V přednášce s názvem „Osciloskop – efektivní cesta pro zjištění závady“ zaujal posluchače Ing. Jiří Blecha velmi dobře zpracovaným názorným postupem z praxe. Na praktickém příkladu „Špatné studené starty – Ford Focus I 1,8TDDI“, pan inženýr demonstroval, jak důležité je testovat elektrickou silovou soustavu komplexně. .
Projevy závady byly zejména obtížné studené starty motoru, při více pokusech o start během krátké doby docházelo k vybíjení akumulátoru, jízdy na kratší vzdálenosti zhoršovaly závadu, teplé starty byly bez problému. Nutno na úvod dodat, že než se vozidlo dostalo k Jirkovi, tak prošlo několika servisy a následujícími úkony:
- Výměna žhavicích svíček
- Nový akumulátor
- Po půl roce opětovná výměna akumulátoru
Stále špatné převážně studené starty, při delším startu dojde k vybití akumulátoru. V následujícím textu se s Vámi diagnostický specialista Ing. Jiří Blecha podělí o diagnostický postup a vyřešení příčiny závady.
Projev závady
- Obtížné zejména studené starty motoru
- Více pokusů o start během krátké doby vybije akumulátor
- Teplé starty bez problému
- Jízdy na kratší vzdálenosti zhoršují závadu
Postup diagnostiky příčiny závady
Zde je shrnut metodický postup diagnostiky do hlavních bodů, které jsou dále podrobně vysvětleny.
- Kontrola akumulátoru 12V 62Ah 600AEN + Kontrola žhavicí soustavy
- Kontrola dobíjení
- Kontrola silové části napájení - měření úbytků napětí na silových částech
- Komplexní měření startovacího proudu a napětí akumulátoru osciloskopem
Kontrola akumulátoru a žhavení
Kontrola akumulátoru a žhavení byla prováděna pomocí zátěžového testeru, který má slušnou vypovídající hodnotu. Žhavicí soustava byla testována pomocí proudové sondy.
Výsledek zátěžového testu tj. napětí při zatížení bylo 11,2 V, při zatěžování pod dobu 90 s, 90 A, což je hodnota pro vznětový motor v pořádku.
Výsledek testu žhavicí soustavy pomocí proudových kleští - byl změřen proudový odběr cca 80 A s postupným poklesem, což odpovídá zhruba 4 žhavicím svíčkám – to bylo také v pořádku.
Výsledek testu 1
V rámci první části měření nebyla odhalena příčina závady.
Kontrola dobíjení
Pro správnou funkci akumulátoru je třeba, aby akumulátor byl správně dobíjen.
Na oscilogramu je pomocí střídavé vazby znázorněno napětí na B+ svorce akumulátoru. Nastavení vertikály odpovídá 0,5 V/dílek, takže jsou velmi dobře vidět jednotlivé „vlny“ výstupu usměrňovače (cca 0,3Vpp), které jsou správně zobrazeny. V případě, že by byl vadný diodový můstek, tak by mezi jednotlivými amplitudami byly výpadky, nebo by naopak byly výrazně prohloubeny do záporných hodnot.
Výsledek testu žhavicí soustavy pomocí proudových kleští - byl změřen proudový odběr cca 80 A s postupným poklesem, což odpovídá zhruba 4 žhavicím svíčkám – to bylo také v pořádku.
Zároveň bylo změřeno dobíjecí napětí, které při zvýšeném volnoběhu bylo cca 15 V.
Výsledek testu 2
V rámci druhé části měření také nebyla odhalena příčina závady.
Kontrola silové části napájení
Pro správnou funkci startování je nezbytná co nejnižší hodnota přechodových odporů, tzn. co nejmenší úbytek napětí při startu motoru, aby se energie dostala s pokud co nejmenšími ztrátami ke startéru.
Při testu byl proveden test úbytku napětí pomocí zátěžového voltmetru – zátěžový multimetr má tu výhodu, že po dobu 10 s pošle proudový impulz zkrze dané vedení zhruba o velikosti 90 A. Stačí tedy pouze zvolit správné umístění zátěžového multimetru, viz obrázek a následně kde měřit prostřednictvím klasického digitálního multimetru. Následně je při měření dobře znatelné, jestli vznikají úbytky napětí na jednotlivých silových částech.
Na obrázku je znázorněno zapojení zátěžového multimetru přímo na B+ svorku 30 startéru (silový napájecí kontakt) a kostru motoru. V tu chvíli energie přichází z akumulátoru, tak veškeré vedení vedoucí až k motoru je zatíženo tímto zkušebním proudem. Následně stačí pouze měřit napětí mezi mínusovou svorkou akumulátoru a kostrou motoru a druhé napětí měřit mezi plusovou svorkou a plus terminálu na startéru.
Výsledek testu 3 – první chybka
Tímto postupem bylo zjištěno, že „plusová“ část má úbytek 0,2 V a kostřicí část měla úbytek 0,45 V, což je poměrně velká hodnota, nicméně po rozpočítání – při startu (typický start tohoto motoru je např. 200 A) nejsou hodnoty nikterak závratné ani při jejich teoretickém zdvojnásobení. Když vnitřní napětí akumulátoru bylo okolo 12,5 V (nikoli svorkové) a při odečtení naměřených úbytků tak se dostáváme na hodnotu, kdy na startéru je odběr 200 A, tak 9 až 10 V úbytků není pro správný start problém. Nicméně ani přes tento „drobný“ problém, motor nestartoval.
Po opravě kostřicího spoje jsme se při měření dostali na úbytek 180 mV. Toto však nebyla příčina problémového startu.
Měření průběhu startu komplexně osciloskopem
Příčinu problému se podařilo odhalit až komplexním měřením pomocí osciloskopu. Pro odhalení závady stačilo použít pouze dva kanály (CH1 a CH2). Viz následující obrázek.
CH1 byl zapojen pro snímání napětí „plusové“ části silové soustavy. CH2 zapojen pro snímání proudu prostřednictvím proudových kleští, silové části. Výsledkem měření je následující oscilogram. Červená stopa průběhu znázorňuje signál z proudových kleští (s rozsahem 750 A na celou obrazovku) a žlutá stopa znázorňuje napěťový signál na B+ svorce.
Výsledek testu 4 – nalezena závada
První úsek oscilogramu znázorňuje žhavení po dobu pár vteřin, následuje start motoru resp. důležitý úsek tj. okamžik startu – otáčení motoru (startovací proud vzrostl na 450 A!), napětí akumulátoru v ten okamžik bylo pod 9 V, což je hraniční hodnota pro úspěšný start, avšak akumulátor dostává velmi zabrat. Každopádně motor nastartoval. Pokud byl motor studenější a došlo k delšímu startu, tak napětí na akumulátoru klesalo až pod hodnotu 8 V, kdy už motor nemohl nastartovat.
V tento okamžik vyvstává otázka, kde se bere startovací proud 450 A?
Odhalená příčina, rozsah poškození
Příčinou závady byla „ztráta“ energie přímo ve startéru z důvodu mechanické závady spočívající v projetém zadním pouzdře ve víčku resp. vyosený rotor, dále vydřený komutátor a poškozené permanentní magnety statoru. Vyosený rotor způsobil dotek komutátoru k držáku uhlíku, kdy držáky uhlíku jsou z jedné strany dva „živé“ a na druhé dva spojeny s kostrou.
Na fotografii je dobře vidět také vyosení směrem ke kostřicímu uhlíku. Při otáčení docházelo ke kontaktu komutátoru s kostřeným držákem uhlíku. Proto byl startovací proud tak velký a zároveň si všimněte na oscilogramu, jak byl rozkmitaný (červená stopa), protože prakticky docházelo ve startéru ke zkratu na kostru.
Výsledná oprava
Oprava spočívala ve výměně startéru za nový. Důsledkem dlouhodobého neřešení této závady byl dotek rotoru ke statorovému magnetu a ten se doslova rozštípal. Výsledkem bylo poškození jak uhlíkového můstku, rotoru, tak i statoru a v rámci opravy by také bylo nutné přepouzdření. Cena opravy by byla neekonomická.
Po výměně startéru je již z oscilogramu zřejmé, že střední hodnota startovacího proudu odpovídá 250 A a napětí na svorce B+ akumulátoru převyšuje 10 V. K úspěšnému startu motoru dojde pokaždé.
Závěr případu
Stěžejní je vždy hledat příčinu a neřešit následky. V tomto případě byl delší dobu provozovaný vadný startér, který byl díky nevčasnému zjištění příčiny závady zničen. Náklady na opravu majitele nestály pouze výměnu startéru, ale i předchozí investice do několikrát zbytečně měněného akumulátoru, výměny žhavicích svíček a samozřejmě zaplacené vícepráce v několika předchozích servisech.
Autor přednášky: Ing. Jiří Blecha – www.jb-elektronik.cz
Přednáška proběhla 2.12.2016 na 9. ročníku konference Den autodiagnostiky
Účastníkům min. jednoho z ročníků je umožněno stažení video-záznamu přednášky a pracovního sešitu.
Zajímejte se, vzdělávejte a buďte v kontaktu.
Den autodiagnostiky