Onderwerpen:
- Motormanagement met zelfdiagnose
- Regelfuncties en aansturing van het motormanagement
- VE- en AFR-tabellen voor de bepaling van de benodigde hoeveelheid brandstof
- Adaptief leergeheugen
- Het ontstaan van een foutcode
- Aanpassen van de software
Motormanagement met zelfdiagnose:
In elke moderne auto zit een motormanagement. Dit de benaming voor de software die in de ECU (Electronic Control Unit) verwerkt zit. Alle sensoren en actuatoren die op de motor zitten, zijn met kabelbomen verbonden met de ECU. Klik hier voor meer informatie over de regeleenheden en netwerken in de auto. De hoofdzakelijke functies van de ECU zijn het aansturen van de ontsteking en de inspuiting, om daarmee zo min mogelijk uitstoot (emissies) te verkrijgen. Daar omheen zitten nog veel andere functies verbonden, die allemaal van invloed op elkaar zijn. Deze worden hieronder besproken.
De ECU verwerkt de inkomende gegevens (van de sensoren), verwerkt dit en stuurt vervolgens de actuatoren aan. Een voorbeeld van een sensor, is de lambdasensor. Wanneer de lambdasensor een te hoog zuurstofgehalte in de uitlaatgassen meet, zal hij dit doorsturen naar de ECU. De ECU weet dan dat het mengsel te arm is (te weinig brandstof = te veel zuurstof in de uitlaatgassen = dus te arm). De ECU zal vervolgens de inspuiting en de ontsteking bijregelen, totdat de lambdasensor een juist signaal doorgeeft.
Wanneer een sensor een onmogelijke meetwaarde doorgeeft (dat de koelvloeistofsensor een onmeetbare waarde aangeeft), of herkent dat de bedrading kortsluiting met plus of massa heeft, zal de ECU dit automatisch als storingscode opslaan. Het voordeel van de uitgebreide software is, dat het verkeerde signaal intern geblokkeerd wordt. De ontsteking en de inspuiting worden bijvoorbeeld niet aangepast op de verkeerde temperatuur, omdat de ECU toch al herkend heeft dat dit signaal niet klopt.
Wel zal de ECU de koelventilator volop aansturen, omdat de correcte temperatuur niet meer gemeten kan worden. Als voorzorg wordt er voor extra koeling gezorgd. Er zal dan een geel motorlampje gaan branden op het dashboard. De auto zal dan moeten worden uitgelezen. Klik hier om naar de OBD-pagina te gaan waar veel uitleg wordt gegeven over het uitlezen van storingen en andere mogelijkheden van de diagnoseapparatuur.
Een ander voorbeeld is een bobine die defect is gegaan. De brandstof zal onverbrand de katalysator in gaan en daar alsnog tot verbranding kunnen komen door te hoge temperatuur. De krukassensor zal een toerentalschommeling registreren door de gemiste verbranding. De positie van de cilinderoverslag wordt herkend. Daarmee wordt er gestopt met aansturen van de injector van de cilinder waarvan de bobine defect is. De motor zit nu in de noodloop en zal met 1 cilinder minder draaien. Het motorstoringslampje zal gaan branden. Met uitlezen zal duidelijk worden welke cilinder er overslag heeft.
Om uit te lezen wordt de diagnosestekker van de computer (op afbeelding) op de OBD-stekker aangesloten. Deze OBD-stekker is meestal onderaan het dashboard te vinden bij de voetenruimte (bij de pedalen). De stekker kan ook op andere plekken in het dashboard of achter asbakken verstopt zitten. Door de stekker met de uitleescomputer te verbinden, worden de storingscodes doorgegeven aan de computer.
Als de auto uitgelezen wordt, zal de ECU een storingscode doorgeven naar de uitleescomputer. Deze storingscode (OBD foutcode) is vaak voor elk merk gelijk. Deze code’s kunnen met een uitleesapparaat worden weergeven. De storingscode wordt door de ECU onthouden en slaat ook de volgende informatie op:
- Wanneer de storing zich als eerst en als laatst heeft voorgedaan.
- Hoe vaak de storing is terug gekeerd.
- Of het een permanente of een (soms) terug kerende storing is.
Storingscodes zijn niet altijd bij elk merk hetzelfde. Soms zijn de codes merkspecifiek. Door de storingscode in Google op te zoeken kan vaak wel de betekenis achterhaald worden.
Uitgebreide uitleesapparatuur koppelt aan deze storingscode een tekst. Eigenlijk wordt de code dan naar een tekst vertaald. Zo zal bijv. de code P0267 gekoppeld worden aan de tekst: “Koelvloeistoftemperatuursensor onaannemelijk signaal; kortsluiting met plus.” Als eerst voorgekomen bij kilometerstand ……km, frequentie 120, sporadisch voorgekomen. Nu is duidelijk dat óf de sensor een intern defect heeft, óf de signaalkabel van de sensor kortsluiting maakt met een pluskabel. Dit is in totaal 120 keer voorgekomen en niet permanent aanwezig. Dat kan betekenen dat door het bewegen van de kabels, de kortsluiting 120 keer is ontstaan en vervolgens weer is verdwenen. Het is aan de monteur om uit te zoeken waar de storing zich bevindt.
Wanneer de storing verholpen is (bijv. na het repareren van de kabel) kan de storing gewist worden. Er wordt dan met de testapparatuur een code naar de ECU verstuurd, die dan begrijpt dat de storing uit het geheugen geschreven moet worden. Wordt de kabel niet gerepareerd, maar alleen de storing gewist, dan zal deze storing direct weer terug komen. Na het wissen zal de eerst voorgekomen kilometerstand de huidige zijn en de frequentie weer vanaf 1 beginnen.
Regelfuncties en aansturing van het motormanagement:
Het motormanagement heeft als taak om van o.a. de volgende functies te controleren of aan te sturen:
- Toerental van de motor
- Snelheid
- Stand van gaspedaal / Rempedaal / Koppelingspedaal
- Ontsteking
- Inspuiting
- Variabele kleptiming
- Variabel inlaatspruitstuk
- Dynamoregeling (DF-signaal)
- Luchtmassameter signaal
- Gasklepstand
- EGR-klepstand
- Krukas / Nokkenaspositie
- Temperatuurregeling via de kenveldgeregelde thermostaat
- Pingelregeling
- Lambdaregeling
- Elektronische koelvloeistofpomp
- Tankontluchting
- Brandstofpomp (opvoer- en hoge druk)
- Cruise Control
- Carterventilatie verwarming
- Olieniveaucontrole
- Turbodruk
- Inlaatspruitstukdruk
- Energiemanagement (Laadtoestandsensor van de accu)
- Communicatie met versnellingsbak (motorvermogen inhouden bij overschakelen bij een automatische transmissie)
- Zelfdiagnose (o.a. voor opslag van storingscodes)
De inkomende signalen worden allemaal verwerkt in een kenveld (zie de bovenstaande afbeelding). Het kenveld zal de inputsignalen (van de sensoren) aan de hand van o.a. het motortoerental en belasting, de buitenlucht-, koelvloeistof-, motorolie- en uitlaatgastemperatuur verwerken. Met deze gegevens wordt er met het kenveld bepaalt wat de output zal zijn, dus hoe bijvoorbeeld een actuator aangestuurd zal worden. Zo zal bij koude motor meer brandstof ingespoten moeten worden (koudstartverrijking) om de motor draaiend te kunnen houden. Dit gebeurde vroeger met de handmatige choke, maar met het motormanagement wordt dit allemaal automatisch geregeld middels de VE- en AFR-tabellen. Deze tabellen vertegenwoordigen de vullingsgraad en mengverhoudingen.
De buitentemperatuur en de koelvloeistoftemperatuur worden gemeten en wanneer de motor draait, wordt aan de hand van de pingelsensoren het ontstekingstijdstip bepaald en wordt met behulp van de toerentalsensoren bepaald of dat de motor zuiver draait. Ook de gasklep zal meer “open” aangestuurd worden. Als er een bepaalde tijd verstreken is, zal de temperatuur in de verbrandingskamer hoog genoeg zijn om over te gaan op de normale inspuiting.
Als de motor in de opwarmfase is zoals net beschreven is, wordt dit “Open Loop” genoemd. Er wordt dan niet naar de terugkoppeling gekeken van de lambdasensor. Deze meet namelijk een veel te rijk mengsel (bij de koudstartverrijking) en zou dus eigenlijk willen dat de motor armer gaat draaien. Maar omdat de verrijking noodzakelijk is, worden de gegevens van de lambdasensor genegeerd. Als de motor op voldoende temperatuur is, zullen de inkomende signalen van de lambdasensor weer worden gebruikt. Dit wordt dan “Closed Loop” genoemd. Even kort samengevat: De ECU bepaalt dus welke signalen er wel, of niet worden gebruikt.
De verschillende kenvelden worden op de pagina injectiesysteem beschreven.
Adaptief geheugen:
In de software van het motormanagement zit een zogenaamd “adaptief leergeheugen”. Hierbij worden de actuatoren aangestuurd aan de hand van de eerder ontvangen gegevens van de sensoren. Daarmee wordt rekening gehouden met enige slijtage en vervuiling van de motor. Denk bij slijtage aan bijvoorbeeld een lagere compressie einddruk, waardoor het stationaire toerental lager wordt dan bij een nieuwe motor. Hier zal de software van het motormanagement op moeten inspelen door het aanpassen van de Fuel Trims.
In het adaptieve geheugen worden o.a. de gegevens van het openen en sluiten van de gasklep onthouden. Na verloop van tijd vervuilt de gasklep door invloeden van de EGR en de carterventilatiedampen. Het openen en sluiten van de klep gaat daarbij wat stroever en de klep moet bij vervuiling iets verder openen omdat anders de koolresten de luchtweg blokkeren. De regeling bij een motor die wat ouder is zal daarom anders zijn dan bij een nieuwe motor. Zonder het adaptieve geheugen zou de aansturing elke keer dat de motor gestart zou worden opnieuw de goede waarden moeten zoeken. Met het adaptieve geheugen houdt de software van het motormanagement hier rekening mee.
Na het schoonmaken van bijvoorbeeld de gasklep of EGR-klep moet deze vaak ingeleerd worden. Met het inleren wordt het adaptieve geheugen gereset. Na het inleren zal het motormanagement opnieuw de waarden van de sensoren controleren en opslaan. Na het inleren kan het dus gebeuren dat de motor een beetje onregelmatig draait en schudt.
Een lambdasonde wordt trager naar mate hij ouder wordt. De gegevens komen wel aan in het motormanagement, maar middels het adaptieve geheugen houdt het motormanagement rekening met de veroudering van de lambdasonde. Het is dus belangrijk om de adaptiewaarden te wissen nadat de lambdasonde is vervangen.
In de automatische transmissie zitten koppelingen die met oliedruk worden aangestuurd om te schakelen. Oudere versnellingsbakolie is vaak wat vervuild en dikker dan nieuwe olie. De toerentallen en de schakelmomenten zullen met nieuwe olie dan ook anders zijn dan met oude olie. In de automaatbak zit ook een regelapparaat met een adaptief geheugen, die de schakelmomenten in verloop van tijd zo ideaal mogelijk heeft afgesteld. Nadat de olie ververst is, kan het schakelgedrag heel anders worden. Denk aan verkeerde toerentallen om over te schakelen naar lagere of hogere versnellingen, of abrupt inschakelen van versnellingen waardoor er een bonk in de aandrijving voelbaar is. Daarom moeten na het verversen van de olie ook de adaptiewaarden van de versnellingsbak gewist worden.
Vaak moet er een adaptierit worden gemaakt nadat de adaptiewaarden zijn gewist. Er moet dan zoveel mogelijk met verschillende toerentallen en snelheden gereden worden, zodat het systeem de mogelijkheid krijgt de adaptiewaarden goed te berekenen en op te slaan.
Het ontstaan van een foutcode:
Een sensor kan defect zijn. Ook de bedrading of stekkeraansluiting van de sensor kunnen defect raken waardoor de verbinding tussen de sensor en ECU wordt verstoord. De ECU ontvangt dus verkeerde waarden van de sensor. Vroeger kon het gebeuren dat dit van invloed was op de werking van de motor; een defecte temperatuursensor kon ervoor zorgen dat er veel te veel brandstof geïnjecteerd werd en de motor “verzoop”. Deze kans is tegenwoordig een stuk kleiner. Het motormanagement kan herkennen dat de waarde van de sensor niet klopt.
In dit voorbeeld wordt het spanningsverloop van een temperatuursensor getoond. De temperatuur werkt met spanningen tussen de 0,5 en 4,5 volt. Spanningen lager dan 0,5 v en hoger dan 4,5 volt liggen in het verboden gebied. De spanningen zijn in de onderstaande grafiek te zien. Wanneer de sensor defect is, of een kabel heeft kortsluiting met massa, dan wordt er een spanning van 0 volt doorgegeven. Dit ligt in het verboden gebied. De ECU herkent dat en slaat een foutcode op.
Niet alleen de foutcode wordt opgeslagen, maar het signaal wordt ook niet gebruikt. De ECU schakelt over naar een noodloop situatie; er wordt een vervangende waarde berekend uit andere gegevens die de ECU binnenkrijgt. De vervangende waarde ligt in de buurt van de werkelijke waarde, dus er kan nog verder gereden worden naar de garage. Natuurlijk is het niet de bedoeling dat hiermee de storing genegeerd wordt, want bijvoorbeeld het brandstofverbruik kan hiermee flink stijgen.
Aanpassen van de software:
De software in de ECU kan aangepast worden met apparatuur dat daarvoor geschikt is. En natuurlijk de kennis, want met verkeerd programmeren kunnen er ernstige defecten aan de motor ontstaan. Het herschrijven van de software kan gebeuren door een software update van de fabrikant (door achteraf ontdekte fouten te herstellen) of door het tunen. Daarmee wordt er een hoger vermogen verkregen door het aanpassen van het kenveld in de ECU. Op de pagina chiptuning staat hierover meer informatie.