Moderní metody v dopravě a přepravě pro 21. století MĚŘENÍ

Moderní metody v dopravě a přepravě pro 21. století MĚŘENÍ

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