Liga mistrů diagnostiky: Reference 5V podruhé
Vůz Fiat Ulysse 2.0 i.e. 90 kW s kódem motoru RFU z roku 1998 nebylo možné nastartovat. V paměti závad řídicí jednotky motoru byla uložena chyba „27 Snímač tlaku v sacím potrubí“, byla statická a nešla vymazat – tedy poměrně závažná chyba systému řízení motoru. Tyto informace mi poskytl majitel servisu opravujícího vůz, a navíc mi ještě sdělil, že na snímači tlaku v sání není potřebné napájecí napětí 5 V, ale pouze necelé 2 V.
Schéma je základ
Nechal jsem si tedy poslat řídicí jednotku, abych ji mohl v klidu proměřit. V informačním systému Bosch ESI[tronic] jsem si otevřel návod na hledání závad a v něm schéma zapojení řízení motoru. Schéma je na obrázku ➊.
Jedná se o systém řízení motoru Marelli IAW 8P. Po prohlédnutí schématu a popisu napájení řídicí jednotky vyplynulo, že přívod napájení +12 V je na pinu 35 a kostry řídicí jednotky na pinech 17 a 34. Proměřením ohmmetrem bylo ověřeno, že piny 17 a 34 jsou uvnitř jednotky připojeny na společnou kostru, takže stačilo ukostřit jednotku jen jedním z nich. Tím se celé napájení jednotky omezilo na 2 piny. Stačilo pak pomocí dvou vodičů zakončených malými plochými konektory připojit jednotku ke zdroji napětí 12 V. Měřicí pracoviště vidíte na obrázku ➋.
Měření proudu hodně napoví
Proudové kleště nasazené na přívodu plus měřily proudový odběr samotné řídicí jednotky – činil asi 250 mA. Tato hodnota byla v rámci obvyklého rozmezí, jaké řídicí jednotky vykazují. Proudový odběr může být užitečnou informací o stavu jednotky. Je-li odebíraný proud příliš malý, znamená to, že některé obvody uvnitř jednotky jsou přerušeny (nejsou napájeny), naopak příliš velký proud může znamenat zkrat v elektronických obvodech. V dalším kroku jsem zkusil navázat komunikaci řídicí jednotky s testerem Bosch KTS 670, bohužel však neúspěšně. Vysvětlení jsem následně našel v informačním systému ESI[tronic] v návodu na hledání závad v kapitole „Vlastní diagnostika – přehled“. Na začátku tabulky kódů závad je tam pod heslem „chyba komunikace“ uvedeno, že navázání komunikace s testerem je možné jen při odblokovaném imobilizéru. Ten však zůstal ve vozidle. Pokus o navázání komunikace jsem provedl jen ze zvědavosti, pro účely samotného měření napětí 5 V nebylo třeba komunikovat s jednotkou.
Kde je 5 V?
U této řídicí jednotky byl po relativně krátkém hledání nalezen bod, na němž bylo k dispozici napětí o velikosti 5,05 V (viz obrázek ➌).
Pro kontrolu „tvrdosti“ poskytovaného napětí jsem mezi tento bod a kostru zkusmo zapojil rezistor 47 ohmů, čímž vznikl zatěžovací proud kolem 100 mA. Napětí 5 V se téměř nehnulo. Zdroj byl tedy v pořádku. V pořádku však nebylo vedení od zdroje 5 V k pinu 14 pro napájení snímače tlaku v sání a potenciometru škrticí klapky. V nezatíženém stavu (snímač tlaku v sání ani potenciometr škrticí klapky nebyly připojeny) bylo na pinu 14 napětí 3,85 V (obrázek ➍).
Pokusně jsem bod s napětím 5 V propojil s pinem 14 rezistorem 47 ohmů, napětí na pinu 14 pak bylo 4,98 V. Po tomto zjištění jsem se s řídicí jednotkou vydal do servisu k vozidlu.
První zkouška ve vozidle
Na řídicí jednotce jsem zatím neprovedl žádnou úpravu a připojil jsem ji do auta. Chtěl jsem si zdokumentovat stav před opravou. Navázal jsem komunikaci s testerem a vyčetl identifikaci, jak vidíte na obrázku ➎. Dále jsem si ověřil stav paměti závad. Na obrázcích ➏ a ➐ se potvrzuje to, co mi na začátku sdělil majitel servisu.
Pak jsem vzal ampérmetr s rozsahem 200 mA a připojil jsem jej
mezi bod s napětím 5 V v řídicí jednotce a pin 14 konektoru jednotky.
Snímač tlaku spolu s potenciometrem škrticí klapky odebíraly proud
14,4 mA. Místo ampérmetru byl nakonec zapojen rezistor s hodnotou 10
ohmů, plnící ochrannou funkci v případě zkratu napájecího vedení snímače
tlaku v sání nebo potenciometru škrticí klapky na kostru (obrázek ➑
– rezistor je zataven ve smršťovací bužírce, aby nemohlo dojít ke kontaktu
s ostatními součástkami). 
Průchodem proudu sice na tomto rezistoru vzniká jistý malý úbytek napětí, ale výsledná hodnota napětí zůstala v předepsaném rozsahu 4,8–5,2 V, přesně to bylo 4,92 V.
Podrobná diagnostická měření
Před definitivním uzavřením řídicí jednotky jsem ještě provedl několik diagnostických měření.
Na obrázku ➒ jsou skutečné hodnoty při stojícím motoru. Hodnoty jsou v pořádku, kontrola napětí voltmetrem na svorkách akumulátoru ukázala 12,07 V, škrticí klapka byla zavřená, tomu odpovídá úhel 8°, hlášený potenciometrem klapky, tlak v sání odpovídal aktuálnímu atmosférickému tlaku 984 hPa.
Na obrázku 10 pak vidíte hodnoty při plně sešlápnutém pedálu při stojícím motoru. Hodnota polohy škrticí klapky 93° správně odpovídá plnému otevření. Již jsem se chystal nasadit kryt řídicí jednotky a zamontovat ji definitivně do vozu, když jsem si vzpomněl, že ještě nemám zdokumentované skutečné hodnoty před opravou. Odpojil jsem řídicí jednotku z konektoru, odpájel v jednotce rezistor v obvodu napájení 5 V a vrátil jednotku do vozu.
Důkladná „prověrka“ snímače tlaku
Navíc jsem ještě odpojil konektor snímače tlaku v sání, abych viděl rozdíl v chování systému při zcela odpojeném snímači. Po zapnutí zapalování a načtení skutečných hodnot se objevila hodnota tlaku v sání 122 hPa a hodnota atmosférického tlaku taktéž 122 hPa. Odpovídá to spodní hranici měřicího rozsahu tlaku, kdy ze snímače nepřichází žádný signál, tzn. na rozpojeném signálovém vedení k řídicí jednotce je napětí 0 V. Hodnotu tlaku v sání po zapnutí zapalování prohlásí řídicí jednotka za aktuální atmosférický tlak. Má to logiku, po zapnutí zapalování, když ještě motor neběží, panuje v sacím potrubí atmosférický tlak. Až do dalšího vypnutí a zapnutí zapalování pak řídicí jednotka pracuje s touto hodnotou atmosférického tlaku. V řídicí jednotce pak nemusí být snímač atmosférického tlaku, respektive snímač nadmořské výšky. Když jsem pak nasadil zpět konektor snímače tlaku v sání, aniž bych vypnul zapalování (přerušila by se komunikace), objevila se hodnota tlaku v sání 501 hPa a hodnota atmosférického tlaku zůstala 122 hPa – viz obrázek 11.
Hodnota tlaku v sání 501 hPa, neodpovídající skutečnosti, je způsobena nízkým napájecím napětím snímače. Atmosférický tlak zůstal na 122 hPa, neboť od posledního odečtu nedošlo k opětovnému zapnutí zapalování.
Jak je na tom škrticí klapka?
Hodnota polohy škrticí klapky je rovněž zkreslena chybným napájecím napětí potenciometru škrticí klapky. Podobně je tomu na obrázku 12 , kde je zachycen stav při plně sešlápnutém pedálu plynu.
Úhel 37° je opět falešná hodnota z důvodu nízkého napájecího napětí potenciometru škrticí klapky. Když jsem si změřil voltmetrem napájení snímače tlaku v sání a potenciometru škrticí klapky, byla tam hodnota 1,758 V – viz obrázek 13 , tedy ony necelé 2 V, o nichž jsem se zmiňoval v úvodu.
V obrázku 11 a 12 ještě stojí za zmínku údaj napětí akumulátoru 13,3 V. Skutečná hodnota napětí na svorkách akumulátoru byla, jak již bylo výše uvedeno, přesně 12,07 V. V důsledku úbytků napětí na spínací skříňce a hlavním relé pak řídicí jednotka změřila „jen“ 11,9 V, jak bylo vidět na obrázku 9 a 10, když byla řídicí jednotka v opraveném stavu. Nyní (v neopraveném stavu) však jednotka hlásila 13,3 V. Důvodem je pravděpodobně to, že analogově-digitální převodník pro měření napětí v jednotce pracuje s chybným referenčním napětím – místo potřebných 5 V dostává nižší napětí. Výstupní hodnota převodníku je pak zkreslená.
Zbývají jen „kosmetické“ úpravy
Další měření již nebylo nutné. Celá problematika chybného referenčního napětí 5 V a jeho dopadů na měřené hodnoty už byla jasná, a tak už zbývalo jen definitivně přiletovat rezistor 10 ohmů do obvodu napájení 5 V v řídicí jednotce, přilepit víko řídicí jednotky a zamontovat ji do motorového prostoru. Poslední kontrola skutečných hodnot proběhla při volnoběhu, jak vidíte na obrázku 14.
Žádná závada se do paměti řídicí jednotky už nezapsala – viz obrázek 15.
Závěr
Popisovaný případ měl za cíl ukázat některé souvislosti a dopady chybného referenčního napětí v řídicí jednotce. Byť jde jen o popis jedné jediné závady, může posloužit k rozšíření obecných znalostí o elektronických systémech řízení motorů. Pro někoho to může být dokonce inspirace a impulz k vlastním pokusům o opravy řídicích jednotek. ■
Při zpracování bylo použito materiálů společnosti Robert Bosch
