22 let na trhu autoopravárenství

Omezená řídicí jednotka – na doraz

Špičkový diagnostik ze společnosti Bosch Štěpán Jičínský se ujímá zajímavého případu, který se týká vozidla BMW 540i. Díky svým rozsáhlým znalostem jednotlivých komponent a jejich funkcí ve vozidle a také pomocí kvalitní diagnostiky se mu podařilo „bavoráka“ opravit. Podrobný postup opravy rozebírá autor v tomto článku.

Vůz BMW 540i z roku 2002 přijel s následujícími příznaky: motor běží nerovnoměrně, svítí kontrolka závad. Před příjezdem k nám do školicího střediska proběhla konzultace mechanika servisu opravujícího vůz s technikem ze značkového servisu BMW. Technik autorizovaného servisu upozornil na možnost závady ventilu odvětrání klikové skříně, a tedy možnost, že se do sání dostávají ve vyšší míře olejové a benzinové páry z karteru. Výměna ventilu však problém nevyřešila, proto bylo nutno hledat jinde.

Hledání příčiny chybného chodu motoru jsem začal jako obvykle vyčtením paměti závad a skutečných hodnot z řídicí jednotky motoru. Šlo o systém řízení motoru Bosch Motronic ME 7.2 s číslem řídicí jednotky 0 261 204 620, viz identifikace na obr. 1.

 

Obr. 1

Paměť závad

V paměti závad byly uloženy dvě chyby, které se týkaly tvorby směsi. Obě chyby byly významem shodné, vztahovaly se k jedné i druhé řadě válců. Přesné znění závady je na obr. 2.

 

Obr. 2

 

Obr. 3

 

Obr. 4

 

Obě závady se týkaly regulace směsi, přesněji řečeno aditivní korekce směsi na obou řadách válců. Bylo tak zřejmé, že oba chybové kódy měly společnou příčinu. Problém tedy mohl být v takové součásti motoru, která je společná pro obě řady válců a ovlivňuje přípravu směsi.

 

Skutečné hodnoty provozních veličin systému

Začal jsem procházet jednotlivé skutečné hodnoty, které se nabízely v komunikaci s řídicí jednotkou motoru. Podívejme se na jednotlivé čtveřice hodnot, jak byly postupně čteny z řídicí jednotky. Jde o kompletní sestavu skutečných hodnot, a zbývá jen dodat, že motor běžel stále na volnoběh.

 

Obr. 5

 

Obr. 6

 

Obr. 7

 

Obr. 8

 

Obr. 9

 

Obr. 10

 

Obr. 11

 

Obr. 12

          Obr. 12: Soubor vyčtených skutečných hodnot před opravou. 

 

Obr. 13

Obr. 13: Soubor vyčtených skutečných hodnot před opravou.

 

Obr. 14
Obr. 14: Soubor vyčtených skutečných hodnot před opravou.

Obr. 15

         Obr. 15: Soubor vyčtených skutečných hodnot před opravou.

 

Obr. 16

         Obr. 16: Soubor vyčtených skutečných hodnot před opravou.

 

Obr. 17

Při letmém pohledu na vyčtené hodnoty se jako poněkud neobvyklé jeví hodnoty adaptace směsi 2 (aditivní), dosahující hodnot –6,97 ms a –6,83 ms, viz obr. 18.

Obr. 18

To je však jen důsledek chybné tvorby směsi, nikoliv příčina. Řídicí jednotka dosáhla s aditivními korekcemi směsi maximálních hodnot v záporné oblasti, tzn. při ochuzování směsi. Jinými slovy, prvotní „namíchání“ směsi na základě měřených veličin vstupujících do řídicí jednotky vedlo k příliš bohaté směsi a řídicí jednotka se snažila pomocí opravného součinitele změnit dobu vstřiku tak, aby se lambda-regulace dostala přibližně do středu svého regulačního rozsahu. Lze to formulovat i přesněji tak, že hodnota lambda-integrátoru musí kolísat o několik málo procent okolo hodnoty, kterou výrobce řídicí jednotky nastavil jako střed regulace lambda.

 

Obr. 19       

  Obr. 19: Soubor vyčtených skutečných hodnot před opravou.

Obr. 20

         Obr. 20: Soubor vyčtených skutečných hodnot před opravou.

 

Obr. 21

        Obr. 21: Soubor vyčtených skutečných hodnot před opravou.

 

Obr. 22

        Obr. 22: Soubor vyčtených skutečných hodnot před opravou.

 

Obr. 23

      Obr. 23: Soubor vyčtených skutečných hodnot před opravou.

„Naše“ řídicí jednotka

V našem případě musí integrátor kolísat kolem hodnoty 100 %, skutečná měřená hodnota v okamžiku snímání obrazovky byla 98 %, viz obr. 17. U jiných systémů však může být tento střed nastaven jako 50 %, případně 0 %. Ještě zpět k oněm hodnotám aditivních korekcí na obou řadách válců. Hodnoty –6,97 ms a –6,83 ms pravděpodobně znamenají chybnou softwarovou interpretaci, neboť není dost dobře možné, aby počáteční vypočtená doba vstřiku 3,50 ms (viz obr. 10) byla zkracována téměř o 7 ms. Obvyklá hodnota aditivních korekcí se pohybuje v řádu desetin ms. Patrně se jedná o chybu v zobrazování hodnot při diagnostice, samotný proces adaptace směsi v řídicí jednotce tím není ovlivněn. Skoro by se chtělo říci, že je v údaji aditivní korekce směsi posunuta desetinná čárka, ale tak jednoduché vysvětlení to asi mít nebude. To, že se adaptace směsi dostala na regulační doraz, jak hlásí řídicí jednotka, není chybou řídicí jednotky samotné, ale je způsobeno dosud neznámou příčinou, k níž jsme se zatím nedopátrali. Pojďme dál.

 

Podezřelý HFM

obr. 9, kde figurují hodnoty napětí signálu měřiče vzduchu a přepočtená hodnota hmotnosti nasávaného vzduchu, mě zaujala poměrně vysoká hodnota vypočtené hmoty vzduchu. Hodnota 26 kg/h je poměrně dost na to, že motor běží na volnoběh bez zatížení. I když jde o motor s poměrně velkým zdvihovým objemem, přesto se mi to zdálo moc. Větší otevření škrticí klapky jsem vyloučil, neboť její poloha byla 2 % (viz obr. 11 ) a řídicí jednotka ji viděla jako zavřenou. Na obr. 7 je to potvrzováno hlášením „signál volnoběhu aktivní“. Napadlo mě, že měřič hmotnosti vzduchu nejspíš přeměřuje. Pro posouzení stavu měřiče hmotnosti vzduchu Bosch HFM5 existuje metoda takzvaného „nulového vzduchu“. Měří se výstupní napětí měřiče, když motor stojí, a měřičem tudíž neprotéká žádný nasávaný vzduch. Stačí tedy zapnout zapalování a při stojícím motoru načíst hodnotu napětí, jak ji vidí řídicí jednotka ve skutečných hodnotách, případně ověřit přímým měřením voltmetrem nebo osciloskopem na příslušném pinu konektoru měřiče HFM5. Výsledek této zkoušky vidíte na obrázcích  24 a 25.

 

Obr. 24

 

Obr. 25

 

Výstupní napětí, čtené řídicí jednotkou, i napětí přímo změřené na konektoru měřiče HFM5 je 1,17 V. To je příliš. Pro většinu měřičů HFM5 musí být při nulovém vzduchu výstupní napětí v rozsahu 0,98–1,02 V. Existuje několik výjimek, pro některá konkrétní objednací čísla měřičů vzduchu HFM5 se tento rozsah posouvá těsně nad 1 V. Detaily se můžete dozvědět na některém z našich školení o systémech vstřikování.

 

Výměna měřiče hmotnosti vzduchu

Jak je nyní již asi jasné, následovala výměna měřiče hmotnosti vzduchu. Mechanik, který přijel s autem, jej měl již s sebou. Nebyl však úplně nový, proto jsem měřič nejprve jen připojil na konektor, aniž bych jej montoval do sání, a změřil „nulový vzduch“. Výsledné hodnoty vidíte na obrázcích 26  a 27 .

 

Obr. 26

 

Obr. 27

 

Výsledek nebyl na jedničku, ale nechal jsem to tak a namontoval měřič do sání s vědomím toho, že buď mírná odchylka „projde“, nebo pak bude nutno dát skutečně nový, stoprocentně funkční snímač. To se však spolehlivě ukáže až za provozu.

 

Adaptace

Po nastartování motoru jsem znovu vyčetl hmotnost vzduchu a napětí měřiče. Na obr. 28 je stav před vymazáním adaptací směsi (nebyla dosud vymazána paměť závad), na obr. 29 po výmazu paměti závad.

 

Obr. 28

 

Obr. 29

 

Zobrazovaná hmotnost vzduchu nyní dosahuje nižší hodnoty, vypočítané zatížení motoru rovněž kleslo. Nyní jsou původní naučené korekce směsi smazány, aditivní korekce je nastavena na 0 ms, multiplikativní na 100 %. Je to zdokumentováno na obr. 30.

 

Obr. 30

 

Znamená to, že hodnota doby vstřiku, vypočtená na základě naměřené hmotnosti vzduchu, se nyní žádným korekčním faktorem neopravuje. Snímač hmoty vzduchu však ukazuje méně, než by měl (viz zkouška nulového vzduchu, obr. 26), takže je nyní lambda-regulace nucena posunout svůj regulační bod směrem do bohaté směsi. Ukazuje se to na hodnotě lambda-integrátoru na obr. 31.

 

Obr. 31

 

Po uplynutí necelých dvou minut volnoběžného chodu motoru se již aditivní korekce směsi mění z nuly na 2,95 ms (řada 1) a 2,90 ms (řada 2), viz obr. 32. Po dalších několika málo minutách na 4,73 ms (řada 1) a 4,54 ms (řada 2), jak vidíte na obr. 33. Bezprostředně po výměně měřiče HFM i po vymazání paměti závad vykazoval motor poměrně neklidný chod. Srovnal se až po několika minutách, kdy už se začaly postupně nastavovat aditivní korekce směsi, jak je zdokumentováno na obrázcích 32 a 33.

Obr. 32

 

Obr. 33

 

Na závěr je na obr. 34 zobrazen stav po asi hodinovém chodu motoru na volnoběh. Dlouhodobý volnoběžný chod neodpovídá obvyklým provozním podmínkám motoru, při normálním jízdním režimu by se pak zřejmě výsledná aditivní korekce směsi usadila na jiné hodnotě. Došlo by rovněž k nastavení multiplikativních adaptací, které je podmíněno chodem motoru v částečném zatížení.

 

Obr. 34

 

Po hodinovém volnoběhu byla vyčtena paměť závad, žádná chyba nebyla uložena. Lze tedy předpokládat, že s vyměněným měřičem vzduchu se již regulace směsi nedostávala na regulační doraz.

 

Závěr

Popisovaný případ názorně dokumentuje meze autoadaptability moderních systémů řízení motoru. Schopnost řídicí jednotky učit se za provozu a reagovat na měnící se vlastnosti některých komponentů systému umožňuje řádný chod motoru ve velmi dlouhém období. Stárnutí komponentů a z toho plynoucí změnu přesnosti odměřování příslušné veličiny je řídicí jednotka schopna elektronicky kompenzovat. Jinak by nebylo možné dosáhnout dlouhodobého provozu motoru se zaručenými hodnotami emisí a spotřeby. Ovšem všechno má své meze. Pokud se charakteristika snímače odchýlí od své ideální natolik, že řídicí jednotka vyčerpá své možnosti korekcí a regulace „narazí“ na regulační doraz, nastanou potíže s chodem motoru a řídicí jednotka si to většinou nenechá pro sebe. To je důležitý moment pro diagnostiku. Při podrobné znalosti fungování systémů managementu motoru vás pak mohou údaje korekčních hodnot spolu s ostatními vyčtenými hodnotami diagnostiky řízení motoru rychle nasměrovat na problematický komponent. ■