Serwis Zeszyt do samodzielnego kształcenia nr 175 System OBD II w New Beetle (USA) Budowa i zasada działania
Pogłębiające się zmiany w atmosferze Ziemi, spowodowane działalnością człowieka, oraz ich poważne następstwa sprawiają, że konieczne jest m.in. ograniczenie ilości szkodliwych składników spalin, emitowanych przez samochody. Jednym ze środków jest wprowadzenie do samochodów systemu OBD (On-Board- Diagnose) czyli diagnostyki pokładowej. Jest to diagnostyka prowadzona przez sam sterownik silnika, który kontroluje działanie podzespołów, mających wpływ na skład spalin. Pojawiające się usterki są rozpoznawane, zapamiętywane jako błędy i sygnalizowane lampką kontrolną spalin (lampką MIL). OBD II jest drugą generacją systemu diagnostyki pokładowej. W odróżnieniu od okresowej kontroli pojazdów OBD II pozwala na: ciągłą kontrolę emisji spalin, natychmiastową sygnalizację niesprawności, sprawne poszukiwanie usterek przez warsztat dzięki bogatym możliwościom diagnostycznym. W przyszłości będzie możliwe sprawdzanie emisji spalin podczas ulicznych kontroli samochodów za pomocą prostego testera OBD. 175_001 Zeszyt do samodzielnego kształcenia nr 175 został swego czasu opracowany specjalnie na rynek amerykański. Teraz z powodu wprowadzenia VW New Beetle na rynek europejski uaktualniliśmy ten zeszyt i włączyliśmy do naszego programu pod nr. 175. NOWOŚĆ Uwaga Wskazówka 2 Zeszyt do samodzielnego kształcenia nie jest instrukcją naprawy! Informacje na temat diagnozy, regulacji i naprawy prosimy zaczerpnąć z właściwej literatury serwisowej!
O czym będzie mowa Odmiany OBD............................. 4 OBD II (silniki benzynowe) w skrócie.......... 6 Schemat systemu (silniki benzynowe)........ 20 Składniki systemu (silniki benzynowe)........ 22 OBD II (silniki wysokoprężne) w skrócie...... 60 Schemat systemu (silniki wysokoprężne)..... 64 Składniki systemu (silniki wysokoprężne)..... 66 Samodiagnoza............................ 78 OBD II (silniki benzynowe)................. 78 OBD II (silniki wysokoprężne)............... 83 Schemat funkcjonalny..................... 84 Silnik benzynowy 2,0 l..................... 84 Silnik 1,9 l TDI........................... 86 Sprawdzamy swoją wiedzę.................. 88 3
Odmiany OBD Kontrola elementów ważnych dla składu spalin odbywa się zarówno w samochodach z silnikami benzynowymi, jak i silnikami wysokoprężnymi. Odmienne sposoby spalania i oczyszczania spalin w tych silnikach wymusiły różnice w działaniu systemów diagnostyki pokładowej. Powstał zatem system OBD II dla silników benzynowych i system OBD II dla silników wysokoprężnych. W tym zeszycie omówimy kolejno obie odmiany. Rodzaje silników w New Beetle (USA) VW New Beetle jest oferowany na rynku amerykańskim z dwoma silnikami: silnikiem benzynowym 2,0 l (oznaczenie AEG), z systemem OBD II dla silników benzynowych, silnikiem wysokoprężnym 1,9 l TDI 66 kw (oznaczenie ALH) z systemem OBD II dla silników wysokoprężnych. 175_025 4
175_021 175_020 02J 2,0 l czterocylindrowy 01M 175_022 Testy diagnostyczne w silniku benzynowym - test katalizatora - test starzenia sondy lambda - kontrola napięcia sondy lambda - test układu powietrza dodatkowego - test odpowietrzenia zbiornika paliwa - test szczelności - test układu zasilania - test wypadania zapłonów - test magistrali CAN - test sterownika Motronic - testy wszystkich czujników i elementów wykonawczych, ważnych dla składu spalin 175_023 1,9 l TDI (66 kw) Testy diagnostyczne w silniku wysokoprężnym - test recyrkulacji spalin - test wypadania zapłonów - test regulacji wyprzedzenia wtrysku, - test regulacji ciśnienia doładowania - test automatycznej skrzyni biegów - test magistrali CAN - test sterownika silnika - testy wszystkich czujników i elementów wykonawczych, ważnych dla składu spalin 175_021 02J 01M 175_022 5
OBD II (silniki benzynowe) w skrócie Koncepcja systemu OBD II Kalifornijski Urząd Ochrony Czystości Powietrza (CARB) zajmuje się od 1970 roku tworzeniem przepisów, mających na celu obniżenie emisji szkodliwych związków do atmosfery. Opracowane tam koncepcje, takie jak np. OBD I (1985) spowodowały, że już dziś obserwujemy wyraźny spadek zanieczyszczeń, spowodowanych ruchem samochodowym. Wprowadzanie ograniczeń emisji w Kalifornii: dopuszczalna emisja 100% 80% 60% 40% 20% 0% HC CO NOx 1975 1980 1985 1990 1995 2000 rok 175_002 Uszkodzenie lub nieprawidłowe działanie elementów układu sterowania silnika może prowadzić do zwiększenia emisji szkodliwych składników spalin. Jednak stężenie w spalinach tych składników: CO tlenku węgla, HC węglowodorów, NOx tlenków azotu nie jest mierzone bezpośrednio, gdyż odpowiednie urządzenia pomiarowe byłyby zbyt skomplikowane. Zamiast tego oceniana jest sprawność poszczególnych elementów układu sterowania silnika, mających wpływ na skład spalin. Ma to tę dodatkową zaletę, że niesprawności mogą być rozpoznawane za pomocą uniwersalnego testera OBD. 175_003 6
Wymagania: znormalizowane złącze diagnostyczne w pobliżu miejsca kierowcy standardowe kody błędów w pojazdach wszystkich producentów możliwość odczytu pamięci błędów za pomocą ogólnie dostępnego testera informowanie o warunkach pracy, w których pojawił się błąd ustalenie, kiedy i w jaki sposób ma być sygnalizowany błąd, wpływający na skład spalin znormalizowane nazwy i skróty elementów oraz systemów Cele: kontrolowanie wszystkich elementów, ważnych dla prawidłowego składu spalin ochrona katalizatora przed uszkodzeniem optyczna sygnalizacja niesprawności elementów ważnych dla składu spalin zapamiętywanie błędów możliwość odczytywania tych błędów Aby osiągnąć te cele, sterownik Motronic nadzoruje następujące elementy i funkcje: katalizator sondy lambda wypadanie zapłonów układ powietrza dodatkowego układ recyrkulacji spalin układ odpowietrzenia zbiornika paliwa oraz szczelność zbiornika układ zasilania wszystkie czujniki i elementy wykonawcze, ważne dla składu spalin automatyczną skrzynię biegów Ponieważ niewłaściwe działanie skrzyni biegów może również wpływać na skład spalin, podczas diagnozy należy także odczytać pamięć sterownika skrzyni. 7
OBD II (silniki benzynowe) w skrócie System OBD II powstał jako rozwinięcie systemu OBD I. OBD I nadzoruje sprawność czujników i elementów wykonawczych na podstawie pomiaru spadku napięcia na tych elementach. OBD II nadzoruje - sprawność czujników i elementów wykonawczych (tak jak OBD I), np.: zwarcie z plusem, zwarcie z masą, przerwa w przewodach - wiarygodność sygnałów i sposób działania elementów, wpływających na skład spalin (np. katalizatora, sond lambda) - działanie poszczególnych układów (np. układu powietrza dodatkowego) - układ przeniesienia napędu (np. tryb pracy awaryjnej automatycznej skrzyni biegów) OBD II HC CO NOx 175_004 8
Wyjaśnienie pojęć CARB (California Air Resources Board) Kalifornijski Urząd Ochrony Czystości Powietrza SAE (Society of Automotive Engineers) Stowarzyszenie, zajmujące się opracowywaniem propozycji i wytycznych, pozwalających wprowadzać w życie przepisy prawne (np. normy). NLEV (Non-Low Emission Vehicles) Oznaczenie samochodów, które spełniają obecnie obowiązujące normy (0,25 g/mi HC). TLEV (Transitional Low Emission Vehicles) Oznaczenie samochodów o niższej emisji spalin (0,125 g/mi HC). LEV (Low Emission Vehicles) Oznaczenie samochodów, spełniających nowe, ostrzejsze wymagania (0,075 g/mi HC). ULEV (Ultra Low Emission Vehicles) Oznaczenie samochodów, spełniających kolejną normę emisji spalin (0,04 g/mi HC). SULEV (Super Ultra Low Emission Vehicles) Norma jeszcze ostrzejsza, niż ULEV. EZEV (Equivalent Zero Emission Vehicles) Oznaczenie samochodów, które praktycznie nie emitują szkodliwych składników spalin. ZEV (Zero Emission Vehicles) Oznaczenie samochodów, które nie emitują szkodliwych składników spalin. Generic Scan Tool Uniwersalny tester, który pozwala odczytać pamięć błędów sterownika. ISO 9141-CARB Standard przesyłania danych do testera. Comprehensive Components Monitoring (także: Comprehensive Components Diagnose) Sposób diagnozowania elektrycznych składników systemu sterowania poprzez pomiar spadku napięcia na tych elementach. Driving Cycle Cykl jazdy, składający się z rozruchu silnika, wykonania odpowiednich testów diagnostycznych i wyłączenia silnika. 9
OBD II (silniki benzynowe) w skrócie FTP72 (Federal Test Procedure) Obowiązujący w USA cykl jazdy na odcinku 7,5 mili (czas 1372 s). Maksymalna prędkość wynosi 91,2 km/h. v [km/h] 100 80 60 40 20 0 FTP72 200 400 600 800 1000 1200 1372 175_005 MIL (Malfunction Indicator Light) Amerykańskie określenie lampki kontrolnej spalin K83. Informuje ona o tym, że sterownik Motronic rozpoznał błąd w elementach, mających wpływ na skład spalin. Informacja o zapamiętaniu błędu (w formie świecenia lub pulsowania lampki kontrolnej) następuje: - natychmiast - lub po 2 cyklach jazdy, zależnie od rodzaju błędu i obowiązującego dla tego błędu sposobu sygnalizacji. Istnieją też błędy, które są zapamiętywane w pamięci sterownika, ale nie powodują zapalenia lampki kontrolnej MIL. t [s] NOx (tlenki azotu) Związki azotu z tlenem. Tlenki azotu powstają z azotu zawartego w powietrzu, podczas spalania paliwa w warunkach dużego ciśnienia i wysokiej temperatury. CO (tlenek węgla) Powstaje podczas spalania węgla przy niedoborze tlenu. HC (węglowodory) W technice oczyszczania spalin pod pojęciem udział HC rozumie się udział niespalonych cząstek paliwa w spalinach. stechiometryczny W technice samochodowej pod pojęciem stechiometrycznej mieszanki paliwowopowietrznej rozumie się mieszankę o takich proporcjach paliwa do powietrza, że paliwo może zostać całkowicie spalone, czyli nie powstaną przy tym produkty podlegające dalszemu utlenianiu (np. tlenek węgla). Kod gotowości (readinesscode) ośmiobitowy kod, informujący o tym, czy sterownik silnika przeprowadził wszystkie testy związane z czystością spalin. Kod gotowości jest wytwarzany wtedy, gdy: - wszystkie testy przebiegły pomyślnie i lampka kontrolna spalin (MIL) nie świeci, - wszystkie testy przebiegły, zostały zapamiętane błędy i ten fakt jest sygnalizowany świeceniem lampki kontrolnej spalin (MIL). 10
OBD II Diagnoza Zapamiętane błędy można odczytać uniwersalnym testerem OBD. Złącze diagnostyczne znajduje się w miejscu, dostępnym z fotela kierowcy. Natomiast diagnoza testerem VAG 1551 stwarza następujące możliwości: odczytanie i skasowanie pamięci błędów odczyt danych na temat funkcjonowania poszczególnych elementów, co ułatwia poszukiwanie uszkodzenia odczytanie kodu gotowości wytworzenie kodu gotowości wydruk danych diagnostycznych Przepisy prawa zobowiązują producentów samochodów do takiego oprogramowania ich systemów diagnostycznych, by dane systemu OBD mogły być odczytane dowolnym testerem OBD (tzw. Generic-Scan-Tool). Trybem diagnozy OBD można się posługiwać również za pomocą testerów: VAG 1551 (od wersji programowej 5.0), VAG 1552 (od wersji programowej 2,0), VAS 5051, wywołując adres 33. Jednak poprzez adres 01 testery te oferują możliwości, wykraczające daleko poza zakres OBD, a potrzebne do odnalezienia i naprawy uszkodzenia oraz do wytworzenia kodu gotowości. 175_006 175_007 175_010 11
OBD II (silniki benzynowe) w skrócie Sygnalizacja błędów Lampka kontrolna spalin, umieszczona w widocznym dla kierowcy miejscu (w zestawie wskaźników), informuje, że sterownik silnika zapamiętał błąd, który może mieć wpływ na skład spalin. Złącze diagnostyczne Złącze musi być umieszczone wewnątrz samochodu, w miejscu łatwo dostępnym z fotela kierowcy. lampka kontrolna spalin (MIL) w zestawie wskaźników 175_902 175_008 złącze diagnostyczne 175_912 Lampka kontrolna spalin (MIL) w New Beetle (USA) 175_009 Kierowca lub mechanik powinni sprawdzać prawidłowe działanie lampki podczas uruchamiania silnika. Musi ona świecić przez ok. 2 sekundy po rozruchu. 12
Sygnalizacja błędów za pomocą lampki kontrolnej spalin K83 (MIL) Gdy w systemie pojawi się wypadanie zapłonów, mogące uszkodzić katalizator, lampka kontrolna MIL musi to natychmiast zasygnalizować pulsowaniem. Kierowcy wolno wtedy jechać dalej tylko ze zmniejszoną mocą silnika. Lampka kontrolna MIL zaczyna wtedy świecić światłem ciągłym. Jeżeli błąd powoduje jedynie pogorszenie składu spalin, lampka kontrolna musi go zasygnalizować ciągłym światłem po spełnieniu warunków włączenia (natychmiast lub po 2 cyklach jazdy). Przykład: test wypadania zapłonów W każdych warunkach jazdy system sprawdza: 1. Czy liczba wypadających zapłonów jest na tyle duża, by spowodować uszkodzenie katalizatora? 2. Czy liczba wypadających zapłonów jest na tyle duża, by 1,5 raza zwiększyć emisję szkodliwych składników spalin? Gdy warunek 1 jest spełniony, lampka kontrolna MIL musi zacząć pulsować raz na sekundę. 175_014 częstotliwość pulsowania 1 raz/s Gdy warunek 2 jest spełniony, na koniec pierwszego cyklu jazdy jest zapamiętywany błąd, jednak lampka kontrolna MIL nie świeci. 175_015 Dopiero gdy błąd nie zniknie do końca kolejnego cyklu jazdy, lampka kontrolna MIL musi to zasygnalizować światłem ciągłym. 175_016 światło ciągłe 13
OBD II (silniki benzynowe) w skrócie Diagnoza OBD Kody błędów są znormalizowane wg wymagań SAE wszyscy producenci samochodów muszą używać tych samych kodów. Kod błędu jest zawsze pięcioznakowy, np. P0112. Na pierwszej pozycji jest litera, oznaczająca podzespół samochodu: Pxxxx dla układu napędowego Bxxxx dla nadwozia Cxxxx dla podwozia Uxxxx dla przyszłych podzespołów Do celów OBD II są wykorzystywane tylko kody P. Na drugiej pozycji kodu jest cyfra, oznaczająca normę błędu. P0xxx Błędy zdefiniowane przez SAE, z których może korzystać system diagnostyczny samochodu. Błędy te mają również zdefiniowane opisy. (od modelu 2000: P0xxx i P2xxx) P1xxx Dodatkowe błędy związane ze składem spalin, wprowadzone przez producenta samochodu. Nie mają one zdefiniowanych opisów, jednak muszą być przez producenta zgłoszone ustawodawcy. (od modelu 2000: P1xxx i P3xxx) Px3xx układ zapłonowy Px4xx dodatkowe układy regulacji składu spalin Px5xx regulacja prędkości jazdy oraz biegu jałowego Px6xx sterownik i sygnały wyjściowe Px7xx skrzynia biegów Czwarta i piąta pozycja opisują element lub system, którego dotyczy błąd. Prowadząc diagnozę można korzystać z różnych adresów. Są wtedy do dyspozycji różne funkcje diagnostyczne. Wpisanie adresu 33 uruchamia tryb OBD II (Generic Scan Tool). Zawiera on funkcje, wymagane przez przepisy dla uniwersalnych testerów OBD. Można tutaj odczytywać pojedyncze wielkości fizyczne, jak np. napięcie sondy lambda. Warsztaty posługujące się testerami VAG 1551/1552 mogą wpisać adres 01 i korzystać z ważnych informacji, ułatwiających poszukiwanie błędu. W sterowniku Motronic (Bosch) można ponadto specjalną procedurą wytworzyć kod gotowości. Trzecia pozycja kodu oznacza grupę konstrukcyjną, której dotyczy błąd: Px1xx pomiar oraz dawkowanie paliwa i powietrza Px2xx pomiar oraz dawkowanie paliwa i powietrza Gdy w pamięci sterownika nie ma zapisanych błędów, nie należy jej kasować, gdyż kasuje się wtedy również kod gotowości. 14
1. Podłączyć tester do złącza diagnostycznego. Włączyć tester. 9. Potwierdzić, naciskając Q. 2. Włączyć zapłon. 10. Błędy zapisane wpamięci są drukowane wraz z opisami. 3. Lampka kontrolna MIL pokazuje, że w pamięci jest błąd. 11. Wpisać 06, aby zakończyć wykonywanie polecenia. 4. Naciskając 1 wybrać tryb szybkiego przekazywania danych. 12. Potwierdzić, naciskając Q. 5. Wpisać adres elektroniki silnika 01. 13. Usunąć usterki. 6. 7. Potwierdzić, naciskając Q. Nacisnąć Print, by włączyć drukarkę. 175_903-175_910 14. Po usunięciu usterek skasować pamięć błędów i wytworzyć kod gotowości. (Motronic M5.9.2). 8. Wpisać 02, by odczytać pamięć błędów. 15
OBD II (silniki benzynowe) w skrócie Wyświetlacz testera, pracującego w trybie OBD II Taki obraz pokazuje się na wyświetlaczu po wybraniu rodzaju pracy 1 (szybkie przekazywanie danych), a potem adresu 33 (tryb OBD II). OBD II Scan Tool Select Mode 1.. 2..3..4..5..6..7.. 8.. Na przykład po wybraniu modu 1 ukazuje się następujący obraz. Na poszczególnych polach są pokazane dane diagnostyczne. Można teraz wybierać różne PID-y (np. PID 5 temperatura silnika, PID 16 przepływ powietrza). Oznaczenie modu: jest 7 modów (41-47) np. 41 przekazywanie danych diagnostycznych Identyfikacja parametru: PID1 kod błędu P0xxx/P1xxx Oznaczenie modułu: moduł 10 sterownik Motronic moduł 1a sterownik skrzyni biegów Mode 41 PID1 Module 10 00000000 000001 1 1 01101101 00000000 Pole 1: liczba zapamiętanych błędów; lampka kontrolna spalin (MIL) włączona/ wyłączona Pole 2: testy biegnące ciągle (np. wypadania zapłonów) Pole 3: informuje, czy poszczególne komponenty są w ogóle testowane. Pole 4: pokazuje, czy został wytworzony kod gotowości. Kod gotowości 00000000 mówi jedynie o tym, że wszystkie testy, ważne ze względu na skład spalin, zostały prawidłowo przeprowadzone. Wartość 0 pojawia się również wtedy, gdy dany test zakończył się rozpoznaniem i zapamiętaniem błędu. 16
Przykład: Sterownik Motronic został odłączony od akumulatora i lampka kontrolna MIL nie świeci. Mode 47 PID2 Module 10 1 0000010 00000 111 01101101 01101101 test sprawności elektrycznej elementów system przeprowadza test wypadania zapłonów test układu zasilania Skasowanie pamięci błędów powoduje, że bity wszystkich testów, które w tym systemie są przeprowadzane, przyjmują wartość 1. Oznacza to, że muszą one zostać teraz przeprowadzone. Po skasowaniu pamięci błędów pola 3 i 4 wyglądają tak samo. Gdy wszystkie testy przebiegną prawidłowo, w polu 4 pojawi się wartość 00000000. Liczba zapamiętanych błędów jest podawana w postaci 7-pozycyjnego kodu binarnego. Np.: 0000010 oznacza, że rozpoznano 2 błędy. 8. cyfra o wartości 1 oznacza, że lampka kontrolna MIL jest włączona. W naszym przykładzie oznacza to: ponieważ lampka kontrolna MIL nie świeci, choć została włączona przez system diagnostyczny, w tym obszarze musi być usterka. katalizator tak ogrzewanie katalizatora nie odpowietrzenie zbiornika tak powietrze dodatkowe tak klimatyzacja nie sonda lambda tak ogrzewanie sondy lambda tak recyrkulacja spalin nie 17
OBD II (silniki benzynowe) w skrócie 06 05 07 10 04 08 12 11 13 01 23 03 02 18
Elementy systemu w silniku benzynowym 2,0 l Opis 15 16 14 9 21 20 17 (skrz. aut. 4-bieg./ skrz. ręczna) 18 19 22 01 sterownik Motronic J220 02 lampka kontrolna spalin K83 (MIL) 03 złącze diagnostyczne 04 przepływomierz powietrza G70 05 pompa diagnostyczna układu zasilania V144 06 zbiornik z węglem aktywnym 07 zawór 1 zbiornika z węglem aktywnym N80 08 zespół sterujący przepustnicy J338 09 czujnik prędkości jazdy G22 10 wtryskiwacze 1-4 N30 33 11 filtr paliwa 12 czujniki spalania stukowego I+II G61, G66 13 czujnik prędkości obrotowej silnika G28 14 czujnik Halla (położenia wałka rozrządu) G40 15 bezrozdzielaczowy układ zapłonowy 16 czujnik temperatury silnika G62 17 zawór powietrza dodatkowego N112 18 pompa powietrza dodatkowego V101 19 przekaźnik pompy powietrza dodatkowego J299 20 zawór mechaniczny powietrza dodatkowego 21 sonda lambda I G39 (przed katalizatorem) 22 sonda lambda II G108 (za katalizatorem) 23 magistrala CAN 175_914 19
Schemat systemu (silniki benzynowe) Czujniki sonda lambda I G39 (przed katalizatorem) sonda lambda II G108 (za katalizatorem) przepływomierz powietrza G70 czujniki spalania stukowego I+II G61, G66 czujnik prędkości obrotowej silnika G28 czujnik Halla G40 (czujnik położenia wałka rozrządu) czujnik prędkości jazdy G22 czujnik temperatury silnika G62 zespół sterujący przepustnicy J338 zawiera: potencjometr przepustnicy G69 potencjometr nastawnika przepustnicy G88 włącznik biegu jałowego F60 złącze diagnostyczne 20
sterownik Motronic J220 Elementy wykonawcze pompa powietrza dodatkowego V101 przekaźnik pompy powietrza dodatkowego J299 zawór powietrza dodatkowego N112 zawór 1 zbiornika z węglem aktywnym N80 pompa diagnostyczna układu zasilania V144 zespół sterujący przepustnicy J338 zawiera: nastawnik przepustnicy V60 magistrala CAN transformator zapłonowy N152 zawiera: stopień mocy N122 cewki zapłonowe N, N128 wtryskiwacze 1-4 N30, N31, N32, N33 175_915 lampka kontrolna spalin K83 (MIL) 21
Składniki systemu (silniki benzynowe) Katalizator Katalizator jest centralnym elementem systemu oczyszczania spalin. Podczas gdy na początku stosowano katalizatory nieregulowane, dzisiaj w motoryzacji używane są wyłącznie katalizatory regulowane za pomocą sondy lambda. W znaczeniu chemicznym katalizator to substancja, sprzyjająca reakcji chemicznej, przyspieszająca ją lub w ogóle umożliwiająca. Sama substancja (w naszym przypadku są to metale szlachetne, takie jak platyna, rod czy pallad) nie bierze udziału w reakcji, a więc nie zużywa się. Dla skutecznego działania katalizatora ważne jest, aby miał on jak największą powierzchnię. Z tego względu metale szlachetne nakłada się na nośnik ceramiczny lub metalowy, który ma bardzo liczne kanały. Dodatkowo powierzchnia kanałów jest ukształtowana w postaci tarki (jest to tzw. Wash-Coat). Dopiero takie rozwiązania pozwalają na skuteczne oczyszczanie spalin. sonda lambda I (przed katalizatorem) sonda lambda II (za katalizatorem) 175_037 22
Katalityczne oczyszczanie spalin NO x N 2 CO2 H 2 O CO 2 HC CO powłoka katalityczna Wash-Coat W katalizatorze przebiegają dwie przeciwne reakcje chemiczne: Tlenek węgla i węglowodory są utleniane do dwutlenku węgla i wody, natomiast tlenki azotu są redukowane do azotu i tlenu. Niedobór tlenu sprzyja reakcji redukcji, z kolei nadmiar tlenu wpływa korzystnie na reakcję utleniania. 175_038 nośnik metalowy emisja składników spalin, napięcie sondy 0,9 0,95 1,0 1,0 1,1 λ Przez zmianę stosunku tlenu do produktów spalania w spalinach można tak regulować pracą katalizatora, że obie reakcje odbywają się w optymalnym zakresie (λ=0,99... 1). Ten zakres jest nazywany okienkiem lambda. Do regulacji są wykorzystywane sygnały sond lambda (λ = lambda). 175_039 okienko lambda HC CO NOx napięcie sondy lambda 23
Składniki systemu (silniki benzynowe) Co sprawdza system OBD II? Zużyty lub uszkodzony katalizator ma bardzo małą pojemność tlenową (zdolność do gromadzenia tlenu) i w związku z tym niewielką sprawność. Test sprawności katalizatora musi natychmiast wykazać taką jego niesprawność, która spowoduje przekroczenie dopuszczalnej zawartości węglowodorów 1,5 raza (podczas urzędowego testu spalin). Test sprawności katalizatora Test opiera się na porównywaniu przez sterownik Motronic napięcia sond przed i za katalizatorem. Na tej podstawie sterownik wyznacza stosunek sygnałów przed i za katalizatorem (sond I i II). Gdy wyliczony stosunek odbiega od wartości zadanej, sterownik rozpoznaje nieprawidłowe działanie katalizatora. Po spełnieniu warunków zapamiętania błędu w pamięci błędów pojawia się zapis na temat niesprawności katalizatora. Jest on sygnalizowany lampką kontrolną spalin (MIL). katalizator sprawny katalizator niesprawny 175_041 175_042 U U U U t t t t przed kat. za kat. przed kat. za kat. U = napięcie, t = czas 24
Zagrożenia dla katalizatora Obciążenia termiczne powodują starzenie katalizatora, co obniża jego sprawność (skuteczność). Oprócz starzenia termicznego katalizator podlega też starzeniu chemicznemu czyli zatruciu. Zbyt wysoka temperatura katalizatora (np. z powodu wypadania zapłonów) może uszkodzić jego powłokę. Możliwe jest również uszkodzenie mechaniczne, np. przez uderzenie. Normy emisji dla silników benzynowych Pokazano tu dwa przykłady obowiązujących obecnie norm emisji spalin. Wartości tych nie można jednak ze sobą porównywać ze względu na odmienne warunki testu. Norma dla samochodu osobowego o maksymalnie 12 miejscach siedzących, obowiązująca w stanie Kalifornia od roku modelowego 1999. Tę normę spełniają samochody, oznaczane jako LEV. Norma D3, obowiązująca obecnie wniemczech. g/km 2,4 Składnik Trwałość [mi] Norma dla modelu 99 [g/mi] 2,2 2,0 1,8 NMOG CO 50.000 100.000 50.000 100.000 0,075 0,09 3,4 4,2 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 1,50 NOx 50.000 0,2 100.000 0,3 175_043 0,6 0,4 0,2 0,17 0,14 NMOG (Non-Methane-Organic-Gasses) niespalone paliwo (suma wszystkich węglowodorów) bez metanu CO HC NO x 175_155 25
Składniki systemu (silniki benzynowe) Sonda lambda Sonda lambda mierzy zawartość tlenu w spalinach. Jest ona elementem obwodu regulacji, zapewniającego prawidłowy skład mieszanki paliwowo-powietrznej. Katalizator osiąga największą sprawność przetwarzania szkodliwych składników spalin wtedy, gdy mieszanka ta ma skład stechiometryczny (λ=1). Zmiana składu mieszanki jest uwzględniana przez liczne funkcje układu sterowania silnika a także jest często pierwszym objawem niesprawności któregoś elementu. 175_045 Wielkości zakłócające uszkodzenie mechaniczne starzenie uszkodzenie elektryczne wpływ eksploatacji 175_046 sterownik Motronic wzbogaca mieszankę zwiększona dawka paliwa bogata mieszanka mało O2 w spalinach zmiana sygnału sondy lambda U wysokie napięcie sondy lambda niskie napięcie sondy lambda zmiana sygnału sondy lambda t dużo O2 w spalinach uboga mieszanka zmniejszona dawka paliwa sterownik Motronic zubaża mieszankę bogata mieszanka λ 1 (okienko lambda) uboga mieszanka 26
Zasada działania Różnica stężenia tlenu pomiędzy spalinami i powietrzem atmosferycznym wywołuje zmianę napięcia elektrycznego sondy. Przy zmianie mieszanki z bogatej na ubogą pojawia się skokowa zmiana napięcia, którą sterownik interpretuje jako skład λ=1. powietrze atm. spaliny 1,0 175_047 Obwód regulacji lambda w systemie OBD II G39 175_048 G108 System OBD II wymaga dodatkowej sondy lambda G108, montowanej za katalizatorem. Służy ona do sprawdzania skuteczności działania katalizatora. Ponadto w sterowniku Motronic M5.9.2 jest ona wykorzystywana do adaptacji sondy przed katalizatorem G39. Złącza obu sond mają inny kolor i różnią się nieco kształtem, co nie pozwala na zamianę przewodów. 175_056 175_054 Wymóg Zestarzała lub uszkodzona sonda lambda nie pozwala na ustalenie optymalnego składu mieszanki, co prowadzi do pogorszenia składu spalin oraz osiągów samochodu. Dlatego w takiej sytuacji, po spełnieniu odpowiednich warunków, musi zostać zapamiętany błąd i zapalić się lampka kontrolna. 27
Składniki systemu (silniki benzynowe) Regulacja lambda W obwodzie regulacji lambda system OBD II sprawdza: czas reakcji oraz zestarzenie napięcia sond lambda ogrzewanie sond Test zestarzenia sondy lambda Zestarzenie lub zatrucie sondy lambda może powodować zmianę jej sygnału. Może się to objawiać w postaci wydłużenia czasu reakcji (okresu zmian sygnału) albo przesunięcia charakterystyki sondy. Oba zjawiska powodują zwężenie okienka lambda i przez to pogorszenie skuteczności katalizatora. Wydłużenie czasu reakcji można wprawdzie rozpoznać i zapamiętać w postaci błędu, nie da się go jednak skompensować. W systemie Motronic M5.9.2 możliwa jest natomiast kompensacja przesunięcia charakterystyki sondy w określonych granicach (tzw. adaptacja sondy). Wykorzystuje się do tego drugi obwód regulacji z sondą lambda za katalizatorem. Test czasu reakcji sondy przed katalizatorem sonda przed kat. sprawna sonda przed kat. niesprawna 175_049 175_050 U U U U t t t t przed kat. za kat. przed kat. za kat. 28
Test i adaptacja przesunięcia charakterystyki sondy przed katalizatorem sygnał sondy przed kat. nieprawidłowy adaptacja sondy przed kat. prawidłowa 175_051 175_052 U U U U t t t t przed kat. za kat. przed kat. za kat. Obwód regulacji lambda z adaptacją wartość zadana za kat. wartość zadana przed kat. wartość mierzona za kat. układ sterowania silnika wartość adaptacji sondy przed kat. wartość mierzona przed kat. regulacja przed kat. G108 175_053 G39 skład spalin skład mieszanki paliwowopowietrznej 29
Składniki systemu (silniki benzynowe) Test napięcia sond lambda Ten test kontroluje sprawność sondy pod względem elektrycznym. Rozpoznawane są następujące rodzaje usterek: zwarcie z plusem, zwarcie z masą i przerwa w obwodzie (np. przerwany przewód). Rodzaj błędu zależy od tego, czy napięcie jest zbyt duże, czy też zbyt małe. Sonda lambda G39 jest to sonda przed katalizatorem. Skutki uszkodzenia Gdy do sterownika nie dociera sygnał sondy lambda, regulacja lambda oraz adaptacja sondy zostają wyłączone. Układ odpowietrzenia zbiornika paliwa (przez zbiornik z węglem aktywnym) pracuje w trybie awaryjnym. Sterownik Motronic zmienia tryb pracy na sterowanie, oparte na zapamiętanych charakterystykach. Połączenia elektryczne 175_054 G39 175_055 Sonda lambda G108 jest to sonda za katalizatorem. Skutki uszkodzenia 175_056 Regulacja lambda działa także przy uszkodzonej sondzie za katalizatorem. Jedynie kontrola pracy katalizatora staje się niemożliwa. W układzie Motronic M5.9.2 nie działa też test sondy przed katalizatorem. Połączenia elektryczne G108 175_055 30
Ogrzewane sondy lambda Zalety: Sonda lambda może pracować tylko wtedy, gdy ma odpowiednią temperaturę. Dlatego ogrzewanie sondy pozwala jej działać już przy niskiej temperaturze silnika i spalin. Połączenia elektryczne Test ogrzewania sond lambda Sterownik rozpoznaje prawidłową wydajność ogrzewania sondy przez pomiar oporności grzałki. + G39 G108 + 175_058 175_058 Czasami w układzie wydechowym znajduje się woda kondensacyjna, co w pewnych warunkach może spowodować uszkodzenie ogrzewania sondy. Z tego powodu grzałka sondy przed katalizatorem jest włączana od razu po rozruchu silnika, natomiast grzałka sondy za katalizatorem dopiero wtedy, gdy wyliczona temperatura katalizatora przekroczy ok. 308 C. 31
Składniki systemu (silniki benzynowe) Układ powietrza dodatkowego 3 2 1 4 5 6 7 175_067 Opis: 1 sterownik Motronic 2 przekaźnik pompy powietrza dodatkowego 3 zawór powietrza dodatkowego Ze względu na wzbogacenie mieszanki po rozruchu zimnego silnika w spalinach jest duża ilość niespalonych węglowodorów. Wdmuchiwanie dodatkowego powietrza do układu wylotowego powoduje tam utlenianie węglowodorów, co zmniejsza ich emisję do atmosfery. 4 zawór mechaniczny powietrza dodatkowego 5 pompa powietrza dodatkowego 6 sonda przed katalizatorem 7 katalizator Ponadto ciepło, wyzwalane podczas utleniania, znacznie skraca czas nagrzewania katalizatora. To również wpływa na wyraźną poprawę czystości spalin. 32
OBD II sprawdza drożność zaworu mechanicznego wydajność pompy powietrza dodatkowego sprawność elektryczną zaworu sterującego (poprzez test sprawności elektrycznej elementów) sprawność elektryczną przekaźnika pompy powietrza dodatkowego Zasada testu Uruchomiony układ powietrza dodatkowego powoduje zwiększenie stężenia tlenu w spalinach. Zmniejsza się wtedy napięcie sond lambda, co informuje sterownik o działaniu układu. Gdy sterownik otworzy zawór powietrza dodatkowego i uruchomi pompę, sondy lambda muszą pokazać skrajnie ubogą mieszankę. Oznacza to, że cały układ jest sprawny. Regulator lambda pokazuje przy tym wyraźną odchyłkę regulacji. układ powietrza dodatk. sprawny układ powietrza dodatk. niesprawny m m t t przed kat. przed kat. 175_068 175_069 m = regulator lambda, t = czas 33
Składniki systemu (silniki benzynowe) Zawór powietrza dodatkowego N112 Jest to zawór elektromagnetyczny, zamocowany do ściany grodziowej. Jest on sterowany elektrycznie przez sterownik Motronic, a sam z kolei uruchamia podciśnieniowo zawór mechaniczny powietrza dodatkowego. Skutki uszkodzenia Gdy sterownik nie wysterowuje zaworu N112, zawór mechaniczny pozostaje zamknięty. Pompa powietrza dodatkowego nie może dostarczyć powietrza do układu wylotowego. Połączenia elektryczne N112 175_071 + 175_072 Przekaźnik pompy powietrza dodatkowego J299 Za jego pośrednictwem sterownik Motronic uruchamia pompę powietrza dodatkowego. Połączenia elektryczne + J299 + V101 175_074 175_073 Pompa powietrza dodatkowego V101 Jest ona włączana poprzez przekaźnik. Zadaniem pompy jest tłoczenie powietrza do układu wylotowego. Połączenia elektryczne J299 175_075 V101 175_076 34
Układ odpowietrzenia zbiornika 1 2 3 175_077 Opis: 1 sterownik Motronic 2 zawór 1 zbiornika z węglem aktywnym 3 zbiornik z węglem aktywnym Układ odpowietrzenia zbiornika paliwa zapobiega przedostawaniu się węglowodorów do atmosfery. Zbiera on pary paliwa, tworzące się w zbiorniku paliwa, gromadzi je w zbiorniku z węglem aktywnym, a następnie doprowadza przez zawór elektromagnetyczny do kolektora dolotowego Układ odpowietrzenia zbiornika może być dodatkowo wykorzystywany do testu szczelności zbiornika. 35
Składniki systemu (silniki benzynowe) Układ odpowietrzenia zbiornika paliwa może być w jednym z trzech stanów: 1. Zbiornik z węglem aktywnym jest pusty (nie zawiera par paliwa). Uruchomienie układu powoduje zubożenie mieszanki, docierającej do cylindrów. 2. Zbiornik z węglem aktywnym jest pełen. Uruchomienie układu powoduje wzbogacenie mieszanki, docierającej do cylindrów. 3. Zbiornik jest napełniony w takim stopniu, że dostarcza mieszanki o składzie stechiometrycznym. Mieszanka docierająca do cylindrów nie jest ani zubażana, ani wzbogacana. Ten stan jest rozpoznawany przez regulację biegu jałowego, natomiast stany 1 i 2 przez regulację lambda. Lokalizacja Zbiornik z węglem aktywnym znajduje się nie pod prawym przednim nadkolem (jak w innych modelach VW), lecz pod wkładką prawego tylnego nadkola. 175_082 36
OBD II sprawdza działanie (drożność) zaworu 1 zbiornika z węglem aktywnym działanie części elektrycznych w ramach diagnozy elektrycznej elementów Zasada testu Uruchomienie układu powoduje dopływ dodatkowego strumienia gazu, który wzbogaca mieszankę (gdy zbiornik z węglem aktywnym jest pełen) lub zubaża ją (gdy zbiornik jest pusty). Ta zmiana składu mieszanki, rejestrowana przez sondę lambda, jest kryterium w teście układu odpowietrzenia zbiornika paliwa. Problem: Test jest wrażliwy na wielkości zakłócające, np. uruchomienie w czasie testu hamulców, klimatyzacji czy wspomagania układu kierowniczego. Test na podstawie sygnału sondy lambda odpowietrz. zb. paliwa sprawne odpowietrz. zb. paliwa niesprawne 175_078 175_079 U U 1 2 t t 3 4 Opis: 1 zbiornik z węglem aktywnym 2 kolektor dolotowy 3 zbiornik paliwa 4 sonda przed katalizatorem 37
Składniki systemu (silniki benzynowe) Zawór 1 zbiornika z węglem aktywnym N80 Lokalizacja: na kopule amortyzatora, przy filtrze powietrza. Zawór otwiera przepływ gazu ze zbiornika z węglem aktywnym do kolektora dolotowego. W stanie bezprądowym jest zamknięty. Zawór jest koloru czarnego. Połączenia elektryczne 175_080 N80 + 175_081 38
Test szczelności 1 2 4 3 5 175_085 Opis: 1 sterownik Motronic 2 zawór 1 zbiornika z węglem aktywnym 3 zbiornik z węglem aktywnym 4 pompa diagnostyczna układu zasilania 5 filtr pompy diagnostycznej Test szczelności, przeprowadzany w New Beetle (USA) w ramach OBD II, opiera się na zasadzie nadciśnieniowej. Jego zadaniem jest wykrycie nieszczelności większych niż 1 mm. Na czas testu szczelności zawór 1 zbiornika z węglem aktywnym odcina zbiornik paliwa od kolektora dolotowego (i panującego w nim podciśnienia). Następnie pompa diagnostyczna układu zasilania wytwarza określone nadciśnienie w zbiorniku. Potem sterownik silnika obserwuje, jak szybko spada to ciśnienie i na tej podstawie ocenia szczelność układu. 39
Składniki systemu (silniki benzynowe) Wykrywanie małych nieszczelności Gdy pompa diagnostyczna wytworzy odpowiednie ciśnienie, zaczyna się faza pomiarowa. W tym czasie sprawdzana jest szybkość spadku ciśnienia. Skoki membrany pompy są tym częstsze, im szybszy jest spadek ciśnienia tak więc ich częstotliwość jest kryterium, pozwalającym rozpoznać nieszczelność i ocenić jej wielkość. Zestyk kontrolny pompy jest połączony z jej przeponą. Wraz z opadaniem ciśnienia zmienia się położenie przepony w pompie. Gdy ciśnienie spadnie poniżej pewnego poziomu, zamyka się zestyk kontrolny w pompie. Pompa znów zwiększa ciśnienie, aż przepona podniesie się na tyle, że zestyk kontrolny zostanie ponownie otwarty. zbiornik paliwa szczelny zbiornik paliwa mała nieszczelność P P 1 t 1 t nieszczelność 175_086 175_087 P = ciśnienie, t = czas 40
Wykrywanie dużych nieszczelności Gdy częstotliwość skoków pompy przekroczy określoną wartość lub w ogóle nie da się wytworzyć odpowiedniego ciśnienia, sterownik silnika rozpoznaje dużą nieszczelność. Błąd może zostać zarejestrowany np. na skutek braku korka wlewu paliwa. zbiornik paliwa szczelny zbiornik paliwa duża nieszczelność P P 1 t 1 t nieszczelność 175_086 175_089 41
Składniki systemu (silniki benzynowe) Pompa diagnostyczna układu zasilania V144 175_171 Jest to pompa przeponowa, umieszczona na przewodzie doprowadzającym świeże powietrze do zbiornika z węglem aktywnym. Jest wyposażona w zawór odcinający. Pompa jest napędzana podciśnieniem, sterowanym przez wbudowany zawór sterujący. Działanie pompy diagnostycznej w fazie pomiarowej jest nadzorowane przez hermetyczny zestyk kontrolny. Gdy ciśnienie spadnie poniżej pewnego poziomu, zamyka się zestyk kontrolny w pompie. Membrana pompy wykonuje kolejny skok i zestyk kontrolny zostaje ponownie otwarty. Pompa diagnostyczna jest uruchamiana po rozruchu zimnego silnika. Aż do końca testu nie działa układ odpowietrzenia zbiornika paliwa. Poziom paliwa w zbiorniku nie ma wpływu na wynik testu. 42
Działanie Położenie przewietrzania Gdy przepona znajduje się w najniższym możliwym położeniu (położeniu spoczynkowym), zawór odcinający w pompie jest otwarty. Zawór sterujący jest zamknięty, tak że po obu stronach przepony panuje ciśnienie atmosferyczne. Zestyk kontrolny jest zamknięty. zawór sterujący zestyk kontrolny górna komora pompy przepona dolna komora pompy zawór ssący zawór tłoczny zbiornik z węglem aktywnym filtr zawór odcinający 175_172 43
Składniki systemu (silniki benzynowe) Przepona w górnym położeniu Otwarcie zaworu sterującego powoduje powstanie podciśnienia w górnej komorze pompy. Przepona przesuwa się w górę a przez zawór ssący napływa powietrze do dolnej komory pompy. Gdy przepona osiągnie górne skrajne położenie, otwiera się zestyk kontrolny. 175_173 Przepona w dolnym położeniu pracy pompy Zamknięcie zaworu sterującego powoduje wpuszczenie powietrza atmosferycznego do górnej komory pompy. Sprężyna naciska przeponę w dół a ta tłoczy powietrze z dolnej komory pompy przez zawór tłoczny do zbiornika paliwa. Jeszcze zanim przepona osiągnie najniższe położenie (co spowodowałoby otwarcie zaworu odcinającego), zamyka się zestyk kontrolny i przepona ponownie podnosi się. 175_174 44
OBD II sprawdza Pompa diagnostyczna układu zasilania V144 sprawność elektryczną i mechaniczną pompy diagnostycznej układu zasilania połączenie pompy z układem odprowadzenia par paliwa szczelność całego układu odprowadzenia par paliwa Skutki uszkodzenia Bez zestyku kontrolnego sterownik Motronic nie może rozpoznać, czy pompa działa. Faza pomiarowa nie odbywa się. 175_090 Połączenia elektryczne V144 + 175_091 Pod pojęciem układu odprowadzenia par paliwa kryją się wszystkie elementy, umieszczone powyżej poziomu paliwa w zbiorniku. Ich zadaniem jest zapobieganie przedostawaniu się par paliwa do atmosfery. 45
Składniki systemu (silniki benzynowe) Test wypadania zapłonów 1 Test wypadania zapłonów w poszczególnych cylindrach B 2 1 2 Przykład: wypadnięcie zapłonu w 4. cylindrze A sygnał z wału korbowego: wypadnięcie zapłonu w 1. lub 4. cylindrze 3 B sygnał z wałka rozrządu: rozpoznano 1. cylinder A 3 4 Sygnał A+B = wypadnięcie zapłonu w 4. cylindrze Opis: 1 sterownik Motronic 2 czujnik położenia wałka rozrządu 3 czujnik prędkości obrotowej silnika 175_095 Na skutek wypadania zapłonów niespalona mieszanka trafia do układu wylotowego. Oprócz zmniejszenia mocy silnika i pogorszenia składu spalin istnieje poważne ryzyko uszkodzenia katalizatora na skutek spalania paliwa w katalizatorze i powstającej przy tym wysokiej temperatury. Wypadanie zapłonów jest rozpoznawane przez pomiar chwilowej prędkości obrotowej silnika (dla cykli pracy poszczególnych cylindrów). W pewnych sytuacjach nierówności drogi mogą tak zakłócić sygnał czujnika prędkości obrotowej silnika, że zostanie on zinterpretowany jako wypadanie zapłonów. Dlatego sterownik silnika przerywa test wypadania zapłonów, gdy samochód jedzie po dużych nierównościach. 46
180 G28 koło impulsowe na wale korbowym kierunek obrotu 175_098 cylinder 1 (4) cylinder 2 (3) Przez podział koła impulsowego (60-2 zęby) na dwie części po 180 (w silniku 4-cylindrowym) oraz dzięki wykorzystaniu sygnału położenia wałka rozrządu jest możliwe rozpoznanie wypadnięcia zapłonu i przypisanie go do konkretnego cylindra. Aby skompensować błędy i tolerancję wykonania koła impulsowego, sterownik dokonuje adaptacji sygnału czujnika G28. Odbywa się to podczas jazdy, w fazie hamowania silnikiem. 47
Składniki systemu (silniki benzynowe) OBD II sprawdza: Ciągle, w ustalonych okresach pomiarowych (1000 obrotów wału korbowego), liczbę wypadniętych zapłonów. Gdy liczba wypadniętych zapłonów przekroczy 2 %, zawartość HC w spalinach zwiększa się 1,5 raza. W okresach pomiarowych wynoszących 200 obrotów wału korbowego liczbę wypadniętych zapłonów z uwzględnieniem warunków (prędkość obrotowa, obciążenie) zapobiegania uszkodzeniu katalizatora. Zasada testu Wypadnięcie zapłonu powoduje dodatkowe wahnięcie prędkości obrotowej wału korbowego. Sterownik Motronic M5.9.2 mierzy prędkość koła impulsowego na wale korbowym za pomocą czujnika prędkości obrotowej silnika G28 Wypadnięcie zapłonu powoduje zmianę prędkości obwodowej tego koła. brak wypadania zapłonów wypadanie zapłonów v v t t G28 G28 v = prędkość obrotowa silnika, t = czas 175_096 175_097 48
Czujnik prędkości obrotowej silnika G28 Jest to czujnik indukcyjny, mierzący prędkość obrotową wału korbowego. Ten pomiar pozwala na ocenę równomierności pracy silnika. Sygnał czujnika jest używany do wyliczania: 175_099 - dawki wtrysku i momentu wtrysku, - kąta wyprzedzenia zapłonu, - prędkości obrotowej silnika. Połączenia elektryczne Skutki uszkodzenia Brak sygnału tego czujnika nie pozwala na uruchomienie silnika. Gdy sygnał zaniknie podczas pracy silnika, silnik przestaje pracować. G28 175_100 Czujnik położenia wałka rozrządu (czujnik Halla) G40 175_101 Sygnał tego czujnika służy do rozpoznania 1. cylindra. Mierzy on położenie koła impulsowego na wałku rozrządu. Połączenia elektryczne Skutki uszkodzenia Test wypadania zapłonów może przebiegać również przy uszkodzonym czujniku G40. Silnik pracuje, jednak sterownik zmniejsza kąt wyprzedzenia zapłonu (tzn. opóźnia zapłon). G40 + 175_103 49
Składniki systemu (silniki benzynowe) Zespół sterujący przepustnicyj338 Zespół sterujący przepustnicy pozwala na sterowanie przepustnicą przez kierowcę oraz dodatkowo realizuje funkcję stabilizacji biegu jałowego oraz funkcję tempomatu. Zastosowanie tego zwartego podzespołu pozwoliło zrezygnować z dodatkowego zaworu stabilizacji biegu jałowego oraz elektropneumatycznego sterowania pracą tempomatu. Odchyłki stabilizacji biegu jałowego, wywołane zużyciem, zabrudzeniem lub nieszczelnością elementów, są przez system rozpoznawane i w pewnym zakresie kompensowane (funkcja adaptacji). 175_110 Uszkodzonych elementów zespołu sterującego przepustnicy nie można wymieniać osobno. W razie ich nieprawidłowego działania trzeba wymienić cały zespół. OBD II sprawdza: sprawność elektryczną elementów zespołu, działanie i wartość adaptacji biegu jałowego. Zasada testu Zespół sterujący przepustnicy jest sprawdzany za pomocą testu sprawności elektrycznej elementów. Ponadto system ocenia wiarygodność przesyłanych sygnałów. 175_111 50
Potencjometr przepustnicy G69 Ten potencjometr informuje sterownik Motronic o aktualnym położeniu przepustnicy w jej całym zakresie roboczym. Połączenia elektryczne 175_113 Skutki uszkodzenia W przypadku braku sygnału sterownik wylicza wartość zastępczą na podstawie prędkości obrotowej silnika i sygnału przepływomierza powietrza. G69 J338 175_176 Potencjometr nastawnika przepustnicy G88 Informuje on sterownik o aktualnym położeniu nastawnika przepustnicy Skutki uszkodzenia 175_114 Bez tego sygnału stabilizacja biegu jałowego działa w trybie awaryjnym. Można to rozpoznać po zwiększonej prędkości biegu jałowego. Nie działa wtedy tempomat. Połączenia elektryczne G88 J338 175_177 51
Składniki systemu (silniki benzynowe) Włącznik biegu jałowegof60 Na podstawie sygnału zwartego włącznika biegu jałowego sterownik Motronic rozpoznaje, że silnik pracuje na biegu jałowym. Skutki uszkodzenia W razie braku sygnału włącznika sterownik rozpoznaje bieg jałowy na podstawie sygnału obu potencjometrów. Połączenia elektryczne 175_113 F60 J338 175_178 Nastawnik przepustnicy V60 Nastawnik przepustnicy jest silnikiem elektrycznym, który może poruszać przepustnicą w całym jej zakresie roboczym. Skutki uszkodzenia Sprężyna ustawia przepustnicę w pozycji awaryjnej (zwiększona prędkość biegu jałowego). Nie działa też tempomat. Połączenia elektryczne 175_116 V60 J338 175_175 52
Przepływomierz powietrza G70 OBD II sprawdza: 175_121 wartości elektryczne sygnału czujnika, wiarygodność tego sygnału. Przepływomierz dostarcza sterownikowi informacji o masie powietrza, zasysanego przez silnik. Sterownik wykorzystuje tę informację do sterowania optymalnym składem mieszanki i do obniżenia zużycia paliwa przez zapewnienie odpowiedniego przebiegu spalania. Aby informacja o masie powietrza była jak najdokładniejsza, przepływomierz rozpoznaje iuwzględnia zjawisko zwrotnego przepływu powietrza (wywołanego zamykaniem i otwieraniem zaworów silnika). Wartość masy zasysanego powietrza jest używana do sterowania wszelkimi funkcjami, zależnymi od prędkości obrotowej i obciążenia silnika np.: regulacją dawki paliwa i kąta wyprzedzenia wtrysku, odpowietrzeniem zbiornika paliwa. Zasada testu Przepływomierz powietrza jest sprawdzany za pomocą testu sprawności elektrycznej elementów. Zbyt duże lub zbyt małe napięcie sygnału jest rozpoznawane jako nieprawidłowe. Ponadto mierzona wartość masy powietrza jest porównywana z wartością zastępczą, wyliczaną z kąta otwarcia przepustnicy iprędkości obrotowej silnika. Skutki uszkodzenia Połączenia elektryczne Gdy brak sygnału przepływomierza, sterownik wylicza wartość zastępczą. Ta funkcja awaryjna jest tak dobrze opracowana, że nie powoduje odczuwalnej zmiany pracy silnika. G70 + 175_126 53
Składniki systemu (silniki benzynowe) Bezrozdzielaczowy układ zapłonowy połączenie z systemem sterowania czujnik prędkości obrotowej silnika cz. spal. stuk. I cz. spal. stuk. II 175_131 Bezrozdzielaczowy układ zapłonowy jest również zwany układem statycznym, gdyż nie zawiera żadnych ruchomych części. Reguluje on elektronicznie kąt wyprzedzenia i napięcie zapłonu. W silniku czterocylindrowym są dwie cewki zapłonowe, każda zasilająca dwie świece. Układ pozwala na rozpoznawanie spalania stukowego w poszczególnych cylindrach i selektywne zapobieganie temu zjawisku. Sterownik wylicza optymalny kąt wyprzedzenia zapłonu na podstawie np. sygnałów czujników spalania stukowego, informacji o obciążeniu silnika, temperaturze silnika i jego prędkości obrotowej. Dzięki temu wyprzedzenie zapłonu jest zawsze odpowiednie do warunków pracy silnika, co poprawia sprawność silnika oraz zmniejsza zużycie paliwa i emisję spalin. 54
OBD II sprawdza: wartości elektryczne sygnałów czujników spalania stukowego, działanie całego układu zapłonowego poprzez test wypadania zapłonów. Zasada testu Zwiększona liczba wypadających zapłonów może świadczyć o usterce układu zapłonowego. Postępując wg instrukcji naprawy i eliminując poszczególne możliwości wypadania zapłonu można ograniczyć obszar występowania usterki. Transformator zapłonowy N152 Transformator zapłonowy N152 składa się ze stopnia mocy (modułu wzmocnienia zapłonu) N122 oraz dwóch cewek zapłonowych N i N128. W ten sposób transformator spełnia funkcję statycznego rozdziału wysokiego napięcia. Transformator N152 jest zamocowany na wsporniku, pod pompą powietrza dodatkowego. Przyporządkowanie przewodów zapłonowych do poszczególnych cylindrów jest opisane na obudowie transformatora. 175_133 Połączenia elektryczne J220 P Q cylinder: 1 4 2 3 175_134 55
Składniki systemu (silniki benzynowe) Czujniki spalania stukowego G61 i G66 Elektroniczna regulacja kąta wyprzedzenia zapłonu jest podporządkowana funkcji selektywnej regulacji przeciwstukowej. Selektywne rozpoznawanie spalania stukowego (a więc z przyporządkowaniem rozpoznanego spalania do konkretnego cylindra) jest możliwe dzięki uwzględnieniu sygnału czujnika G40. Rozpoznaje on pierwszy cylinder, a więc pozwala na ustalenie cykli pracy poszczególnych cylindrów. Połączenia elektryczne 175_137 Po rozpoznaniu spalania stukowego zapłon w tym cylindrze jest stopniowo opóźniany, do chwili, aż spalanie stukowe zaniknie. Skutki uszkodzenia Gdy sterownik rozpozna usterkę czujnika G61, opóźnia zapłon we wszystkich cylindrach i wzbogaca mieszankę. G6 G66 175_138 Wtryskiwacze N30, N31, N32, N33 Wtryskiwacze są zamocowane klamrami do kolektora paliwowego. Króćce przyłączeniowe są umieszczone w osi wtryskiwaczy. Zasilanie elektryczne odbywa się poprzez bezpiecznik termiczny. Połączenia elektryczne 175_143 N30 N31 N32 N33 + S 175_144 56
Sterownik Motronic J220 (M5.9.2) 175_151 Sterownik silnika, odpowiedzialny za wszystkie funkcje układu, jest umieszczony w kanale podszybia. Sterownik informuje o rozpoznaniu błędu za pomocą lampki kontrolnej spalin (MIL). Sterowniki odmiany M5.9.2 wykonują wszystkie funkcje wymagane przez OBD II, spełniając tym samym wymagania CARB. 57
Składniki systemu (silniki benzynowe) Pozostałe kontrolowane czujniki Czujnik prędkości jazdy G22 Czujnik jest zamocowany w obudowie skrzyni biegów i mierzy prędkość jazdy samochodu. Skutki uszkodzenia Gdy brak sygnału czujnika, obniżana jest graniczna prędkość obrotowa silnika. Możliwe jest nieprawidłowe zachowanie samochodu podczas jazdy. Połączenia elektryczne 175_145 J220 J285 + G22 175_146 Czujnik temperatury silnika G62 Czujnik jest umieszczony w króćcu i mierzy temperaturę wody, wypływającej z głowicy. Jego sygnał jest używany do sterowania różnymi funkcjami układu zapłonowego i wtryskowego. Skutki uszkodzenia 175_149 Gdy sterownik rozpozna błąd czujnika G62, wylicza wartość zastępczą z temperatury dolotu (zasysanego powietrza) i innych parametrów pracy silnika. Połączenia elektryczne G62 175_150 58
Notatki 59
OBD II (silniki wysokoprężne) w skrócie Koncepcja systemu OBD II (dla silników wysokoprężnych) Różnice w stosunku do OBD II dla silników benzynowych Równolegle do wprowadzania urządzeń do ograniczania i kontroli emisji spalin w samochodach z silnikami benzynowymi pojawiły się podobne rozwiązania dla samochodów z silnikami wysokoprężnymi. Testy poszczególnych układów i elementów są również prowadzone w ramach systemu OBD II. Cele i wymagania OBD II dla silników wysokoprężnych są takie same, jak te dla silników benzynowych inne są natomiast poszczególne testy ze względu na odmienny przebieg spalania w tych silnikach. OBD II sprawdza następujące elementy, układy i funkcje silnika wysokoprężnego: wypadanie zapłonów układ recyrkulacji spalin regulację kąta wyprzedzenia wtrysku regulację ciśnienia doładowania magistralę CAN sterownik silnika wszystkie czujniki i elementy wykonawcze, ważne dla składu spalin automatyczną skrzynię biegów OBD II HC CO NOx sadza 175_152 60
Normy emisji dla silników wysokoprężnych Oprócz szkodliwych składników spalin, znanych z silnika benzynowego, w silniku wysokoprężnym trzeba uwzględnić dodatkową normę - emisji cząstek sadzy (zwanych też cząstkami stałymi i oznaczanych skrótem PM). Również tutaj podajemy dwa przykłady, pozwalające lepiej przedstawić normy emisji dla tych silników. Wartości tych nie można jednak ze sobą porównywać ze względu na odmienne warunki testu. Norma dla samochodu osobowego o maksymalnie 12 miejscach siedzących, obowiązująca w stanie Kalifornia od roku modelowego 1999. Norma D3, obowiązująca obecnie wniemczech. Tę normę spełniają samochody, oznaczane jako TIER 1. Składnik NMHC CO Trwałość [mi] 50.000 100.000 100.000 Norma dla modelu 99 [g/mi] 0,25 0,31 50.000 3,4 4,2 g/km 2,4 2,2 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 NOx cząstki stałe 100.000 50.000 1,0 0,8 0,6 0,4 0,08 0,2 0,60 CO 0,56 HC + 0,50 NO x 0,05 PM NMHC (Non-Methane-Hydrocarbon) są to węglowodory bez udziału metanu. 175_044 NO x 175_156 61
OBD II (silniki wysokoprężne) w skrócie Składniki systemu 1,9 l TDI Opis 01 sterownik silnika wysokoprężnego J248 02 lampka kontrolna spalin K83 (MIL) (od modelu 2000 komunikacja przez magistralę CAN) 03 lampka kontrolna świec żarowych K29 (od modelu 2000 komunikacja przez magistralę CAN) 04 przepływomierz powietrza G70 05 turbosprężarka z zaworem regulacji ciśnienia doładowania 06 zawór ograniczania ciśnienia doładowania N75 07 czujnik ciśnienia dolotu G71 z czujnikiem temperatury dolotu G72 08 zawór recyrkulacji spalin 09 elektromagnetyczny zawór recyrkulacji spalin N18 10 wtryskiwacz z czujnikiem skoku iglicy G80 11 świece żarowe Q6 12 przekaźnik świec żarowych J52 13 czujnik prędkości obrotowej silnika G28 14 czujnik temperatury silnika G62 15 pompa wtryskowa z potencjometrem nastawnika dawki G149 czujnikiem temperatury paliwa G81 nastawnikiem dawki N146 zaworem regulacji wyprzedzenia wtrysku N108 16 czujnik położenia pedału gazu G79 z włącznikiem kick-down F8 włącznikiem biegu jałowego F60 17 magistrala CAN (komunikacja ze sterownikiem skrzyni biegów i od modelu 2000 z zestawem wskaźników) 18 złącze diagnostyczne 04 18 01 17 02 03 05 06 62
09 15 10 11 07 08 12 14 13 16 175_159 63
Schemat systemu (silniki wysokoprężne) Czujniki przepływomierz powietrza G70 czujnik położenia pedału gazu G79 z włącznikiem kick-down F8 iwłącznikiem biegu jałowego F60 czujnik prędkości obrotowej silnika G28 czujnik skoku iglicy G80 czujnik temperatury silnika G62 czujnik ciśnienia dolotu G71 czujnik temperatury dolotu G72 potencjometr nastawnika dawki G149 czujnik temperatury paliwa G81 przekaźnik świec żarowych J52 złącze diagnostyczne 64
sterownik silnika wysokoprężnego J248 Elementy wykonawcze świece żarowe Q6 przekaźnik świec żarowych J52 zawór recyrkulacji spalin N18 zawór ograniczania ciśnienia doładowania N75 nastawnik dawki N146 zawór regulacji wyprzedzenia wtrysku N108 magistrala CAN lampka kontrolna świec żarowych K29 (od modelu 2000 komunikacja przez magistralę CAN) 175_181 lampka kontrolna spalin K83 (MIL) (od modelu 2000 komunikacja przez magistralę CAN) 65
Składniki systemu (silniki wysokoprężne) Katalizator utleniający W silniku wysokoprężnym nie można zastosować katalizatora trójfunkcyjnego, znanego z silnika benzynowego. Przyczyną jest znaczny nadmiar powietrza, niezbędny do spalania oleju napędowego. Z tego powodu spaliny zawierają bardzo dużo tlenu, co nie pozwala stosować katalizatora trójfunkcyjnego. W katalizatorze utleniającym jak sama jego nazwa mówi szkodliwe składniki spalin są wyłącznie utleniane. Oznacza to, że nie jest w nim możliwa redukcja tlenków azotu (NO x ). Aby mimo wszystko ograniczyć emisję tlenków azotu, w silnikach stosuje się układ recyrkulacji spalin. CO CO 2 HC CO 2 PM H 2 O powłoka katalityczna 175_180 Budowa katalizatora utleniającego jest bardzo podobna do budowy katalizatora trójfunkcyjnego brakuje tylko sond lambda. Spaliny tak samo płyną cienkimi kanalikami i stykają się tam z powłoką katalityczną. 175_182 66
Regulacja kąta wyprzedzenia wtrysku Regulacja kąta wyprzedzenia wtrysku wzależności od warunków pracy silnika pozwala osiągnąć optymalną moc i równomierność pracy silnika przy niewielkiej emisji szkodliwych składników spalin. W niektórych warunkach pracy silnika do optymalnego spalania wymagane jest większe wyprzedzenie wtrysku: - podczas rozruchu zimnego silnika, - podczas zwiększania prędkości obrotowej, - podczas zwiększania dawki paliwa. Sterownik silnika wyznacza optymalne wyprzedzenie wtrysku na podstawie prędkości obrotowej silnika, temperatury silnika i wyliczonej dawki paliwa. Porównując to wyznaczone, zadane wyprzedzenie z wyprzedzeniem rzeczywistym, mierzonym za pomocą czujnika skoku iglicy, sterownik wysterowuje odpowiednio zawór regulacji wyprzedzenia wtrysku. OBD II sprawdza: rzeczywiste wyprzedzenie wtrysku za pomocą czujnika skoku iglicy, sprawność elektryczną i wiarygodność sygnałów czujnika prędkości obrotowej silnika, czujnika temperatury silnika i czujnika skoku iglicy, sprawność elektryczną zaworu regulacji wyprzedzenia wtrysku. Zasada testu Sterownik silnika porównuje sygnał czujnika skoku iglicy (rzeczywiste wyprzedzenie wtrysku) z zapamiętaną charakterystyką. Ta charakterystyka podaje wartości wyprzedzenia wtrysku dla każdych warunków pracy silnika. Opis: 1 sterownik silnika wysokoprężnego 2 czujnik prędkości obrotowej silnika 3 koło impulsowe 4 czujnik temperatury silnika 5 czujnik skoku iglicy 6 zawór regulacji wyprzedzenia wtrysku 7 wyliczona dawka paliwa 3 4 5 2 7 1 6 175_187 67
Składniki systemu (silniki wysokoprężne) Czujnik prędkości obrotowej silnika G28 Czujnik wraz z kołem impulsowym na wale korbowym służy do pomiaru prędkości obrotowej silnika. Jest to ważna wielkość, używana do sterowania licznymi funkcjami silnika. Na przykład: - do obliczania dawki i wyprzedzenia wtrysku, - do rozpoznawania wypadania zapłonów w poszczególnych cylindrach, - do regulacji ciśnienia doładowania. 175_192 Skutki uszkodzenia Połączenia elektryczne W razie uszkodzenia czujnika silnik przestaje pracować i nie daje się ponownie uruchomić. G28 175_200 Czujnik skoku iglicy G80 Sygnał tego czujnika jest potrzebny do realizacji następujących funkcji: - regulacji wyprzedzenia wtrysku, - rozpoznawania wypadania zapłonów w poszczególnych cylindrach. Połączenia elektryczne 175_193 Skutki uszkodzenia W razie uszkodzenia czujnika wyprzedzenie wtrysku jest sterowane na podstawie charakterystyki. Zmniejszana jest też dawka paliwa. G80 175_201 68
Zawór regulacji wyprzedzenia wtrysku N108 Sterownik silnika wylicza właściwy kąt wyprzedzenia wtrysku i wysterowuje zawór regulacji wyprzedzenia wtrysku. Zawór ustala ciśnienie sterujące, które ustawia tłoczek przestawiacza wtrysku w pompie wtryskowej w odpowiednim położeniu. Połączenia elektryczne Skutki uszkodzenia Regulacja wyprzedzenia wtrysku nie działa. Sterownik ustala kąt wyprzedzenia wtrysku na podstawie charakterystyki. N108 + 175_202 175_194 zawór regulacji wyprzedzenia wtrysku N108 69
Składniki systemu (silniki wysokoprężne) Recyrkulacja spalin 2 1 Opis: 1 sterownik silnika wysokoprężnego (z wbudowanym czujnikiem ciśnienia atmosferycznego) 2 elektromagnetyczny zawór recyrkulacji spalin 3 zawór recyrkulacji spalin 4 przepływomierz powietrza 5 katalizator 3 4 5 175_060 W silniku wysokoprężnym z bezpośrednim wtryskiem paliwa panują wysokie temperatury spalania, co w połączeniu z dużym nadmiarem powietrza prowadzi do powstawania znacznej ilości tlenków azotu (NO x ). Te tlenki nie mogą być zredukowane w katalizatorze utleniającym, trzeba zatem obniżyć ich emisję przez wprowadzenie układu recyrkulacji spalin. spalin można wpływać na skład spalin, odpowiednio do różnych warunków pracy silnika. Nie można jednak zbyt mocno zwiększyć ilości spalin, gdyż wzrasta wtedy emisja węglowodorów, tlenku węgla i cząstek stałych. Przez dodanie określonej ilości spalin do świeżego powietrza obniża się temperaturę spalania i zmniejsza ilość tlenu w komorze spalania, co ogranicza powstawanie tlenków azotu. Za pomocą dokładnie dobranej ilości 70
OBD II sprawdza: fakt otwierania i zamykania zaworu recyrkulacji spalin za pomocą przepływomierza sprawność elektryczną elektromagnetycznego zaworu recyrkulacji spalin, czujnika ciśnienia atmosferycznego iprzepływomierza Zasada testu Recyrkulacja spalin wyłączona świeże powietrze Recyrkulacja spalin włączona spaliny Sterownik silnika EDC 15V sprawdza działanie układu recyrkulacji spalin za pomocą przepływomierza. Polega to na pomiarze przepływu powietrza podczas pracy układu recyrkulacji i porównaniu wyniku z wartością zadaną (z uwzględnieniem ciśnienia atmosferycznego). Idea testu polega na tym, że przepływ powietrza przez przepływomierz jest mniejszy wtedy, gdy recyrkulacja jest włączona, awiększy, gdy jest wyłączona. 175_185 świeże powietrze a b recyrkulacja sprawna recyrkulacja niesprawna Q prz Q prz 1 1 t t 175_183 175_184 Q prz = przepływ powietrza, T = czas 1 = sygnał z wbudowanego czujnika ciśnienia atmosferycznego a = podciśnienie b = ciśnienie atmosferyczne 71
Składniki systemu (silniki wysokoprężne) Zawór elektromagnetyczny recyrkulacji spalin N18 Zawór N18 przetwarza sygnał elektryczny, wysyłany przez sterownik silnika, na sygnał podciśnieniowy. Do zaworu dociera podciśnienie z pompy podciśnieniowej i sygnał o zmiennym wypełnieniu ze sterownika. Zawór steruje podciśnieniem, docierającym do mechanicznego zaworu recyrkulacji spalin. W ten sposób dawka spalin jest proporcjonalna do wysterowania elektrycznego. 175_186 Skutki uszkodzenia Połączenia elektryczne W razie uszkodzenia zaworu recyrkulacja spalin jest wyłączana. N18 + 175_202 Mechaniczny zawór recyrkulacji spalin Zawór recyrkulacji spalin jest połączony z obudową klapy dławiącej i umieszczony w przewodzie dolotowym. Zawór jest otwierany podciśnieniem, sterowanym przez zawór N18. Otwarcie zaworu powoduje przepływ spalin do kolektora dolotowego. Ponieważ mechaniczny zawór recyrkulacji spalin nie jest sterowany elektrycznie, nie może być bezpośrednio sprawdzany przez system OBD II. 175_188 72
Test wypadania zapłonów 1 2 Test wypadania zapłonów w poszczególnych cylindrach Przykład: wypadnięcie zapłonu w 2. cylindrze B 1 2 A sygnał z wału korbowego: rozpoznano wypadnięcie zapłonu, sygnał GMP dla cylindrów 1-4 3 4 B sygnał skoku iglicy: rozpoznano 3. cylinder Sygnał A+B = wypadnięcie zapłonu w 2. cylindrze A 3 4 175_191 Opis: 1 sterownik silnika wysokoprężnego 2 czujnik skoku iglicy 3 czujnik prędkości obrotowej silnika 4 koło impulsowe Selektywny test wypadania zapłonów służy podobnie jak w silnikach benzynowych poprawie czystości spalin i osiągów silnika. Zapobiega on pogorszeniu komfortu i bezpieczeństwa jazdy przez wypadanie zapłonów oraz przedostawaniu się niespalonego paliwa do układu wylotowego. Zasada testu w silniku wysokoprężnym jest bardzo podobna, jak w silniku benzynowym. Główne różnice to: - Koło impulsowe na wale korbowym, pozwalające mierzyć prędkość obrotową i jej wahania, ma 4 wycięcia. Każde wycięcie oznacza GMP jednego cylindra. - Rozpoznanie poszczególnych cylindrów jest możliwe dzięki sygnałowi czujnika skoku iglicy. Informuje on o cyklu pracy 3. cylindra, co pozwala na rozpoznawanie pozostałych cylindrów. 73
Składniki systemu (silniki wysokoprężne) Regulacja ciśnienia doładowania Aby silnik miał prawidłowy moment obrotowy i jednocześnie emisja spalin mieściła się w dopuszczalnych granicach, trzeba ciągle regulować i kontrolować ciśnienie doładowania. Ciśnienie doładowania jest tak dopasowywane do różnych warunków pracy silnika, by do cylindrów zawsze docierała odpowiednia ilość powietrza, potrzebnego do prawidłowego przebiegu spalania. Do regulacji ciśnienia doładowania sterownik potrzebuje sygnałów z czujnika prędkości obrotowej silnika, czujnika temperatury dolotu, czujnika ciśnienia dolotu, czujnika położenia pedału gazu oraz czujnika ciśnienia atmosferycznego (ten ostatni jest wewnątrz sterownika). Z tych sygnałów sterownik wyznacza zadane ciśnienie doładowania i odpowiednio wysterowuje (sygnałem o zmiennym wypełnieniu) zawór ograniczania ciśnienia doładowania. OBD II sprawdza: fakt otwierania i zamykania zaworu regulacji ciśnienia doładowania za pomocą czujnika ciśnienia dolotu; sprawność elektryczną i wiarygodność sygnału czujnika ciśnienia dolotu i zaworu ograniczania ciśnienia doładowania. Zasada testu Sterownik silnika porównuje sygnał czujnika ciśnienia dolotu z wyliczoną wartością zadaną. Wartość zadana jest wyznaczana za pomocą charakterystyki i sygnałów wejściowych. Opis: 1 sterownik silnika wysokoprężnego 2 czujnik ciśnienia dolotu i temperatury dolotu 3 czujnik temperatury silnika 4 czujnik prędkości obrotowej silnika 5 czujnik położenia pedału gazu 6 zawór ograniczania ciśnienia doładowania 7 czujnik ciśnienia atmosferycznego 8 turbosprężarka z zaworem regulacji ciśnienia doładowania a 6 8 b 2 1 7 5 3 4 175_199 a = podciśnienie b = ciśnienie atmosferyczne 74
Zawór ograniczania ciśnienia doładowania N75 Sterownik silnika wysterowuje zawór proporcjonalnie do wyliczonego zadanego ciśnienia doładowania. Zawór N75 doprowadza do zaworu regulacji ciśnienia doładowania (w turbosprężarce) podciśnienie, proporcjonalne do wypełnienia impulsu sygnału, otrzymywanego ze sterownika. 175_189 Połączenia elektryczne Skutki uszkodzenia Nie działa regulacja ciśnienia doładowania i silnik ma mniejszą moc. N75 + 175_202 Czujnik ciśnienia dolotu G71 z czujnikiem temperatury dolotu G72 Oba czujniki są umieszczone we wspólnej obudowie. Dostarczają sterownikowi informacji o ciśnieniu i temperaturze powietrza, płynącego do cylindrów. 175_190 Połączenia elektryczne G71 G72 Skutki uszkodzenia G71 Nie działa regulacja ciśnienia doładowania i silnik ma mniejszą moc. G72 Regulacja odbywa się nadal na podstawie wartości zastępczej. 175_203 75
Składniki systemu (silniki wysokoprężne) Pozostałe sprawdzane czujniki i elementy wykonawcze Potencjometr nastawnika dawki G149, czujnik temperatury paliwa G81, nastawnik dawki N146 Te elementy znajdują się w pompie wtryskowej. OBD II sprawdza: Połączenia elektryczne sprawność elektryczną potencjometru nastawnika dawki i czujnika temperatury paliwa; dolny i górny zderzak nastawnika dawki. N146 G81 G149 + 175_204 potencjometr nastawnika dawki nastawnik dawki potencjometr nastawnika dawki 175_195 czujnik temperatury paliwa 175_196 76
Czujnik położenia pedału gazu G79 Ten czujnik informuje sterownik silnika o żądaniu kierowcy. Jego sygnał ma wpływ na wszystkie funkcje układu sterowania silnika. Oznacza to, że wszystkie funkcje i systemy korzystają bezpośrednio lub pośrednio z tego sygnału. 175_197 OBD II sprawdza: Połączenia elektryczne sprawność elektryczną czujnika; wiarygodność sygnału. G79 175_205 Świece żarowe Q6, przekaźnik świec żarowych J52 Dzięki podgrzewaniu komory spalania przed rozruchem i dogrzewaniu po rozruchu (do 2500 obr/min) poprawia się rozruch i praca silnika oraz zmniejsza emisja spalin. 175_198 OBD II sprawdza: Połączenia elektryczne sprawność elektryczną przekaźnika; działanie świec żarowych przez porównywanie parami. + + + J52 Q6 175_206 77
Samodiagnoza OBD II (silniki benzynowe) Diagnoza testerem VAG 1551, VAG 1552 i VAS 5051 175_006 175_007 175_010 Adres 01 - sterownik silnika Funkcje: 02 - Odczytanie pamięci błędów 03 - Diagnoza elementów wykonawczych 04 - Nastawy podstawowe 05 - Kasowanie pamięci błędów 06 - Zakończenie wykonywania polecenia 07 - Kodowanie sterownika 08 - Odczyt bloku wartości pomiarowych 15 - Odczyt kodu gotowości Adres 33 - tryb OBD II Funkcje: Mod 1- Przekazywanie danych diagnostycznych Mod 2- Przekazywanie warunków pracy Mod 3- Odczytanie pamięci błędów, gdy lampka kontrolna spalin (MIL) świeci Mod 4- Kasowanie pamięci błędów Mod 5- Odczyt sygnału sond lambda Mod 6- Odczytanie wartości pomiarowych Mod 7- Odczytanie pamięci błędów, gdy lampka kontrolna spalin (MIL) nie świeci Tester VAS 5051 może pracować w trybie Diagnoza własna. Można się wtedy posługiwać nim tak, jak testerem VAG 1551. 78
Odczytywanie kodu gotowości Kod gotowości informuje o tym, czy system OBD II przeprowadził wszystkie obowiązkowe testy. Można go odczytać testerem, korzystając z adresu 01 i funkcji 15 lub adresu 33 i modu 1. Sposób postępowania: 1. Włączyć zapłon i wpisać adres 01 Elektronika silnika. 4. Wpisać 15, aby odczytać kod gotowości. Szybkie przekazywanie danych 01-Elektronika silnika Q Szybkie przekazywanie danych 15 - Kod gotowości Q 2. Potwierdzić przyciskiem Q. 5. Potwierdzić przyciskiem Q. 037906259 X MOTOR MOTR AT D01 Kodowanie 0003 WSC XXXX Kod gotowości 00000000 Test kompletny Testy zostały przeprowadzone. 3. Nacisnąć przycisk -. 175_157 Szybkie przekazywanie danych Wybrać funkcję XX Pomoc Kod gotowości 00010011 Test niekompletny Testy oznaczone jako 1 nie zostały jeszcze przeprowadzone. Wytwarzanie kodu gotowości Mechanik nie może bezpośrednio wytworzyć kodu gotowości, np. za pomocą hasła. Wytworzenie kodu gotowości jest reakcją systemu na zakończenie wszystkich testów OBD II. Odbywa się to: - przez przeprowadzenie procedury wytwarzania kodu za pomocą testera (trzeba korzystać z adresu 01 ); lub - przez przejechanie cyklu jazdy, podobnego do cyklu FTP72 (jeśli do dyspozycji jest tylko uniwersalny tester OBD). 79
Samodiagnoza Procedura wytwarzania kodu gotowości Najczęściej nie ma możliwości przejechania pełnego cyklu FTP72 po zakończeniu naprawy a system potrzebuje tego, by przeprowadzić wszystkie testy. Dlatego na użytek warsztatów stworzono procedurę wytwarzania kodu gotowości. Nie odpowiada ona żadnemu z określonych przepisami cykli jazdy, lecz jest procedurą pozwalającą w krótkim czasie wykonać wszystkie niezbędne testy. Na przeprowadzenie tej procedury pozwalają tylko testery VAG 1551, VAG 1552 i VAS 5051. Testy wykonywane w ramach procedury: test katalizatora test układu powietrza dodatkowego test sond lambda test ogrzewania sond lambda test zużycia sond lambda test układu zasilania test czujników spalania stukowego test odpowietrzenia zbiornika paliwa test szczelności test sygnału prędkości jazdy Warunki przeprowadzenia procedury Przed uruchomieniem procedury wytwarzania kodu gotowości trzeba odczytać pamięć błędów i po usunięciu usterek skasować ją. Testy muszą być wykonywane w odpowiedniej kolejności. Po wymianie zespołu sterującego przepustnicy trzeba zacząć od jego dopasowania. Jeżeli podczas procedury zostanie rozpoznany i zapamiętany błąd (lub poinformuje o tym lampka kontrolna MIL), jest możliwość przerwania procedury. Koniecznie przestrzegać kolejności testów. Na przykład: Test szczelności trzeba przeprowadzić przed rozgrzaniem silnika. Po rozgrzaniu silnika nie wolno go wyłączać. 80
Przykład komunikatów na wyświetlaczu testera podczas wytwarzania kodu gotowości Mechanik ma do dyspozycji listę grup, potrzebnych do przeprowadzenia procedury wytwarzania kodu gotowości. Ta lista podaje również najkorzystniejszą kolejność wykonywania testów. Aby uruchomić procedurę, należy wybrać tryb pracy 1 (szybkie przekazywanie danych), a następnie adres 01 (elektronika silnika) i funkcję 04 (nastawy podstawowe). Każdą komendę zatwierdzić przyciskiem Q. Teraz wybierać kolejne grupy, zgodnie z instrukcją przeprowadzania procedury. Przykład: grupa 046 test katalizatora. Podczas tego testu wyświetlacz ma następujący wygląd: System w nastawach podstawowych 046 1,10 ms 360 C 0,0 (wynik) stosunek amplitud sygnałów sond lambda za kat. / przed kat. temperatura katalizatora (wyliczona wg algorytmu) obciążenie silnika Możliwe wyniki : - test wyłączony - test włączony - KatB1 i.o. (test zakończony bez wykrycia błędu) - KatB1 n.i.o. (test zakończony wykryciem błędu) 81
Samodiagnoza Podsumowanie informacji na temat kodu gotowości Kod gotowości nie informuje o tym, czy układy samochodu są sprawne. Mówi tylko o tym, czy odpowiednie testy zostały zakończone (bit o wartości 0), czy też nie (bit o wartości 1). Dla kierowcy lub organów kontroli drogowej informacją o zapamiętanych w pamięci błędach jest wyłącznie świecąca się lampka kontrolna spalin (MIL). Jeśli sterownik silnika rozpozna błąd i zapisze go w pamięci, tylko za pomocą testera OBD lub VAS można stwierdzić, jaki to błąd. Po usunięciu usterki mechanik kasuje pamięć błędów. Równocześnie z pamięcią błędów zawsze jest kasowany kod gotowości. Dla sterownika silnika oznacza to, że ponownie musi przeprowadzić wszystkie testy. Procedura wytwarzania kodu gotowości została stworzona jako ułatwienie dla warsztatów, gdyż podczas normalnej jazdy trudno spełnić warunki do przeprowadzania niektórych testów. Pozwala ona mechanikowi bez dużego nakładu czasu stworzyć warunki do wszystkich testów, tak by sterownik silnika mógł je przeprowadzić. Prosimy pamiętać, by nie kasować niepotrzebnie pamięci błędów (np. wtedy, gdy nie ma w niej zapisów) ani nie odłączać sterownika od zasilania, gdyż powoduje to skasowanie kodu gotowości i stwarza konieczność jego ponownego wytworzenia. 82
OBD II (silniki wysokoprężne) Diagnoza w silnikach wysokoprężnych (TDI) lampka kontrolna świec żarowych lampka kontrolna spalin (MIL) 175_165 Sterownik silnika wysokoprężnego (EDC 15V) również ma pamięć błędów. Zapamiętane błędy są sygnalizowane na dwa sposoby: - Błędy, które mają wpływ na skład spalin, są sygnalizowane lampką kontrolną (MIL). Są to błędy rozpoznane w wyniku testów OBD II. - Błędy, które wpływają na właściwości ruchowe samochodu i bezpieczeństwo jazdy, są sygnalizowane pulsowaniem lampki kontrolnej świec żarowych. Zapamiętane błędy można odczytać testerem VAG 1551, VAG 1552 lub VAS 5051. Odczytywanie i wytwarzanie kodu gotowości W New Beetle (USA) z systemem OBD II dla silników wysokoprężnych odczytywanie i wytwarzanie kodu gotowości przebiega inaczej, niż w silnikach benzynowych. Kodu gotowości nie trzeba wytwarzać za pomocą testera. Odbywa się to na postoju i wymaga wykonania określonych czynności. Aby odczytać kod, trzeba wybrać: - adres 01 Elektronika silnika, - funkcję 08 Odczyt bloku wartości pomiarowych, - grupę 17 Kod gotowości. Opis wytwarzania kodu gotowości w silniku wysokoprężnym jest podany w instrukcji naprawy. 83
Schemat funkcjonalny (silnik benzynowy 2,0 l) S S N112 V144 N30 N31 N32 N33 G88 G69 F60 V60 J338 J220 J299 + V101 N80 G70 G39 G108 175_169a Części F60 włącznik biegu jałowego G70 przepływomierz powietrza G88 potencjometr nastawnika przepustnicy G108 sonda lambda II G28 G39 G40 G61 G62 G66 G69 czujnik prędkości obrotowej silnika sonda lambda I czujnik Halla (ustawienia wałka rozrządu) czujnik spalania stukowego I czujnik temperatury silnika czujnik spalania stukowego II potencjometr przepustnicy J220 sterownik Motronic J299 przekaźnik pompy powietrza dodatkowego J338 zespół sterujący przepustnicy 84
N152 + A B C J220 sygnał wejściowy sygnał wyjściowy plus masa sygnał cyfrowy G61 G66 G62 G40 K83 G28 + 175_169b N30 N31 N32 N33 N80 N112 N152 S wtryskiwacz 1. cylindra wtryskiwacz 2. cylindra wtryskiwacz 3. cylindra wtryskiwacz 4. cylindra zawór 1 zbiornika z węglem aktywnym zawór powietrza dodatkowego transformator zapłonowy bezpiecznik V60 V101 V144 A B C nastawnik przepustnicy pompa powietrza dodatkowego pompa diagnostyczna układu zasilania sygnał do lampki kontrolnej spalin K83 (od modelu 2000 przez magistralę CAN) sygnał prędkości jazdy ze sterownika zestawu wskaźników J285 magistrala CAN 85
Schemat funkcjonalny (1,9 l TDI) S S N18 N75 N108 G70 J248 J52 N146 Q6 G81 G149 + 175_170a Części F8 włącznik kick-down F60 włącznik biegu jałowego w G79 G28 czujnik prędkości obrotowej silnika G62 czujnik temperatury silnika G70 przepływomierz powietrza G71 czujnik ciśnienia dolotu G72 czujnik temperatury dolotu G79 czujnik położenia pedału gazu G80 czujnik skoku iglicy G81 czujnik temperatury paliwa G149 potencjometr nastawnika dawki J52 przekaźnik świec żarowych J248 sterownik silnika wysokoprężnego 86
G28 G80 A B C D J248 sygnał wejściowy sygnał wyjściowy plus masa sygnał cyfrowy G62 G71 G72 F60 F8 G79 175_170b N18 N75 N108 N146 Q6 S zawór recyrkulacji spalin zawór ograniczania ciśnienia doładowania zawór regulacji wyprzedzenia wtrysku nastawnik dawki świece żarowe bezpiecznik A B C D magistrala CAN sygnał prędkości jazdy ze sterownika zestawu wskaźników J285 sygnał do lampki kontrolnej świec żarowych K29 (od modelu 2000 przez magistralę CAN) sygnał do lampki kontrolnej spalin K83 (od modelu 2000 przez magistralę CAN) 87
Sprawdzamy swoją wiedzę 1. Co to jest OBD? a) System diagnostyki pokładowej (On-Board-Diagnose), sprawdzający funkcje i elementy ważne dla prawidłowego składu spalin. b) System diagnostyki pokładowej (On-Board-Diagnose), który kontroluje elementy podlegające zużyciu (np. hamulce, sprzęgło). c) System diagnostyki pokładowej (On-Board-Diagnose), chroniący silnik tylko przed szkodliwym wypadaniem zapłonów. 2. Co to jest kod gotowości? 3. W jaki sposób wytwarza się kod gotowości w silniku benzynowym? a) Przez wpisanie adresu 15 - Kod gotowości w testerze VAG 1551 lub VAG 1552. b) Przez przejechanie cyklu jazdy, podobnego do FTP72. c) Przez wykonanie procedury wytwarzania kodu za pomocą testera VAG1551 lub VAG 1552. 4. W jaki sposób system OBD II sprawdza, czy katalizator trójfunkcyjny działa prawidłowo? 88
5. Które wypowiedzi na temat procedury wytwarzania kodu gotowości są prawidłowe? a) Samochód musi być uziemiony przewodem VAG 17058. b) Podczas procedury ważna jest kolejność wykonywania testów i spełnienie warunków do ich przeprowadzenia. c) Po każdej zakończonej procedurze należy na chwilę odłączyć akumulator. d) Po każdej zakończonej procedurze należy skasować pamięć błędów. e) Procedurę uruchamia się testerem VAG 1551 lub VAG 1552, wpisując adres 01 i wybierając funkcję 04. f) Procedurę uruchamia się testerem VAG 1551 lub VAG 1552, wpisując adres 33 i wybierając mod 4. 6. Gdzie są zamontowane elementy układu odpowietrzenia zbiornika paliwa? Proszę zaznaczyć na szkicu samochodu. 7. Proszę opisać, czy katalizator utleniający jest regulowany a jeśli tak, to w jaki sposób. 89
Notatki Rozwiązania: 1.)a 2.)Kod liczbowy, który informuje o tym, że system przeprowadził i zakończył wszystkie konieczne testy. 3.)b, c 4.)Sterownik ocenia sygnały sond przed i za katalizatorem i na tej podstawie wyciąga wniosek na temat sprawności katalizatora. 5.)b, e 6.) 7.)Katalizator utleniający nie jest regulowany, gdyż nie można zastosować sond lambda. 90
Notatki 91
175 Tylko do użytku wewnętrznego VOLKSWAGEN AG, Wolfsburg Wszelkie prawa zastrzeżone. Zmiany zastrzeżone. 940.2809.93.11 Stan techniczny 03/99 Papier wyprodukowany z celulozy bielonej bez użycia chloru.