TECHNOLOGIE. Ze školní dílny

TECHNOLOGIE

Ze školní dílny Pan Jiří Hampl je mistrem odborného výcviku v SOŠ a SOU Vocelova v Hradci Králové. Díky svým pedagogickým dovednostem a povaze nadšeného diagnostika se stal přispěvatelem našeho časopisu a vybudoval si svou vlastní rubriku, v níž pro vás pravidelně připravuje popisy závad, na kterých učí své svěřence autoopravárenskému řemeslu. Pojte se i vy na chvíli stát jeho žáky. Úvod Na začátku školního roku jsou zákazníci poněkud zklamaní, když jim nemohu auto přijmout. Žáci totiž musí nejprve projít základním intenzivním školením, aby poté mohli zjišovat opravdové, nesimulované závady. Někdy ale udělám výjimku, když se mi podaří připravit pro žáky předem zjištěnou závadu. Dnes vám, milí čtenáři, chci ukázat, jak lze poměrně rychle zjistit závadu, kterou jednoznačně nebyl schopen zjistit servis, protože jejich diagnostika končila tam, kde kvalitní diagnostika má teprve začínat.

Ukázka pro maturanty Čas od času se společně s učiteli sejdeme a školíme se navzájem, abychom si vyměnili zkušenosti. Byl tedy den, kdy jsme nevyučovali a já objednal závadu, kterou lze charakterizovat jako cukání studeného motoru. I když závada nebyla při zahřátém motoru znatelná, jednoduchým měřením jsme její příčinu zjistili.

Ukázkové měření s komentářem a otázkami Jelikož žáci nevěděli o systémech řízení motoru téměř nic, musel jsem svůj výklad patřičně přizpůsobit. „Připravil jsem si pro vás jednu krásnou“závadu, kterou jsem zjistil včera s mými kolegy. Nejprve pár slov k funkci systému řízení motoru. Řídicí jednotka zjišuje, co se právě děje v motoru a připravuje pro zjištěný stav optimální směs benzinu se vzduchem a také jiskru ve vhodný okamžik, aby se připravená směs stačila dokonale spálit. Ke snímání skutečného stavu motoru používá řídicí jednotka řadu snímačů, jako například snímač otáček, snímač množství nasávaného vzduchu, snímač teploty chladicí kapaliny apod. Řídicí jednotka pak ovládá akční členy, které do sání vstřikují palivo a vytvářejí vysoké AutoEXPERT, prosinec 2004

26

Ford Escort 1,6i 16V – studené cukání napětí pro přeskok jiskry. Jde o elektromagnetické vstřikovací ventily a zapalovací trafo. Analogicky bychom mohli systém přirovnat k lidskému tělu: snímače jsou lidské smysly, řídicí jednotka je mozek a akční členy jsou svaly, které plní příkazy mozku. Elektronický systém se snaží upravovat směs benzinu a vzduchu tak, aby se zplodiny z této směsi nejlépe využily pro chemickou reakci v katalyzátoru, který jedovaté složky převádí na nejedovaté. V katalyzátoru probíhají dvě reakce a každá potřebuje trochu jiné složení směsi. Jedině rychlým střídáním bohaté a chudé směsi se dosáhne obojího efektu – oxidace, která potřebuje chudou směs s obsahem kyslíku, a redukce, která potřebuje směs bohatou. Elektronický systém musí zajistit jen nepatrné odchylky od ideálního poměru v co nejkratších časových intervalech. Ke skutečnému zjištění bohatosti směsi používá systém snímač, umístěný ve výfukovém potrubí, citlivý na kyslík – lambda-sondu. Celý proces začíná následovně: nastartujete studený motor. Vše je studené, tedy i lambda-sonda. Ona bohužel funguje až při velmi vysoké teplotě. To znamená, že řídicí jednotka musí počkat, až se lambda-sonda ohřeje, aby pak věděla, jakou směs vlastně motor má. Aby se ale zajistil provozuschopný chod studeného motoru, je směs dávkována jako hodně bohatá a čeká se, až lambda-sonda po zahřátí bohatou směs potvrdí, a tím se spustí regulační uzavřený proces. Lambda-sonda hlásí bohatou, řídicí jednotka ihned ochuzuje. Lambda-sonda pak hlásí chudou, jednotka obohacuje. Z řízení směsi se stává regulace, hovoříme tedy o regulovaném systému. Lambda-sonda je tedy takový „policajt“, hlásící stav směsi díky zbytkovému kyslíku ve výfuku. Ale v praxi se vyskytují závady, kdy hodně kyslíku nemusí znamenat chudou směs. Například vynechávání zapalování a podobné režimy, kdy se dostane do výfuku nespálený kyslík. To je vše na úvod, a te vám ukážu, jak se začíná s měřením. Závada zní: cukání při studeném motoru. Jo, málem bych zapomněl – na konci měření se každého z vás na něco zeptám. Zde jsou otázky.“ Rozdal jsem jim předem připravené otázky, na které museli v závěru písemně odpovědět: 1. Jaké závady mohou způsobit nízké napětí na lambda-sondě? 2. Jaké závady mohou tvořit černání svíček? 3. Co je to „svod“ na zapalovací svíčce a co způsobuje v motoru? 4. Proč ŘJ střídavě nastavuje chudší a pak bohatší směs?

5. Jak se projeví na bohatosti směsi nefunkční elektrické vyhřívání lambda-sondy? 6. Nakresli schéma dvoujiskrového zapalování a napojení kapacitních kleští. 7. Nakresli průběh správného a „svodového“ průběhu napětí v sekundáru při akceleraci.

Úvodní měření Závada se projevuje i zde, měřením složek výfukových plynů. Hodnota CO je 2,5 %, tedy bohatá směs, HC 280 ppm, CO2 je 12,5 % a O2 je 1,1 %. Pro nás je te důležité zjištění bohaté směsi. Když připojíme tester na komunikaci s řídicí jednotkou, vidíme, že pamě závad je prázdná. Bu někdo odpojoval akumulátor, nebo řídicí jednotka nebyla schopna závadu zjistit. Zkušební jízdou bychom mohli zkusit, zda se závada během ní neuloží. Raději si však změříme přímo, co se děje v motoru.

Měření dvoujiskrového zapalování Největší vypovídací schopnost má oscilogram zapalování. Napojíme tedy vysokonapěový obvod, budeme v něm hledat anomálie a pokusíme si je vysvětlit. Kapacitní kleště musíme napojit tak, aby jeden pár spojených kleští snímal kladné jiskry a druhý záporné. Osc. 1. Prudkou akcelerací jsem přiblížil

režim zátěže, při které motor cuká. Zde vidíme, že na 4. válci nehoří jiskra, ale napětí v době hoření jiskry klesá z nejvyššího místa za účasti vysokého odporu. Nenastala žádaná ionizace (zvodivění) vzduchu mezi elektrodami svíčky, protože ionizace by znamenala přeskok jiskry za účasti menšího napětí. Je to učebnicový příklad zkratu svíčky, zřejmě díky bohaté směsi, kterou systém připravuje. Při studeném motoru musí být závada ještě markantnější, protože směs je ještě bohatší. Paměový osciloskop nám ale nevynechal ani snímek, a proto vidíme „svod“ i při zahřátém motoru. Není divu, že motor při akceleraci a plné zátěži cuká, když vynechává spalování díky „svodům“. Svo-

TECHNOLOGIE

dy může mít na svědomí i velmi chudá směs, která způsobuje nezápaly.

Osc. 3.

úlohu teplota lambda-sondy. Při zvýšených otáčkách jsou totiž výfukové plyny teplejší. Tato lambda-sonda by měla být elektricky vyhřívaná, ale zřejmě je v okruhu vyhřívání závada. Po změření el. odporu vyhřívacího elementu v lambda-sondě vidíme, že obvod je přerušen, tedy vadné vyhřívání. Když to shrnu: díky nefunkčnímu vyhřívání není lambda-sonda schopná dosáhnout provozní teploty a řídicí jednotka neustále zůstává na bohaté směsi (CO 2,5 %, místo 0,5). To způsobuje černání svíček a jejich následné nezápaly.

Měření po opravě

Osc. 2. Zde vidíme opět vysoké nasazení napětí, které ale rázem poklesne. Jako by jiskra chtěla přeskočit částečně zionizovaným vzduchem, ale proud si pak našel lepší cestu ke kostře.

Měření lambda regulace Osc3. Napojil jsem lambda-sondu a zjistil, že hlásí malé napětí, i když je bohatá směs zjištěná v podobě vysokého CO. Vypadá to, že není schopna hlásit „pravdu“ o kyslíku ve výfuku. Zkusím zvýšit otáčky, abych lambda-sondu zahřál, a pustím do ŘJ napětí vyšší než 0,8 V, což je pro ni

informace, aby začala směs ochuzovat. Napětí na signálový vodič přivedu přes vlastní tělo od kladného pólu akumulátoru. Vidíte, jak otáčky klesají z původních 3000 min -1 na 2500 min -1? To proto, že ŘJ zareagovala na mojí výzvu. ŘJ je tedy v pořádku, vedení také. Vidíme dokonce, jak lambda reaguje na ochuzení a nastává regulační proces chudá – bohatá. Když pustím prst ze signálového vodiče, regulace normálně probíhá, dokonce v normálním rozsahu – kyslíkový článek je tedy v pořádku. Když uvolním škrticí klapku, tak se při volnoběhu regulace opět zastaví. Když opět zvýším otáčky, lambda není bez mé výzvy schopna hlásit ŘJ v patřičném rozsahu napětí. Jelikož zvýšené otáčky jsou příznivější pro nastartování regulace, lze se domnívat, že zde hraje hlavní

Osc. 4. Po výměně lambda-sondy vidíme, že regulace probíhá i při volnoběhu,

AutoEXPERT, prosinec 2004

27

TECHNOLOGIE

Osc. 5. Z těchto údajů je vidět, že je nefunkční katalyzátor, je tedy zapotřebí ho vyměnit. Za domácí úkol si zjistíte, podle kterých hodnot lze zjistit vadný katalyzátor a proč jsou hodnoty takové, jaké jsou. Příště si o tom popovídáme a změříme několik vozů.

(podle dokonalosti systému), kdy se ohřeje lambda-sonda (výfukovými plyny, nebo také el. ohřevem), dostane od ní hlášení v podobě vyššího napětí, které způsobí přepnutí v řídicí jednotce na ochuzovací fázi do té doby, až lambda-sonda zase zahlásí napětí nízké, což způsobí fázi obohacovací. Když se ale nedostaví prvotní zvýšené napětí, ŘJ neustále nastavuje bohatou směs a při plné zátěži dochází k černání svíček a vysokoohmickému proudovému „skluzu“ po izolátoru v podobě klesajícího napětí v době, kdy má jiskra hořet. Kyslíkový článek lambda-sondy byl v pořádku, ale vyhřívání neplnilo svoji funkci. Studená lambda-sonda nemohla ukazovat řídicí jednotce nic než nízké napětí, zatímco řídicí jednotka se svou bohatou směsí neustále čekala na odezvu.

Další závady, které jsme s kolegy zjistili:

• Regulace volnoběhu elektromagnetickým obtokovým ventilem. • Spínač setrvačnosti odpojuje při nárazu palivové čerpadlo. • Adaptivní lambda regulace.

Komponenty Indukční snímač otáček (vizuálně nepřístupný) • induktivní typ snímače umístěný v bloku motoru hlásí řídicí jednotce otáčky a polohu motoru pro určení základních parametrů (doba sepnutí, předstih, počátek a doba vstřiku); • odpor 200 – 800 Ω, signál se 35 zuby, dva chybí, na ŘJ pin 56. Indukční snímač polohy vačkové hřídele

– nesprávné koncovky zapalovacích kabelů, jejichž dlouhé a netěsné koncovky způsobily zaplavení zapalovacích svíček vodou po tlakovém umytí motoru – rozdílná elektrodová vzdálenost zapalovacích svíček (0,9 až 1,3 mm) – nefunkční katalyzátor

Obr. 1. Po „operaci“ lambda-sondy zjištěna teplem rozlomená keramika vyhřívacího PTC elementu.

Pedagogický závěr Ze závěrečných odpovědí mých svěřenců bylo vidět, že za tak krátký čas byli schopni pochytit nejdůležitější: 1. Oscilogram zapalování má velkou vypovídací schopnost. 2. Pro diagnostiku sekundáru je zapotřebí minimálně akcelerace a 100 % pořízeného záznamu (osciloskop s neustálým plněním paměti). 3. Před výměnou lambda-sondy je zapotřebí prověřit, zda není závada v ŘJ nebo v kabeláži. 4. Vyhřívání lambda-sondy hraje velkou roli, protože jeho defekt může mít vliv na bohatost směsi a výpadky spalování při zátěži studeného i zahřátého motoru. 5. Jedním z nejdůležitějších parametrů v oscilogramu zapalování je napětí nasazení jiskry jako důkaz o ionizaci vzduchu. Opět tedy musím poděkovat svým žákům za jejich pozornost a důvěru. A co vy? Zkusíte si odpovědět na otázky pro maturanty?

Závěr Při studeném motoru ŘJ nasadí vypočítanou dobu vstřiku podle datových polí, kde hraje velkou roli teplotní čidlo motoru. ŘJ očekává, že po několika minutách či vteřinách AutoEXPERT, prosinec 2004

28

Diagnostika lambda-sondy patří k základnímu měření regulovaných systémů. Tato problematika se také probírá na různých školeních. Přesto se běžně stává, že servis vymění lambda-sondu po chybné diagnóze a problém na motoru zůstává. Já jen doufám, že nikdo z mých žáků nikdy nevymění lambda-sondu, pokud nejprve neprovede patřičná měření.

Popis systému EEC IV – Ford Escort 1,6 16V (motor ZETEC)

• Vícebodové nepřímé sekvenční vstřikování a zapalování řízené datovými poli v řídicí jednotce. • Statické rozdělování jisker pomocí dvouvývodových zapalovacích cívek – RUV. • Bez snímače klepání, tedy s oktanselektorem. • Měření zátěže motoru měřičem hmotnostního toku vzduchu.

• induktivní typ snímače umístěný v hlavě motoru hlásí řídicí jednotce polohu vačky pro určení dávky paliva pro příslušné válce v sacích zdvizích (nouzově jako otáčkový snímač); • odpor 400 – 600 Ω, signál je měřitelný na ŘJ pin 24; • signál ukazuje vačku i kliku, tedy správné nastavení rozvodů.

Signál z indukčního snímače polohy vačkové hřídele.

Snímač hmotnosti nasávaného vzduchu •snímač založen na principu vyhřívané destičky, na kterou působí tok nasávaného vzduchu, je umístěn za vzduchovým filtrem; • napájecí napětí 12 V, signál 0,5 až 4,5 V na řídicí jednotce pin 50 (na snímači pin E).

TECHNOLOGIE

Potenciometr škrticí klapky

na poloze klapky, a je měřitelný na ŘJ pin 47, nebo na snímači pin 2. Snímač teploty chladicí kapaliny

Signál snímače hmotnosti nasávaného vzduchu.

• snímač polohy je umístěn na hřídelce klapky; • signál je podmínkou pro vyhodnocení volnoběhu a decelerace (spolu s otáčkovým signálem), plné zátěže; • odpor mezi piny 1 a 3 je 3400 až 4600 Ω, signál se pohybuje od 0,5 do 4,5 V, v závislosti

• termistor umístěný v okruhu chladicí kapaliny vedle zapalovací cívky; • signál je podmínkou pro obohacení při startu, postartovní fázi a zahřívání motoru; • odpor 20 °C – 35 až 40 kΩ, 100 °C – 1,9 až 2,5 kΩ, signál se pohybuje v rozsahu 4,5 V do

AutoEXPERT, prosinec 2004

29

TECHNOLOGIE

0,5 V, je měřitelný na ŘJ pin 7, nebo na snímači. Snímač teploty vzduchu

reaguje dobou vstřiku tak, aby kyslík ve výfuku pravidelně kolísal pro správné reakce v katalyzátoru (pro jemnou regulaci volnoběhu ŘJ mění také předstih); • odpor topného tělíska je 3 až 15 Ω (20 °C), signál je měřitelný na svorkovnici nebo na ŘJ, pin 44. • termistor umístěný na sacím potrubí; • signál jemně koriguje dobu vstřiku a je měřitelný; • odpor jako u snímače teploty chladicí kapaliny, signál se pohybuje v rozsahu 4,5 V do 0,5 V, je měřitelný na ŘJ pin 25, nebo na snímači.

• umístěna u hlavy motoru na levé straně ve směru jízdy; • napájení 12 V, odpor primárů 0,5 až 1,5 Ω, odpor sekundárů 10 až 16 kΩ; • signál zapalování primárního spínání je měřitelný na pinech svorkovnice, pin 1 a 3, nebo ŘJ, piny 58 a 59; • signál zapalování sekundárního obvodu je měřitelný na VN kabelech (1. a 3. záporné jiskry, 2. a 4. kladné jiskry).

Ventil regulace volnoběhu

Řídicí jednotka

Snímač rychlosti vozidla

• umístěna na levé straně v prostoru nohou spolujezdce; • přijímá signály, napájí a ukostřuje komponenty, ovládá akční členy; • napájení na pinech 1, 37, 57, ukostření na pinech 16, 20, 40, 60. • Hallův snímač umístěn na výstupu náhonu tachometru (převodovka); • pravoúhlý signál informuje řídicí jednotku • aktuální rychlosti, čímž dochází k regulaci otáček při uzavřené škrticí klapce (rozjezd, decelerace); • signál je měřitelný na ŘJ pin 3 nebo na svorkovnici.

Vstřikovací ventily

• elektromagnetický ventil reguluje obtok kolem škrticí klapky; • napájení 12 V, odpor 4 – 10 Ω; • signál je měřitelný na ventilu (spínací strana) nebo na ŘJ, pin 21.

Regenerační ventil

Spínač setrvačnosti

• elektromagnetické ventily spínány ŘJ na kostru v době sacího zdvihu válce; • signál je měřitelný na záporné straně ventilu; • odpor je 13 až 17 Ω, signál klasický s indukcí 70 V. Zapalovací cívka

Diagnostická zásuvka • umístěn v prostoru nohou řidiče; • při nárazu přeruší ovládací proud relé palivového čerpadla. Lambda-sonda • elektricky vyhřívaný kyslíkový snímač umístěn ve výfukovém potrubí; • zpětně hlásí řídicí jednotce zbytkový kyslík, ŘJ AutoEXPERT, prosinec 2004

30

• umístěna na levé straně u vzduchového filtru (nebo nové verze u řídicí jednotky v prostoru nohou spolujezdce). Jiří Hampl [email protected] http://hampljiri.sweb.cz/vyuka.html SOŠ a SOU Vocelova Hradec Králové