Ze školní dílny - Ford Escort Fans

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