vzduchu ................................................................................... 18

3.2.4

Snímače tlaku v sacím potrubí ................................................................................................. 19

3.2.5

Snímače tlaku paliva ................................................................................................................ 20

3.2.6

Snímače teploty nasávaného vzduchu ...................................................................................... 20

3.2.7

Snímače teploty výfukových plynů ........................................................................................... 21

3.2.8

Lambda sonda ......................................................................................................................... 21

3.2.9

Snímače klepání motoru .......................................................................................................... 23

3.2.10 3.3

4

Ostatní snímače .................................................................................................................. 24

AKČNÍ ČLENY ................................................................................................................................ 25

3.3.1

Vstřikování paliva .................................................................................................................... 25

3.3.2

Zapalovací soustava ................................................................................................................ 31

3.3.3

Regulace plnícího tlaku u turbomotorů ................................................................................... 31

DATA .................................................................................................................................................... 35 4.1

STRUKTURA DATOVÝCH POLÍ PAMĚTI ........................................................................................... 35

4.2

PAMĚTI PROM ............................................................................................................................. 36

4.3

EMULÁTORY ................................................................................................................................. 38

5

PŘÍSTUP K ECU POMOCÍ OBD PORTU....................................................................................... 39 5.1

STANDARDIZACE OBD ................................................................................................................. 39

5.2

KOMUNIKACE S OBD.................................................................................................................... 39

6

EMISE .................................................................................................................................................. 41

7

DIAGNOSTIKA................................................................................................................................... 44 7.1

KLASICKÁ DIAGNOSTIKA .............................................................................................................. 44

7.2

DATALOGGER ............................................................................................................................... 44

8

ZÁVĚR ................................................................................................................................................. 46

9

POUŽITÁ LITERATURA .................................................................................................................. 47

1 Úvod Moderní doba s sebou přináší stále větší moţnosti v souvislosti s vývojem informačních technologií. Promítá se to i v oblasti motorismu, kdy se automobily upravují nejen ve sportovní oblasti, ale i pro vyuţití v denním provozu. Tato činnost je pak spíše koníčkem, která vede k optimalizaci jízdních vlastností podle konkrétních představ majitele. O důvodech, proč se tomu tak děje, by se dalo polemizovat. Pro někoho je to ţivotní styl, potřeba se odlišit, popřípadě být lepší a řídit rychlejší vůz, neţ mají ostatní lidé. Technologie, která se dříve vyskytovala ryze ve motosportu, začíná pronikat mezi vozy komerční třídy, začíná být přístupná i pro běţný silniční provoz. Dřívější mechanické úpravy vystřídaly úpravy elektroniky, popř. modifikace dat v řídící jednotce. V této práci se snaţím přiblíţit hlavní principy funkce řídících jednotek, zejména hardwarové prostředí, závislosti jednotlivých členů, na něţ má nastavení dat v řídící jednotce vliv. Jelikoţ se jedná o oblast, kde není úplně jednoduché se stoprocentní jistotou tvrdit, která cesta je při optimalizaci dat v řídící jednotce správná a která špatná, je zde citováno především několik obecných pravd, které tvoří jakýsi úvod do tohoto problému. Je tedy na kaţdém čtenáři, co si z této publikace odnese, zdali se pokusí optimalizovat originální data ve svém automobilu nebo jestli se svěří do rukou renomovaných firem, které se touto oblastí zabývají, nebo jestli se spokojí s originálními daty od výrobce automobilu, protoţe je povaţuje za nejlepší variantu.

7

2 Chiptuning1 Chip, správněji EPROM2, je polovodičová paměť, která má ve svém datovém poli uloţeny informace. Tyto informace řídí chod motoru tak, aby byl schopný správné funkce ve všech provozních reţimech. Jsou zde uloţeny především závislosti jednotlivých parametrů vstupních (přiváděných do jednotky čidly jako např. otáčky motoru, poloha škrtící klapky plynu, teplota vzduchu) a výstupních (mnoţství vstříknutého paliva, doba záţehu jiskry). Samotná řídící jednotka je pouhý hardware, který nejcennější informaci ukrývá uvnitř svého čipu. Mnohdy je proto vyráběna v unifikovaných sériích, kterými je vybavena veliká skupina vozidel. Je to dáno ekonomickým hlediskem, montáţí stejných motorů do různých typů vozidel a následným přizpůsobením provozním podmínkám. Teprve informace v čipu určí skutečný výkon, přestoţe pohonná jednotka je shodně řešena. Obrázek 1: Čip

Zdroj: RŮŢIČKA, Bronislav. Jak na chiptuning.

S nástupem elektroniky v řízení motoru vzniklo mnoţství specializovaných firem, které nabízí úpravu těchto dat. Z technického hlediska se nejedná o sloţitou operaci - dojde

1

Chiptuning (ChipTuning) je optimalizace parametrů programu řídící jednotky za účelem zvýšení výkonu a točivého momentu spolu se zachováním maximální moţné ţivotnosti motoru a emisních limitů.

2

EPROM (Electronic Programmable Memory) je označení pro elektronicky programovatelnou paměť.

8

k vyjmutí paměti a vloţení nové. Ta obsahuje optimalizovaná data, se kterými motor dosáhne vyššího výkonu. Ceny, ve kterých se úpravy pohybují, jsou v řádech tisíců, coţ nejsou vzhledem k financování běţného provozu automobilu nijak závratné sumy. Záleţí na úpravci, jestli zůstane jen u modifikace softwaru nebo v zájmu dosaţení co nejvyššího výkonu se pustí i do instalace dalších dílů, jako jsou modifikace sání, výfuku atd. V tomto případě se pochopitelně částka značně navýší. Pokud se omezí na pouhou „optimalizaci dat“ a zachová sériové komponenty, náklady jsou minimální, odpovídají pouze ceně za drobnou elektronickou součástku. Skutečná cena úpravy je tedy jen odrazem know-how výrobce. Obrázek 2: Výměna čipu


Pokud má úpravce potřebné vybavení, uloţení (vypálení) dat lze zvládnout bez jakýchkoli komplikací. Horší uţ je to se samotnou strukturou vlastních dat, se kterou řídící jednotka pracuje. Výrobce se často snaţí bránit jakémukoli zveřejňování informací o struktuře a funkci dat. Proto záleţí jen na šikovnosti úpravců, jakým způsobem si dokáţí informace opatřit. Jednou z variant je originální dokumentace, která je poskytnuta strategickým partnerům a od těch si časem najde cestu i k ostatním zájemcům. Další a podstatně náročnější moţností je proces postupných testů s patřičnou diagnostikou, tzv. reverseengineering. Tato praktika dokáţe v konečné fázi poskládat mozaiku potřebných informací. Z toho vyplývá, ţe v obou případech vyţaduje tvorba čipu značnou dávku zkušeností a nezbytného technického vybavení. Neméně důleţitá ale zůstává i znalost

9

vlastní optimalizace výkonu motoru. Tak, aby byl přínos prokazatelný, je třeba ověřit výsledek na dynometru3 a jízdní zkouškou. Kvalitní čip tedy není jednoduché vytvořit. Pokud přemýšlíme o zvýšení výkonu touto cestou, je rozumné se svěřit do rukou renomovaných firem. U méně známých firem je zde díky ztíţené moţnosti kontroly riziko, ţe odvedená práce nebude odpovídat slíbenému vylepšení výkonu automobilu zákazníka.

2.1 Kladné stránky klasického chiptuningu Je to jeden z nejlevnějších způsobů zvýšení výkonu, i kdyţ finální částka závisí na celkovém rozsahu provedených úprav. Pokud výrobce nezajistí paměť EPROM pomocí sloţitého připájení k základní desce, vyjmutí a výměnu zvládne kaţdý středně zručný motorista v domácích podmínkách. Díky oblíbenosti těchto úprav nabízí specializované firmy celou řadu čipů pro nejrůznější automobily (velice široká dostupnost).

2.2 Záporné stránky klasického chiptuningu Pouhá výměna čipu je v mnohých případech zklamáním, jelikoţ u nepřeplňovaných motorů je často přírůstek výkonu zanedbatelný nebo dokonce vůbec ţádný. Jde zde prostor pro méně solidní firmy, které spoléhají na placebo efekt. Ten spočívá v tom, ţe motorista odjíţdí s pocitem dobře investovaných peněz za získaný nárůst výkonu, přestoţe nebyla ţádná změna provedena. V druhém případě byl zásah opravdu proveden, ale místo nárůstu výkonu vzhledem k originální mapě došlo naopak k propadu výkonu v určitých oblastech a zbylá křivka je pak neprávem povaţována za onen nárůst. Komerční čipy jsou navrţeny vţdy pro daný typ automobilu. Nezohledňují tak technický stav automobilu a jiné individuální úpravy. To můţe mít díky universálnosti čipu za následek rozdílný nárůst výkonu u dvou typově stejných vozů.

3

Dynometr je přístroj pouţívaný k měření točivého momentu a otáček motoru.

10

2.3 Flash-tuning Záměrně jsem uvedl pouze tři zástupce firem, zabývající se chiptuningem, jelikoţ trend doby směřuje k poslednímu hitu v oblasti úprav ECU4, čili „flashtuningu“. Jeho předností je způsob záměny dat v pevné paměti ECU. Dřívější mechanickou záměnu nahrazuje záměnou dat pomocí funkce OBD (On Board Diagnostic). Jinými slovy, díky zavedením nových standardů stačí propojit počítač s ECU přes OBD diagnostický port a bez mechanického zásahu do ECU potřebné informace v čipu přehrát nebo nahradit, coţ zabrání

mnohým

komplikacím

spojeným

s fyzickou

manipulací

s

jednotkou.

Technologický pokrok přinesl pevné paměti nové generace, tzv. Flash-EPROM. Přepis dat, čili „flashování“, je moţné přes komunikaci s ECU. Patřičné hardwarové a softwarové vybavení je tedy v tomto případě nutností. Díky nim máme umoţněnu komunikaci mezi počítačem a řídící jednotkou, která nese data určená k modifikaci. Situaci komplikuje fakt, ţe ne kaţdá řídící jednotka je totoţného typu, čili úspěch s universálním vybavením není úplně stoprocentní. To není dobrá zpráva pro potenciální úpravce, kteří by si v této činnosti chtěli zařídit ţivnost. Stejně jako v případě chiptuningu, tak i při „flashování“ je třeba zváţit další okolnosti, pokud se úpravce nespokojí s pouhým nahráním dat. I zde je optimalizace záleţitostí zkušeností a moţností provedení otestování výsledku.

2.3.1 Kladné stránky Pokud tedy budeme investovat do patřičného vybavení, které umoţní plnohodnotnou komunikaci s ECU, lze ladit jednotku i doma bez specializovaného dílenského nářadí. Data jsou mnohdy přístupná ke staţení na webových stránkách jednotlivých úpravců. Potom odpadá práce s výměnou čipu a ECU tedy není nutno rozebírat. S tím souvisí i jednoduchost a rychlá moţnost „updatu dat“, popř. jejich návrat k originálním datům.

4

ECU (Electronic Control Unit) je elektronická řídící jednotka.

11

2.3.2 Záporné stránky Tento způsob úprav lze pochopitelně provádět pouze u vozidel vybavenými funkcí OBD, která se ve valné většině vyskytuje aţ u vozidel novějšího data výroby. Klíčovým je rok 2000. Protokoly, které se vyuţívají ke komunikaci ECU s diagnostickým portem, nejsou identické. Nejde tedy pouţít jeden unifikovaný typ převodníku mezi OBD portem a vlastním počítačem. Potřebné vybavení je poměrně nákladné. Firmy mnohdy přestávají úpravy dělit na „čipování“ a „flashování“, svoji nabídku úprav shrnují pod výrazem chiptuning.

2.4 Powerbox Způsob, jakým přijímá veřejnost tento systém úpravy, bývá značně rozlišný. Na jednu stranu se jedná o poměrně rozšířenou věc, na stranu druhou i věc trochu zdánlivě záhadnou. Jedná se totiţ o přídavný modul, který se nainstaluje do kabeláţe vně řídící jednotky. Nedá se tedy říci, ţe by se jednalo o vyloţený chiptuning. Veřejnost zná tyto moduly pod názvem „Powerbox“. Z tohoto důvodu by se dalo očekávat, ţe krabička typu black-box obsahuje informace, které zapříčiní nárůst výkonu. Skutečnost je ale trochu jiná. Ve valné většině se vyskytuje u vznětových motorů, ale není vyloučeno se s powerboxem setkat i u záţehových motorů. Tím, ţe je k ECU připojen vně, tj pouze do kabeláţe, nezasahuje přímo do činnosti ECU. Pracuje na principu toho, ţe při spalování není vyuţit všechen vzduch ve válci a snaţí se ho eliminovat. V praxi to znamená, ţe tento powerbox změní informace od čidel motoru ještě před tím, neţ tyto informace dorazí do řídící jednotky. Ta pak na základě zkreslených informací upraví délkou vstřiku nebo jiné parametry řízení motoru. Existují zde samozřejmě limity, které by neměly být překročeny z důvodu výrazného zvýšení emisí a rovnoměrného chodu motoru. Pokud se tyto limity nebudou brát v úvahu, mohou se projevit na vzniklých problémech při startech nebo při jiných pracovních reţimech. Mezi největší výhody patří snadná montáţ a moţnost kdykoli zařízení odstranit. Zcela zde odpadá nutnost znalostí „motormanagementu“5. Svojí činností nezasahují do ţivotnosti motoru. Je to dáno tím, ţe nezasahují do regulačních funkcí turbodmychadla, tím pádem nezvyšují jeho zatíţení ani tepelně, ani mechanicky. V tomto

5

Komplexní systém řízení funkce motoru.

12

případě obzvláště platí, aby si zákazník dal pozor na výrobce modulu. Nekvalitní výrobek nejen ţe nedodá slibovaný výkon, ale naopak můţe vést i k jeho poklesu. Doby, kdy byl tento způsob úpravy hitem, jsou uţ pryč. Moţnosti chiptuningu překonaly vlastnosti powerboxů jak v cenové dosaţitelnosti, tak především v moţnostech. Přesto ale není problém sehnat tento výrobek i v současnosti.

2.4.1 Kladné stránky Není nutné zasahovat do ECU, instalace je jednoduchá. S tím odpadá i nutnost specializovaného příslušenství a softwaru, které jsou pro chiptunig jinak nezbytností.

2.4.2 Záporné stránky Funkčnost zařízení je čistě v rukách výrobce, jelikoţ není moţné systém dál kalibrovat6.

2.5 Záměna originálního systému Poslední moţností, jak upravit ECU, je její záměna plně programovatelnou náhradou. Tento způsob je obvyklý spíše v oblasti automobilového sportu. Je to dáno jednak vysokou pořizovací cenou, přesností naladění všech veličin a závislostí (pro jeden konkrétní motor, na rozdíl od jednotek, které jsou určeny pro všechny motory stejné řady) a také faktem, ţe závodní vůz nepotřebuje ke své funkci přídavné systémy, jako je např. regulace klimatizace, zabezpečení atd. Tedy systémy, které se starají spíše o luxus a pohodlí posádky. Z toho důvodu není moţné jednotku jen tak vyjmout a nahradit ji programovatelnou. Elektronika automobilu je příliš provázána. Některé bezpečnostní prvky jsou integrovány do původních řešení. Mezi podstatné výhody patří plná programovatelnost; nastavení velké řady hodnot; moţnost zapojit přídavná čidla (např. teplota oleje atd.); exportovat z jednotky zpětně data o chodu motoru (tzv. dataloging). Software k těmto jednotkám jiţ počítá s moţností detailního nastavení. Není proto potřeba obcházet předdefinované algoritmy, jako je tomu u sériových ECU. K tomuto druhu úpravy se přistupuje většinou v souvislosti s rozsáhlejšími úpravami motoru, u kterých by

6

Kalibrace je soubor úkonů, kterými se za specifikovaných podmínek stanoví vztah mezi hodnotami veličin.

13

sériová jednotka nebyla schopná tak výstiţně reagovat. S tím ale pochopitelně souvisí i úplně jiná úroveň potřebných znalostí; jak elektroniky, tak celkové funkce motoru.

2.5.1 Kladné stránky Přehledný systém, který umoţňuje upravovat všechny funkce jednotky a tak i motoru. Odpadá nutnost pořizovat komunikační software a hardwarové vybavení potřebné k propojení s ECU.

2.5.2 Záporné stránky Poměrně vysoká cena kompletu. Problém se zachováním kontrolních a zabezpečovacích systémů pro civilní uţití. Náročnost procesu ladění a znalost problematiky. Častá nekompatibilita se sériovými čidly a kabeláţí vozu.

14

3 Motormanagement Moderní doba, přísné nároky na výkonové parametry, na spotřebu a emisní normy s sebou přinášejí i sofistikované postupy, pomocí kterých lze přísné normy plnit. Svoje nezaměnitelné místo má zde i elektronika, která se podílí na řízení a na všech základních funkcích motoru. Kdybychom chtěli porovnat parametry a architekturu řídícího systému s běţným PC, došli bychom ke zjištění, ţe řídící systém je podstatně jednodušší. Důvodem jsou menší nároky na ECU, která není nucena vykonávat sloţité funkce a výpočty, není zatěţkávána aplikacemi a grafickým systémem, jako je tomu u stolních počítačů. Na druhou stranu jsou zde kladeny vyšší nároky na rychlost procesů, spolehlivost a především odolnost. Ta je díky rozdílným klimatickým podmínkám, vibracím a agresivitě prostředí vystavena nejrůznějším okolnostem, ve kterých musí obstát. Z toho důvodu se výrobce snaţí o co nejjednodušší, ale o to spolehlivější systém.

3.1 EMS7 CPU8 je základním prvkem řídícího systému motoru. Její architektura se odlišuje podle výrobce, ale základní struktura je víceméně podobná. Úkolem procesoru je zpracovávání veškerých aritmetických a logických operací. Postupy, podle kterých CPU pracuje, jsou popsány v programu, který je uloţen v samostatném modulu ROM. Dalším paměťovým prvkem je modul RAM, který slouţí ke krátkodobému ukládání dat, která mikroprocesor dále zpracovává. Celková výkonnost ECU je tedy dána výkonností procesoru a velikostí obou dříve zmiňovaných pamětí (v kB). Na tom závisí schopnost zvládat sloţitější a rozsáhlejší operace. Dalším paměťovým typem je EPROM. Jsou v ní uloţena data, která souvisí uţ s konkrétním typem motoru. Jedná se tedy o čip, který má na svědomí hlavní projev motoru, tj. jeho charakteristiky. V jeho datovém poli jsou uloţeny závislosti hodnot jednotlivých akčních členů; tedy vstřikování paliva, řízení předstihu na okamţitých provozních podmínkách (otáčkách motoru, resp. polohy plynového pedálu). Pokud

7

EMS (Electronic Management System) je kompletní elektronický systém řízení motoru. Zahrnuje nejen řídící jednotku, ale zároveň i akční členy a snímače.

8

CPU (Central Processor Unit) je centrální řídící jednotka.

15

změníme hodnoty jednotlivých závislostí, dosáhneme změn i u výkonových parametrů v jednotlivých reţimech chodu motoru. Umístění ECU ve vozidle je dáno snadnou přístupností a co moţná největší ochranou před nepříznivými vlivy, které panují v motorovém prostoru. Pomocí konektoru je připojena k CAN–BUS9, pomocí níţ sdílí informace s ostatními elektrickými systémy a sbírá potřebná data od snímačů. Jde tedy o komunikaci oboustrannou. Ne všechny snímače jsou ovšem digitální. Z toho důvodu je zapotřebí, aby ECU obsahovala interface ve formě analogově-digitálního převodníku (A/D). Z důvodu oboustranné komunikace tedy i digitálně-analogový převodník (D/A). Popis struktury EMS je z pochopitelných důvodů značně zjednodušen. Skutečná architektura se odvíjí od poţadavků, které jsou na EMS z hlediska řízení motoru kladeny. Odlišnost v návrhu ECU můţeme nalézt kromě architektury i ve filozofii, kterou se daný výrobce prezentuje. Z těchto důvodů se doporučuje před jakýmkoli zásahem či experimentem získat a nastudovat veškerou dostupnou dokumentaci, která se k ECU vztahuje.

3.2 Snímače Vstupní hodnoty jsou nezbytností pro správnou funkci řídící jednotky. Mnoţství vstupních parametrů je závislé na úrovni a komplikovanosti řídících algoritmů, které dokáţí popsat okamţité podmínky pracovního reţimu, v němţ se motor nachází. S ohledem na různé fyzikální parametry je rozdělujeme do následujících skupin: Snímače polohy (např. snímače otáček klikového hřídele, vačkového hřídele, snímač polohy plynového pedálu, resp. polohy škrtící klapky, spojkového pedálu, otáček kol, plováku nádrţe, atd.). Objemové snímače (např. mnoţství nasávaného vzduchu sacím potrubím). Tlakové snímače (např. snímání absolutního tlaku v sacím potrubí, výfukovém potrubí, vnějšího barometrického tlaku a ovládacích tlaků, snímače tlaku paliva, oleje, event. jiných provozních kapalin).

9

CAN (Controller Area Network) je sériová datová sběrnice s maximální teoretickou rychlostí přenosu 1 Mb/s. Prostřednictvím CAN datové sběrnice (CAN-BUS) spolu komunikuje většina elektronických systémů vozidla.

16

Teplotní snímače (např. snímače teploty nasávaného vzduchu, výfukových plynů, teploty oleje, motoru i převodovky nebo chladící kapaliny motoru). Snímače složení výfukových plynů (např. lambda sondy). Mezi ostatní snímače můţeme řadit snímač „klepání“ motoru, snímače napětí systému aj. To je výčet základních a nejvíce pouţívaných čidel. To ovšem neznamená, ţe vozidlo nemůţe být vybaveno mnoţstvím dalších nejrůznějších senzorů, které jsou vyuţity pro kontrolní nebo řídící funkce. Existuje však určité minimum potřebných údajů, bez kterého se ţádna ECU neobejde. Takové snímače budou popsány v následujících odstavcích.

3.2.1 Snímač otáček Jedná se o jeden z nejzákladnějších snímačů, bez jehoţ plné funkčnosti není moţné řídit chod motoru. Nejčastěji tyto snímače pracují na principu Hallova efektu. Ten spočívá v tom, ţe v blízkosti snímače dochází k indukování napětí vlivem průchodu vodivého předmětu. Z toho důvodu se nejčastěji na setrvačníku klikové hřídele dělají více či méně pravidelné výřezy, které pak indukují signál ve snímači. Stejný princip můţeme nalézt i při snímání polohy vačkové hřídele; s tím rozdílem, ţe signál je zde generován nejčastěji pomocí nálitků na rozvodovém kole. Obrázek 3: Snímač otáček Bosch Phase senzor HA-P


Někdy je funkce tohoto snímače nahrazena snímačem klikové hřídele a poloha vačky se z něj dopočítává algoritmem.

17

Další varianty jsou magnetické, indukční nebo optické snímače. Princip je zde však stále stejný, tzn. vytvoření elektrického signálu v okamţiku pootočení klikové či vačkové hřídele o definovaný úhel.

3.2.2 Snímače polohy Aby řídící jednotka dokázala zareagovat na okamţitou situaci a správně regulovat ovládání akčních členů, potřebuje znát jejich přesnou polohu. Jedná se o vstupní hodnoty, bez nichţ nemůţe ECU danou situaci správně vyhodnotit. Jsou to např. jiţ zmiňované snímače polohy plynového pedálu (v případě elektronicky řízeného motoru) nebo polohy škrtící klapky. Obrázek 4: Snímač polohy plynového pedálu


Nejčastěji se jedná o potenciometry, které mění elektrický odpor v závislosti na změně polohy pohyblivého členu. Z pochopitelných důvodů je u těchto snímačů kladen důraz na spolehlivost a především přesnost, protoţe svojí funkcí určují ovladatelnost motoru.

3.2.3 Snímače množství nasávaného vzduchu Informace o mnoţství nasávaného vzduchu je nezbytná pro správnou regulaci sloţení palivové směsi. Na základě této informace vysílá řídící jednotka signál, který udá mnoţství vstřikovaného paliva. Technických provedení těchto snímačů je více. Mezi nejznámější patří technologie se ţhaveným drátkem nebo filmem od výrobce BOSCH. Pracují tak, ţe snímač má předem definovanou velikost napětí a předem definovanou teplotu, která danému napětí odpovídá. Pokud vzroste mnoţství protékajícího vzduchu, snímač je ochlazen a konstantní teplotu jde udrţet pouze nárůstem napájecího napětí. Velikost napětí

18

tedy odpovídá hmotnostnímu průtoku vzduchu při známém průřezu místem, kde k ochlazení čidla dochází. Obrázek 5: Snímač mnoţství vzduchu (Bosch Motronic)


3.2.4 Snímače tlaku v sacím potrubí Velikost podtlaku nebo absolutního tlaku v sacím potrubí za škrtící klapkou vypovídá o okamţitém zatíţení motoru. Obrázek 6: Univerzální tlakový snímač (palivo/olej/voda)


19

Je zde umístěn snímač, jehoţ funkce je klíčová pro stanovení optimální vstřikované dávky paliva a správné hodnoty předstihu. Výstupem jsou jak hodnoty analogové (např. napětí), tak i hodnoty digitální (např. proměnná frekvence signálu). Jelikoţ v některých případech bývá integrován ve snímači tlaku i snímač barometrického tlaku, je moţné ho zařadit i do této skupiny. Tyto snímače monitorují okolní vnější tlak a pomáhají tak určit výpočet absolutní hodnoty tlaku v sacím potrubí. Také poskytují údaj o změně v mnoţství vstřikované směsi v závislosti na nadmořské výšce.

3.2.5 Snímače tlaku paliva Svou koncepcí je tento snímač podobný předešlému snímači tlaku v sacím potrubí. Jeho úkolem je monitorování tlaku v systému vstřikování paliva, k udrţení adekvátní dodávky paliva vstřikovačům. Obměny těchto snímačů se vyskytují i na jiných systémech, jako např. snímač tlaku mazacího oleje nebo tlaku v chladící soustavě. Obrázek 7: Snímač tlaku paliva


Tyto snímače však mají na rozdíl od dříve jmenovaných ryze informativní či kontrolní funkci. Teprve pokud by byly překročeny kritické hodnoty, zareaguje na to i řídící jednotka a upraví stav novým podmínkám tak, aby znemoţnila poškození.

3.2.6 Snímače teploty nasávaného vzduchu I tento snímač je pro optimální tvorbu směsi velice důleţitý. Tím, jak se mění teplota nasávaného vzduchu, mění se i jeho hustota. Aby bylo moţné zachovat optimální

20

hmotnostní poměr paliva a vzduchu, ECU dostává tuto informaci a reaguje na to korekcí vstřikovaného paliva. Výsadou těchto čidel je velmi rychlá odezva na jakékoli změny teploty. Obrázek 8: Univerzální snímač teploty vzduchu


3.2.7 Snímače teploty výfukových plynů Teplota výfukových plynů má vliv na optimalizaci výkonu a to zejména u přeplňovaných motorů. Je to parametr, který vypovídá o sloţení směsi a emisí. Pokud pomineme nároky na vyšší pracovní rozsah a odolnost proti vysokým teplotám, dá se říci, ţe princip funkce snímače je shodný s ostatními tepelnými senzory. Tento snímač nepatří mezi nejdůleţitější, některé ECU tento údaj o teplotě výfukových plynů téměř nevyţadují. Platí to zejména u nepřeplňovaných motorů s niţším výkonem. Mezi další tepelné snímače patří snímač teploty chladící kapaliny, teploty oleje a teploty hlavy válců. Princip jejich funkce je opět shodný s výše uvedenými, řídící jednotka pomocí jejich údajů provádí korekce základního programu. Příklad takového stavu je studený start nebo přehřívání motoru.

3.2.8 Lambda sonda Tento pojem je v motoristické terminologii poměrně znám. Jedná se o snímač obsahu kyslíku ve výfukových plynech. Funkce lambda sondy se úzce dotýká procesu tvorby směsi, její výstupy jsou hlavním měřítkem pro stanovení správné dávky vstřikovaného

21

paliva do sání motoru. Nefunkčnost tedy způsobí nejen pokles výkonu, zvýšení spotřeby, zvýšení emisí, ale v krajním případě můţe mít za následek i poškození motoru nebo katalyzátoru. Poznámka: Pro spálení 1 kg benzínu potřebujeme asi 14,7 kg vzduchu a při takovémto poměru nasávaného vzduchu a vstřikovaného benzínu má λ hodnotu 1 (stechiometrický koeficient). V praxi se uţívá poměru λ = 0,75 – 1,2 kdy je směs snadno zápalná. Díky nedokonalému promísení se ale většinou uţívá směs bohatší, aby došlo ke spálení všech molekul vzduchu. Navíc větší mnoţství paliva evaporací ochlazuje směs a tak zlepšuje charakteristiky hoření (oddálením detonačního limitu). Moderní úsporné motory jsou schopny spalovat i směs chudší a to především optimalizací promísení paliva a vzduchu a také vyšší koncentrací paliva v místě záţehu svíčky. Lambda sonda na základě detekce mnoţství nespáleného kyslíku ve výfukových plynech tedy řídící jednotce sděluje, zda je za daných podmínek směs ještě třeba obohatit palivem nebo zda je moţno palivo ubrat. Moderní jednotky potom jsou schopny tuto zpětnou vazbu ukládat a optimalizovat ve své další činnosti vstřikování paliva tak, aby spotřeba a emise byly co nejniţší. Obrázek 9: Lambda sonda


V praxi se vyskytují dva základní druhy lambda sond, z nichţ kaţdá pracuje na různém principu. Ten první je u klasické sondy princip elektrického článku, druhou variantou je odporová lambda sonda. Druhá jmenovaná nemění svoje napětí, ale v závislosti na přítomnosti kyslíku mění odpor. Pokud je směs bohatá, prudce narůstá její vnitřní odpor. Pokud je poměr sloţení směsi blíţící se stechiometrickému (lambda = 1), je vnitřní odpor sondy minimální. Při přechodu na chudší směs její odpor tedy výrazně klesá. Pokud lambda sonda pracuje správně, v obou případech se výstupní napětí mění mezi těmito krajními hodnotami skokově. Frekvence změny se pohybuje mezi 1-10 Hz. U moderních motorů se vyuţívají tzv. širokopásmové lambda sondy. Je to dáno tím, ţe u takových motorů je vyţadována práce v rozsáhlém spektru provozních podmínek. Jejich výhodou je schopnost reagovat jak na sloţení velmi chudé, tak zároveň i velmi bohaté směsi. Stejně jako u klasické lambda sondy, tak i u odporové lambda sondy můţeme měřit provozní parametry jen při dosaţení provozní teploty. U klasické lambda sondy se 22

pohybuje v rozsahu 300 – 350 °C. U odporové jsou to vyšší teploty, neboť aktivní se začíná stávat aţ od 500 °C. Z toho důvodu jsou odporové lambda sondy vybavené výhřevným odporem, aby byly schopné provozu za všech situací a dosahovaly provozní teploty. Dalším důvodem jsou stavy, které mohou při provozu nastat. Pokud je lambda sonda umístěna před katalyzátorem, vlivem proudícího vzduchu můţe být ochlazována nebo nedostatečně zahřátá výfukovými plyny, např. při volnoběhu. Díky tomu, ţe odporová lambda sonda dokáţe předávat řídící jednotce i údaje o teplotě, můţe plnit i funkci ochrany katalyzátoru. Některé vozy jsou vybavené i druhou lambda sondou umístěnou zpravidla za katalyzátorem, coţ vyţaduje OBD II10. Její funkce je ryze kontrolní, informuje řídící jednotku o správné funkci katalyzátoru.

3.2.9 Snímače klepání motoru Poslední skupinou snímačů, které významně zasahují do regulačního procesu motoru, jsou tzv. knock senzory, umístěné na bloku nebo na hlavě motoru. Obrázek 10: Snímač klepání a jeho základní části


10

OBD (On Board Diagnostics) je standardizovaný systém palubní diagnostiky. OBD II nahradil původní standard OBD I (od 1. 1. 1996).

23

Pokud zaregistrují vznik detonačního hoření (projevujícího se typickými akustickými rázy známými jako klepání v motoru), vyšlou elektrický signál do ECU a ta následně ovlivní předstih zapalování. Princip jeho funkce spočívá v tom, ţe senzor obsahuje piezoelektrický krystal, který reaguje na rezonance vzniklé detonacemi. Signál je následně převeden na napětí a zpracován v ECU. Moderní snímače vyuţívají pro kaţdý válec samostatné čidlo, čímţ se vylepšuje proces regulace hoření směsi a okamţik záţehu.

3.2.10

Ostatní snímače

Tím, jak se rozvíjí elektronika, potřebuje ke svému řízení všech funkcí moderního automobilu i velké mnoţství nejrůznějších snímačů, jejichţ signálů ECU vyuţívá. Kromě funkcí motormanagementu jsou to funkce podvozku. Typickými zástupci jsou kontrola prokluzu, stability a podobně. Do řízení motoru tedy zasahují kromě optimalizace spotřeby, emisí a výkonu i další kritéria. Příkladem takového hůře zařaditelného senzoru je snímač otáček kol. Princip jeho funkce je optický nebo magnetický. Předává informaci o okamţitých otáčkách kola do ECU, která pomocí výpočetního algoritmu stanoví okamţitou rychlost vozidla. Poznatky o rychlosti vozidla, resp. otáček kol, jsou dále vyuţívány při prokluzu nebo při omezování rychlosti. Celá řada senzorů spolu vzájemně komunikuje, jsou na sobě závislé. Proto při jakémkoli zásahu či opravě je nutné znát strukturu a vyhnout se tak zbytečným potíţím. Kaţdý snímač má svoji vlastní charakteristiku, své vlastní algoritmy řízení a rozhodování. Nelze je tedy měnit za podobné typy, které výrobce neschválil. To se však nevztahuje na řídící jednotky; u některých můţeme bez negativních následků provádět zásahy a úpravy v jejich datových polích. Lze tedy kalibrovat systém, který bude vyuţívat údaje o novém snímači. Tato poznámka je důleţitá v případě kompletní přestavby motoru a elektroniky. Jinak není moc pravděpodobné, ţe bychom potřebovali daný snímač nahradit. Nesprávná funkce senzoru můţe natolik zkreslit vstupní informace pro řídící jednotku, ţe nebude nadále schopna práce.

24

3.3 Akční členy Tyto členy můţeme rozdělit do tří základních skupin: Vstřikovací čerpadla a jejich příslušenství spadají pod nejdůleţitější prvky regulující otáčky a výkon motoru. Regulace plnícího tlaku u přeplňovaných motorů (systémy ovládající turbodmychadla, přepouštění plnícího tlaku v sacím potrubí). Regulace předstihu zapalování. Díky přechodu na plně elektronickou formu se jiţ nejedná o klasický akční člen, avšak zapalovací, stejně jako vstřikovací soustava, do této skupiny nepochybně spadá. Řízení funkce zapalování je integrováno do činnosti ECU. Moderní vozidla mohou být vybavena elektronickým plynovým pedálem, který jde taktéţ povaţovat za akční člen. Mechanické spojení (lanko, resp. struna) mezi plynovým pedálem a škrtící klapkou v sacím potrubí je nahrazeno elektronikou. Ta ovládá servomotor spojený se škrtící klapkou, reaguje dle okamţitých podmínek a dle toho ji natáčí. Podle toho, jak má daný výrobce konstrukčně řešený motor, můţeme nalézt i další akční členy. Příkladem je variabilní časování u vozů značky Honda nebo proměnná délka sacího potrubí u vozů od výrobce BMW. Tyto systémy, které jsou řízené ECU, jsou ale natolik specifické, ţe je nebudeme dále rozebírat. Do této skupiny patří i ovládání běţných prvků, jako např. spouštění ventilátorů. I jejich funkce je spíše doplňková, proto nyní zmiňme jen ty hlavní.

3.3.1 Vstřikování paliva To, jakým způsobem vstřikovat palivo do motoru, prochází neustálým vývojem. Nejprve se jednalo o mechanické systémy, kdy nutnost elektroniky byla zanedbatelná. Nyní uţ se setkáváme s technologiemi přímých vstřiků za vysokých tlaků. Rozebírat proto nebudeme úplně všechny, ale zaměříme se na ty nejpodstatnější. Jakým způsobem bude palivo vstřikováno, je řešeno jiţ v okamţiku vývoje konstrukce motoru. Podle priorit, zda má být motor ekonomicky výhodný nebo jestli má dosahovat nejvyšších moţných výkonů, se liší i funkce motormanagementu, tedy řízení vstřiku paliva. I přesto je moţné systém vstřikování paliva rozdělit do tří základních skupin. 25

1. Simultánní vstřikování Jedná se o způsob otevření všech (nebo jedné společné) vstřikovacích trysek v jednom společném okamţiku. Ke vstřikování dochází díky otočení klikového hřídele jednou za 360 stupňů, plná dávka je rozdělena na dvě menší. Plyne z toho výhoda rovnoměrného rozdělení směsi. 2. Sekvenční vstřikování Vyznačuje se vţdy jednou otevřenou tryskou v daném okamţiku. Ke vstřiku dávky paliva tak dochází v okamţiku otevírání sacího ventilu pouze u jednoho válce, kde probíhá sací zdvih. Výhodou u tohoto typu vstřikování paliva je, ţe narozdíl od předchozího typu nedojde při vstřiku k výraznému poklesu tlaku v palivovém vedení a lze přesně načas dávkovat palivo pro všechny válce i pro kaţdý válec zvlášť. Díky zaručení bezproblémových studených startů některé ECU vyuţívají systém simultánního vstřikování, pokud dojde k rozběhnutí motoru, vrací se ke své původní strategii sekvenčního vstřiku. 3. Skupinové vstřikování Jedná se o kombinaci sekvenčního a simultánního vstřikování. Kaţdý vstřikovač se otevře dvakrát za pracovní cyklus motoru, to znamená při kaţdé otáčce klikového hřídele. Systém je nejčastěji pouţit tam, kde není snímač polohy vačkového hřídele. Zástupce takového automobilu najdeme mezi Škoda Felicia 1.3 MPI. Obrázek 11: Schéma vstřikovací trysky


26

Všechny zmíněné technologie vstřikování jsou záleţitostí pouze záţehových motorů. U motorů vznětových je situace obdobná. Také existují základní skupiny, podle kterých jdou rozdělit. V rámci zjednodušení jde ale říci, ţe všechny tyto skupiny spadají do kategorie sekvenčního vstřikování. Vstřikovací trysky jsou vůbec nejdůleţitějším prvkem celé vstřikovací soustavy. Je to dáno tím, ţe na jejich bezchybné funkci závisí kvalita vytvářené směsi a z toho plynoucí výkonové a emisní parametry motoru. U sériových motorů jsou zvolené takové trysky, aby s rezervou splňovaly všechny konstrukční poţadavky na motor. Z toho důvodu u rozsáhlejších úprav motoru mohou být originální trysky nedostatečné a nahrazují se novými. Mimo ostatních prvků palivové soustavy je třeba v takovém případě reagovat i patřičným nastavením činnosti motormanagementu. Jednou z důleţitých vlastností vstřikovací trysky je rychlost otevření. Tím, jak rostou otáčky motoru pochopitelně klesá i čas, během kterého je třeba provést úplný vstřik paliva. Podle výkonových poţadavků narůstá i poţadovaná dávka paliva. Je proto nutné zvolit takový typ vstřikovačů, které tyto poţadavky dokáţí plnit.

3.3.1.1 Regulace tlaku paliva Kromě rozměru vstřikovací trysky rozhoduje o velikosti vstřikované dávky také tlak paliva, pod kterým je palivo vstřikováno do sání motoru. Obrázek 12: Regulační ventil tlaku paliva


27

Čím vyšší tlak, tím vyšší mnoţství vstříknuté dávky paliva ve stejném časovém intervalu. Vysoký tlak je tedy jedním z moţných řešení pro zkrácení vstřikovacích intervalů. Nese s sebou ale negativa, která se projeví v niţších otáčkách, kdy motor nevyţaduje tak velikou dodávku paliva. V takovém případě se projeví neúměrný nárůst tlaku v palivovém potrubí, jelikoţ palivové čerpadlo dodává stále stejné mnoţství paliva, avšak poţadavek ze strany vstřiků je niţší. Riskuje se tím poškození palivového čerpadla a problémy s dávkováním vstřikovaného paliva. Situaci řeší regulační přepouštěcí ventil, který je zařazen do soustavy a udrţuje tlak paliva na potřebné úrovni. Při jeho překročení přepouští palivo zpět do nádrţe, dokud není tlak opět na poţadované úrovni.

3.3.1.2 Palivové čerpadlo Úloha palivového čerpadla je jednoznačná - dopravit palivo z nádrţe ke vstřikovačům v poţadovaném objemu i tlaku. Návrh palivového čerpadla je proto důleţité pečlivě zváţit, v úvahu je třeba brát výkonové parametry motoru, aby mnoţství odpovídalo jak limitním situacím při maximálním odběru, tak aby příliš netlačilo v reţimech, kdy je odběr paliva minimální. Obrázek 12: Palivové čerpadlo umístěné v nádrţi


Na trhu je mnoho typů a provedení palivových čerpadel, ale nejdůleţitějším kritériem při výběru jsou parametry, které od něho vyţadujeme. Finální rozhodnutí, zda dané čerpadlo vyhovuje, či nikoli, můţeme rozhodnout aţ po zkoušce na brzdě nebo po absolvování testovací jízdy ve všech provozních reţimech.

28

K prvotnímu návrhu poslouţí následující empirický výpočet. PPČ

PM

BSFC ,

kde PPČ

- je výkon palivového čerpadla

[kg/hod]

PM

- výkon motoru

[kW]

BSFC

- Specifická spotřeba paliva, tj. mnoţství paliva, které je potřeba během jedné hodiny k provozu motoru o výkonu 1 kW. Tato hodnota souvisí s účinností; čím je toto číslo menší, tím větší je účinnost motoru. Pro různé motory je tedy rozdílná.

[kg/kW hod]

Pro získání bliţších jednotek můţeme vzorec poupravit:

PPČL

PPČ C ,

kde PPČL


[lit./hod],

PPČ


[kg/hod],

Cbenzín

= 0,72-0,7711

Cnafta

= 0,82-0,86

Díky faktu, ţe k provozu potřebuje palivová pumpa napájecí napětí, některé moderní systémy toho vyuţívají a místo ventilu regulují svůj výkon pomocí řízení napájecího napětí. Toto napětí se však pohybuje v daném rozmezí, které podléhá kontrole ECU. Je dobré to brát v úvahu při případné výměně originálního palivového čerpadla za jiné.

11

U výkonných přeplňovaných benzínových motorů je 0,49 kg/kW hod. U běţného atmosférického motoru je 0,30 kg/kW hod. Dieselové atmosférické motory 0,24 kg/kW hod. Dieselové přeplňované motory 0,220,23 kg/kW hod. Pro orientační výpočet se udává jednotná hodnota BSFC = 0,33 kg/kW hod.

29

Obrázek 13: Regulační ventil paliva – provedení pro výkonné turbomotory s moţností seřízení


30

3.3.2 Zapalovací soustava Jedním z faktorů, který hraje svoji roli na výkonu motoru, je bezchybná funkce zapalovací soustavy. Nejčastější současné řešení spočívá v tom, ţe zapalovací cívka s příslušenstvím je integrována do samostatné jednotky pro kaţdou zapalovací svíčku. Stejně tomu je i u vícebodového vstřikování paliva. Motormanagementu je tak umoţněna kontrola nad optimálním řízením okamţiku záţehu, neboť řídí zapalování u kaţdého válce zvlášť. Z hlediska architektury není třeba toto téma více rozebírat, jelikoţ kaţdá zapalovací jednotka je s řídící jednotkou propojena a neumoţňuje samostatné seřizování. Důleţité ale je, ţe s ECU komunikuje na základě instrukcí řídícího programu. Samotné řízení hodnot u zapalování je tedy dáno správností zvolených dat. Kromě bezchybné funkce je na zapalovací soustavu kladen poţadavek i na výkonnost. Zapálení směsi musí být provedeno v přesně stanovený okamţik. Pokud je výrazně upraven výkon, v souvislosti se zvýšeným teplotním a tlakovým namáháním můţe přestat originální zapalovací soustava vyhovovat nově vzniklým podmínkám. V takovém případě není výjimečností i výměna zapalování za výkonnější. Nutno dodat, ţe toto jsou opravdu extrémní podmínky navýšení výkonu, jelikoţ originální zapalovací soustava je dimenzována tak, aby byla schopna zvládnout i vyšší zatíţení motoru.

3.3.3 Regulace plnícího tlaku u turbomotorů Turbodmychadlo a jeho správná funkce má vliv nejen na výkon, ale i na emise. Mechanickou část pomineme a zaměříme se na ovládání turbodmychadla v různých provozních reţimech. Hlavním a nejdůleţitějším úkolem je udrţení plnícího tlaku v sacím potrubí na poţadované hodnotě. Jistým nedostatkem turbomotorů je fakt, ţe s poklesem zatíţení motoru dochází i k poklesu otáček turbodmychadla. Tím pádem dojde k poklesu plnícího tlaku a zhorší se tím kromě akcelerace i další dynamické vlastnosti vozidla. Regulace plnícího tlaku v sacím potrubí je tedy jeden z klíčových prvků, které ovlivňují výkon motoru. U výkonných sportovních motorů je jeho velikost ovlivněna pouze parametry turbodmychadla, pevností a odolností při detonačním spalování. V případě běţné produkce jsou brány na zřetel ještě další aspekty, jako např. spotřeba nebo ţivotnost. Z toho plyne, ţe právě v úpravách motormanagementu je obrovský potenciál.

31

U atmosférických motorů je tomu jinak. Pouhá úprava motormanagementu přinese jen malý efekt, často i nulový. U přeplňovaných motorů lze docílit citelného nárůstu výkonu pouhou změnou parametrů v ovládání plnícího tlaku. Samozřejmostí je pochopitelně přizpůsobení patřičné dodávky paliva. K udrţení regulovaného (niţšího) plnícího tlaku se pouţívá elektronicky řízený obtokový ventil turba (wastegate). Konstrukce turbodmychadla je navrhována tak, aby měla dostatečný plnící tlak v nízkých otáčkách. Tím, jak rostou otáčky motoru, zvětšuje se pochopitelně i plnící tlak a je tedy třeba ho regulovat. Zde nacházejí uplatnění jiţ zmiňované wastegate ventily, které odpustí část výfukových plynů obtokovým kanálem tak, ţe dojde k menšímu průtoku výfukových plynů přes hnací lopatky dmychadla a sníţení otáček (i kompresní části) a tím i velikosti plnícího tlaku. Obrázek 14: Aktuátor pro ovládání polohy wastegate ventilu


První modely wastegate ventilů, které jsou jen u starších motorů, pracují na mechanické úrovni pomocí pruţiny, která reaguje na nastavenou maximální hodnotu plnícího tlaku. U modernějších motorů je řízení odpouštění výfukových plynů regulováno pomocí ECU, která hlídá poţadovanou velikost plnícího tlaku v závislosti na různých zatíţení motoru. Systém celého odpouštění přebytečného tlaku ale neprobíhá řízením samotných wastegate ventilů. Motormanagement k tomu vyuţívá solenoidový ventil, který reguluje tlak v pneumatickém válci, a ten ovládá samotný přepouštěcí wastegate ventil. Jedná se tedy

32

o mechanické propojení mezi elektronikou a samotným wastegate ventilem. Samotná podstata funkce by se dala vyjádřit tak, ţe podle typu provedení je do pneumatického válce přiveden na jednu nebo obě strany membrány ovládací tlak ze sacího potrubí a jeho regulaci zajišťuje solenoidový ventil. Ten podle potřeby v aktuátoru12 odpustí nebo naopak přidrţí zmíněný ovládací tlak a tím ovlivní i pohyb spojeného táhla s membránou. I zde je zapotřebí připomenout nutnost bezchybné, ba dokonce precizní funkce aktuátoru při regulaci plnícího tlaku turbodmychadla. Pokud dojde k nutnosti výměny za jiné provedení, je třeba následně přenastavit ECU tak, aby se zachovaly původní charakteristiky ovládání turbodmychadla. Jelikoţ většina produkčních motorů disponuje niţším výkonem, pracují i s niţším plnícím tlakem, wastegate ventil bývá zčásti integrován přímo ve výfukové části turbodmychadla. U výkonných motorů a s tím spojenými vysokými plnícími tlaky se pouţívá řešení samostatného turbodmychadla a samostatně instalovaným tělesem wastegate. Jde však ale o ryze konstrukční řešení. Princip činnosti je zde stále stejný, tudíţ z hlediska chiptuningu nepodstatný. Jak jiţ bylo řečeno, především starší motory jsou vybaveny wastegate ventily ovládanými pruţinou, která je předepjata na určitou sílu, a ta odpovídá maximálnímu dovolenému plnícímu tlaku (protisílou, která pruţinu přetlačuje a otevírá tak ventil, je tlak generovaný dmychadlem v sání). Existují ale systémy, které umoţňují nezávisle ovládat maximální velikost plnícího tlaku, a řidič tak můţe jeho hodnotu regulovat i během jízdy. K tomu slouţí ovládací prvek na palubní desce, popřípadě na kontrolním displeji, díky kterému je velikost plnícího tlaku stále pod kontrolou. Jedná se o tzv. boost controllery, které kromě potřebné elektroniky jsou vybaveny i solenoidovým ventilem, který je nutno instalovat do stávajícího systému. S tím jsou spojeny moţné problémy plynoucí ze spolupráce mezi doplňkovým řešením a originálním systémem. I tady se tedy vyplatí rada nejdříve pečlivě prokonzultovat kupovaný systém s prodejcem a předejít tak moţným komplikacím při instalaci na konkrétní motor. A to v případě vozu, který má pouze mechanický systém regulace plnícího tlaku. I v tomto případě totiţ rozhoduje ECU na základě okamţitých provozních podmínek o velikosti předstihu nebo o regulaci správné dodávky paliva.

12

Mechanické zařízení pro posun nebo kontrolu mechanického systému.

33

3.3.3.1 VGT (Variable Geometry Turbocharger) Proměnná geometrie rozváděcích lopatek turbíny patří mezi trendy v oblasti regulace plnícího tlaku. Přestoţe se objevují první případy vyuţití u záţehových motorů, jejich rozšíření je omezeno hlavně na vznětové motory. Je to dáno faktem, ţe u niţší teploty výfukových plynů nejsou tak veliké nároky na pouţitou technologii. Celý princip spočívá v tom, ţe při niţších otáčkách motoru by u velkého turbínového kola nedocházelo k jeho dostatečnému roztočení a motor by pak pro nedostatečný plnící tlak trpěl prodlevou výkonu. Proto se roztáčí jen střed s malými lopatkami, dosáhne se tak rychlého nástupu plnícího tlaku. U vyšších otáček by ale malé lopatky nestačily pojmout energii výfukových plynů a působily by téţ jako restrikce v jejich odvodu. Proto se připojí vnější věnec lopatek a motor má i při rychlém náběhu v nízkých otáčkách dostatečný potenciál ve vyšších otáčkách.

34

4 Data 4.1 Struktura datových polí paměti Hned na úvod je třeba poznamenat, ţe struktura dat není jen informace, kterou jednotliví výrobci nezveřejňují, ale data také není moţné přesně lokalizovat, jelikoţ ECU nemají ţádný definovaný standard. Můţeme konstatovat, ţe kaţdá řídící jednotka je vlastně originál. Celý tento problém lze vysvětlit následující poznámkou na příkladu supermarketu. Poznámka: Kaţdý obchodní řetězec má svojí filosofii rozmístění zboţí v regálech. Pokud navštívíme supermarket téhoţ řetězce, nalezneme zboţí pokaţdé na stejném místě. Paralela stejného adresování dat je i u řídících jednotek konkrétního výrobce. Malá změna nastane v případě, ţe navštívíme supermarket téhoţ řetězce, ale v menším městě, kde mají i omezený sortiment zboţí. Nemusíme zde jiţ najít některé „specializované“ výrobky, ale ostatní budou stále na svém místě, čili zorientovat se není problém. U řídících jednotek to znamená absenci dat pro regulaci činnosti turbodmychadla v případě atmosférických motorů. Tím, ţe supermarket spadá pod jeden řetězec ale není zaručeno, ţe nemohou být díky konkrétnímu vedoucímu dané pobočky další drobné nuance v rozmístění zboţí. I výrobci automobilu řeší ve spolupráci s výrobci ECU drobné úpravy na konkrétní typ vozu. Rozdílná situace nastává při návštěvě úplně jiné sítě obchodů. Jsme si jisti tím, ţe jistě najdeme základní zboţí, jakou jsou například potraviny, ale netušíme přesně kde. Kromě jiného umístění se liší i nabídka výrobků. Některé zboţí je totoţné, některé zboţí je navíc a jiné vzhledem k prvnímu typu supermarketu zcela chybí. Je třeba se tedy znovu zorientovat, kde jaký přípravek, nebo výrobek hledat. To platí ale pouze do té doby, neţ navštívíme zcela jiný, nový řetězec. Všechny poznatky, které jsme se naučili v dřívějších případech supermarketů, zde můţeme rovnou zapomenout. Tento příklad vystihuje podstatu problému, se kterým se musí „chiptuner“ potýkat. Univerzální datová struktura neexistuje, ke kaţdé řídící jednotce se musí přistupovat zcela individuálně. Vzhledem k tomu, ţe výrobci veškeré informace tají, nezbývá neţ si opatřit potřebné informace svépomocí. Jednou z metod, pomocí kterých lze potřebné informace zjistit, se nazývá zpětný (reverse) engineering. Spočívá v tom, ţe na základě definovaných vstupů a výstupů se snaţí získat oblasti ECU, ve kterých jsou jednotlivá data v paměti uloţena. V této chvíli je dobré si rozmyslet, zda je rozumné investovat nemalé mnoţství financí do primárního vybavení

35

a operaci vyzkoušet nebo jestli investovat nemalé mnoţství do otestovaných produktů od specialistů. Informace v datovém prostoru jsou uloţeny tak, aby je mohla řídící jednotka v potřebný okamţik kdykoli pouţít. Situace je obdobná jako u jiných počítačových systémů. Konkrétní adresa se v matici dat skládá z čísla řádku a sloupce. Naneštěstí, jak uţ bylo zmíněno, tento systém rozmístění dat není podle platných regulí a kaţdý výrobce ECU provádí adresování podle své filozofie. Další z komplikací, které při úpravě ECU mohou nastat, je tzv. checksum. Jedná se o kontrolní součet pro kontrolu dat v paměti. Jde vlastně o obranou funkci ECU, která si potřebuje být za kaţdých okolností jistá správností dat, se kterými pracuje. Dalším důvodem pouţití tohoto algoritmu je také fakt, ţe potenciálním úpravcům se ztíţí zasáhnutí do originálních dat výrobce. Ale samozřejmě i tento problém má svá řešení. Kvalitní software pro editaci dat ECU disponuje moţností upravit hodnoty tak, aby výsledný checksum korespondoval s hodnotou poţadovanou ze strany ECU. Pokud se rozhodneme sami k úpravě datových polí, ideální moţností je opatřit si specializovaný software pro modifikaci dat v ECU, který vybere z celého pole jen ta určitá data, která budeme chtít upravovat (např. vstřik paliva). I zde můţe čekat několik nástrah. Některá originální číselná hodnota parametru v tabulce totiţ nemusí odpovídat hodnotě reálné. Můţe se jednat o číslo, které je k dalšímu výpočtu jen pouţito. Je tedy zapotřebí znát výpočetní algoritmus, který je realizován programovým kódem. Závěr z výše uvedeného je celkem jednoduchý. Pokud není moţné dostat se ke zdroji informací nebo není k dispozici software pro konverzi dat, není moudré se do úpravy vůbec pouštět. Riziko neúspěchu je zde téměř stoprocentní. Kromě toho můţe neodborná činnost definitivně paralyzovat celý motormanagement.

4.2 Paměti PROM Typ paměti PROM obsahuje kompletní charakteristiku konkrétního typu motoru. Jedná se o prvek, který lze výměnným způsobem nahradit a modifikovat tak výkonové parametry. Díky rozmáhající se technologii „flashování“ a komunikace s ECU prostřednictvím přímého vstupu je tato legenda pomalu na ústupu. Přesto ale existuje stále ještě veliká skupina jednotek, které vyuţívají tyto klasické paměťové moduly.

36

Pokud bychom je chtěli charakterizovat, jedná se o polovodičovou paměť, na kterou je moţné zapisovat. Je energeticky nezávislá, čili po odpojení napájecího napětí je obsah zachován. Díky bipolárním tranzistorům, kterými je tvořena, je schopna obsah paměti uchovat po relativně dlouhou dobu. EPROM je typ paměti, která umoţní pouze jednorázový zápis dat. Vymazání dat je zde tedy také moţné, ale vyţaduje pouţití speciálního zdroje UV záření13. Z toho důvodu je praktičtější paměť typu EEPROM, která disponuje stejnými vlastnostmi jako EPROM, ale umoţňuje i výmaz a opakovaný přepis dat. Pro oba typy paměti však platí, ţe zápis dat musí být proveden vţdy v externím zařízení. Tato nevýhoda je eliminována pouţitím paměti typu Flash EPROM. Tato paměť je ekvivalentem paměti EEPROM, ale podstatnou výhodou je fakt, ţe nemusí být vyjmuta, ale její programování lze provádět přímo v počítači. K popularitě Flash EPROM přispěl i nástup palubní diagnostiky (OBD), která je schopna komunikace s ECU prostřednictvím externího zařízení připojeného k diagnostickému portu. Závislosti funkcí jednotlivých akčních členů jsou definovány v paměťovém modulu. Pokud chceme data změnit, první krok k úspěchu je paměť fyzicky přečíst. Proto je nezbytné paměťový modul nejprve vyjmout ze základní desky a vloţit ho do speciální čtečky. Celou situaci můţe zkomplikovat fakt, ţe ne všechny čipy jsou do patice vsazeny, ale připájeny. Samozřejmostí je vyjmutí řídící jednotky z motorového prostoru nebo alespoň zpřístupnění okolí tak, abychom byli schopni sejmout její ochranný kryt. Pokud je k dispozici potřebné zařízení, samotné programování není sloţitá procedura. V případě pouţití paměti EPROM je tato výměna velice rychlá, jelikoţ vyjmutý čip můţe být ihned nahrazen novým. Naprosto obdobná je situace v případě zakoupení nového čipu. Jediný rozdíl je v tom, ţe si místo nového čipu zakoupeného od specialistů připravujeme čip sami. Zapisování dat probíhá v externím zařízení, které je připojeno k počítači. Samozřejmostí je vybavení počítače specializovaným softwarem, který umoţňuje přímý přístup do paměťového modulu. Je moţné pouţít universální software, ale je zde reálné nebezpečí komplikace s identifikací údajů v datovém poli. Specializovaný software je výhodnější uţ jen proto, ţe umoţňuje kromě komunikace počítače s EPROM čtečkou i vizualizovat data do uţivatelského formátu.

13

Ultrafialové (UltraViolet) záření je elektromagnetické záření s vlnovou délkou kratší neţ má viditelné světlo, ale delší neţ má rentgenové záření.

37

Pokud si vybíráme vhodný typ programátoru, měli bych brát na zřetel dvě kritéria. Prvním a základním poţadavkem je znalost typu paměti EPROM, kterou chceme pouţít, a jaký typ ECU budeme modifikovat. Při podcenění výběru by nás mohla nemile překvapit patice programátoru, která nemusí odpovídat pinům čipu, který chceme programovat. I tento problém je však řešitelný zakoupením konvektorů. Cenové relace programátorů jsou různé. Ne vţdy se setkáme s tím, ţe draţší musí být i lepší. Investice do tohoto zařízení by měla především odpovídat našim záměrům, jak moc se chceme chiptuningu věnovat. V nabídce jsou i zařízení, podporující velmi omezené mnoţství čipů. Takové řešení je tedy ideální jen pro jednorázovou nebo sporadickou úpravu. V případě, ţe si chceme zkusit vytvořit vlastní čip, nároky na vybavení mnohdy nekončí jen programátorem. Je třeba i jisté míry zručnosti. I to je aspekt, který je třeba brát v úvahu při práci s řídící jednotkou, která není vůbec lacinou záleţitostí.

4.3 Emulátory Pokud dojde k vyjmutí paměti z ECU, motormanagement ztrácí důleţité údaje. V tento okamţik je veškerá funkce ochromena. V případě nouze není moţné ani nastartovat motor. Programování čipu probíhá externě. Pokud chceme otestovat výsledek, nezbývá neţ paměť vrátit zpět do řídící jednotky a teprve potom můţe dojít ke startu motoru. Takových výměn bývá před ukončením práce mnoho, jelikoţ je třeba nepřetrţitě dolaďovat data, která se dají otestovat pouze v plném provozu. Další z moţných zkoušek je interakce mezi vstupními a výstupními signály, která opět vyţaduje plně funkční ECU. Z těchto důvodů by tedy bylo vhodné najít nějaké optimálnější řešení, neţ čip neustále přemísťovat. To umoţňuje pouţití emulátoru. Ten pracuje tak, ţe nahrazuje v ECU paměť PROM a kromě plné funkce motormanagementu umoţňuje i okamţitou změnu dat. Aby mohl emulátor správně pracovat, musí splňovat potřebné technické parametry. Nejdůleţitější z nich je jeho rychlost, jelikoţ jeho výsadou je práce v reálném čase a motor potřebuje okamţitý přístup k datům. Emulátory mají v nabídce firmy, které se zabývají produkty a softwarem pro modifikaci dat. V mnoha případech nabízejí emulátory vyvinuté přímo pro konkrétní účely. Odpadají tak komplikace s adaptací softwaru, jelikoţ jejich funkce je optimalizována pro danou situaci. Jejich připojení je obdobné jako u výměny čipu. Jediným rozdílem je kabel, který je na čip připojený a vede z řídící jednotky ven. Činnost emulátoru samozřejmě slouţí jen ve fázi ladění motoru. Pokud dosáhneme poţadovaných úprav, data zapíšeme na čip a vloţíme jej zpět do ECU. 38

Nevýhoda takovéto zefektivnění práce ale opět souvisí s investicí do vybavení, které nepatří mezi nejlacinější. Při zakoupení emulátoru je potřebný software většinou součástí dodávky, ale není to pravidlem. Není problém zakoupit obojí samostatně.

5 Přístup k ECU pomocí OBD portu Moţnosti přepisování paměti řídící jednotky za pomoci počítače připojeného k diagnostickému portu jiţ byla zmíněna. Flashování lze tedy praktikovat jen u vozů, které jsou vybaveny OBD a paměťovými prvky typu flash v ECU. Vozy, které jsou vyrobené po roce 2000, mají tuto diagnostiku povinnou. Vozů, které jdou upravovat touto cestou, stále přibývá. Předpokladem ale i u těchto typů zůstává, ţe výrobce umoţní podporu softwaru s upgrady přes toto rozhranní, coţ není pro výrobce povinné.

5.1 Standardizace OBD Aby došlo k navázání spojení mezi řídící jednotkou pomocí diagnostického portu, je nezbytné, aby diagnostický přístroj (PC) podporoval standard, přes který bude komunikace navázána. Evropská norma (ISO14) a americká (SAE15) jsou odlišné, proto se liší i standardy, se kterými se můţeme setkat. V případě OBD II jsou to například: SAE J1850 PWM – datový komunikační protokol, rychlost přenosu 41,6 Kb/s (Pulse Width Modulation). SAE J1850VPW – datový komunikační protokol, rychlost přenosu 10,4 Kb/s (Variable Pulse Width). ISO 9141-2 – datový komunikační protokol, rychlost přenosu 10 Kb/s.

5.2 Komunikace s OBD Za předpokladu, ţe budeme chtít propojit s řídící jednotkou notebook, musíme pouţít převodník umoţňující propojení diagnostické zásuvky vozidla a USB portu notebooku. Běţné počítače nejsou vybaveny rozhraním, které by umoţňovalo přímou komunikaci přes diagnostický port. Touto výsadou vynikají pouze specializované diagnostické přístroje. Jak

14

ISO (International Standart Organization) je organizace pro vydávání mezinárodně závazných standardů.

15

SAE (Society of Automotive Engineers) je profesní sdruţení automobilových inţenýrů, jeţ vydává standardy a doporučení.

39

jiţ bylo řečeno v předcházející kapitole, existuje několik druhů protokolů. Z toho plynou i potíţe, které díky tomu nastávají. Ideální variantou, jak tuto situaci řešit, je pouţití univerzálního převodníku, který se dokáţe propojit přes různé komunikační protokoly. Jeho pořízení je však cenově nákladné a tudíţ ho doopravdy ocení pouze úpravce, který pracuje s různými typy automobilů. Pokud chceme komunikovat s automobily, které pouţívají stejný typ protokolu, stačí pořídit jednoduchý propojovací kabel. Takový typ převodníku není finančně náročný. Ale i zde se vyplatí dát přednost profesionálnímu výrobci produktu, který zaručí bezchybnou funkci. To ale neznamená, ţe šikovný kutil by si onen převodník nezvládl vyrobit sám. Na internetu jsou návody, jak takový převodník podle schématu postavit.

40

6 Emise Správná funkce motoru je bohuţel podmíněna tím, ţe spalování pohonných hmot produkuje emise. Výrobci automobilů mají v této oblasti dané pevné limity, které nesmí překročit. Narozdíl od snahy vývojářů, kteří se u vyvíjených modelů snaţí o co nejniţší spotřebu a přitom dostačující výkon, u emisí jsou maximální číselné hodnoty předem dané. Z toho jasně plyne, ţe při konstrukci vozidla s maximálním moţným výkonem je tvůrce pořád limitován zákony, které mu jasně předepisují, jaké hodnoty obsahu škodlivin ve výfukových plynech nesmí překročit. Zde tedy vzniká prostor na to, jak motormanagement upravit a celkem jednoduše získat k deklarovanému výkonu přidanou hodnotu. Ale ani to není optimální řešení, jelikoţ je na úkor nárůstu emisí. Bohuţel je tato cesta naprosté ignorace pojmu emise častá, zejména u amatérských úpravců. Jejich logika je vcelku jednoduchá. Pokud je poţadovaným parametrem výkon, další aspekty musí jít stranou. Obzvlášť, kdyţ jsou kontraproduktivní. Uţivatelé podobně upravených aut spoléhají na fakt, ţe v provozu k namátkovým kontrolám (týkajících se emisí) zatím nedochází a u technické kontroly není problém vrátit řídící jednotce původní program. Nespálené uhlovodíky CH – nalezneme je ve spalovacích prostorách motoru, jako následek předčasně ukončených oxidačních procesů. Seřízení a samotná konstrukce motoru má na jejich velikost největší vliv. Oxid uhelnatý CO – je důsledkem nedokonalého spalování paliva. U motorů vznětových se tento problém, díky práci s velikým přebytkem vzduchu, nevyskytuje. Stejně tak u motorů záţehových, které jsou seřízeny na spalování chudé směsi. Díky své toxicitě patří mezi hlavní činitele; jeho obsah se měří u státní technické kontroly. Jeho míra se sniţuje uţitím katalyzátoru. Oxidy dusíku NOx – jedná se o sloţitý chemický proces, který je důsledkem vedlejší reakce dusíku a kyslíku vzduchové náplně ve válci. Jejich vznik lze připsat vysokým teplotám a tlakům ve spalovacím prostoru. Míru výskytu lze eliminovat uţitím třícestného katalyzátoru u záţehových motorů, u vznětových je to optimalizace spalovacího procesu. Tuhé částice – tuhými částicemi je myšlen karbon, sloučenina síry a podobně, vyskytují se především u vznětových motorů. Nabalí se na nespálené částečky 41

paliva a oleje, výsledkem jsou mikročástice s karcinogenními účinky. K jejich eliminaci dochází dodatečným spalováním nebo pouţití speciálních filtrů, do kterých se zachytí. Obrázek 15: Plnění emisních limitů u motoru s třícestným katalyzátorem


Pokud budeme chtít hledat kompromis mezi výkonem a ohledem na emisní standardy, musíme brát v úvahu skutečnost, ţe u moderních motorů vybavených OBD II jsou pouţity vnitřní algoritmy, které se snaţí o regulaci téměř neustále. Permanentní kontrola, v níţ hraje svoji nezaměnitelnou roli lambda sonda, neustále koriguje jakoukoli snahu o dosáhnutí výkonu, která je na úkor ekologie. Přesné hodnoty emisí a informace o prováděných zkouškách můţeme získat po prostudování směrnice Evropské unie 70/220/EHS v platném znění. Pokud provedeme na motoru úpravu, je předem těţko odhadnutelné, jaký vliv bude mít ona úprava na produkci emisí. Výjimkou jsou samozřejmě úpravy, které se inspirují jiţ proběhlou úpravou a výsledek je pochopitelně předem znám. V ostatních případech je to vţdy loterie, u kterých ale pořád platí následující skutečnosti: Maximálního výkonu dosáhneme v případě mírného přebytku paliva ve směsi, tudíţ zvýšeného obsahu nespálených uhlovodíků a CO. Pozitivní je sníţená teplota spalin díky bohaté směsi a tím i sníţený obsah NOx. Výrazným faktorem hrající svoji roli na emisní hodnoty je nastavení předstihu. Větší hodnota předstihu umoţní vyšší výkon, ale také zvyšuje teplotu a tlak, coţ má negativní vliv na hodnoty NOx. Jakýkoli zvýšený obsah škodlivin, neţ je 1,5 násobek, jednotka s OBD II ihned koriguje a na odlišnou situaci bude reagovat předem definovaným způsobem. Je tedy ţádoucí, aby provedené úpravy nepřekračovaly maximální hodnoty. 42

Z výše uvedeného také plyne moţnost nastavení poměru výkonu a škodlivin tak, aby byly hodnoty sice mírně zvýšené, ale stále v intervalu tolerance. U vznětového motoru dojde pomocí zvýšené dávky paliva k jednoduchému nárůstu výkonu. Díky výkonu ale přibude i mnoţství sazí – tedy tuhých částic ve výfukových plynech, které mají nepříznivý vliv na průchodnost filtru, který je má zachycovat. Stejně jako samotné nastavení řídící jednotky, tak i hledání optimálního kompromisu mezi výkonem a dodrţení emisních limitů není činnost na jeden den. Přesnou hodnotu se dozvíme jen pomocí diagnostiky na měření sloţení výfukových plynů. Toto zařízení se vyskytuje ve stanicích technické kontroly nebo ve větších autoservisech. Nejjednodušší je proto návštěva těchto zařízení a měření za určitou úplatu provést tam.

43

7 Diagnostika Pokud dojde k zásahu do řídící jednotky, systém by měl být zkontrolován jako celek. Můţe se totiţ stát, ţe úpravy v datech zapříčiní chybná hlášení, které ECU vyhodnotí jako závadu. Tato procedura je tedy doporučena k vykonání dříve, neţ vozidlo vyrazí do provozu. Jsou pro to určena zařízení, která dokáţí komunikovat s řídící jednotkou, sledovat hodnoty jednotlivých veličin a určit příčinu eventuálního problému. Diagnostické procesy se doporučují i z toho důvodu, ţe ne vţdy je jasné, jestli problém souvisí se špatným nastavením některé funkce nebo jestli je problém na straně motormanagementu. Je tedy dobré diagnostiku rozdělit do dvou základních skupin.

7.1 Klasická diagnostika Klasická diagnostika sleduje všechny děje, které se ve vozidle uskuteční. Dokáţe tedy určit funkce, které nepracují správně, a to i mimo motor. Pokud pomineme starší typy automobilů, základním standardem je palubní diagnostika OBD, o které jiţ byla řeč v rámci programování řídící jednotky. I v tomto případě je ale nutné vlastnit potřebná zařízení. Princip je zaloţený na čtení chybových hlášení v paměti ECU. Slouţí tedy k upozornění závady, která se jiţ vyskytla. Tento druh diagnostiky jde nalézt téţ pod názvem sériová. Další s moţností, které OBD umoţňuje, je sledování chodu motoru v reálném čase. Tato funkce je sympatická především pro chiptuning, neboť umoţňuje prostřednictvím OBD měnit i některá základní nastavení v ECU. Jelikoţ je třeba sledovat i další systémy, ke klasické diagnostice patří i sledování elektrických veličin, osciloskopy a jiné přístroje analyzující signál. Protoţe dochází k měření hodnot na vstupech jednotlivých členů, proces se nazývá paralelní diagnostika.

7.2 Datalogger Datalogger, neboli záznamník dat je druhým způsobem, pomocí kterého lze sledovat chování hlavních parametrů motoru. Protoţe kromě upozornění a identifikace závady umoţňuje i kontinuální záznam všech parametrů na časové ose, které zapíše do paměti pro pozdější zpracování. Setkáváme se s ním spíše v motoristickém sportu. Díky velkému mnoţství zaznamenávaných hodnot je spojený s nároky na velikost datového prostoru. Od 44

palubní diagnostiky se liší tím, ţe neupozorňuje na závadu pomocí chybového kódu, ale provádí analýzu všech zaznamenaných dat. Výhodou je moţnost porovnání hodnot na časové ose a s tím spojené souvislosti. Nevýhodou je potřeba většího času k dedukci sporných bodů, která jde jednoduše eliminovat kvalitním softwarem dataloggeru, který umoţňuje rychlé vyhledávání a analýzy. Jako jediným negativem tedy zůstává nárok na větší prostor na uchování dat.

45

8 Závěr Cílem této práce bylo popsat základní koncepty a vysvětlit funkce řídící jednotky, aby byly srozumitelné i pro čtenáře bez předchozích znalostí v oboru. Jednotlivé kapitoly byly voleny tak, aby zmínily všechny důleţité systémy a vysvětlily princip jejich činnosti. Jelikoţ je obtíţné díky různorodosti architektury a filozofie jednotlivých výrobců vytvořit jakousi univerzální charakteristiku problematiky, rozebral jsem podrobněji spíše okolí, se kterým řídící jednotka bezprostředně komunikuje. Samotným programováním a softwarovou částí bych se rád zabýval ve své budoucí diplomové práci.

46

9 Použitá literatura [1]

BOHACZ, Ray. Tuning Accel/DFI 6.0. 2003. ISBN 9781557884138.

[2]

FERENC, Bohumil. Spalovací motory. 2004. ISBN 80-251-0207-6.

[3]

JAN, Zdeněk; ŢĎÁNSKÝ, Bronislav. Výkladový automobilový slovník 2007. ISBN 978-80-251-1842-9.

[4]

KAMENÁŘ, Jan. Tuning : každý je originál. 2006. ISBN 80-903835-0-5.

[5]

PAPOUŠEK, Miroslav; ŠTĚRBA, Pavel. Diagnostika spalovacích motorů. 2007. ISBN 978-80-251-1697-5.

[6]

RŮŢIČKA, Bronislav. Jak na chiptuning. 2007. ISBN 978-80-251-2096-5.

[7]

ŠTĚRBA, Pavel. Elektrotechnika a elektronika automobilů : elektrická zařízení, diagnostika a odstraňování závad. 2004. ISBN 80-251-0211-4.

[8]

ŠUMAN-HREBLAY, Marián. Encyklopedie automobilů. 2007. ISBN 978-80-2511587-9.

[9]

WALKER, Dave. Engine management : optimising carburettors, fuel injection and ignition systems. 2001. ISBN 9781859608357.

[10] CodiProg III : service manual [online]. 2003 [cit. 2009-04-06]. Dostupný z WWW: [11] Chip Express tuning specialists [online]. 2009 [cit. 2009-04-06]. Dostupný z WWW: [12] Chip tuning systém 06 [online]. 2006 [cit. 2009-04-06]. Dostupný z WWW: [13] Tested: Engine remaps [online]. 2008 [cit. 2009-04-06]. Dostupný z WWW: [14] www.chiptuners.org [online]. 2008- [cit. 2009-04-06]. Dostupný z WWW:

47

Příloha 1

Příklady firem, resp. odkazy na jejich www stránky, které vykazují aktivity spojené s chiptuningem.

Komponenta

Chiptuning

Přídavné moduly

Emulátory

Kontakt

Komentář

www.cimbu.cz

zn. Škoda

www.autopower.cz

čipy, kompletní technické vybavení

www.superchips.co.uk

světoznámá britská firma

www.racingbox.cz

nabídka české provenience pro vznětové motory

www.tuningbox.com

specialista pro vznětové motory

www.hopa-tec.de

německá firma HOPA

www.evc.de

německá firma EVC

www.alientech.to

italská firma ALIANTECH

www.softecmicro.com

firma SOFTEC

Řídící jednotky automobilů

Recommend Documents