MĚŘENÍ OSCILOSKOPEM PRAKTICKÁ ČÁST

Moderní metody v dopravě a přepravě pro 21. století MĚŘENÍ OSCILOSKOPEM – PRAKTICKÁ ČÁST Určeno pro potřeby dalšího vzdělávání pedagogických pracovníků středních odborných škol

Autor Petr Kelemen

Název a sídlo školy Střední škola automobilní, mechanizace a podnikání, Krnov, příspěvková organizace Opavská 49, 794 01 Krnov

Rok vytvoření vzdělávacího programu 2012

Obsah 1

2

Úvod do diagnostiky ......................................................................................................... 4 1.1

Sériová (OBD) diagnostika ......................................................................................... 4

1.2

Paralelní diagnostika.................................................................................................... 6

1.3

Data výrobce v elektronické podobě ........................................................................... 7

1.4

Řízené vyhledávání závad SIS CAS ............................................................................ 7

Diagnostické zařízení FSA740 ......................................................................................... 9 2.1

3

4

5

6

Dvou kanálový osciloskop jako motortester ............................................................... 9

Diagnostika zdrojové soustavy pomocí FSA ................................................................. 12 3.1

Zjišťování přechodových odporů osciloskopem ....................................................... 12

3.2

Kontrola alternátoru v dynamickém režimu osciloskopem ....................................... 13

3.3

Kontrola vybíjení akumulátoru osciloskopem ve 24h režimu ................................... 13

Měření neelektrických veličin ........................................................................................ 14 4.1

Test komprese ............................................................................................................ 14

4.2

Test tlaku v sání motoru ............................................................................................. 15

4.3

Měření polohy klikové hřídele .................................................................................. 15

Diagnostika palivového systému zážehových motorů osciloskopem .......................... 16 5.1

Hierarchie signálů ...................................................................................................... 16

5.2

Zátěžové signály ........................................................................................................ 17

5.3

Regulační obvody ...................................................................................................... 17

5.4

Prvky emisního systému ............................................................................................ 17

Zapalování ....................................................................................................................... 19 6.1

Diagnostika primárního obvodu osciloskopem ......................................................... 19

6.2

Diagnostika sekundárního obvodu osciloskopem ..................................................... 20

Posudek odborného garanta .................................................................................................. 21

Pro koho je studijní opora určena je určen učitelům odborných předmětů, odborného výcviku a praktického vyučování a vedoucím školních týmů středních odborných škol. Studijní opora se dělí na kapitoly, které odpovídají logickému dělení probírané látky, ale nejsou stejně obsáhlé a předpokládaná doba studia se může výrazně lišit, proto jsou velké kapitoly dále děleny na očíslované podkapitoly, kterým odpovídá následující struktura.

Cíl Po prostudování tohoto odstavce budete umět popsat, definovat a vyřešit

Výklad Následuje vlastní výklad probírané látky, zavedení nových pojmů vše doprovázeno tabulkami, obrázky.

Klíčová slova Zde jsou vybrány technické výrazy, které se nacházejí v probírané kapitole studijní opory a mají klíčový význam pro širší pochopení problematiky.

Kontrolní otázky Pro ověření, zda jste dobře a úplně látku zvládli, je připraveno několik teoretických otázek.

3

1 Úvod do diagnostiky  vývoj diagnostiky OBD  seznámení s možnostmi univerzálních diagnostických zařízení pro OBD diagnostiku, normy pro komunikační protokoly, norma OBDII  elektronická databáze ESI(tronik) s využitím CAS funkce  uspořádání a čtení el. schémat  identifikace vozidel, umístění diagnostických zásuvek, lokalizační schémata, adaptéry pro propojení s vozidlem  práce s KTSxxx na vozidle (funkce sériové diagnostiky, osciloskop)  praktická ukázka při diagnostice vozidla Klíčová slova: OBD diagnostika, čtečka KTS540, komunikační protokol, ESI(tronic), CAS funkce, OBD II, signály Kontrolu elektronických systémů vozidel v provozu, nám s rozvojem elektroniky umožňuje tzv. autodiagnostika (OBD) neboli samokontrola, která je součástí programového vybavení řídící jednotky (ECU). Jedná se o průběžné porovnání výrobcem určených parametrů (uložených v elektrické paměti ECU) s aktuální zjištěnou hodnotou systémem vozidla, kdy případné odchylky jsou porovnány, uloženy do paměti závad a obvykle o tomto stavu upozorní obsluhu rozsvícením kontrolky na přístrojové desce. K označení kontrolky vlastní diagnostiky se používá zkratka MIL. V případě OBD diagnostiky jde z převážné části pouze o kontrolu prvotní, kterou je třeba v dalším kroku doplnit o další vhodný postup, jakým je například paralelní diagnostika.

1.1 Sériová (OBD) diagnostika Následující funkce uvedené v této části, slouží pro komunikaci řídící jednotkou motorového vozidla (MV). Ke komunikaci je použito zařízení, lidově označovaného jako čtečka. Čtečkou rozumíme interface, tj. zařízení umožňující přenos dat mezi ECU vozidla a zařízením, které nám na zobrazovacím zařízení (displej nebo monitor PC) zobrazí požadovanou informaci z ECU. Rozsah kontrolních funkcí je závislý v první řadě na programovém vybavení ECU. V roce 1996 v USA vyšly v platnost standardy označované souhrnně jako OBD-II. Tyto normy definují požadavky na každé vyrobené vozidlo za účelem možnosti digitální diagnostiky systémů ovlivňujících emise vozidla (zejména motor a automatická převodovka). Pro evropské výrobce osobních automobilů je norma závazná od roku 2000 pro vozidla s benzínovými motory a od roku 2003 pro vozidla s naftovými motory. Protokol OBD-II (On-Board Diagnostics) je definovaný normami ISO9141, J1962, J1850 a ISO-15765 a slouží k diagnostice emisních systémů osobních automobilů. 4

Diagnostika OBD-II umožňuje spojení pouze s řídicími jednotkami týkajících se emisních systémů osobních automobilů, nelze se spojit např. s řídicí jednotkou airbagu, palubního počítače, navigace, rádia, apod. Pro diagnostiku celého vozidla je nutné použít speciální diagnostické programy. Z historického vývoje komunikačních protokolů lze vzpomenout předchůdce OBDII norem: ALDL – používanou firmou GM Motors, OBD I – použitou jako první snahu a sledování emisních systémů, OBD 1.5 použitou např. na vozech Mitsubishi v letech '95 '97, pak v roce 1995 na voze Volkswagen VR6's nebo Ford Scorpio since 95. Další informace o historii vývoje lze získat: http://en.wikipedia.org/wiki/On-board_diagnostics V praktické ukázce: Užití univerzální čtečky řady KTS firmy Bosch, připojení k přistavenému vozidlu, navázání komunikace s řídicím systémem motoru, který se nejčastěji používá (známé zlidovělé napíchnutí řídící jednotky). Ukázka použití funkcí na ADRESE 01 (Řízení motoru):  Identifikace (kódování, WSC informace) 

Čtení paměti závad



Test akčních členů



Základní nastavení



Vymazání paměti závad



Ukončení



Kódování



Blok měřených hodnot + osciloskopické znázornění na KTS



Jednotlivá měřená hodnota



Přizpůsobení (adaptace – naučené hodnoty)



Readeness code (test funkčnosti diagnostik) pouze u EOBD II

Ukázka jednotlivých módů při použití OBD II: •

Mód 1: Měřené hodnoty, stav OBD-II, readiness kód

•

Mód 2: Freeze frame

•

Mód 3: Chybové kódy

•

Mód 4: Výmaz chybových kódů 5

•

Mód 5: Test lambda sond

•

Mód 6: Nesouvisle monitorované testy

•

Mód 7: Chybové kódy

•

Mód 8: Akční členy

•

Mód 9: Informace o vozidle (VIN kód, kalibrace, atd).

•

Mód 10/0xA: Chybové kódy uložené v EEPROM

Mnoho testů je spojeno s nutností sledování napěťových signálů v čase. Zde se poprvé setkáváme s využitím funkce osciloskopu na vozidle, čímž u mnohých zařízení tvoří nezbytnou součást diagnostického zařízení tj. čtečky.

1.2 Paralelní diagnostika Jelikož výpovědi schopnost vlastní diagnostiky se pohybuje v rozmezí 20-25% v úspěšnosti správné lokalizace příčiny závady (v mnohých případech se hlášení o chybě prezentuje jako důsledek závady, nikoli příčina). V tom případě je nutno doplnit tento nedostatek dalším způsobem měření, kterým je právě paralelní diagnostika. Název se odvíjí od způsobu použití měřících přístrojů, které se připojují paralelně ke kontaktům testovaných komponent, jako jsou ECU, čidla (snímače) nebo akční členy. Čidla zjišťují parametry fyzikálních veličin, potřebných k výpočtům ECU, tzn. jedná se o vstupní signály z pohledu ECU, kdežto akční členy vykonávají nějakou činnost (spínají ventily, cívky, odporové zátěže apod.) a jsou z pohledu ECU signály výstupními. Příkladem komponenty obsahující jak čidlo, tak akční člen, může být kyslíkové čidlo s vyhříváním (lambda sonda - LS). Vyhřívání bude akčním členem, oproti tomu napěťový signál z LS informující ECU o množství nespáleného kyslíku potřebného k hoření, ze kterého se určuje složení směsi u zážehového motoru a jde tedy o snímač (čidlo). Užitečné pravidlo při kontrolních měřeních: Vstupní signály kontrolujeme co nejblíže ECU, abychom zjistili, zda signál prošel v pořádku celou cestou od snímače až k ECU. Výstupní signály kontrolujeme co nejblíže akčního členu, abychom zjistili, že se povel odeslaný ECU dostal v pořádku a beze změn až k samotnému akčnímu členu. Pro kontrolu vstupních signálu využíváme voltmetr, osciloskop a pro kontrolu výstupních signálu voltmetr, osciloskop a navíc ampérmetr.

6

1.3 Data výrobce v elektronické podobě Při kontrolách elektronických systémů se neobejdeme bez seřizovacích a kontrolních hodnot výrobce. V součastné době se v servisní praxi u neznačkových servisů rozšířilo používání elektronických databází. Z nejznámějších lze jmenovat Autodata, Vivid workshop, ESI(tronic) ale je mnoho dalších firem, které tyto informace v různém rozsahu poskytují. Nejnovější způsob poskytování takových informací je za pomocí Online systémů v síti Internet. Tento způsob nemá nároky na výkon PC, ať již na kapacitu místa na pevném disku, tak na pamět počítače, kterou jinak databáze vyžadují. Další výhodou je omezení nutnosti upgrade databáze u uživatele (provádělo se pomocí datových nosičů CD, DVD apod.), aby se udržovala stále v aktuálním stavu, takže k tomuto způsobu poskytování informací se postupně uchyluje stále více firem. Důležité informace získané z databází: 

Identifikace vozidla a umístění výrobních štítků



Popis funce systémů a jejich technické data



Lokalizační schémata a umístění komponent



Elektrické schémata zapojení



Časy potřebné k provedení oprav



Řízené vyhledávání závad

Pomocí praktické ukázky na přistaveném vozidle si znázorníme způsoby identifikace vozidla, postup při lokalizaci komponent na vozidle a možný způsob uspořádání elektrického schématu na více stranách, jak je použita například v databázi ESI(tronic).

1.4 Řízené vyhledávání závad SIS CAS Propojením jednotlivých modulů, v našem případě elektronické databáze ESI(tronic) a čtečky, vzniká systém řízeného vyhledávání závad. Celý princip spočívá v tom, že k předepsaným hodnotám výrobce uvedeným v databázi, lze jednoduchým způsobem z prostředí databáze načíst a přiřadit hodnoty ze čtečky (viz funkce blok měřených hodnot), ty posoudit a vyhodnotit při dodržení předepsaných podmínek, na které jsme v kontrolním kroku přímo upozorněni. Pro snazší vyhodnocení lze využít barevného označení. Položky, které jsou mimo předepsaný rozsah, se zobrazí červeně. Použitím takového výstupu formou protokolu, se tak součastně zlepšuje dokladovatelnost nutnosti provedení servisních úkonů pro zákazníka. Archivací takto získaných dat, se zrychlí rovněž následný servis v budoucnosti, využitím pro porovnání předešlého a aktuálního stavu kontrolovaného systému. 7

Kontrolní otázky kapitoly 1

1) 2) 3) 4) 5) 6) 7)

Čím je charakteristická vlastní diagnostika dle normy EOBD II? Jak zohledňuje ECU opotřebení součástí způsobené provozem? Jestliže vymažeme adaptační hodnoty v ECU řízení motoru a chod motoru se zlepší, jak věrohodně zohledňovaly adaptace stav motoru? Která funkce sleduje stav emisních systémů dle normy EOBD II? Které komponenty řízení motoru patří do skupiny snímačů? Co jsou akční členy? Jakým způsobem měření eliminujeme chyby vzniklé na vodiči mezi ECU a komponentou řízení motoru?

8

2 Diagnostické zařízení FSA740      

Popis přístroje, měřící vstupy a nastavení přístroje pro měření FSA740 jako multimetr (měření U, I, R) Přednastavené režimy pro měření Univerzální osciloskop Analyzátor BAE050 seznámení s nastavením a možnostmi při diagnostice Praktická ukázka na vozidle s uvedenými přístroji

Klíčová slova: FSA740, funkce multimetr, funkce osciloskop, přednastavené režimy, analyzátor BAE050 Pro účely paralelní diagnostiky se ve školství pro výuku praktických návyků a postupů v auto oborech využívá zařízení firmy Bosch pod obchodním názvem FSA a ve spojení s analyzátory výfukových plynů, dostáváme silný diagnostický nástroj především ke kontrole elektroniky motoru, přestože využitelnost tohoto zařízení je i u dalších elektronických systémů až do rozsahu měření na sběrnicích CAN BUS.

2.1 Dvou kanálový osciloskop jako motortester V podstatě se jedná o digitální servisní osciloskop se vzorkovacím kmitočtem 50MHz/1kanál nebo 25MHz/kanál v dvoukanálovém režimu. Vhodným pro servisní praxi se stává existencí vnitřní paměti a možnosti ukládání měřených průběhů, čímž analogový osciloskop z konstrukčního hlediska nedisponuje, dále pak úpravou a ochranou vstupních obvodů, přizpůsobených signálům a napěťovým úrovním obvyklých na motorovém vozidle a úpravou propojovacích kabelů odolných proti mechanickému i tepelnému namáhání a v neposlední řadě ochranou proti rušení. Praktická ukázka na přístroji FSA740 obsahuje: 

Popis přístroje a software k jeho ovládání



Hlavní nabídka programu k ovládání FSA



Připojovací vodiče a ostatní funkce



Nutnost vytvoření společného nulového potenciálu



Nastavení osciloskopu pro měření na vozidle, v režimu přednastavených měřících rozsahů



Možnost přechodu do režimu multimetru v průběhu měření



Nastavení univerzálního osciloskopu (časová základna, spouštěcí úrovně, detekce špiček, volba napěťových rozsahů

9

Osciloskop jako doplňková funkce analyzátoru výfukových plynů Analyzátor výfukových plynů a obecně analýza výfukových plynů a jednotlivých chemických složek byla podrobně probrána v modulu teoretické části. Postupně si je připomeneme při praktické ukázce, kdy budeme moci sledovat vzájemné vztahy mezi jednotlivými složkami CO – HC – CO2 – O2 + vzdušné číslo lambda a některé závady si pokusem nasimulujeme. Jelikož na změny v řízení přípravy paliva je mnohem náchylnější benzínový systém, ukázku provedeme na zážehovém motoru. Z pohledu diagnostiky je nejdůležitější složkou obsah nejedovatého CO2, který vypovídá o dokonalosti spalování a u systémů s možnosti seřizování směsi byl seřizovacím kontrolním prvkem. U zážehových motorů s neřízeným systémem, se obsah CO2 pohybuje od 12,5% výše, u řízených systémů s plně funkčním katalyzátorem se pak pohybuje okolo 15%. Jak již bylo zmíněno, výhoda digitálních přístrojů spočívá v možnostech ukládání nasbíraných dat do elektrické paměti přístroje, díky čemuž lze pak snadno realizovat různé způsoby zpracování dat z paměti, jako je tomu v případě analyzátoru, kdy výrobce využívá zobrazení jednotlivých výfukových plynů v čase za pomocí osciloskopu. Praktický příklad emisního testu na přistaveném vozidle:  Podmínky a příprava vozidla pro měření o odlišnosti pro řízené a neřízené systémy dle legislativy o technický stav motoru (kontrola správnosti osazení komponent) o paměť závad bez uložené závady (vlastní diagnostika) o motor zahřátý na provozní teplotu vztaženou k teplotě oleje o technický stav výfukového a sacího systému o katalyzátor zahřátý na provozní teplotu  Příprava analyzátoru pro měření  Hodnoty výrobce pro vyhodnocení o pro neřízené systémy je třeba použít tabulky o u řízených systémů dle platné legislativy je stav vcelku jednoznačný o výrobce stanoví volnoběžné otáčky a otáčky pro zvýšený volnoběh o obsah HC se nemusí vyhodnocovat, předpokládá se, že čistotu zajistí katalyzátor o pro jedovatý plyn CO platí maxima 0,5% při volnoběhu a 0,3% při zvýšeném volnoběhu o vzdušné číslo lambda při zvýšeném volnoběhu, musí být v rozmezí 0,97 – 1,03 tj. 3% od stechiometrické směsi směrem k chudší nebo bohatší směsi o CO2 + O2 jsou nejedovaté plyny, tudíž jejich hodnoty nejsou z pohledu emisního testu legislativně nařízeny ani omezeny. Přesto platí jednoduché pravidlo: CO2 jelikož vypovídá o dokonalém hoření má jej být co nejvíce a O2 10

jelikož je potřebný k hoření při spalování a oxidaci při chemické reakci v katalyzátoru, by měl být nižší než 0,5%.  Jednoduchý postup, pro zjištění účinnosti katalyzátoru  Zobrazení měření analyzátorem výfukových plynů v režimu sloupce a křivky (osciloskop) Kontrolní otázky kapitoly 2 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8)

V čem spočívá výhoda digitálního osciloskopu oproti analogovému? Proč se snažíme při měření osciloskopem využít pro zobrazení maximální plochu monitoru? Jak vytvoříme společný nulový potenciál mezi přístrojem a vozidlem? K čemu slouží přednastavené režimy u FSA740??? Kdy použít univerzální osciloskop? Který emisní systém z pohledu legislativy, je považován za řízený systém? Která ze složek výfukových plynů vypovídá o dokonalosti spalování? Jak lze otestovat účinnost katalyzátoru pomocí analyzátoru výfukových plynů?

11

3 Diagnostika zdrojové soustavy pomocí FSA • • • • • •

postup kontroly testu akumulátoru v režimu 24hod pomaloběžného osciloskopu popis speciálního testu pro vyhodnocení stavu akumulátoru popis testu ukostření a přechodových odporů pomocí osciloskopu popis testu usměrňovacího můstku alternátoru v dynamickém režimu osciloskopem použití režimu AC a DC při měřeních osciloskopem zdrojových soustav praktická ukázka na vozidle

Klíčová slova: pomaloběžný osciloskop, přechodový odpor, AC režim, DC režim, multimetr Jelikož elektronické systémy jsou závislé na stavu akumulátoru a elektrického vedení na vozidle, zaměříme se na možnosti kontroly zmíněných prvků. V podstatě máme dvě možnosti. Kontrolu obdobně jako malým ručním multimetrem, která v převážné míře bude dostačovat pro prvotní obrázek o stavu zdrojové soustavy kontrolou napětí na svorkách zatíženého akumulátoru ve středních otáčkách motoru. V praxi se však můžeme setkat se závadami jako např. nedotažený nebo zoxidovaný spoj a kontakt, nalomená či předřená kabeláže apod. Zde je pak mnohem výhodnější použití osciloskopu, neboť ten je schopen registrovat velice krátké změny napětí a zobrazit je.

3.1 Zjišťování přechodových odporů osciloskopem Přechodové odpory a jejich přítomnost je často velice obtížně zjistitelný. V principu si jej můžeme představit jako vřazený sériový odpor, do cesty od zdroje ke spotřebiči. Z teorie víme, že na každém odporu vzniká průchodem proudu napětí a této vlastnosti využijeme. Pokusíme se využít poznatku, že s větším proudem bude i napětí na přechodovém odporu větší a tím pro nás lépe měřitelné. Když budeme mít štěstí, místo s přechodovým odporem, kde prochází značný proud, se nám bude mimo jiné rovněž nadměrně zahřívat. Lze využít následujícího postupu. Měření provádět na jednotlivých místech tak, abychom postupovali krok po kroku od zdroje, přes všechny spojky až ke spotřebiči. Nejlépe se to demonstruje na ukostření vozidla. Minusový kabel osciloskopu připojíme přímo na kontakt baterie a první místo, kde lze předpokládat přechodový odpor je minusová svorka akumulátoru. Tam tedy provedeme měření. Na první pohled se může zdát nelogické, že měříme minus a minus póly proti sobě. A jsme u jádra problému při demonstraci přechodového odporu. Pokud bude vše v pořádku, pak i při průchodu velkého proudu jakým je např. proud spouštěče při startu, musí být výsledné napětí při tomto způsobu měření 0V !!! Tak ideální spoj je prakticky nevyrobitelný, tudíž se spokojíme s maximální hodnotou do 0,3V (do 0,8V při první proudové špičce). Pak pokračujeme dále v pořadí uchycení kabelu ve svorce, ukostření na karoserii, ukostření na motoru atd. Pro měření abychom mohli sledovat no nejlépe detail napětí, nastavíme si napěťový rozsah osciloskopu na 2V. Před vlastním měřením je třeba dbát na propojení mínus svorku FSA s mínus pólem vozidla, 12

abychom měli společnou nulu přístroje a vozidla. Tato měření se provádí v režimu DC.

3.2 Kontrola alternátoru v dynamickém režimu osciloskopem Tato kontrola spočívá v kontrole usměrňovače. Je třeba připomenout, že se jedná o kontrolu alternátoru, který nepoužívají tzv. inteligentní regulátor MFR. Výhodou je použití výstupu D+, je na něj připojena kontrolka nabíjení, kde se zvlnění projeví výrazněji. Oproti předchozímu postupu, se měření provádí v režimu AC a důležitou podmínkou je provádět test při zatížení a běžícím motoru. Na tuto skutečnost nás upozorní rovněž FSA740 pomocí informačním řádku na displeji. V režimu AC se odfiltruje velikost stejnosměrné složky napětí, a sledujeme jen zbývající zvlnění na diodách. Požadovaný průběh (tzv. default oscilogram) a průběhy se závadami lze nalézt v databázi ESI(tronic). Není jiný servisní způsob, jak zkontrolovat, zda pracují všechny tři fáze alternátoru, tzn. zda alternátor pracuje na plný výkon a to bez nutnosti demontáže alternátoru z vozidla. Nastavení osciloskopu pro tento postup je při časové základně 20ms a napěťovém rozsahu 200mV, případně použijeme přednastavenou funkci FSA740 k tomuto účelu.

3.3 Kontrola vybíjení akumulátoru osciloskopem ve 24h režimu Ve většině případů potřebujeme sledovat krátké změny napětí. Čas od času však přijede zákazník s popisem závady ve znění, že po třech dnech nemůže vozidlo nastartovat, kvůli vybitému akumulátoru. A chce vědět, zda je na vině akumulátor, nebo některý systém na vozidle. Firma Bosch pro tento účel přizpůsobila jednu funkci FSA740, kdy lze čas osciloskopu nastavit až na 24h, a nechat provádět záznam po celou tuto dobu. Pozor, spuštěný test se musí nechat doběhnout do přednastaveného času, jinak nedojde k vyhodnocení!!! Kontrolní otázky kapitoly 3 1) 2) 3) 4) 5)

Proč je výhodnější provádět kontrolu zvlnění v režimu AC? Proč je nutno propojit mínus svorky přístroje a vozidla? Proč a kdy dochází k nadměrnému ohřívání elektrických spojů? Kdy použít funkci rychloběžného a kdy pomaloběžného osciloskopu? Lze kontrolovat funkci diod alternátoru bezdemontážním způsobem?

13

4 Měření neelektrických veličin     

speciální a doplňkové diagnostické funkce FSA měření neelektrických veličin, práce s naměřenými oscilogramy porovnání s uloženými oscilogramy vzorový (default) a chybový oscilogram zálohování, databáze naměřených průběhů

Účelem tohoto tématu je názorně předvést, že vše co lze nějakým způsobem převést na napětí, je pak zobrazitelné pomocí osciloskopu. Jako příklad možnosti převodu fyzikální neelektrické veličiny si můžeme uvést test kompresního tlaku ve válci motoru, další neelektrickou veličinou je třeba 1 otáčka nebo množství vzduchu. Praktickou ukázku omezíme pouze na veličiny, které využíváme při kontrole vozidel. Klíčová slova: oscilogram, default oscilogram, chybový oscilogram, komprese

4.1 Test komprese V tomto testu si ukážeme, jakým způsobem se lze dopracovat třeba jen ke srovnávacímu ale přece při praxi využitelnému postupu pro diagnostiku. Pro tento test se využívá měření proudu spouštěčem při startu. U tohoto testu potřeba zajistit vhodným způsobem, aby nedošlo k naskočení motoru. Nevhodným řešením je však odpojení zapalování, protože vstřikovací ventily budou i nadále vstřikovat palivo. Nespálené palivo se dostane do výfuku, kde pak po následném startu může vzplanout a nevratně poškodit katalyzátor. Vhodným způsobem je tedy např. odpojení otáčkového snímače, odpojení vstřikovacích ventilů nebo relé palivového čerpadla. Podmínkou pro správné vyhodnocení testu je dobrý stav akumulátoru a spouštěče. Na jakém principu je test založen? Měla by nám dostačovat znalost funkce spalovacího motoru a okamžiky co se při startu děje a kdy bude spouštěč odebírat větší proud vlivem zvětšení zátěže (odporu). Ve spalovacím prostoru je takovou zátěží, která se projeví zvýšeným odběrem právě pracovní doba – komprese, která trvá jen určitou dobu a díky tomu vykreslením proudové křivky pomocí osciloskopu, dostáváme obrázek o „zátěži“ a tudíž o kompresi motoru. U jednoválcového motoru by nám taková zkouška mnoho neposloužila, ale u motorů s více válci, kdy předpokládáme, že podmínky musí mít stejné všechny válce, už můžeme srovnávat. Jestliže budeme chtít ověřit pravost našeho tvrzení, stačí na některém válci povolit zapalovací svíčku a provést porovnávací měření a sledovat změnu na proudové křivce. Zde může někdo namítnout, že takovou zátěží pro spouštěč, která se může promítnout do měření, může být např. váznoucí ventil, přidřená vačka apod. A bude mít zcela jistě pravdu. V praxi pak postačí naučit se určením místa deformace zobrazené křivky rozeznat, o jakou příčinu závady na motoru jde.

14

4.2 Test tlaku v sání motoru Dalším testem, kde se měří a porovnává neelektrická fyzikální veličina, je tlak v sání pod škrtící klapkou. U nepřeplňovaných motorů se hodnota při volnoběhu pohybuje okolo 30kPa. Se změnou zátěže se hodnota mění a vliv na ni bude mít stav sacího traktu, stav výfuku (přicpaný katalyzátor apod.) FSA poskytuje jen omezený rozsah pro kontrolu, neboť se spíš počítá s využitím kontroly přeplňovaných motorů, kdy hodnoty přetlaku vztažené k otáčkám lze zjistit pro daný typ vozidla v předpisu výrobce.

4.3 Měření polohy klikové hřídele Toto měření patří v servisní praxi k nejzákladnějšímu typu měření. Při tomto testu si můžeme uvědomit, že jsme na elektrický signál převedli horní úvrať (HÚ) motoru. Způsob jakým je toho docíleno, je prostý. Na obvod kruhu, který se otáčí zároveň s klikovou hřídelí, je připevněn materiál, který způsobuje magnetickou změnu pro snímač, který na změnu zareaguje elektrickým impulsem. Závisí na výrobci, kam snímač na vozidle ve skutečnosti umístí. Přestože se používá výraz snímač HÚ, neznamená to, že se jedná o 0°KH ale o bod k této poloze vztažený!!! V praktické části budeme měřit snímač HÚ (častěji se používá označení snímač otáček), kde poznatků využijeme. Kontrolní otázky kapitoly 4 1) 2) 3)

Některé starší systémy používaly jako signál otáček motoru napětí z primárního vinutí zapalování. Dokážete odvodit způsob zjišťování otáček motoru? Který typ snímačů otáček (HÚ) reaguje na změnu magnetického pole? Pokles kompresního tlaku ve válci vlivem netěsnosti spalovacího prostoru, hodnotu proudu sníží či zvýší? Odůvodněte své tvrzení.

15

5 Diagnostika palivového systému zážehových motorů osciloskopem      

měření lineárních a impulzových snímačů a čidel měření zátěžových signálů měření na akčních členech regulační napěťová LS (test činnosti, vyhodnocení) test účinnosti katalyzátoru pomocí napětí LS (pouze EOBD II vozidlo) kontrola doplňkových funkcí (AKF, EGR, stabilizace volnoběhu)

Klíčová slova: lineární snímač, impulzová snímač, zátěžový signál, akční členy, lambda sonda (LS), hierarchie signálů, MAP, OM, MAF Postupně jsme se seznámili se základy paralelní diagnostiky. Tento druh diagnostiky lze provést i bez nutnosti vlastnit čtečku a využít pro měření obecně známých pravidel. Máme- li možnost porovnání s dřívějším záznamem uloženým v databázi, dostáváme přesnějších výsledků, než je schopna nám poskytnout sériová diagnostika OBD. Ideálního stavu však dosáhneme kombinací obou druhů diagnostik – sériové a paralelní.

5.1 Hierarchie signálů Jde vlastně o nadřazenost signálů, jak je řídící jednotky získávají a zpracovávají. Laicky si to lze představit následovně u řízení motoru. Na vrcholu budou signály, bez kterých bychom motor vůbec nenastartovali. Rozlišujeme 2 systémy, od kterých se odvíjí všechny ostatní. První je systém, který se označuje systém s charakteristikou n/ a druhý n/p, kde n jsou otáčky,  je úhel škrtící klapky a p je tlak. A jsme schopni odvodit co je tedy nejdůležitější. Jaký je důvod nutnosti odvozování? Kde to v praxi využijeme? Žádný výrobce hierarchii nezveřejnil, proto vycházíme z všeobecně platných pravidel a odzkoušených postupů. A využití si můžeme demonstrovat na příkladu? Motor nepůjde nastartovat. Naměříme v průběhu kontrol, že předstih je asi o 10°KH mimo předepsaný rozsah a následně, že signál otáček má neobvyklý napěťový průběh. Co tedy bude příčinou toho, že motor nelze nastartovat? Musíme vycházet z toho, že bez správného otáčkového signálu motor nenaskočí na rozdíl od skutečnosti, že motor uvedeme do chodu i v případě, že se předstih bude lišit o 20°KH před nebo za HÚ motoru. V praxi zjistíme, že budeme mnohokrát postaveni před řešení známé filozofické otázky. Určit co bylo dříve. Vejce nebo slepice? Podobné příklady se při praktické ukázce pokusíme nalézt společně z dílenské praxe.

16

5.2 Zátěžové signály Dle předchozí kapitoly o hierarchii signálů vyplývá, že po hned po signálu otáček jsou signály o zátěži motoru nejdůležitějšími signály, podle kterého řídící jednotka (ECU) vypočítá množství paliva nutného pro hoření směsi v oblasti lambda=1. ECU rozeznává tři základní zátěžové režimy  Volnoběh Plynový pedál není sešlápnutý, tzn. volnoběžný spínač je sepnutý a otáčky jsou v rozsahu volnoběžných otáček.  Akcelerace Plynový pedál je sešlápnutý, došlo k rozepnutí spínače volnoběhu a otáčky narůstají nad rozsah volnoběžných.  Decelerace Došlo k uvolnění plynového pedálu, spínač volnoběhu je sepnutý ale otáčky jsou vyšší než volnoběžné. ECU rozeznala brzdění motorem a odpojí dodávku paliva. Nastaví nulovou dodávku vstřikovaného paliva do okamžiku, než otáčky poklesnou těsně nad hodnotu volnoběžných, kdy motor přechází znovu do režim volnoběh. Můžeme si tedy představit, zda a kolik je důležitý například spínač volnoběhu v hierarchii, jak jsme o ni pojednávali výše. Na základě uvědomování si souvztažností lze poté volit postupy s maximální účinností odhalování příčiny závad na motoru. Tím spíše, kdy máme k dispozici jen dva kanály osciloskopu a tudíž musíme signály, které chceme pozorovat vhodně vybírat. Měření na snímačích hmotnosti vzduchu (vzduchových vahách označovaných zkratkou MAF), objemových měřičích vzduchu (OM) a snímačích tlaku v sání (MAP) provedeme v praktické ukázce.

5.3 Regulační obvody Jedná se o obvody, mající vliv na komfort jízdy. Nejsledovanější je stabilizace volnoběhu. Regulace se provádí ve dvou krocích. Prvním krokem je korekce předstihu, jelikož je rychlejší a poté korekcí množství vzduchu buď motorkem ovládajícím škrtící klapku (Mono motronik) nebo obtokovým ventilem škrtící klapky (Opel, Renault). Při aktivaci funkce „základní nastavení“ při sériové diagnostice, jsou obvykle tyto funkce řídící jednotkou odpojeny.

5.4 Prvky emisního systému Asi nejznámější a nejpoužívanější je kontrola funkce kyslíkového snímače - lambda sondy (LS). Kontrolou napěťového průběhu LS dostaneme obrázek o přípravě směsi. LS je na samém konci uzavřené regulační smyčky, což znamená, že výsledek na konci regulačního řetězce dokáže ovlivnit a přizpůsobit chování ECU veličinám získaných na vstupu. V našem případě množství paliva. Vypovídací schopnost tohoto testu je silným nástrojem při diagnostice motoru resp. systému přípravy směsi. 17

Kontrola LS na osciloskopu s nastavením 10s na časové ose a napěťový rozsah do 2V. Rovněž lze použít jeden z přednastavených režimů přístroje FSA určených k těmto testům. Při seznamování obsluhy s přístrojem a jednotlivými postupy je tato volba přednastavených režimů častější. Navíc je osciloskopické měření doplněno dalšími položkami jako např. napětí akumulátoru, tlak vzduchu, teplota nebo proud vyhřívacím tělesem, jak si ukážeme při praktické ukázce. Jak již bylo zmíněno při emisním testu, LS porovnává referenční kyslík s kyslíkem, který zůstane ve výfukových plynech. Pro kontrolu LS je dobré si zapamatovat, že správně nastavený systém se projeví na funkci LS tím, že napětí kolísá v rozsahu 0,2 – 0,8 V. Při akceleraci se musí napětí zvýšit nad hodnotu 0,8V. Nestane-li se tak, provést kontrolu palivového filtru a čerpadlo, zajišťujících správnou dodávku paliva do motoru. Napětí 0,2V na LS odpovídá chudé směsi (ECU systém obohacuje – přidává množství paliva) a naopak 0,8V odpovídá směsi bohaté (ECU systém ochuzuje – ubírá množství paliva). Ke změnám napětí musí docházet skokem. Nárůst i pokles napětí musí být co nejstrmější. Opotřebená (Unavená) LS je projevuje pomalejším nárůstem a poklesem napětí. Při volnoběžných otáčkách se stav změny z chudé na bohatou a naopak musí změnit 3-6x za 10 sekund a délka setrvání v chudé a bohaté oblastí by měla být v poměru 1:1. Postup nelze aplikovat na kontrolu širokopásmové LS. Kontrolní otázky kapitoly 5 1) 2) 3)

Motor na každé křižovatce zháší. Lze se domnívat, že by příčinou mohl být spínač volnoběhu? Pokuste se odůvodnit tvrzení. Jestliže měřením zjistíme, že hodnota napětí na LS dosahuje konstantního napětí 0,9V jedná se o normální stav nebo o poruchu? Ovlivní netěsnost výfuku před katalyzátorem složení směs. Proč?

18

6 Zapalování     

postupy a odlišnosti měření ROV, DFS systémů zapalování pomocí FSA postup měření na primáru zapalovací soustavy, vyhodnocení průběhů postup měření na sekundáru zapalovací soustavy, vyhodnocení průběhů speciální funkce FSA pro vyhodnocená zapalování praktická ukázka na vozidle

Klíčová slova: ROV, DFS, primární okruh, sekundární okruh, přeskokové napětí Systémy zapalování by svou rozmanitostí vydaly na samostatný učební blok. Omezíme se na základy, ale vynecháme zastaralý konvekční typ s mechanickým kontaktem, přestože se na některých školách stále tyto systémy vyučují. Na pochopení principu je i tento systém použitelný, na dílně v praxi se s ním již u tuzemských vozidel od typu Škoda Favorit nesetkáme. Důležité pro přípravu přístroje, význam zkratek použitých u FSA a přiřazení systémům:  ROV – systémy s rozdělovačem, VN se měří na společném kabelu mezi trafem a rozdělovačem. Používá se pouze černý kapacitní snímač.  DFS – systémy s dvojitou jiskrou, VN se měří na každém kabelu samostatně co nejblíže zapalovací svíčky. Používají se obě sady kapacitních snímačů. Černé i červené. Jiskra přeskakuje součastně v kompresi a ve výfuku  EFS – systém jednojiskrový, každá svíčka má své trafo. Měření VN se provádí obtížně. Ideální by bylo adaptér mezi svíčku a trafo a měřit na adaptéru. Adaptér je přizpůsobený zapalovací kabel. V takovém případě by se pro měření VN použit černý kapacitní snímač. Pozor při manipulaci, dnešní systémy mají napětí naprázdno (bez zatížení) až 50.000V (50kV). U některých systémů může dojít k poškození výkonového spínače primárního vinutí, který může být součásti řídící jednotky motoru!!! Při posuzování stavu zapalovacích systémů si musíme uvědomit skutečnost, že veškerá vylepšení zvyšující výkon motoru a doprovodné jevy nám zhoršují elektrické vlastnosti prostředí, čehož pak využíváme pro stanovení druhu a oblasti závady na zapalovacích systémech.

6.1 Diagnostika primárního obvodu osciloskopem Základní měření, připojení primáru, pojmy, normálové oscilogramy si ukážeme při praktické ukázce.

19

Položky a jejich hodnoty: Velikost napěťové špičky (přeskokového napětí) na primáru 350-400V Velikost napětí oblouku cca 40V Délka hoření oblouku okolo 1,5 – 2 ms Úhel sepnutí (doba buzení trafa) cca 3,5 ms

6.2 Diagnostika sekundárního obvodu osciloskopem Při praktické ukázce si dokážeme na průběhu oscilogramu, že obraz sekundáru je zesíleným obrazem primáru!!! Položky a jejich hodnoty: Velikost napěťové špičky (přeskokového napětí) 10-15kV Velikost napětí oblouku cca 2kV Délka hoření oblouku okolo 1,5 – 2 ms Úhel sepnutí (doba buzení trafa) cca 3,5 ms Kontrolní otázky kapitoly 6 1) Jak se projevuje kompresní tlak za zapalovací napětí? 2) Jak se projevuje odtrh zapalovací svíčky na zapalovací napětí? 3) Jak se projevuje teplota spalovacího prostoru na zapalovací napětí? 4) Jak se projeví přerušený zapalovací kabel při měření osciloskopem? 5) K čemu dojde nesprávnou volbou zapalovacího systému (ROV, DFS, EFS) při vyhodnocení metortesterem?

20

Posudek odborného garanta

21

Projekt Moravskoslezského kraje TIME je zaměřen na podporu odborného vzdělávání a návrh podmínek a nástrojů k nastavení krajského systému specifického

odborně

a

profesně

orientovaného

dalšího

vzdělávání

pedagogických pracovníků (DVPP) v Moravskoslezském kraji pro potřeby vybraných kategorií pedagogických pracovníků středních odborných škol.

Vzdělávací programy byly vytvořeny školními týmy metodiků odborného vzdělávání z partnerských škol, které zapojily do realizačních týmů významné odborníky z praxe a zástupce zaměstnavatelů s cílem zajistit co nejtěsnější vazby na potřeby praxe i vývojových tendencí v příslušném oboru. Tyto týmy zajišťují celý proces přípravy i realizace vzdělávacích programů od tvorby, pilotního ověření, inovace na základě zpětné vazby a získaných poznatků, následnou realizaci v rámci vzdělávání pedagogů jiných škol i akreditaci těchto programů pro potřeby DVPP. Takto mohou být výstupy projektu dále šířeny prostřednictvím pilotních partnerských škol, které v roli regionálního oborového centra zajistí specifické DVPP pro potřeby učitelů odborných předmětů, učitelů odborného výcviku a praktického vyučování z vybraných oblastí i po ukončení tohoto krajského projektu.

22