Diagnostyka

W warsztatach samochodowych spotykamy się z dwoma rodzajami uszkodzeń: z tymi, które zostały wykryte przez elektroniczne sterowniki i odczytane przez nas jako błędy wskazujące na konkretną zepsutą część, oraz z brakiem błędów lub błędami niewłaściwymi w stosunku do uszkodzonej części. Przyjrzyjmy się tym drugim.

Typowa sytuacja w warsztacie samochodowym. Klient zgłasza nieprawidłowe funkcjonowanie pewnego układu – może to być silnik, zamek w drzwiach albo klimatyzacja. Każdy z tych układów zarządzany jest przez sterowniki, każdy ma zaimplementowany układ samodiagnozy. Znalezienie usterki przez inteligentne sterowniki, bo tak się o nich mówi, nie powinno być problemem, praca warsztatowca polega wówczas na odczytaniu błędu oraz wymianie lub naprawie danej części. Jednak nie zawsze tak jest. Częstym przypadkiem jest niewykrywanie żadnej usterki przez układy elektroniczne, pomimo wyraźnie źle funkcjonującego układu. W takiej sytuacji, po pierwsze, nie powinniśmy narzekać na brak błędów w skanerze, a po drugie – mamy świetną okazję do wykorzystania swojej wiedzy z elektroniki, mechaniki, chemii, fizyki i informatyki.

Pierwsza sprawa to wyjaśnienie powodu braku błędów pomimo wyraźnej usterki. Nie można w każdym układzie stosować wielu czujników, aby uzyskać dużą wykrywalność uszkodzeń. Każdy dodatkowy czujnik to koszty. Do czujnika dołączane jest okablowanie, element musi być uwzględniony w oprogramowaniu, a poza tym przeprowadzone laboratoryjne badania na zmiany parametrów eksploatacjach, jakie wystąpią podczas pracy urządzenia. Takie systemy oczywiście istnieją, bardzo dobrze oczujnikowane, w których wprowadzona jest nadmiarowość nawet przewodów łączących poszczególne elementy.

Nadmiarowość polega na tym, że do normalnej eksploatacji wystarczy jeden element, ale w celu dodatkowego zabezpieczenia wprowadzamy drugi, zapasowy. Słowo „nadmiarowość” po łacinie brzmi „redundantia”, dlatego mówimy o „redundancji”. Przykładem redundancji we współczesnych samochodach może być układ hamulców w systemie flex ray. Działanie klasycznego układu polega na tym, że płyn hamulcowy lub powietrze stanowią medium, które przekazuje informacje i energię do elementu wykonawczego, czyli hamulca umieszczonego na kole. W wypadku zastosowania aktuatora elektrycznego informacje od pedału hamulca do koła przekazywane są przez przewody elektryczne. Aby zapewnić wysoki stopień bezpieczeństwa, nie można polegać na jednym przewodzie elektrycznym, który może ulec przerwaniu lub zniszczeniu w inny sposób. Dlatego musi być zastosowana nadmiarowość, czyli dodatkowe przewody elektryczne spełniające taką samą rolę, ale prowadzone w innym miejscu samochodu.

Redundancję wykorzystuje się tam, gdzie wymagana jest bardzo duża niezawodność. Ze względu na koszty nie stosuje się jej w innych układach. Na pewno wygodniejsze dla naprawiających samochody byłoby zastosowanie podwójnych czujników położenia rygla zamka w drzwiach. Wtedy rzeczywiście skaner pokazałby dokładnie błędy i ukierunkował nas na to, co mamy naprawić. Niestety tak nie jest, chyba że koszty elementów będą tak niskie, że stosowanie nadmiarowości czujników w większości układów funkcjonalnych zacznie się opłacać. Nie powinniśmy jednak zajmować się tym, „jak to powinno być”. Lepiej zrozumieć zjawiska, rzeczywistość, bo takie usterki także musimy umieć naprawić. Teoretycznie rzecz biorąc, optymalnie byłoby, gdybyśmy mieli dostęp do bardzo dokładnych schematów – nie tylko zabudowy elementów w samochodzie i ich połączenia, ale dysponowali również dokładnymi schematami budowy poszczególnych części, na przykład elementów mechatronicznych. Chodzi o to, że dopóki nie rozbierzemy na przykład elektronicznej przepustnicy, to nie będziemy wiedzieli, jakie są w niej zastosowane czujniki, jakie są elementy wykonawcze i jak napisany jest program działania tego elementu. Nie wiemy, na jakiej podstawie układ przechodzi w stan pracy awaryjnej. Oczywiście wielu rzeczy domyślamy się, ale lepiej byłoby wiedzieć, jak co działa, nasza naprawa byłaby wówczas o wiele prostsza. A tak musimy sami się nauczyć, rozebrać, przeprowadzić badania i symulacje. W sumie na tym też polega nasza praca, a generalną zasadą jest to, że im więcej wiemy, tym szybciej i skutecznej podejmujemy decyzje, co należy naprawić lub wymienić.

Oto przykłady uszkodzeń niewykrywanych przez systemy samodiagnostyki:

1. Czujnik wskazuje wartość mieszczącą się w zakresie jego pracy, ale wartość jest błędna, niezgodna z rzeczywistością. Na przykład czujnik temperatury płynu chłodzącego w silniku pokazuje wartość 40 stopni, a w rzeczywistości jest 80 stopni. Nie ma żadnego błędu, a silnik źle pracuje.
2. Element wykonawczy wykonuje polecenia sterownika, ale jego praca jest poza zakresem prawidłowej czynności. Na przykład sterownik silnika wydaje polecenie uruchomienia cewki elektromagnetycznej w zaworze sterującym turbodoładowaniem. Cewka jest sprawna, przepływa przez nią prawidłowy prąd, ale w zaworze ruch trzpienia jest niewystarczający, więc zawór nie otwiera się w pełni, przez co sterowanie turbosprężarką jest nieprawidłowe. Inny przykład: siłownik wykonuje ruch odryglowania zamka, ale nie w pełnym zakresie, czego skutkiem jest nieotwieranie się drzwi.
3. Sterownik nie generuje błędów, ale nie zmienia kąta zapłonu w silniku benzynowym. Przez cały czas mamy 12 stopni, bez względu na obroty silnika i położenie pedału przyspieszenia. Sterownik pracuje źle, ale sam o tym „nie wie”.