Już na początku lat 90. wiele aut, szczególnie z silnikami benzynowymi, było wyposażonych w gniazda do podłączenia komputera diagnostycznego, którym łatwo było sprawdzić, co się zepsuło. Wówczas jeszcze każdy producent miał swój wzór gniazda kompatybilny z komputerami spotykanymi głównie w autoryzowanych warsztatach; diagnoskop z Mercedesa w żaden sposób nie współpracował z autami marki BMW i odwrotnie.
Przepisy zmusiły producentów aut, by najpóźniej od 2001 roku (w przypadku diesli od 2003 roku) wyposażać auta w EOBD – Europejski System Autodiagnostyczny, który po pierwsze, przewiduje stosowanie w każdym aucie gniazd diagnostycznych o określonym wzorze, po drugie, dostosowanie sterowników samochodów do wykrywania i zapisywania w pamięci usterek odpowiedzialnych za niewłaściwą pracę silników i układów oczyszczania spalin, a po trzecie, umożliwienie odczytywania kodów usterek za pomocą uniwersalnych programów i komputerów.
Początkowo komputery warsztatowe i programy były drogie, a ich dostępność ograniczona; obecnie za wtyczkę, która komunikuje się z komputerem auta i łączy bezprzewodowo z komputerem czy choćby smartfonem, zapłacimy kilkadziesiąt zł. Podobnie ma się sprawa z programem do odczytywania błędów – są dostępne darmowe, są i płatne. Teoretycznie diagnoza usterek nigdy nie była tak prosta jak dziś.
Dlaczego zatem wielu właścicieli boryka się z tajemniczymi usterkami, z którymi nie radzą sobie warsztaty, albo ma pewność, że silnik pracuje nieprawidłowo, a w serwisie mówią, że nie ma żadnych błędów – czyli jest sprawny? Albo serwis znajduje usterkę, wymienia jedną część, drugą, trzecią, rachunek rośnie, a silnik działa tak samo źle jak przed naprawą? Dlaczego dobre warsztaty zajmujące się elektroniką inwestują w komputery diagnostyczne po kilkadziesiąt tysięcy złotych?
By dowiedzieć się więcej o problemach związanych z wyszukiwaniem i usuwaniem usterek w elektronice silnika, stawiliśmy się na 2-dniowym szkoleniu pt. „Pośredni wtrysk benzyny” w firmie Bosch, która oferuje rozmaite szkolenia dla mechaników o różnym stopniu zaawansowania.
Może się wydawać, że pośredni wtrysk benzyny to technologia „schodząca”, która zastępowana jest już przez nowocześniejsze rozwiązania, a poza tym systemy obecne w autach od mniej więcej 20 lat już są powszechnie znane i całkowicie opanowane. Okazuje się jednak, że wcale nie są to łatwe rzeczy albo raczej wszystko jest łatwe, dopóki nie pojawią się niespodziewane przeszkody.
Szczerze mówiąc, mechanicy, którzy nie mają wieloletniego doświadczenia, też często działają na ślepo i pomimo pomocy, jaką zapewniają komputery diagnostyczne, szkolenia są dla nich pomocne. Jaką korzyść może mieć z takiej wiedzy przeciętny użytkownik samochodu?
Po pierwsze, w razie usterki przy odrobinie szczęścia być może tzw. gołymi rękami uda się wam opanować awarię na tyle, by dojechać autem do warsztatu; po drugie, dowiecie się, za co się nie brać, by nie zepsuć; po trzecie, jadąc do warsztatu, będziecie rozumieć, co mówi do was mechanik i świadomie podejmiecie decyzję o naprawie bądź rezygnacji z niej; zorientujecie się, kiedy mechanik popełnił błąd, wymieniając bez sensu jakieś części, które teraz dopisuje wam do rachunku.
Silniki z pośrednim wtryskiem benzyny
Typowy układ wtryskowy składa się z pompy paliwa w zbiorniku, wtryskiwaczy paliwa, sterownika, kilkunastu czujników umożliwiających odpowiednie dawkowanie paliwa, a także kontrolujących emisję spalin.
Nowsze wersje układów wtryskowych są zintegrowane z układem zapłonowym, od lat też zamiast linki gazu wykorzystywany jest czujnik położenia pedału gazu – upraszcza to mechanikę konstrukcji, a także ułatwia dokładanie takich elementów wyposażenia jak tempomat. Poszczególne czujniki układu nadzorują się wzajemnie – usterka jednego elementu zostaje wykryta przez współpracujący z nim podzespół, a informacja o błędzie wysyłana jest do sterownika.
Z tego powodu przypadkowa awaria dwóch współpracujących ze sobą elementów może zatrzymać silnik, a jednocześnie błąd nie zostanie zarejestrowany przez sterownik i podłączenie komputera nie pomoże
w wykryciu usterki; z kolei np. problem z zasilaniem jednego podzespołu może wywołać zapisanie w sterowniku szeregu błędów – wymiana wszystkich wymienionych elementów pociąga wówczas za sobą ogromne koszty, choć po pierwsze, jest zbędna, a po drugie, w niczym nie pomoże.
W układzie wtryskowym mogą też pojawić się usterki osprzętu, które unieruchamiają silnik, ale ich odłączenie pozwala kontynuować jazdę; są też usterki, które nie dają wyraźnych objawów, ale są widoczne dla komputera.
Słownik przydatnych pojęć:
Autoadaptacja
Zdolność sterownika do korygowania mapy wtrysku w związku ze zmieniającymi się warunkami pracy silnika. Istnieją dwa rodzaje adaptacji – krótko- i długoterminowa. Krótkoterminowo sterownik koryguje swoje działanie, reagując natychmiast na różne bodźce; jeśli zmiana warunków pracy jest trwała (powyżej kilku minut), mapa jest przesuwana trwale, czemu towarzyszy „zerowanie” adaptacji krótkoterminowej.
Adaptacja sterownika to odpowiedź na zmieniający się stan poszczególnych czujników (np. zabrudzenie przepływomierza) albo mechaniki silnika. Poziom adaptacji sterownika można odczytać komputerem warsztatowym. Na tej podstawie można przewidzieć nadchodzącą usterkę – np. zużycie jednego z czujników. Po przekroczeniu dozwolonego poziomu adaptacji sterownik wchodzi w tryb awaryjny i sygnalizuje awarię.
Awaria elektroniki
Usterka jednego z czujników lub elementów wykonawczych układu wtryskowego. Wstępnie diagnozuje się ją, odczytując kody błędów ze sterownika, następnie należy ją potwierdzić, sprawdzając działanie podejrzanego elementu. Wymiana elementów elektronicznych wyłącznie na podstawie kodów błędów wiąże się zazwyczaj z niepotrzebnymi kosztami dla właściciela samochodu, gdyż jest zbędna i nie rozwiązuje problemu.
Awaria mechaniczna
Przestawienie rozrządu, nieszczelność kolektora ssącego lub wydechowego, podwieszenie zaworów itp. – każda taka usterka może wywołać kod błędu sugerujący usterkę jednego z czujników. Dlatego dobry mechanik w razie jakichkolwiek wątpliwości zaczyna od oceny stanu mechanicznego silnika.
Cewka zapłonowa
Usterki układu zapłonowego (w nowoczesnych autach jest on zintegrowany z układem wtryskowym i nadzorowany przez sterownik silnika) należą do jednych z najczęściej występujących awarii osprzętu silnika. Składa się on z cewki lub osobnych cewek zapłonowych, kabli oraz świec zapłonowych. W niektórych autach usterki cewek wynikają ze słabej konstrukcji, często jednak przyczyną awarii jest zaniedbanie w wymianie świec – wraz ze wzrostem odstępu między elektrodami rośnie napięcie niezbędne do przeskoku iskry i obciążenie układu. Również zasilanie gazowe (LPG) powoduje drastyczny wzrost ryzyka usterki cewek zapłonowych. W przypadku kodów błędów sugerujących wypadanie zapłonów dobrym testem sprawdzającym cewki (jeśli są to cewki pojedyncze) jest zamiana ich miejscami – jeśli wraz z zamianą cewek problem przenosi się na inny cylinder silnika, mamy winnego.
Czujnik ciśnienia w kolektorze
Generuje jeden z sygnałów niezbędnych do obliczenia przez sterownik ilości paliwa dostarczanego do cylindrów – uzupełnia pracę przepływomierza. W razie podejrzenia usterki czujnika ciśnienia warto się upewnić, że nie doszło do usterki mechanicznej silnika – np. nieszczelności kolektora.
Czujnik fazy (położenia wałka rozrządu)
Jest niezbędny do ustalenia czasu wtrysku, kąta wyprzedzenia zapłonu itp. Błąd czujnika wskazywany jest przez komputer silnika, jednak kod błędu może być fałszywym tropem. Ten sam błąd może być spowodowany usterką mechaniczną silnika, np. rozciągnięciem lub przeskokiem paska, lub łańcucha napędu rozrządu. Ciekawostka: po jednoczesnym uszkodzeniu czujników fazy i położenia wału korbowego komputer może nie wskazać żadnego błędu.
Czujnik położenia przepustnicy
Pośrednio informuje sterownik o ilości pobieranego przez silnik powietrza, umożliwia dobranie optymalnego składu mieszanki, a także informuje o konieczności odcięcia wtrysku paliwa np. podczas hamowania silnikiem. Czujnik może być wymieniany osobno lub zintegrowany z przepustnicą, a w niektórych autach wymieniany osobno, ale... dostępny jedynie z przepustnicą (specjalność Opla – wówczas cena rośnie do nawet 2 tys. zł). Podłączenie pod komputer może wykazać błąd przepustnicy, ale wymiana czujnika (lub przepustnicy) w ciemno nie jest najlepszym pomysłem.
Czujnik położenia pedału gazu
Począwszy od układu wtryskowego Bosch Motronic ME zastępuje on linkę gazu. Przepustnica sterowana jest elektronicznie na podstawie sygnałów (zdublowanego dla bezpieczeństwa) czujnika położenia pedału gazu. Usterka jednego z czujników uniemożliwia jazdę.
Czujnik prędkości i położenia wału korbowego
Niezbędny do ustalenia czasu wtrysku i kąta wyprzedzenia zapłonu, umożliwia sterowanie silnikiem na wolnych obrotach, jest niezbędny do sterowania zmiennymi fazami rozrządu itp. Usterka czujnika sygnalizowana jest przez komputer, awaria uniemożliwia jazdę. Działanie czujnika wału nadzorowane jest przez czujnik fazy.
Czujnik spalania stukowego
Zmienia kąt wyprzedzenia zapłonu w razie wykrycia spalania stukowego, chroniąc silnik przed uszkodzeniem.
Gniazdo diagnostyczne
We wszystkich autach z systemem EOBD ma ono 16 pinów i tak sam kształt. Umożliwia podstawową diagnostykę układu napędowego – odczytanie i kasowanie kodów usterek, podglądanie stanu poszczególnych układów – zwłaszcza odpowiedzialnych za czystość spalin. Doświadczony elektromechanik, korzystając z komputera diagnostycznego, jest w stanie nie tylko stwierdzić różne nieprawidłowości, ale też przewidzieć usterki, które jeszcze nie dają żadnych objawów, ale wystąpią w najbliższym czasie.
Same kody usterek to jednak w większości przypadków – szczególnie w rękach amatora – za mało, by z całą pewnością ocenić, który element wymaga wymiany.
Pompa paliwa
Zapewnia odpowiednie ciśnienie paliwa w układzie wtryskowym, uruchamia się np. po otwarciu drzwi auta. Zbyt niskie ciśnienie paliwa powoduje odpalanie silnika z opóźnieniem, czasem przerywanie przy wyższym obciążeniu, czasem silnik nie daje się uruchomić.
Działanie pompy testuje się, mierząc w czasie rzeczywistym ciśnienie paliwa w układzie, można też zmierzyć wydatek pompy wyjętej z auta (niebezpieczne – ryzyko pożaru!), a pośrednio – mierząc pobór prądu przez pompę. Całkowite niedziałanie pompy paliwa wskazywane przez komputer (może mu towarzyszyć np. kod usterki wtryskiwaczy) nie musi oznaczać usterki pompy, tylko np. jej zasilania.
Przepływomierz
Mierzy, ile powietrza trafia do silnika, co ułatwia systemowi zapewnienie odpowiedniego składu mieszanki. Przepływomierz ma zwykle kształt dość grubej rurki wpiętej w przewód doprowadzający powietrze do silnika. W środku rurki znajduje się element, który jest rozgrzewany przez przepływ prądu i chłodzony powietrzem; stopień schłodzenia elementu pomiarowego świadczy o ilości przepływającego powietrza.
Usterki przepływomierza są dość częste – może on się zabrudzić (np. przy wymianie filtra powietrza, gdy pył dostanie się do kanału powietrznego) albo uszkodzić elektronicznie. Choć bez przepływomierza silnik mógłby pracować, usterka tego elementu potrafi spowodować nieregularną pracę jednostki lub wręcz ją unieruchomić; jeśli silnik nie ma mocy, przerywa, gaśnie, warto zdjąć kostkę elektryczną z przepływomierza, by przekonać się, czy nastąpi poprawa. Jeśli po zdjęciu kostki silnik pracuje poprawnie, to znaczy, że usterka dotyczy przepływomierza lub jego okablowania. Bez przepływomierza można jechać do warsztatu (silnik będzie miał nieco wyższe spalania, przepływomierz należy wymienić przy najbliższej okazji).
Sonda lambda
Element w układzie wydechowym, czujnik tlenu – mierzy jakość spalania mieszanki paliwowej, wpływa na wzbogacanie lub zubażanie mieszanki dostarczanej do silnika. W starszych autach obecna jest jedna sonda przed katalizatorem, w nowszych – także za katalizatorem.
Sondę można uszkodzić mechanicznie, nie znosi ona kontaktu np. z chemią antykorozyjną, samoistnie zużywa się po ok. 10 latach użytkowania. Zużycie sondy lambda wpływa niekorzystnie na pracę katalizatora, powoduje wzrost spalania. W autach kilkunastoletnich z dużym przebiegiem i z oryginalną sondą można ją wymienić w ciemno. Stosując sondę uniwersalną (takie są tańsze), należy unikać lutowania.
Sterownik
Mózg systemu – komputer zawierający oprogramowanie, które pozwala mu zbierać informacje ze wszystkich czujników systemu i zarządzać zasilaniem i układem zapłonowym samochodu. W razie stwierdzenia usterki sterownik albo zapisuje ją w pamięci (drobne, przejściowe usterki są usuwane np. po kilku uruchomieniach silnika), albo także włącza kontrolkę ostrzegawczą na desce rozdzielczej, albo też wprowadza układ w tryb awaryjny – silnik wykorzystuje zaprogramowane wartości uśrednione, może mieć ograniczoną prędkość obrotową lub moc.
Usterkę sterownika zwykle podejrzewa się na końcu już po sprawdzeniu innych podzespołów i połączeń. To rzadka, ale tzw. trudna awaria – nie zawsze diagnozowalna elektronicznie (sterownik może odmówić komunikacji z komputerem), nigdy też do końca nie wiadomo, co spowodowało usterkę i czy nie pojawi się ona natychmiast po montażu nowego sterownika – jest to wyzwanie dla elektromechaników o wąskiej specjalności.
Wtryskiwacze
W silnikach benzynowych z pośrednim wtryskiem paliwa usterka wtryskiwaczy należy do rzadko występujących usterek. Nie są one też tak drogie, jak wtryskiwacze w silnikach Diesla.