1
Střední odborná škola a Střední odborné učiliště Neratovice
15. května 2014
Cestou přírodovědných a technických oborů napříč Středočeským krajem
Stáž pedagogických pracovníků ZŠ Jungmannovy sady Mělník
Číslo klíčové aktivity: KA 10 – B1fNázev KA: Stáže pedagogických pracovníků ZŠ v SOŠ a SOU
Neratovice
2
SEZNÁMENÍ S PROJEKTEM
Na začátku září 2014 zahájil Středočeský kraj realizaci projektu „Cestou přírodovědných a technických oborů napříč Středočeském krajem“. Díky realizaci tohoto projektu, která je naplánovaná do června 2015, bude moci celkem 22 středních škol ve Středočeském kraji čerpat prostředky na nákup moderního zařízení pro výuku technických předmětů a přírodovědných věd. Projekt je financován Evropským sociálním fondem (ESF) a ze státního rozpočtu České republiky.
3
Podpora přírodovědného a technického vzdělávání patří k prioritám zahrnutým v Dlouhodobém záměru vzdělávání a rozvoje vzdělávací soustavy ve Středočeském kraji. Přírodovědné a technické obory jsou dnes velmi potřebné a žáci a studenti s nimi budou mít dobré uplatnění na trhu práce. Realizací projektu nedojde pouze k vybavení škol moderními zařízeními pro výuku předmětů zaměřených na techniku a přírodní vědy, ale zároveň by se mělo vzdělávání v těchto oborech propojit mezi středními a základními školami. Navíc projekt podporuje i tzv. mimoškolní volnočasové aktivity, zaměřené na podporované odborné oblasti.
4
Mezi partnerské školy projektu byla zařazena i naše škola – Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Neratovice, Školní 664.
Zapojené spolupracující ZŠ do projektu:
ZŠ Ing. Plesingera - Božinova Neratovice, Školní 900, 277 11 Neratovice
ZŠ Neratovice, 28. října 1157, 27711 Neratovice
ZŠ Jungmannovy sady Mělník, Tyršova 93,276 01 Mělník
ZŠ Jaroslava Seiferta 148/8, 276 01 Mělník
5
Projektový záměr naší školy aktivně řeší problematiku vzdělávání žáků oboru vzdělání karosář.
Škola má zkušenost s cílovou skupinou žáků, neboť škola realizuje zájmové kroužky podle oborů vzdělání, realizuje svářečskou školu, autoškolu apod.
Projekt zahrnuje 10 klíčových aktivit.
6
Stáž je realizována v rámci KA 10 – B1f
Stáže pedagogických pracovníků ZŠ v SOŠ a SOU Neratovice.
Cílem stáží je umožnit učitelům vybraných ZŠ seznámit se s praktickým průběhem výuky a získat povědomí o teoretickém obsahu výuky.
Následující část prezentace obsahuje teoretický podklad pro výuku k tématu Autodiagnostika osobního automobilu.
7
HISTORIE A SOUČASNOST VÝROBY AUTOMOBILŮ
1885 - Carl Benz vyrobil první automobil
V dnešní době je automobilový průmysl 6. největší na světě.
Za rok 2013 vyprodukoval přibližně 80 milionů automobilů.
Za posledních 10 let exponencionálně vzrostl počet počítačem řízených funkcí v automobilu.
8
Nynější automobily střední třídy obsahují řádově 10000 elektrických zařízení, 70 mikroprocesorů, 300 konektorů a délku kabelového svazku 1,6 km
Mechanické a hydraulické systémy jsou postupně nahrazovány elektrickými. Zařízení komunikují prostřednictvím několika druhů sítí od jednoduché a levné LIN přes složitější CAN až po FlexRay
9
Zásady bezpečnosti práce při diagnostických cvičeních na zážehových motorech:
1. Dílenský řád, manipulace s vozidly při dílenských cvičeních, organizace výuky
2. Hygiena při práci s ropnými produkty (benzín, oleje, provozní kapaliny)
3. Práce s hořlavými látkami 1 stupně
4. Práce na točících strojích
5. Odvětrání při práci (nebezpečí otravy)
6. Popáleniny
7. PEP, První pomoc při úrazech
10
Diagnostika zážehových motorů - zjišťování příčin závad
Při zjišťování příčiny závady se vychází z jejího projevu na vozidle. Jsou možné následující případy:
1. Závada se projevila na chodu motoru, který je nepravidelný, nebo motor nelze vůbec nastartovat.
2. Na existenci závady lze soudit podle signálů z palubních přístrojů, indikujících provozní hodnoty motoru nebo podle kontrolky informující o nesprávné funkci systémů řízení jeho chodu.
3. Přítomnost závady se projevila při kontrolních měřeních výkonu, spotřeby nebo emisí motoru.
11
U každé poruchy motorového vozidla je tedy nutno nejdříve určit její diagnózu.K tomu dospějeme nejlépe tehdy, máme- li k dispozici co možná největší množství informací o průběhu a projevu závady.
Zde je na místě získat první informace od zákazníka, nebo systému vybaveného vnitřní diagnostikou, dotazem na paměť závad.
Teprve potom podrobíme systém důkladné prověrce, ke které musíme být patřičně vybaveni (vhodné měřící přístroje, technická data k vozidlu).
12
Z hlediska rychlé lokalizace závady, lze výhodou použít následující zjištění a měření:
1. Složení výfukových plynů, kde obsah CO2 a O2 je v přímé úměře k účinnosti motoru
2. Mechanický stav motoru
3. Dynamické průběhy napětí a proudu v řídících a kontrolních okruzích
4. Dynamické průběhy tlakových pulsací v sání
5. Dynamická kontrola synchronních funkcí (závislostí)
6. Kvalita elektrických spojů, kontrola dynamické průchodnosti elektrických cest při zátěži a hlavně kontrola napájení a ukostření jednotlivých členů.
13
Musíme mít na zřeteli, že každá závada v systému, mívá negativní dopad na jednu nebo více z následujících oblastí:
1. Spotřebu paliva
2. Obsah škodlivin ve výfukových plynech
3. Výkon motoru
4. Jízdní vlastnosti a komfort provozu
14
Rovněž se musíme naučit rozeznat důsledek a určit příčinu závady. Uvedeme na příkladu:
Výměna zapalovací svíčky s poškozenou elektrodou je sice opravou, ale jen dočasnou.
Neodstraníme- li příčinu závady, svíčka se nám časem (a nemusí to dlouho trvat) poškodí znovu a budeme tam, kde jsme začali. Proto pro získání celkové informace, je potřeba provést celou řadu dalších měření. Přitom postupujeme od nejjednodušších měření k náročnějším a složitějším měřením.
15
K doporučeným měření pro získání maximálního obrazu o stavu systému lze využít:
1. Provedení emisního testu 2. Kontrola funkce O2 senzoru (lambda sondy) 3. Prověření těsnosti, především pak systému sání 4. Kontrola systému na výpadky zapalování 5. Kontrola těsnosti palivového systému 6. Kontrola regulace předstihu 7. Kontrola správné činnosti rozvodů – synchronizace
časování 8. Kontrola dynamické komprese.
16
Je nutno dbát určitých zásad, chceme- li dospět ke korektnímu závěru.
1. Postupné odstraňování závad, zabraňujících dalšímu měření
2. Vyčerpání všech měřících kombinací na testovaném komponentu
3. Vytvářet si správný úsudek z logických souvislostí.
17
Příklad:
Závada: Nerovnoměrný chod motoru. Postup: 1) S pomocí osciloskopu, nezbytným technickým a softwarovým
vybavením provedeme test rovnoměrnosti chodu motoru, a zaměříme se na bližší určení, zda závadu vyvolává jen jeden válec, nebo náhodně každý.
2) Měřením jsme zjistili defekt pouze na druhém válci. Zaměříme se tedy na tento válec, a pokusíme se najít příčinu závady. Zde si odvodíme z poznatků o zážehových motorech, že příčina může být na těchto systémech:
nedostatečná komprese kontrolovaného válce závada v plnění směsí (netěsnost saní větve defektního válce) chybné hoření zapalovací jiskry.
18
Příklad – pokračování: 3) Máme-li postupovat od nejjednodušších měření zvolíme variantu c) –
kontrola zapalovací jiskry. Použitý osciloskop nám zobrazuje při volnoběhu paralelní jiskřiště na svíčce nebo kabelu druhého válce.
4) Provedeme výměnu svíčky, test zopakujeme, a jestliže se nám závada opakuje, lze s jistotou usuzovat na vadný kabel druhého válce.
5) V opačném případě byla příčinou vadná zapalovací svíčka. Jak se tedy můžeme přesvědčit, správnou volbou postupů, využitím
teoretických znalostí a souvztažností a použitím vhodných měřících přístrojů, oprava i se zjištěním přibližně na 15 min.
19
Každá diagnostika sestává ze dvou fází:
1. Zjištění příčiny závady a její odstranění.
2. Ověření parametrů systému, případně jeho seřízení. Jiný postup bude záviset od konkrétního typu vozidla (výrobce, zážehový nebo vznětový motor, provedení elektronického zapalování a přípravy směsi, dalších obvodů atd.).
20
Současné autodiagnostické postupy a zařízení
Automobily vyrobené v Evropě používaly pro diagnostiku KeyWord protokoly založené na fyzické vrstvě ISO 9141, především KW1281 a KWP2000 (dále jen KWP). Tyto protokoly vyžadují inicializaci komunikace a jejich maximální přenosová rychlost je 10,4 kb/s.
Některé nově vyrobené automobily je stále používají (např. Škoda Fabia II). Přibližně od roku 2007 se prosazuje diagnostika automobilů protokolem CAN specifikovanou standardem ISO 11898.
Většina výrobců automobilů používá 11ti bitový identifikátor zpráv. Standardní komunikační rychlost je 250 kb/s nebo 500 kb/s, tedy výrazně vyšší než u KWP. Další výhodou CAN je, že se pro diagnostiku využívá stejná sběrnice, která slouží pro běžnou komunikaci
21
Zapojení řídících jednotek v automobilu Škoda Fabia
22
Na obrázku je schématické zapojení řídících jednotek u vozu Škoda Fabia.
Jsou zde dvě interní CAN sběrnice – hnacího ústrojí s vysokou prioritou zpráv a komunikační rychlostí 500
kb/s a komfortu s nízkou prioritou zpráv a rychlostí 125 kb/s.
Komunikaci mezi těmito sběrnicemi zajišťuje Gateway. Gateway dále umožňuje konverzi protokolů CAN – KWP.
K diagnostické zásuvce je přivedena třetí CAN sběrnice a vedení K protokolu KWP.
23
DIAGNOSTIKA
Diagnostika je nutná v případě, že je indikována porucha signalizací CHECK ENGINE. V takovém případě pomocí testeru lze načíst chybové kódy a tím lokalizovat závadu. Rovněž je nutné použít diagnostický tester pro resetování servisních intervalů.
Dále lze analyzovat data senzorů, z nichž například můžeme vypočítat zrychlení nebo přibližný výkon motoru. Jelikož moderní automobily detekují tisíce chybových kódů, jsou signalizovány řidiči pouze ty závažné. Proto je vhodné před odjezdem na dovolenou
proscanovat testerem chybové kódy a tím předejít případné poruše.
Pokud vlastníme profesionální diagnostiku, je možné aktivovat/deaktivovat jednotlivé systémy nebo upravovat jejich funkce nebo přepsat firmware řídící jednotky.
24
Základní diagnostika automobilů je standardizovaná normou OBD2 (OnBoard Diagnostic), která vznikla v USA roku 1996. V Evropě platí ekvivalent této normy označovaný EOBD u benzínových automobilů od roku 2000 a u dieselových od 2003.
Norma definuje diagnostický konektor, jeho umístění, seznam podporovaných protokolů, zpráv a chybových kódů.
Nutno poznamenat, že z celkové diagnostiky je normou OBD2 definována jen velmi malá část, především týkající se motoru a emisí. Pro CAN je definováno 8 adres řídících jednotek, avšak v praxi jsou OBD2 kompatibilní pouze 1 až 2 jednotky (ECM – motor, TCM – převodovka). Ostatní používají jinou strukturu dat.
25
REALIZACE DIAGNOSTICKÉHO ROZHRANÍ
Z důvodu integrovaného USB rozhraní a řadiče CAN byl pro diagnostické rozhraní vybrán mikrokontroler MCF51JM64.
Mikrokontroler je napájen z USB po stabilizaci napětí na 3,3 V. Pro komunikaci po CAN je nutné použít budič sběrnice CAN, který provádí konverzi napěťových úrovní a chrání obvody v případě zkratu sběrnice.
Pro KWP je nutná konverze napětí 3,3 V na 12 V, struktura komunikace je shodná s RS232. Sepnuté zapalování automobilu je signalizováno LED diodou.
26
Blokové schéma diagnostického rozhraní s MCF51JM64
27
Mikrokontroler pracuje s externím hodinovým signálem 12 MHz, který je pro USB komunikaci zvýšen na 48 MHz pomocí fázové smyčky. K jeho programování slouží BDM rozhraní se standardním 6-pinovým konektorem. Budič sběrnice CAN je MCP2551, lze však
i použít ekvivalentní PCA82C250.
Pracovní režim budiče je high-speed, což je určeno rezistorem R5 o velikosti 47k. Dle doporučení ISO 15765 je k oběma výstupním linkám CAN připojen RC článek. Obousměrné vedení K využívá 2 vývody mikrokontroleru. Vysílací pin spíná tranzistorem 12 V (jenž je na pinu 16 diagnostické zásuvky) přes rezistor o normované hodnotě 510 ohmů. Při čtení je konverze 12 V na 3,3 V realizována odporovým děličem.
28
Aplikace pro MCU ELM327 využívající režim 1 a 9 OBD2 standardu
29
Děkujeme Vám za pozornost
