PRINCIPER
FORDON
M채tning och diagnos
FORDON
Innehållsförteckning Förord
3
Presentation av författaren
3
Vad är bildiagnostik?
6
Mätutrustning och diagnosmetoder
8
Diagnosutrustning
9
Övrig mätutrustning
10
Inbyggda diagnosfunktioner
12
Parallelldiagnos
14
14
Seriell diagnos
PC-baserade Handhållna, ej PC-baserade
15 16
Diagnos med hjälp av mobila appar 16
Standarden E-OBD
46
Diagnoskontakten Tillåtna protokoll CAN-protokollet Felkoder, uppbyggnad Kategorier av felkoder
47 49 50 52 53
Diagnosmoder
55
Mod 1 Utläsning av parametervärden Mod 2 Freeze frame (frysta data) Mod 3 Utläsning av felkoder Mod 4 Radering av felkoder Mod 5 Lambdasondtester Mod 6 Testresultat från monitorer (övervakningsfunktioner) Mod 7 Visa temporära felkoder Mod 8 Styrning av aktuatorer Mod 9 VIN-nummer Mod 10 Utläsning av permanenta felkoder
56 57 58 58 59
Felkodernas begränsning
62
Filtrering av koder Körcykler / provkörning för lagring av felkoder Felkoder kan luras
63
59 60 60 61 61
Break-out-box
16
Serviceinformation
18
Märkesverkstäder och allbilsverkstäder
19
Exempel på allbilsscheman
21
Placering av komponenter Säkringar och reläer Vägledd diagnos Serviceintervall, nollställning Kontroll av signalformer Airbag och övriga säkerhetssystem Reparationstider Kamremsbyte Felkodsutläsning och radering E-OBD-kontakten, placering Exempel på märkesschema
28 28 29 32 33 34 34 34 35 35 36
Grundläggande mät- och felsökningsteknik
37
Kontinuerliga tester Icke-kontinuerliga tester Kompressionsmätning
74 80 88
38
88
Mätning i kontaktdon Felsökningsträd Halveringstekniken
38 39 39
Motor ABS/Antispinn/antisladdsystem
89 92
Felsökning i nätverk
93
Arbeta med diagnosutrustningar
42
Inledning
94
Inledning
43
Grundläggande råd för mätningar i bil
64 66
Hur detekteras ett fel av styrenheten?
67
Spänningsnivå Strömstyrka Pulslängd och frekvens Stig- och falltider Rimligt värde
67 68 68 69 70
Felsökning med OBD
71
Inledning
72
73
Hur fungerar de s.k. monitorerna?
Exempel på felsökning utan OBD
Olika nätverkstyper
Vanliga feltyper Hur mäter man i nätverk? Kommunikation på CAN-bussen
95 96 97 99
CAN-låghastighetsbuss
102
102 104 105 105 106 107 108
Kortslutning mellan CAN high och low Kortslutning mellan CAN high och 12 V Kortslutning mellan CAN high och jord Kortslutning mellan CAN low och 12 V Kortslutning mellan CAN low och jord Avbrott på CAN high eller CAN low Förväxling mellan CAN high och low
CAN-höghastighetsbuss
109
Kortslutning mellan CAN high och low Felaktig resistans mellan CAN high och low Kortslutning mellan CAN high och jord Kortslutning mellan CAN low och jord Avbrott på CAN high eller CAN low
109
Exempel på specialutrustning för CAN-bussar och andra nätverk
109 110 111 111 111
Utläsning av felkoder hos Bilprovningen
113
Nedladdning av ny programvara till bilens styrsystem
115
Bilagor
119
119
E-OBD felkoder
Vanliga förkortningar inom bilteknik
147
Register
149
Vad är bildiagnostik? Vi kan faktiskt jämföra bildiagnostik med medicinsk diagnostik. När en läkare ska ställa en diagnos på en patient börjar han eller hon med att ställa ett antal frågor till patienten, som tillsammans med provsvar från exempelvis EKG och blodprov ger läkaren en samlad bild av patientens problem. Med hjälp av provsvaren kan läkaren sedan, i bästa fall, hitta orsaken till patientens problem. Ibland kan provsvaren vara missvisande eller inte ge några ledtrådar alls.
Läkare som undersöker en patient med ett stetoskop – liknar bildiagnostik.
6
När det gäller felsökning i en bil, eller bildiagnostik, börjar mekanikern eller kundmottagaren med att ställa ett antal frågor till bilägaren. Frågorna kan till exempel gälla om bilen är svårstartad med både kall och varm motor. Mekanikern ”ordinerar” sedan, på samma sätt som läkaren, att felkoderna ska läsas ut från bilen. Det kan jämföras med att ett EKG tas på patienten.
Att läsa ut felkoder från en bil kan jämföras med en EKG-undersökning.
Precis som de medicinska provsvaren kan bilens felkoder vara missvisande. Det kan också vara så att det inte finns några felkoder alls lagrade. Många fel i en bil, exempelvis de flesta mekaniska fel, genererar inga felkoder. Det händer också att ett fel som läckage ger felaktiga koder som lurar mekanikerna att börja felsökningen på fel ställe. Informationen från bilägaren är ett viktigt komplement till felkoderna. Man får aldrig glömma att fråga bilägaren hur felet har upplevts. För att få så mycket indata som möjligt gäller det att ställa rätt frågor. Svaren på nedanstående frågor ger relevant information och hjälper till att ringa in felet: • Hur länge har felet funnits? • Hur ofta uppträder felet? • Finns problemet både vid kall och varm motor? • Drar bilen onormalt mycket bensin? • Har bilens prestanda försämrats?
Ibland kan det vara så att man inte får någon beskrivning alls från bilägaren, eller den som lämnar in bilen på verkstaden. Det kan man jämföra med att behandla en patient som är medvetslös eller av andra skäl inte kan beskriva sina symptom. 7
Mätutrustning och diagnosmetoder Denna bok fokuserar på felsökning i elektroniska system. De viktigaste hjälpmedlen vid felsökning i sådana system är
• Diagnosutrustning • Multimeter • Oscilloskop • Break-out-box.
Hjälpmedel vid felsökning, från vänster: break-out-box, PC-baserad diagnosutrustning, multimeter, mätare med grafisk funktion.
8
Diagnosutrustning Det man vanligen förknippar med diagnosutrustning är en handhållen eller PC-baserad enhet som kopplas in till bilens diagnosuttag. Med den kan man dels utläsa/radera felkoder, dels visa aktuella bilparametrar. Men begreppet diagnosutrustning kan även innefatta annan mätutrustning som digitalvoltmeter och break-out-box. Båda dessa är viktiga hjälpmedel vid all mätning på bilelektroniksystem. Handhavande av voltmeter och break-out boxar har beskrivits i Libers böcker Systemelektronik och El/elektronik – i den här boken fokuserar vi på användningen av olika typer av utrustning för utläsning av felkoder och parametervärden i bilen.
Autocom PC-baserad diagnosutrustning – interfacet kopplas till en vanlig PC.
BOSCH KTS 340. All datorkraft är integrerad i den handhållna diagnosenheten.
Autodiagnos, Multi-Tester
9
Övrig mätutrustning Samtidigt som man idag har tillgång till sofistikerad mätutrustning räcker det ibland att göra en okulär besiktning (titta) eller att lyssna på en komponent för att kontrollera funktionen. Man kan t.ex. använda en skruvmejsel för att lyssna på en insprutningsventil eller ett relä. Om de tickar kan det vara ett tecken på att de fungerar som de ska.
Lyssna på en insprutningsventil med en skruvmejsel – en snabb diagnosmetod.
Observera att man inte ska böja sig ner och lyssna i motorrummet om man har långt hår. Håret kan fastna i roterande delar! Man får inte heller glömma kvar verktyg i motorrummet efter en felsökning. Förvara dem ordentligt uppsatta på en verktygstavla eller i en verktygsvagn.
Långt hår kan fastna i roterande delar.
En verktygstavla sparar mycket tid och ökar säkerheten på bilverkstaden.
10
Flera mätningar kan utföras med hjälp av en enkel testmejsel. En sådan mejsel har en krokodilklämma som kan anslutas till jord vid spänningsmätning. Om det finns spänning vid mejselspetsen lyser lampan i testmejseln. Omvänt kan man kontrollera om det finns jordförbindelse genom att ansluta klämman till 12 V. Lampan kommer då att lysa när spetsen har kontakt med jord. Vissa testmejslar har en vass spets så att man kan mäta genom kabelisolering.
Testmejsel för mätning av spänning / jord.
Ett annat billigt hjälpmedel vid felsökning är en enkel testlampa som man kan tillverka själv av en lysdiod och ett motstånd. Lysdioder är ofta anpassade för en ström på ca. 20 mA och ett bilbatteri har en spänning på 12 V (24 V på tunga fordon). Med hjälp av Ohms lag (U = R x I) kan vi räkna ut resistansen som vi ska koppla i serie med lysdioden: R = U / I = 12 / 0,020 ohm = 600 ohm. Testlampan kan man ha i byxfickan och snabbt ta till för att kolla om det finns spänning fram till en punkt, eller om det finns en puls.
En lysdiod kan användas för att snabbt kontrollera att en styrpuls når t.ex. en insprutningsventil.
11
Inbyggda diagnosfunktioner Inbyggda diagnosfunktioner har funnits i bilar sedan 1980talet. Den första lagstadgade standarden, som infördes i USA 1987, kallades OBD 1 (On-Board-Diagnostics). Den omfattade endast ett fåtal emissionsrelaterade fel, dvs. motor- och transmissionsfel som påverkar avgasutsläppen. Utläsningen skedde via blinkkoder som presenterades via en lysdiod eller glödlampa i motorrummet.
Check engine lampan, eller MIL (Malfunction Indicator Lamp) som den också kallas, varnar föraren om allvarliga fel inträffar.
Under 1990-talet utökades och förfinades OBD 1. 1996 kom en ny version som kallades OBD 2 och det fanns lagkrav på att den skulle användas i hela USA.
Blinkkoder har ersatts med felkoder.
12
Felkod som presenteras på en PC-baserad diagnosutrustning, dels i klartext, dels i form av en bokstav plus en fyrsiffrig kod, exempelvis P0101. P står här för Powertrain, eller drivlina på svenska.
Genom OBD2 standardiserades koderna för alla bilmärken, så att en och samma diagnosutrustning kunde användas till alla bilmärken. Även utformningen och placeringen av diagnoskontakten var en del av standarden. Organisationen ISO sneglade på USA när man tog fram E-OBD (European On-Board Diagnostic). Denna europeiska standard, som till en mycket stor del bygger på OBD 2, infördes som lagkrav för alla bensindrivna personbilar i januari 2001. Från 2004 omfattas även lätta dieselfordon och från 2006 tunga fordon. Både E-OBD och OBD 2 omfattar än så länge bara emissionsrelaterade fel, vilket innebär att felkoder i fordonets övriga system fortfarande kan vara märkesspecifika. Om vi tittar på Sveriges bilpark idag så hittar vi fortfarande många bilar från 1990-talet. På dessa bilmodeller varierar diagnosuttagets utformning och placering. Före 2000-talet bestämde varje biltillverkare hur felkoder skulle läsas ut och tolkas. För att läsa ut och radera felkoder på dessa bilar krävs det därför speciella adaptrar och programvaror som hanterar de unika felkoderna.
E-OBD föreskriver att kontakten ska vara placerad i förarutrymmet.
13
Parallelldiagnos Ett sätt att kontrollera funktionen på elektroniksystem från 1980- och 1990-talet är att koppla in en utrustning som självständigt mäter in- och utsignaler. Om ett värde avviker från det normala slår utrustningen larm. Vid denna s.k. parallella inkoppling ansluts diagnosutrustningen via en T-förgrening. Se bilden nedan. Det går fortfarande att hitta en del diagnosutrustningar som utnyttjar parallell inkoppling, men då sker det ofta som ett komplement till de inbyggda, seriella, diagnosfunktioner som används idag.
Inkoppling mellan styrenhet och kablage för parallell diagnos.
Seriell diagnos Dagens diagnosstandarder, som OBD 2 i USA och E-OBD i Europa, bygger på s.k. seriell diagnos. Detta betyder att kommunikationen mellan bil och diagnosutrustning sker via seriell data (ettor och nollor) som skickas på en eller två ledare. De utrustningar som idag används för diagnos är vanligtvis PC-baserade, med intern eller extern PC. 14
PC-baserad diagnos Bilden nedan visar ett exempel på en utrustning från BOSCH som har all datorkraft integrerad i en fysisk enhet. Enheten har också inbyggd bildskärm.
Diagnosutrustning, BOSCH KTS 340, för seriell diagnos. Den PC-baserade enheten har integrerad datorenhet och bildskärm.
Ett stort antal utrustningar för seriell diagnos har ett separat interface för signalanpassning mot bilen. Utrustningen används tillsammans med med en (vanlig) PC.
Autocom bilinterface för seriell diagnos med en extern PC.
15
Handhållna, ej PC-baserade utrustningar Ett mindre antal diagnosutrustningar är inte PC-baserade, utan har all datorkraft och bildskärm integrerade i den handhållna enheten, som denna utrustning från Autodiagnos.
Diagnos med hjälp av mobila appar Under de senaste åren har moderna smartphones, som iPhone eller Android-mobiler, börjat användas i diagnosutrustningar. Mobilerna sköter kommunikationen med användaren och med bilens diagnosuttag – även detta är en form av seriell diagnos. Eftersom många redan har skaffat någon form av smartphone kan detta vara en billig diagnoslösning, både för den professionella verkstaden och för den bilintresserade bilägaren. Vid diagnos med mobila appar ansluts ofta ett trådlöst interface till bilens diagnosuttag. Interfacet kommunicerar med en smartphone via Bluetooth eller WiFi. Funktionerna hanteras via mobiltelefonen.
Autodiagnos Multi-tester, handhållen diagnosutrustning med integrerad processor och bildskärm (ej PCbaserad).
Apparna kan på vanligt sätt laddas ner från App Store för iPhone eller från Google Play för Android-mobiler. Bilderna nedan visar ett interface samt skärmbilder från Infocars produkt Infocar Connect.
Infocar Connect, trådlöst bilinterface.
Break-out-box Ett mycket bra hjälpmedel för mätningar i ett elektroniksystem är en s.k. break-out-box. Boxen kopplas in mellan styrenheten och bilens kablage. De olika anslutningsstiften på styrenheten är tydligt numrerade i boxen och man kan på ett bekvämt och säkert sätt mäta spänningar mellan två valfria stiftnummer. Dessa mätningar görs enligt anvisningar i serviceinformationen för den bil man arbetar med. 16
Diagnosapp från Infocar.
Man kan också studera kurvformer för olika signaler (ärvärdet) och jämföra med det korrekta utseendet (börvärdet). Börvärdet finns ofta i serviceinformationen.
Mätning av signalform via en break-out-box – i detta fall en insprutningspuls.
Observera att det inte går att mäta ström med break-outboxen eftersom man inte är inkopplad i serie med kretsen utan parallellt. Man ska heller inte mäta resistans för då tillför man en ström som kan förstöra känslig elektronik i bilen. I undantagsfall kan man mäta resistans över vissa sensorer, som t.ex. temperaturgivare, men då ska alltid styrenheten kopplas bort under mätningen. Inkopplingen liknar den man gör för att ansluta en diagnosutrustning för parallell diagnos.
En liten break-out-box/kabel används vid mätningar på en sensorsignal.
17
Serviceinformation En förutsättning för att man ska kunna hantera underhållsservice och felsökning är att man har relevant och uppdaterad serviceinformation för den bilmodell man arbetar med. I detta kapitel visar vi olika exempel på sådan information.
18
Märkesverkstäder och allbilsverkstäder EU:s konkurrensregler har speciella bestämmelser för motorfordonsområdet, s.k. gruppundantag. Företrädare för märkesverkstäderna har försökt att begränsa allbilsverkstädernas tillgång till serviceinformation. Tidigare var det nästan omöjligt för en allbilsverkstad att få detaljerade och uppdaterade scheman över bilarnas elektroniksystem. 2010 kom ett nytt gruppundantag. Det förbättrade möjligheterna för allbilsverkstäder att för en rimlig summa få tillgång till all serviceinformation och de reservdelar som krävs för att kunna reparera moderna bilar. De områden som omfattas av gruppundantaget är • Bilförsäljning. • Service. • Reservdelar.
Gruppundantaget förbättrar allbilsverkstädernas tillgång till serviceinformation.
19
En väsentlig del av lagkravet i bestämmelserna är att vilken verkstad som helst ska kunna utföra underhållsservice och reparationer på valfritt märke, även inom garantiperioden. Grundkravet är att man uppfyller vissa standardkrav på lokal, utrustning och utbildning.
En allbilsverkstad som uppfyller standardkraven kan även utföra service under bilens garantiperiod.
När det gäller reservdelar finns det idag tre olika kvalitetsnivåer: • Originaldel. • Reservdel med ”matching quality”. • Annan reservdel.
Reservdelar av olika kvalitet i olika prislägen, från originaldelar till ”piratdelar”.
20
Nybilsförsäljning och service av flera bilmärken blir allt vanligare.
Exempel på allbilsscheman En väsentlig del av serviceinformationen är kretsscheman för de olika elektroniksystemen och komponenterna. I äldre bilar var alla elektriska och elektroniska funktioner enkla att förstå och felsökningen var relativt enkel. I dagens moderna bilar, med upp till 100 elektroniska styrenheter, kan en felsökning vara så komplex och dyrbar att man inte har råd att reparera en bil som är 10 år och därmed har tappat en stor del av sitt ursprungliga värde.
Jämfört med moderna bilar hade äldre bilar ett mycket enkelt kretsschema.
Ett företag som under många år har utvecklat och sålt allbilsscheman är det engelska bolaget Autodata. Vi kommer att visa exempel från Autodatas serviceinformation om bilmodellen VW Golf. När man har valt bilmärke, modell, årsmodell och motorkod i Autodatas program kommer man till en startmeny som ser ut som på nästa sida.
21
Autodata startmeny
För att man självständigt ska kunna felsöka i bilens elektronikssystem krävs att man kan läsa kretsscheman, eller kopplingsscheman. Bilden nedan visar kopplingsschemat för motorstyrenheten i en VW Golf. Den här typen av kretsscheman kallas för stolpschema, där komponenterna placerats ut runt styrenheten så att ledningarna på schemat blir så korta som möjligt. Därför finns plus via tändlåset (anslutning 15) samt konstant 12 V från batteriet (anslutning 30) som två horisontella streck längst upp i schemat. Längst ner finns alltid chassijord (31) som en horisontell linje. Ett stolpschema visar alltså inte var i fordonet komponenterna är placerade, bara hur de är kopplade till varandra. Styrenheten är rektangeln i mitten av bilden. Man kan välja vilken del av schemat som man vill förstora. I den högra bilden har man zoomat in kopplingsplintar för CAN-H och CAN-L ledningarna. I rullisten överst i bilden kan man välja en komponent som sedan visas med avvikande färg, t.ex. A162 som är startspärrstyrdonet. Som synes är denna enhet ansluten till CAN-L och CAN-H.
Kopplingsschema som bl.a. visar hur CAN-bussen ansluts.
22
ISBN 978-47-08527-9 ©2014 Per-Henrik Persson och Liber AB Projektledare: Sture Sahlström Grafisk form och produktion: Ove Andersson med firma Kautschuk Faktor: Adam Dahl Bildleverantörer: Autocom Diagnostic Partner AB sid 9, 14, 15, 116, 117, 118 Autometric AB (Autodata Ltd) sid 9, 16, 18, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 40, 54, 89, 98 Robert BOSCH AB sid 9, 15, 116, 119 VOLVO Cars AB sid 18, 21 SAAB Automobil AB sid 76 Vector Informatik GmbH sid 113 AB Svensk bilprovning sid 114 Infocar Training AB alla övriga bilder
Första upplagan: 1 Repro: Resultat Grafisk Form & Produktion AB Tryck: Kina 2014 Kopieringsförbud Detta verk är skyddat av upphovsrättslagen! Kopiering, utöver lärares och elevers rätt att kopiera för undervisningsbruk enligt BONUS-avtal är förbjuden. BONUS-avtal tecknas mellan upphovsrättsorganisationer och huvudman för utbildningsanordnare, t.ex. kommuner och universitet. Den som bryter mot lagen om upphovsrätt kan åtalas av allmän åklagare och dömas till böter eller fängelse i upp till två år samt bli skyldig erlägga ersättning till upphovsman/ rättsinnehavare. Liber AB, 113 98 Stockholm Telefon: 08-690 92 00 www.liber.se Kundservice telefon: 08-690 93 30 Fax: 08-690 93 01 e-post: kundservice.liber@liber.se
PRINCIPER Mätning och diagnos
E
n allt större andel av arbetet på en bilverkstad kommer att ligga inom det snabbt växande området bilelektronik. I den här boken går vi igenom den mätutrustning och de diagnosmetoder som du kommer att använda vid felsökning i bilarnas styrsystem. Du får lära dig grundläggande mät- och felsökningsteknik samt hur man arbetar med felkoder och bilens inbyggda diagnosfunktioner inom den nu gällande europeiska standarden E-OBD. Serien Fordon, där boken Mätning och diagnos ingår, omfattar både faktaböcker och webbtjänster. Webbtjänsten innehåller praktiska uppgifter och laborationer. Där finns också fördjupande fakta samt animeringar som förstärker beskrivningarna av innehållet i faktaboken.
Best.nr 47-08527-9 Tryck.nr 47-08527-9