Osvětlení Elektrika Elektronika Thermomanagement Podpora prodeje Technicý servis Naše nápady Váš úspěch Snímače otáček kol v motorovém vozidle Funkce, diagnóza, vyhledávání závad Nápady pro automobil budoucnosti
Obsah Strana 2 Význam snímačů otáček kol 2 5 Konstrukce a funkce snímačů otáček kol 6 9 Praktický příklad diagnostiky závad v každodenní praxi autoservisu 10 11 Diagram postupu vyhledávání závad snímačů otáček kol Význam snímačů otáček kol Vzrůstající komplexnost silničního provozu klade na řidiče značné požadavky. Jízdní asistenční systémy usnadňují řidiči práci a optimalizují bezpečnost provozu. V průběhu doby se staly moderní jízdní asistenční systémy téměř u všech nových evropských vozidel součástí základní výbavy, a staví tak před autoservisy nové výzvy. Elektronický systém vozidla dnes hraje klíčovou roli, co se týká vybavení bezpečnostními zařízeními a systémy ke zvýšení komfortu. Optimální souhra komplexních elektronických systémů zajišťuje bezchybnou funkci vozidla a zvyšuje tak bezpečnost provozu. Inteligentní datová komunikace elektronických systémů vozidla je podporována snímači. S ohledem na bezpečnost jízdy mají význam především snímače otáček, o tom svědčí jejich všestranné použití v různých systémech vozidel. V jízdních asistenčních systémech jako je ABS, ASR, ESP nebo ACC se používají řídicí zařízení k identifikaci otáček kol. Informace o otáčkách kola jsou poskytovány prostřednictvím datových vedení z řídicího zařízení ABS i ostatním systémům (systémy regulace motoru, převodovky, navigace a podvozku). Díky tomuto všestrannému použití jsou snímače otáček přímým přínosem pro dynamiku a bezpečnost jízdy, jízdní komfort, snižování spotřeby paliva a nižší emise. Konstrukce a funkční princip snímačů otáček kol Snímače otáček kol se na základě svého funkčního principu dělí na aktivní a pasivní snímače. Jednoznačné přiřazení není definováno. V každodenní dílenské praxi se v této oblasti prosadila následující definice: Pokud je snímač aktivován až po připojení napájecího napětí a až poté generuje výstupní signál, je tento snímač označován za aktivní. Pokud snímač pracuje bez dalšího napájení, je tento snímač označován za pasivní. 2
Indukční pasivní snímače Zpracování signálu Snímače otáček kol jsou umístěny přímo nad impulsním kolem, které je spojeno s nábojem kola nebo hnacím hřídelem. Pólový kolík, kolem kterého je umístěno vinutí, je spojen s permanentním magnetem, jehož magnetické účinky dosahují až k pólovému kolu. Otáčivý pohyb impulsního kola a s tím spojené střídání zubů a mezer mezi zuby vyvolává změnu magnetického toku pólovým kolíkem a vinutím. Toto měnící se magnetické pole indukuje ve vinutí měřitelné střídavé napětí. Frekvence a amplitudy tohoto střídavého napětí jsou poměrné vzhledem k otáčkám kola (obr. 1). Indukční pasivní snímače nepotřebují žádné samostatné napájení z řídicího zařízení. Obr. 1 Obr. 2 Vzhledem k tomu, že je definován rozsah signálů pro identifikaci signálu z řídicího zařízení, musí se výška amplitudy pohybovat v rámci rozsahu napětí. Vzdálenost (A) mezi snímačem a impulsním kolem je dána konstrukcí nápravy (obr. 2). Aktivní snímače Popis funkce Aktivní snímač je přibližovací snímač s integrovanou elektronikou, který je napájen definovaným napětím z řídicího zařízení systému ABS. Impulsním kolem může být na příklad multipolární kroužek, který je současně instalován do těsnicího kroužku ložiska kola. V tomto těsnicím kroužku jsou instalovány magnety se střídavým pólováním (obr. 3). Magnetorezistivní odpory, integrované do elektronického spínání snímače, identifikují při otáčení multipolárního kroužku měnící se magnetické pole. Tento sinusový signál se elektronickým systémem ve snímači mění na digitální signál (obr. 4). Přenos do řídicího zařízení se provádí formou proudového signálu pomocí metody modulace šířky pulsu. Snímač je propojen s řídicím zařízením dvoupólovým elektrickým přívodním kabelem. Napájecím vodičem se zároveň přenáší signál snímače. Ostatní vodiče slouží jako zemnění snímače. Kromě magnetorezistivních prvků snímače jsou dnes instalovány také prvky hallových snímačů, které umožňují použití větší vzduchové mezery a reagují na minimální změny magnetického pole. Pokud je ve vozidle místo multipolárního kroužku instalováno ocelové impulsní kolo, je na prvek snímače navíc umístěn magnet. Během otáčení impulsního kola se mění konstantní magnetické pole ve snímači. Zpracování signálu a IC jsou identická jako magnetorezistivní snímač. 1 Multipolární kroužek 2 Snímač Obr. 3 3 Kryt snímače Obr. 4 3
Výhody aktivních snímačů (ve srovnání s pasivními snímači): Snímání otáček kol z klidového stavu. To umožňuje měření rychlosti až 0,1 km/h, což je důležité u kluzných hnacích systémů (ASR) již v okamžiku rozjezdu. Snímače pracující podle Hallova principu identifikují pohyby dopředu a dozadu. Konstrukce snímače je menší a lehčí. Odpadnutím použití impulsních kol dochází ke zjednodušení kloubového ústrojí k přenosu sil. Citlivost vůči elektromagnetickému rušení je nižší. Změny vzduchové mezery mezi snímačem a magnetickým kroužkem nemají přímý vliv na signál. Funkce v případě výpadku Při výpadku snímačů otáček kol lze identifikovat následující charakteristiky systému: Rozsvícení výstražné kontrolky ABS Uložení chybového kódu Blokování kol při brzdění Falešná regulace Výpadek dalších systémů Příčiny výpadku Přerušení vodičů Vnitřní zkraty Vnější poškození Značné znečištění Větší vůle uložení kola Mechanické poškození kola snímače Vyhledávání závad Načtení paměti chybových hlášení Kontrola napájecího napětí a signálů multimetrem a osciloskopem Vizuální kontrola kabeláže a mechanických konstrukčních skupin Díky svým výhodným technickým vlastnostem, jako jsou přesnost a malá konstrukční velikost, používají výrobci vozidel od roku 1998 převážně aktivní snímače kol. Z tohoto důvodu se omezíme v následující části brožury na vyhledávání závad u aktivních snímačů otáček kol. 4
Možnosti kontrol Zpravidla předchází kontrole snímačů otáček kol porucha na brzdové soustavě ABS/ASR/ESP. Po rozsvícení výstražné kontrolky se nabízejí následující možnosti vyhledávání závad a diagnostiky: Diagnostický přístroj Načtení z paměti chybových hlášení Vyhodnotit parametry Porovnání otáček kola na testovači brzd Multimetr Voltometr Kontrola napájení (plus a kostra) Ohmmetr Nepoužívá se, protože odporovým měřením by mohlo dojít ke zničení elektroniky snímače. Osciloskop Zobrazení signálů Vyhodnocení průběhu signálu Předpoklady spolehlivě provedené diagnostiky jsou následující: Dostatečná dokumentace formou technických údajů Vhodný diagnostický přístroj, multimetr nebo osciloskop Technický know-how pro techniky, školení zaměstnanců Při diagnostice komplexních systémů nemusí být ani nejlepší technika nápomocná k opravě vozidla. Nevybíravá výměna systémových součástí vede k narušení procesů v autoservisu a může negativně ovlivnit důvěru zákazníka. 5
Příklad diagnostiky závad v každodenní praxi autoservisu Na následujícím příkladu defektního snímače otáček vzadu vlevo vysvětlíme diagnostiku aktivního snímače otáček kol. Reklamace zákazníka Váš zákazník si stěžuje na poruchy funkce systému ABS. Výstražná kontrolka ABS za jízdy svítí Viz k tomu i grafiku na straně 10 11 (Vedené vyhledávání závad). Svítí výstražná kontrolka ABS. Příprava na provedení diagnostiky Tip z praxe Aby bylo možné vozidlo správně zařadit, je důležité, aby byla k zakázce přiložena dokumentace vozidla (technický průkaz vozidla). Zkontrolujte napětí baterie. Nesprávné napájení může způsobit výpadek systému, chybná měření nebo výpadky napětí. Zkontrolujte systémové pojistky. Pohled do pojistkové skříně může za určitých okolností vyloučit první zdroj závady. Vyhledávání závad 1. Kontrola provozní brzdy Proveďte kontrolu na testovači brzd. Zde doporučujeme použití válcového testeru. Již při prvním zabrzdění tak můžete zjistit případné závady brzdové mechaniky. Nevyváženost brzdového kotouče vede při zabrzdění k rozdílným rychlostem kol a mění tak informace o otáčkách kol předávané řídicímu zařízení. Zjistit brzdicí účinek. 2. Vizuální kontrola Umístit vozidlo na zvedací plošinu. Zkontrolovat správnou velikost kol a vhodnost pneumatik. Zkontrolovat tlak v pneumatikách a hloubku vzorku. Zkontrolovat vůli uložení kol a zavěšení náprav. Zkontrolovat hladinu brzdové kapaliny. Zkontrolovat opotřebení brzdového obložení. Zkontrolovat zástrčku a kabeláž snímačů, co se týká polohy, upevnění a většího poškození. 3. Použití diagnostického přístroje Diagnostický přístroj připojit k 16pólovému konektoru OBD. V závislosti na výrobci vozidla a době registrace vozidla může být nezbytné použít jinou diagnostickou zdířku a přídavný adaptér. 6
Zvolit program. Zvolit vozidlo. Zvolit druh paliva. Zvolit model. Zvolit požadovanou funkci. Zvolit systém. V závislosti na použitém diagnostickém přístroji zde mohou být zobrazeny další informace o variantách systémů, instalovaných do vozidla. Pokud nelze provést jednoznačné přiřazení k systému, můžete (bez poškození příslušného řídicího zařízení) postupně provést přípravu diagnostiky pomocí uvedených řídicích zařízení. Komunikaci naváže pouze řídicí zařízení, které je řádně identifikováno diagnostickým přístrojem. Spustit diagnostiku závad. Spolehlivá komunikace s řídicím zařízením předpokládá správně provedené připojení a dostatečné napětí baterie. Zde je dobře znatelné napětí baterie 12,69 voltů, vyhodnocené řídicím zařízením. Nedostatečné napájecí napětí řídicího zařízení by mohlo být upozorněním na nedostatek v kabeláži nebo na závadu baterie vozidla. 4. Načíst informace z paměti chybových hlášení Na tomto příkladu byl uložen chybový kód snímač otáček vzadu vlevo. Kromě číselného kódu uvádějí některé diagnostické přístroje navíc definici chybového kódu. To usnadňuje další postup diagnostiky. 5. Vyhodnotit podrobnosti Zde jsou uloženy první informace o možné příčině závady. Uvedený chybový kód neinformuje nutně o skutečné závadě součásti. Dříve než zahájíte výměnu jednotlivých součástí, musíte tyto informace pečlivě vyhodnotit, abyste následně stanovili další postup diagnostiky. 7
6. Načíst parametry / blok měřených hodnot Zde jsou zobrazeny skutečné hodnoty k dalšímu vyhodnocení. V tomto případě jasně vidíme chybný průběh signálu ve vztahu ke snímači HR. Na základě viditelných nepravidelností v průběhu signálu je možné vymezit závadu. Upozornění Pokud průběh signálu nevykazuje žádné nepravidelnosti, musíte nejprve vymazat chybu. Následně proveďte zkušební jízdu se zapojeným diagnostickým přístrojem. Zde doporučujeme současně vyhodnotit parametry tak, aby při opakovaném vzniku závady bylo možné vymezit příčiny. 7. Zkontrolovat napájení napětím Doporučuje se provádět měření přímo na konektoru snímače, aby se zkontrolovalo kompletní vedení mezi řídicím zařízením a snímačem. Tip z praxe Z důvodu konstrukce konektoru je spolehlivé měření přímo na kontaktech konektoru velmi náročné. Může být vhodné vyrobit adaptér ze staršího konstrukčně podobného snímače. 8. Zkontrolovat upnutí snímače a impulsního kroužku Odmontovat snímač. Zkontrolovat snímač a impulsní kroužek, zda nejsou poškozeny. Na našem příkladě byla zjištěna závada na kabelu snímače: Přerušení napájecího kabelu (z důvodu mechanického poškození) vedlo k uvolnění kontaktu v tělese konektoru. 8
9. Vyměnit snímač otáček kol Vyčistit upnutí snímače. Vyčistit nosnou plochu drátěným kartáčem, nebo pokud je to nutné brusným papírem. Vyměnit snímač otáček kol. Dbát na řádnou pokládku a upevnění kabelu snímače. Dodržovat utahovací moment. Pokud výrobce vozidla udává utahovací moment, musí se dodržovat. 10. Načíst informace z paměti chybových hlášení Vymazat uloženou chybu. Pomocí diagnostických prací, provedených na vozidle, dokáže řídicí zařízení identifikovat dodatečné závady. Ty se musí vymazat před zkušební jízdou. 11. Vykonat zkušební jízdu Ke zkontrolování signálu snímače otáček kol po provedené výměně snímače, by se poté měla provést zkušební jízda s připojeným diagnostickým přístrojem (při současném vyhodnocení parametrů). 12. Konečná kontrola Po provedení zkušební jízdy opět načíst paměť chybových hlášení. Propojením systémů ve vozidle je závada v systému ABS uložena i v jiných řídicích zařízeních. Zde doporučujeme provedení celkové kontroly řídicích zařízení a vymazání uložených chyb. Upozornění: Při provádění jakýchkoli kontrolních a diagnostických prací dodržujte upozornění a pokyny výrobce vozidla. Zde mohou být, v závislosti na výrobci, uvedeny dodatečné kontrolní metody specifické pro dané vozidlo, které se musejí dodržovat. Optimální souhra člověka a techniky je důležitější než kdykoliv dříve. Pouze kompetentní odborník autoservisu s aktuálním know-how, který umí optimálně využít své technické vybavení, je připraven na úspěšně vypořádání se s požadavky budoucnosti. 9
Diagram postupu vyhledávání závad snímačů otáček kol Příklad: Výstražná kontrolka ABS svítí, snímač otáček kol (aktivní) vzadu vlevo je defektní. Předpoklad diagnostiky: Správný tlak a správná hloubka vzorku. Svítí výstražná kontrolka ABS Zákazník hlásí poruchu funkce START Kontrola výkonu hydraulické brzdové soustavy na testeru brzd. Kontrola brzdové kapaliny a kontrola opotřebení brzdových obložení. není v pořád. Opravit brzdovou soustavu Kontrola funkce KONEC není v pořád. Je diagnostický přístroj k dispozici? ne Dále A ano ano Je možný dialog s řídicím zařízením? ne Je napájení řídicího zařízení a diagnostického přípoje? ne Odstranit přerušení. Opravit elektrická spojení ano Načíst paměť chybových hlášení Chyba*: Snímač otáček kol vzadu vlevo není 1 Diagnostickým přístrojem načíst parametry snímačů otáček kol 2 Nepravidelnosti v zobrazení, nepravidelný průběh signálu nebo žádný signál snímače Dále B 10
B Vizuální kontrola vedení snímače není Vyměnit snímač otáček kol Kontrola funkce není v pořád. A Zkontrolovat napájení snímače otáček kol není Zkontrolovat napájení napětím a kabeláž řídicího zařízení ABS ohledně přerušení nebo zkratu, jakož i zásuvné spoje Provést opravu podle zadání výrobce vozidla není v pořád. Vhodným testovacím přístrojem** překontrolovat signál snímače otáček kol žádný signál Vyměnit řídicí zařízení *** Kontrola funkce závadné Zkontrolovat vůli ložiska kola a impulsního kola Vyměnit snímač otáček kol Kontrola funkce není v pořád. Vyměnit závadné součásti Kontrola funkce * Vyhodnoceno pomocí Hella Gutmann Solutions diagnostického přístroje Mega Macs ** Diagnostický přístroj nebo osciloskop *** Zde by se mělo zajistit, aby se řádně provedly všechny předcházející zkoušky a zda jednoznačně poukazují na závadu na řídicím zařízení. KONEC 11
Hella KGaA Hueck & Co., Lippstadt 9Z2 999 927-964 TT/07.09/1.0 Printed in Germany HELLA CZ, s.r.o. Revoluční 785 285 22 Zruč nad Sázavou Česká republika Tel./Fax: (+420) 327 531 432 (+420) 327 531 152 (+420) 327 532 164 Internet: www.hella.cz e-mail: info@hella.cz Nápady pro automobil budoucnosti