Living at the edge of the world

Mám to štěstí, že se autu nemusím příliš věnovat a povětšinou řeším jenom různé drobnosti, které s provozem staršího vozu tak nějak samozřejmě souvisí. Mám tu smůlu, že když už náhodou musím řešit něco, co není drobnost, jedná se o nějakou podivnou záludnost, na jejíž diagnostice si vylámou zuby i lidé, kteří by měli být k řešení takových problémů mnohem povolanější než já. Jeden takový záludný problém, související s přípravou palivové směsi, který mě trápil už poměrně dlouhou dobu, jsem před pár dny úspěšně vyřešil a vzhledem k jeho záludnosti a skutečnosti, že symptomy, kterými se projevoval, bývají standardně připisovány docela jinému problému, jsem si říkal, že bych se tu o celé věci mohl zmínit. A když jsem přemýšlel o tom, jak celou zmínku o onom problému pojmout, uvědomil jsem si, že by možná nebyl špatný nápad se v rámci toho zaměřit spíše na to, jak vlastně fungují současné benzínové motory s elektronicky řízeným vstřikováním, a o svém zapeklitém problému, který se mi nakonec podařilo vyřešit, se zmínit jen okrajově. Velice často se totiž setkávám s názorem, že od té doby, co jsou motory řízené „počítačem“, se na nich v domácích podmínkách nedá prakticky nic opravit či vyřešit. A s tímhle názorem poměrně dost nesouhlasím. Popravdě řečeno mám dojem, že je to přesně naopak – že je to dnes snazší než kdy jindy. Jen k tomu zkrátka nezřídka mnohem více než šroubováky a klíče potřebujete diagnostiku, jež vám zpřístupní spoustu důležitých informací, které k analýze problému budete potřebovat. Ale takovou diagnostiku dnes pro domácí potřeby velice snadno nahradí smartphone nebo notebook a OBD2 kabel či Bluetooth dongle, který se dá na Ebay a podobně sehnat za doslova pár stovek. (A koneckonců ani vyloženě specializované diagnostické nástroje dnes nejsou nijak závratně drahé, pokud nebudeme koukat na výslovně profesionální zařízení a zaměříme se spíš na ty, které jsou určené pro domácí nadšence.)

Nicméně raději opět předem upozorňuji – nepochybně to nebude příliš krátké čtení. Ale to ode mne stejně nikdo nečeká, že ne?

Základní fungování motoru s elektronicky řízeným vstřikováním

Klasické „staré“, nijak neřízené zážehové motory byly ve své podstatě velice jednoduché. Do motoru vstupuje škrtící klapkou jisté množství vzduchu. Karburátor do tohoto vzduchu vstříkne pevně dané množství paliva, palivová směs je sacím ventilem nasáta do válce, tam ji karburátor v pravý okamžik na základě pevně nastaveného předstihu zapálí a následné spaliny odcházejí výfukovým ventilem a výfukovým potrubím ven z auta. Ve své podstatě velmi prosté. Bohatost palivové směsi (tedy poměr paliva vůči vzduchu) je víceméně daná a změnit ji za chodu v zásadě není možné. To znamená, že je vše sice velice jednoduché, ale přinejmenším za některých okolností takový systém nefunguje tak efektivně, jak by fungovat mohl, a může se tedy stát, že je směs v daný okamžik bohatší nebo chudší, než by bylo momentálně ideální. To má samozřejmě vliv na efektivitu chodu motoru, jeho výkon, životnost, ale také třeba na hodnoty emisí.

S příchodem elektronicky řízeného vstřikování paliva se celý tento systém mění. Příprava směsi přestává být pasivním procesem a stává se procesem plně aktivním, schopným reagovat na aktuální požadavky přesně tak, jak je právě třeba. Na celý děj totiž dohlíží řídící jednotka, která má k dispozici spoustu informací k tomu, aby směs co nejlépe optimalizovala pro momentální situaci – ať už je jakákoliv. Obecně platí, že optimální palivová směs je smíchána v takzvaném stechiometrickém poměru, který u benzínových motorů činí 14,7:1 – tedy na 14,7 dílů vzduchu připadá jeden díl paliva. Pokud je vzduchu více, jedná se o chudou směs, pokud je naopak více paliva, pak se jedná o směs bohatou. Tento poměr je ovšem jenom výchozí a není optimální za všech okolností – někdy je vhodnější, aby směs byla poněkud chudší (například při volnoběhu), jindy je zase vhodnější směs bohatší (například při studeném motoru nebo při maximální akceleraci). Navíc je samozřejmě třeba hlídat, aby směs byla v dané situaci přesně taková, jaká být má – jak chudá, tak bohatá směs má svá pozitiva i negativa.

Do motoru samozřejmě stále vstupuje vzduch. Ten (ale pozor, jen na některých motorech) ještě předtím, než se dostane ke škrtící klapce, prochází takzvaným Mass Air Flow (MAF) senzorem, česky obvykle označovaným jako váha vzduchu. MAF senzor zjišťuje, kolik vzduchu právě sacím potrubím ke škrtící klapce proudí. Pokud je škrtící klapka zavřená, proudí sáním jen malé množství vzduchu (a motor tedy běží v nízkých otáčkách), pokud je otevřená více, pak se samozřejmě proud vzduchu v sání zvyšuje. Díky MAF senzoru tedy řídící jednotka ví, pro jaké množství vzduchu má směs v daný okamžik namíchat.

Následně nasávaný vzduch prochází škrtící klapkou. Ta je vybavena snímačem polohy (velice často se ve své podstatě jedná o obyčejný potenciometr), díky kterému řídící jednotka ví, do jaké míry je škrtící klapka otevřená (pokud vůbec) a na tuto informaci je tedy opět schopna reagovat. Škrtící klapka je navíc často vybavena volnoběžným ventilem, který v souladu se svým názvem jemně koriguje množství nasávaného vzduchu při volnoběhu, kdy je škrtící klapka samotná zavřená a vzduch do motoru proudí pouze obtokovým kanálem volnoběžného ventilu. Ten má řídící jednotka plně pod svou kontrolou a je s ním schopna velmi přesně regulovat volnoběžné otáčky motoru. Trochu překvapivá ale může být informace, že – tentokrát navzdory svému názvu – volnoběžný ventil nepracuje pouze při volnoběhu, ale je obvykle aktivně využíván i při normálním chodu motoru, kdy už je škrtící klapka více či méně otevřená. Řídící jednotka i v těchto situacích volnoběžný ventil využívá k jemnější kontrole nad chodem motoru.

Vzduch, který prošel škrtící klapkou či volnoběžným ventilem, poté pokračuje dál do útrob motoru sacím potrubím. Zde se na některých motorech nachází alternativa k dříve zmíněné váze vzduchu (MAF senzoru) – snímač absolutního tlaku v sání, anglicky Manifold Absolute Pressure Sensor neboli MAP senzor (pozor na rozdíl mezi MAF a MAP – je drobný, co se zkratky týče, ale velmi významný, co se týče funkce). MAP senzor slouží taktéž k tomu, aby jeho prostřednictvím mohla řídící jednotka zjistit, jaké množství vzduchu se právě v sacím potrubí nachází. Zatímco MAF senzor ale měří průtok vzduchu, MAP senzor měří tlak. Pokud je škrtící klapka plně otevřená, je v sacím potrubí tlak nejvyšší a je víceméně roven místnímu aktuálnímu atmosférickému tlaku (tedy v českých podmínkách zhruba někde kolem 100 kPa). Tím, jak se škrtící klapka uzavírá, ale tlak v sacím potrubí klesá, protože se motor snaží nasát více vzduchu, než kolik ho má k dispozici. Řídící jednotka proto na základě tohoto tlaku dokáže relativně snadno spočítat, kolik vzduchu se v sání právě nachází. Samotný MAP senzor je navíc často vybaven i čidlem teploty vzduchu v sání (které ale může být i oddělené, nemusí být nutně součástí MAP senzoru) a řídící jednotka má díky tomuto čidlu k dispozici další informace, pomocí kterých může výpočet bohatosti směsi upravovat.

Zde je vhodné znovu upozornit na skutečnost, že způsob, jakým měří vzduch v sání MAF senzor a MAP senzor, se liší. Některé motory jsou vybaveny pouze MAF senzorem, jiné naopak pouze MAP senzorem – a tato skutečnost má poměrně zásadní vliv na řadu věcí, které se sáním souvisí, a tedy ve svém důsledku i na potenciální diagnostiku problémů. Platí přitom, že motory s MAF senzorem jsou nezanedbatelně rozšířenější než ty s MAP senzorem, což má za následek, že řada automechaniků není s fungováním a diagnostikou motorů s MAP senzorem příliš obeznámena. K tomu se ostatně ještě vrátíme…

A čistě pro úplnost je třeba zmínit, že existují i motory, které jsou vybavené jak MAF, tak i MAP senzorem. V takových případech má ale dost často hlavní slovo MAF senzor a MAP senzor je vnímán pouze jako doplňkový snímač pro zpřesnění informací z MAF senzoru, a pak také pro odečítání místního atmosférického tlaku (což je funkce, kterou pochopitelně plní i na motorech vybavených pouze MAP senzorem a která řídící jednotce umožňuje optimálně reagovat jak například na změny počasí, tak především na změny nadmořské výšky – protože ve 2000 metrech nad mořem bude samozřejmě potřeba pro optimální chod motoru namíchat nezanedbatelně jinou směs než ve 200 metrech).

Ale pojďme dál. Těsně předtím, než nasávaný vzduch projde sacím ventilem do válce, do něj řídící jednotka prostřednictvím vstřikovače vstříkne pečlivě vypočítanou dávku paliva v naději, že se jí podaří vytvořit přesně takový poměr paliva a vzduchu, jaký je momentálně třeba. Odtud pak je směs nasána do válce a připravena k zažehnutí. I okamžik zážehu (předstih) je ovšem určen řídící jednotkou – ta využívá informací ze všech již zmíněných čidel, ale také například z čidel polohy klikové a vačkové hřídele, čidel teploty motoru, čidla klepání (detonací) a dalších senzorů k tomu, aby opět přesně optimalizovala okamžik zážehu potřebám momentální situace a došlo k co nejefektivnějšímu spálení palivové směsi.

Spálená směs pochopitelně následně odchází výfukovým ventilem do výfukového potrubí, ale ani tady ji ještě řídící jednotka neopouští z dohledu. Právě naopak, nachází se zde jeden z nejdůležitějších snímačů elektronicky řízeného motoru – takzvaná lambda sonda. Za tímhle poněkud tajuplným názvem se ukrývá speciální sonda, která dokáže „analyzovat“ výfukové plyny a nepřímo tak určit, zda byla ve válcích skutečně spálena směs o správném poměru paliva a vzduchu. Anglický název lambda sondy je laikovi poněkud vstřícnější než ten český a naznačuje, jakým způsobem lambda sonda funguje – anglicky se jí říká „oxygen sensor“ (někdy „O2 sensor“), tedy čidlo kyslíku. A přesně tím lambda sonda je – jedná se o snímač, schopný detekovat množství kyslíku ve výfukových spalinách. Lambda sonda obvykle generuje napětí od 0 do 1 V – čím méně kyslíku se ve spalinách nachází, tím více se napětí na výstupu lambda sondy blíží 1 V. Velmi chudá (ve které převažuje kyslík nad výfukovými plyny) směs proto generuje takřka nulové napětí, zatímco velmi bohatá (ve které převažují výfukové plyny nad kyslíkem) téměř 1 volt. Díky tomu má řídící jednotka poměrně jasné informace o tom, zda se jí podařilo namíchat správnou směs (směs o stechiometrickém poměru odpovídá na lambda sondě napětí zhruba 0,45V).

U lambda sondy zmíním jednu zajímavost, která s její funkcí přímo souvisí. Pokud se nemění otáčky motoru, je obvyklým výstupem z lambda sondy signál, který pravidelně rychle kmitá v přibližně sinusoidě mezi hodnotami zhruba 0,1V a 0,9V. Řada lidí se mylně domnívá, že toto kmitání je vlastností lambda sondy jako takové. Není tomu ale tak – tomuto kmitání by mohla řídící jednotka velice snadno zabránit a signál z lambda sondy by klidně mohl být víceméně na konstantní úrovni. Řídící jednotka ale toto neustálé kmitání vyvolává zcela záměrně, protože třícestný katalyzátor výfukových plynů k tomu, aby pracoval co nejefektivněji, vyžaduje právě takové neustálé přechody mezi směsí poněkud chudší a poněkud bohatší – v okamžicích, kdy je směs chudší, má katalyzátor ideální podmínky k likvidaci oxidů dusíku, a tehdy, když je směs bohatší, se mu zase daří lépe likvidovat oxid uhelnatý a uhlovodíky. A právě proto tedy bohatost směsi a potažmo výstupní napětí lambda sondy neustále rychle kolísá.

Když je řeč o katalyzátoru, tak po průchodu kolem lambda sondy samozřejmě výfukové plyny pokračují právě do něj a dochází zde k výraznému snížení jejich škodlivých složek. Na většině současných aut (respektive – na všech, která byla vyrobena zhruba někdy po roce 2000, ale i na řadě starších) poté výfukové plyny ovšem procházejí ještě kolem další lambda sondy. Tu ale řídící jednotka používá ve většině případů výhradně ke zhodnocení efektivity práce katalyzátoru, na úpravě směsi se tato lambda sonda podílí spíše ve výjimečných případech jen u některých vozů a i u těch jen do velmi omezené míry. Mimochodem, signál z této druhé lambda sondy by na rozdíl od lambda sondy před katalyzátorem neměl vykazovat příliš časté výkyvy a při konstantních otáčkách by se měl držet na víceméně stejné úrovni (řekněme někde mezi 0,5-0,8V, i když je to celé poněkud komplikovanější). Pokud byste na lambda sondě za katalyzátorem detekovali kmity, které víceméně kopírují kmity lambda sondy před ním, pak to znamená, že váš katalyzátor bohužel přestal plnit svou funkci a velice pravděpodobně tedy při příští technické kontrole nesplníte emisní limity. Tady je ukázka přibližně správného signálu z obou lambda sond (nahoře sonda před katalyzátorem, dole za ním). Všimněte si, že signál sondy za katalyzátorem je víceméně stabilní. Těch několik málo výkyvů jsou během jízdy očekávané reakce například na prudší uzavření škrtící klapky, ale v prostřední části, kdy motor několik sekund běžel na volnoběh a nedocházelo tedy ke změnám otáček ani ničeho jiného, co by na bohatost směsi mělo vliv, je vidět velmi pravidelné kmitání lambdy před katalyzátorem i prakticky zcela rovný signál lambdy za ním.

Korekce bohatosti směsi – o co jde?

Celý tenhle systém samozřejmě musí být jednak nějak aktivně řízený a jednak musí mít určené nějaké základní výchozí parametry, kterých se může držet. Tyto základní parametry jsou definovány v řídící jednotce v podobě jakési tabulky, kterou pro konkrétní motor připravil výrobce a která určuje, za jakých podmínek je žádoucí jaká bohatost směsi (ale také například jaký předstih a tak podobně, je to celé ve skutečnosti trochu komplikovanější). Tato tabulka je obvykle definována jako závislost zatížení motoru (které se vypočítává na základě informací z uvedených čidel a zohledňuje například průtok vzduchu/tlak v sání, míru otevření škrtící klapky a podobně) na otáčkách. Řídící jednotka tedy „ví“, že pokud je motor právě zatížený (například) na 70 procent a běží na 3000 otáčkách za minutu, pak je žádoucí, aby (například) bohatost směsi nebyla 14.7:1, ale řekněme 15.5:1, protože je motor v poměrně intenzivním záběru a tedy je vhodnější, aby běžel s mírně bohatší směsí, než jaká je ideální. Detailnost takové tabulky se samozřejmě může lišit v závislosti na konkrétní řídící jednotce – některá může mít například definované hodnoty pro každý 5 procent zatížení motoru a navýšení o každých 500 otáček za minutu, jiná může mít hodnoty definované například jen (řekněme) pro zatížení motoru po 20 procentech a navýšení třeba jen o 1000 otáček. To se skutečně může nezanedbatelně lišit případ od případu.

Zmíněná tabulka tedy určuje výchozí hodnoty pro výrobcem definovaný standardní běh daného motoru. V reálu se ale skutečný chod motoru hodnotami v této výchozí tabulce řídí jen velice zřídka, protože se jedná o ideální hodnoty, které pochopitelně nezohledňují aktuální situaci v daném konkrétním motoru, která se může nezanedbatelně lišit – teplota vzduchu v sání může být vyšší nebo nižší než ta ideální, palivo může být různě kvalitní, jeho vstřikování může fungovat s různou efektivitou atd. Proto přichází ke slovu dvě věci, které spolu velice úzce souvisí. Je řeč o takzvaných korekcích bohatosti směsi a potažmo o korekční tabulce bohatosti směsi. Korekce bohatosti směsi slouží přesně k tomu účelu, podle kterého jsou pojmenovány – upravují momentální bohatost směsi oproti té výchozí. Existují přitom dvoje korekce (v případě více než čtyřválcových motorů pak navíc pro každou sadu válců zvlášť) – dlouhodobé a krátkodobé, v angličtině „long term fuel trim“ neboli LTFT a „short term fuel trim“ aneb STFT, udávané obvykle v procentech, přičemž výchozí hodnota je 0.

Krátkodobé korekce bohatosti směsi jsou určené k rychlým reakcím na momentální výkyvy. Řídící jednotka s jejich pomocí jednak zajišťuje ono výše zmíněné jemné kmitání bohatosti směsi, potřebné pro správnou funkci katalyzátoru, a jednak je využívá k dorovnávání krátkodobých odchylek od požadovaného stavu. Například přidáte plyn a řídící jednotka na váš požadavek dle svých výchozích tabulek zareaguje, ale signál z lambda sondy říká, že směs výfukových plynů je z nějakého důvodu chudší, než by měla být. Co udělá řídící jednotka? Přesně tak, začne zvyšovat krátkodobou korekci směsi a v závislosti na ní tedy i bohatost směsi samotné, a zvyšuje obojí tak dlouho, dokud nedostane z lambda sondy informace o tom, že ano, teď detekujeme směs o očekávané bohatosti. V ten okamžik je krátkodobá korekce bohatosti směsi řekněme na +8 procentech – do válců je tedy vstřikováno o 8 procent paliva více, než by řídící jednotka v daném provozním stavu motoru na základě výchozích hodnot očekávala. Pokud bohatost směsi dle signálu lambda sondy dále stoupá, pak dá řídící jednotka pokyn ke snížení hodnoty krátkodobé korekce a tedy i bohatosti směsi, a opět bude tento pokyn vydávat (a krátkodobou korekci směsi snižovat) tak dlouho, dokud lambda sonda nezahlásí hraniční hodnotu bohatosti směsi tentokrát spodní. Pak začne řídící jednotka krátkodobou korekci směsi opět zvolna zvyšovat…a tak to jde pořád dokola. Totéž samozřejmě platí i pro situace, kdy signál z lambda sondy oproti očekávané hodnotě hlásí směs příliš bohatou. V takovém případě je krátkodobá korekce směsi z výchozí nulové hodnoty upravována směrem dolů, tedy do záporných hodnot – palivo je ze směsi naopak ubíráno. To je dobré mít v případě korekcí směsi na paměti a často se v tom chybuje – pokud je směs v daný okamžik bohatá, jsou korekce záporné, pokud je chudá, jsou naopak kladné. Korekce směsi udávají, zda se právě řídící jednotka snaží palivo do směsi přidávat nebo ho z ní odebírat.

Dlouhodobé korekce směsi pak slouží stejnému účelu jako ty krátkodobé, ale jak název napovídá, zastávají jejich funkci dlouhodobě. Zatímco krátkodobé korekce neustále reagují na aktuální situaci a rychle se mění, korekce dlouhodobé slouží primárně k upřesnění hodnot z oné tabulky výchozích hodnot bohatosti směsi, kterou používá řídící jednotka. Ke slovu přicházejí ve chvílích, kdy se krátkodobé korekce při daném zatížení motoru a daných otáčkách drží stabilněji mimo jisté rozmezí hodnot. Pokud například při jízdě držíte motor ve stabilních otáčkách a vaše momentální krátkodobé korekce bohatosti směsi se drží například na oněch +8 procentech, sáhne namísto krátkodobých korekcí řídící jednotka po korekcích dlouhodobých a zatímco krátkodobé zvolna stáhne zpátky na 0, navýší na oněch +8 procent pro dané otáčky a zatížení motoru korekce dlouhodobé, které jsou uložené v takzvané adaptační či korekční tabulce, doplňující onu tabulku výchozí. Jinými slovy si řekne něco jako „aha, jedeme už nějakou dobu stabilně na 2500 otáčkách bez změn zatížení motoru a já musím neustále přidávat osm procent paliva navíc, abych podle lambda sondy dosáhla požadované bohatosti směsi, takže si odteď budu pamatovat, že když tahle situace nastane znova, musím motoru dodávat o osm procent paliva víc, než spočítali v továrně“. Pokud tedy někdo mluví o tom, že se řídící jednotka v autě „učí“, pak tím obvykle myslí právě tohle – že si průběžně vytváří takovouto korekční tabulku, podle které upravuje hodnoty z tabulky výchozích hodnot bohatosti směsi pro váš konkrétní motor, aby měla jistotu, že do jeho chodu bude muset aktivně zasahovat co nejméně, a také že daný motor správně poběží i v situacích, kdy ještě aktivní korekce směsi nejsou k dispozici, například krátce po nastartování, kdy nějakou dobu trvá, než se lambda sondy nahřejí na provozní teplotu a váš motor je tedy po tuto dobu řízený pouze na základě hodnot z výchozí tabulky a z tabulky adaptační. Podobně je tomu i v případě některých poruch a nestandardních stavů, kdy řídící jednotka taktéž motor provozuje pouze na základě zmíněných tabulek. Mimochodem, pokud někde uslyšíte v souvislosti s motory termíny „otevřená smyčka“ („open loop“) a „uzavřená smyčka“ („closed loop“), pak je řeč právě o tomto – chod v otevřené smyčce je řízený pouze „naslepo“ zmíněnými tabulkami, chod ve smyčce uzavřené znamená, že řídící jednotka aktivně upravuje chod motoru v závislosti na signálech, které dostává ze svých čidel v motoru.

Je třeba zdůraznit, že ani dlouhodobé korekce nejsou neměnné, nejedná se o hodnoty, které by se vaše auto jednou naučilo a pak už se nikdy nezměnily. Řídící jednotka si je neustále průběžně upravuje, ale jejich změny probíhají podstatně pomaleji (řekněme v řádu sekund a třeba i minut), než je tomu u korekcí krátkodobých, které na veškeré změny reagují skutečně okamžitě. K jejich výmazu také obvykle dochází, pokud na delší dobu odpojíte z auta baterii, a obvykle jsou vymazány také tehdy, kdy došlo k výmazu chybových kódů, které ve vaší řídící jednotce byly uloženy. V takových situacích se může snadno stát, že poté vaše auto nějakou dobu nejezdí tak dobře, jak jste byli zvyklí, protože řídící jednotka přišla o veškeré adaptační hodnoty, které si dlouhým ježděním nahromadila v korekční tabulce, a je nucena začínat doslova od nuly. Pokud na autě něco takového pozorujete, je to navíc relativně spolehlivým ukazatelem, že váš motor patrně neběží tak docela tak, jak by měl, protože výchozí hodnoty od výrobce už nejsou schopny zajistit jeho dostatečně spolehlivý chod a řídící jednotka se na jeho aktuální stav musí více adaptovat. K ukládání dlouhodobých korekcí také dochází jen za specificky definovaných podmínek – například pokud motor běží v již zmíněné otevřené smyčce, pak se dlouhodobé korekce neukládají, ať jsou ty krátkodobé sebevětší. Ale takových podmínek je obvykle definováno více (dost často se berou ohledy na teplotu motoru či oleje a další faktory).

Nebylo by ale pochopitelně zrovna nejrozumnější nechat řídící jednotce naprostou volnost, co se korekcí směsi týče. Velice snadno by se pak mohlo stát, že v případě nějakého problému bude řídící jednotka například přidávat tolik paliva, že motor lidově řečeno „uchlastá“. Proto mají korekce obvykle definovány nějakou mez, za kterou nemohou zajít. Většinou se jedná o hodnotu zhruba kolem 25 až 30 procent a jakmile je překročena, rozsvítí se na palubní desce varování o problému a řídící jednotka vyhodí diagnostickou chybu. Na co konkrétně řídící jednotka v takovém případě hledí se může mezi různými motory (auty) lišit – některé řídící jednotky se dívají primárně spíše na hodnoty dlouhodobých korekcí a krátkodobé berou pouze jako doplňující údaj a chybu nahlásí hlavně v případě, že jsou nad přípustnou hranicí ty dlouhodobé, jiné vyhodnocují dlouhodobé a krátkodobé korekce jako součet (kterým pochopitelně vždy jsou) a mohou tedy za jistých okolností chybovou hláškou zareagovat dříve. Různá je také doba, po jakou musí korekce směsi definované hranice překročit, aby byla vygenerována chyba – některé řídící jednotky reagují relativně rychle, jiným to trvá poměrně dlouho.

Při sledování dlouhodobých a krátkodobých korekcí směsi je také dobré mít na paměti skutečnost, že (jak už bylo zmíněno) je vždy třeba zohledňovat součet obou hodnot a nedívat se pouze na jednu z nich. Za víceméně normální se obvykle považují hodnoty korekcí do 10 procent (kladných či záporných). Pokud tedy například v diagnostice spatříte dlouhodobé korekce +8 procent a krátkodobé +5, může to naznačovat, že váš motor není v nejlepší kondici a má nějaký menší problém, i když patrně není zatím nijak zásadní – ačkoliv je hodnota jak krátkodobých, tak dlouhodobých korekcí pod 10 procenty, jejich součet už tuto hodnotu překračuje. Naproti tomu pokud například vidíte dlouhodobé korekce -12 procent a krátkodobé +5, není třeba se příliš znepokojovat – i když hodnota dlouhodobých korekcí přesahuje -10 procent, součtem krátkodobých a dlouhodobých korekcí se dostáváme na -7 procent celkových korekcí, což je stále v pořádku. Snad jen situace, kdy jdou obě hodnoty velmi výrazně proti sobě – například dlouhodobé korekce +13 procent a krátkodobé -15 procent – stojí za bližší sledování a zjištění, zda se jedná o momentální anomálii, nebo zda jsou takové korekce pro váš motor dlouhodobě standardní, protože taková situace by za obvyklých okolností měla nastávat maximálně v krátkodobějším horizontu například po opravě, kdy se řídící jednotka ještě nestihla doučit nové dlouhodobé korekce. A pochopitelně je třeba mít na paměti také to, že čím je motor starší a/nebo v horším stavu, tím se bude často míra nutných korekcí zvyšovat – takže není úplně realistické od motoru s nájezdem 250 tisíc kilometrů očekávat naprosto nulové korekce směsi. Stát se to samozřejmě může, ale byl by nesmysl očekávat, že půjde o běžný jev. Tak či onak se ale dá říci, že pokud na svém motoru pozorujete korekce směsi například jako na následujícím obrázku (krátkodobé SHRTFT1, dlouhodobé LONGFT1), máte problém a měli byste se zaměřit na jeho odstranění:

Všimněte si jak nepřiměřeně vysokých krátkodobých korekcí na začátku grafu (téměř 34 procent je opravdu hodně), tak i delšího úseku, během kterého jsou dlouhodobé korekce na úrovni zhruba 19 procent (krátkodobé jsou sice záporné, ale jen velmi nepatrně).

A mimochodem, v kontextu korekcí bohatosti směsi a fungování lambda sondy jedna důležitá zajímavost, ve které spousta lidí velice často chybuje. Jde o otázku, co uvidí lambda sonda a potažmo tedy jaké budou korekce směsi v situaci, kdy v některém z válců vůbec nedojde k zážehu a ve výfukovém potrubí tedy skončí zcela nespálená palivová směs. Spousta lidí vám zcela automaticky řekne, že v takovém případě pochopitelně bude lambda sonda detekovat velmi bohatou směs (obsahuje přece všechno to nespálené palivo) a řídící jednotka se tedy pokusí uplatnit vysoké negativní korekce. Pozor, to je špatně! Je totiž třeba si uvědomit, že lambda sonda není čidlem bohatosti směs v pravém slova smyslu – je čidlem množství kyslíku ve výfukových plynech! A přesně z toho důvodu proto v takové situaci bude detekovat směs velmi chudou (tedy s vysokým obsahem kyslíku) a řídící jednotka se bude pokoušet aplikovat vysoké POZITIVNÍ korekce! Je to proto, že se ve výfukovém potrubí sice ocitne velké množství nespáleného paliva – které ovšem lambda sonda absolutně ignoruje – ale současně se v něm společně s ním ocitne všechen ten nasátý a taktéž nespálený kyslík, který by byl jinak spotřebován při zážehu paliva ve válci. A právě kvůli jeho přítomnosti bude lambda sonda vnímat směs na základě složení výfukových plynů jako velmi chudou, s příliš velkým obsahem kyslíku. Je to samozřejmě zcela logické, pokud si uvědomíte všechna relevantní fakta, ale velmi snadno lze některá z nich opomenout a dospět k výše uvedenému mylnému závěru.

Korekce směsi jako diagnostický prvek

Z výše uvedeného už může být jasné jedno – totiž že právě korekce bohatosti směsi (jak dlouhodobé, tak krátkodobé) jsou informacemi, které vám mohou o chodu vašeho motoru mnohé prozradit, obzvlášť v kombinaci s analýzou chování lambda sondy. Kdykoliv máte podezření, že váš motor neběží tak, jak by měl, měli byste se v první řadě podívat právě na korekce bohatosti směsi, ideálně pak při různých otáčkách. Velice časté bývají problémy například s volnoběhem (příliš vysoké otáčky, kolísání a podobně) či pocukávání v záběru nebo v nízkých otáčkách. Jeden letmý pohled na korekce bohatosti směsi vám může velice rychle prozradit, na co byste se měli zaměřit. Popisovat jednotlivé možnosti výkladu konkrétních situací nepochybně daleko přesahuje rozsah tohoto textu a během diagnostiky je samozřejmě potřeba brát v potaz i další symptomy či informace, které vám je řídící jednotka schopna poskytnout. Uvedu jen jeden příklad za všechny, který je navíc relevantní pro problém, jenž jsem řešil já.

Jednou z nejzákladnějších věcí stran diagnostiky korekcí směsi, které se dozvíte takřka všude na internetu, je to, že je jejich prostřednictvím možno velice snadno odhalit, pokud váš motor někde přisává falešný vzduch – tedy řečeno zcela lidově, pokud máte někde díru nebo netěsnost v sání. Pak samozřejmě do motoru vstupuje více vzduchu, než řídící jednotka vidí prostřednictvím svých snímačů, palivová směs, namíchaná podle údajů z těchto snímačů je příliš chudá (je v ní příliš mnoho vzduchu a málo paliva) a řídící jednotka tedy musí na základě údajů o chudé směsi, které dostává z lambda sondy, sáhnout právě po palivových korekcích, chce-li bohatost směsi dostat na správnou hodnotu.

V případě přisávání falešného vzduchu nastává velice specifická situace, díky které je možné tento problém snadno identifikovat od většiny ostatních. Klíčem je právě ona skutečnost, že se jedná o přisávání nadbytečného vzduchu relativně malou dírou či netěsností. Běží-li motor na volnoběh, proudí do něj korektními cestami (tedy sacími trubicemi přes škrtící klapku a/nebo volnoběžný ventil) relativně malé množství vzduchu – k volnoběžnému chodu ho není mnoho potřeba. Protože je vzduchu v sání málo, i malá netěsnost dokáže velmi výrazně změnit jeho množství a tudíž výrazně ovlivnit korekce směsi. Jak se otevírá škrtící klapka a otáčky stoupají, proudí do motoru sáním vzduchu stále více, takže poměrově vliv oné netěsnosti postupně klesá a klesají tedy i korekce směsi, které jsou potřebné k upravení bohatosti směsi na správnou hodnotu. Zmíněnou netěsnost je tu možné připodobnit sklenici vody – pokud ji nalijete do kuchyňského hrnce, zvedne se hladina vody v tomto hrnci poměrně výrazně. Pokud tutéž sklenici vylijete do rybníka, takřka jistě si toho ani nevšimnete. Přesně tak je tomu i s netěsnostmi v sání motoru.

Ze zmíněného by asi mělo být celkem jasné, jak se tedy budou chovat korekce směsi u motoru s netěsnícím sáním. Na volnoběh, kdy daná netěsnost ovlivňuje množství vzduchu v sání velmi významně, budou korekce směsi hodně vysoké a budou mít pozitivní hodnoty – klidně třeba 25 i více procent, protože je ve směsi příliš mnoho vzduchu a příliš málo paliva a řídící jednotka tedy musí přidávat palivo. Když motor vytočíme například na 1500 otáček, celkové množství vzduchu v sání se změní a vzduch, vnikající onou netěsností, už nebude hrát v celkovém objemu vzduchu v sání tak významnou roli, což bude mít pochopitelně za následek, že korekce bohatosti směsi klesnou a budou se například pohybovat už jen někde kolem 10-15 procent, tedy na hranici relativně přijatelných hodnot. No a pokud zvedneme otáčky motoru například někam kolem 3000 otáček a výš, pak už může být ona netěsnost v celkovém objemu nasávaného vzduchu tak nepodstatná, že korekce směsi klesnou třeba na 5 i méně procent, tedy do oblasti zcela korektních hodnot.

A to je tedy i základní vzorec chování korekcí směsi u motoru, který přisává falešný vzduch – vysoké pozitivní korekce směsi na volnoběh, které se stoupajícími otáčkami postupně klesají. Jak rychle budou klesat, to samozřejmě závisí na velikosti oné netěsnosti i některých dalších okolnostech, ale budou zkrátka klesat.

JENŽE! Tady přichází jeden zásadní háček, který bohužel překvapivé množství lidí včetně zkušených automechaniků neví nebo si neuvědomuje, jak jsem se bohužel přesvědčil na vlastní kůži a strávil nad tím poměrně hodně času. A zmíněný háček tkví v tom, že to, co jsem právě popsal, platí (obvykle) POUZE u motorů, které jsou vybaveny MAF senzorem, tedy snímačem průtoku vzduchu. Pokud se jedná o motor s MAP senzorem, tedy tlaku v sání, pak výše popsaný způsob identifikace netěsností v sání nebude takřka jistě fungovat. Není navíc tak těžké přijít na to, proč tomu tak je, jen musíte mít důvod se nad relevantností oné výše zmíněné informace, kterou se dočtete skutečně prakticky všude, alespoň trochu zamyslet. Je to způsobeno právě odlišnostmi ve fungování obou snímačů. MAF senzor měří průtok vzduchu – což znamená, že „vidí“ pouze vzduch, který skrz něj přímo protéká. Pokud se v sání objeví netěsnost někde za tímto senzorem, vzduch, který skrz ni do sání proudí, řídící jednotka prostě nemůže vidět – neprošel MAF senzorem a z pohledu řídící jednotky tedy vlastně „neexistuje“, jeho přítomnost detekuje až lambda sonda ve výfukovém potrubí.

Naproti tomu MAP senzor měří tlak v sání. Čím méně vzduchu, tím nižší tlak, a samozřejmě naopak. A je úplně jedno, jakou cestou se vzduch do sacího potrubí dostane – ať už tam proudí korektní cestou sacím potrubím nebo vniká nějakou netěsností, vždy (až na vzácné a velmi specifické výjimky) bude mít jeho přítomnost vliv na tlak, který řídící jednotka prostřednictvím MAP senzoru v sacím potrubí naměří. Z toho důvodu je velice snadno možné mít motor s MAP senzorem s netěsnícím sáním, jehož korekce směsi budou v celém rozsahu otáček zcela učebnicové – řídící jednotka o přisávaném falešném vzduchu ví (protože naměří vyšší tlak v sání) a namíchá rovnou směs o správné bohatosti, takže do jejího složení není následně vůbec nutné zasahovat pomocí korekcí. A pokud nepůjde o netěsnost tak velkou, že řídící jednotka nebude schopna v rámci kompenzace tohoto „nadbytečného“ vzduchu více přivřít volnoběžný ventil, aby udržela volnoběžné otáčky na požadované hodnotě, pak se taková netěsnost nijak neprojeví ani na volnoběžných otáčkách. Pokud máte u motoru s MAP senzorem podezření na netěsnící sání (což i u tohoto motoru může navzdory jinému chování korekcí způsobovat nejrůznější problémy s chováním motoru, například cukání v záběru a podobně), měli byste se mnohem spíše než na korekce směsi zaměřit na hodnotu tlaku v sání jako takovou. Což bohužel znamená vědět, jaká je u vašeho motoru hodnota očekávaná a normální a jaká už je mimo normální meze. A to jsou informace, které se často nezískávají zrovna snadno, bohužel.

A na co se zaměřit, pokud u motoru s MAP senzorem pozorujete chování korekcí směsi přesně takové, jaké bylo výše popsáno jako typické pro přisávání falešného vzduchu? Po mnoha hodinách marného prolézání motoru křížem krážem, bezpočtu dotazů na povolanější a neustálého všudypřítomného ujišťování, že to jsou naprosto typické příznaky přisávání falešného vzduchu, nic jiného, vám můžu poradit přinejmenším jednu věc, kterou by mohlo stát za to zkontrolovat – totiž samotný MAP senzor. Nemusí být od věci si ověřit, zda hodnoty, které udává, jsou skutečně správné. Dá se to ověřit více způsoby, já se s ohledem na příšerně nepraktické umístění MAP senzoru na motoru v našem autě rozhodl připojit k sání klasický manometr a porovnat na něm odečtené hodnoty s hodnotami, které udával MAP senzor (tady pozor na to, že klasický manometr bude měřit hodnoty vztažené k aktuálnímu tlaku vzduchu na daném místě, zatímco MAP senzor měří tlak absolutní, takže je potřeba provést patřičnou korekci hodnot, které na manometru odečítáte – a nezapomenout na to, že hodnoty atmosférického tlaku, které lze získat z meteorologických stanic, jsou obvykle přepočtené na hladinu moře a je tedy potřeba z nich zpětně vypočítat skutečnou hodnotu atmosférického tlaku v daném místě). A díky tomu se mi celý ten oříšek konečně podařilo po velmi dlouhé době a nemalém úsilí rozlousknout. MAP senzor totiž měřil chybně, a chyba jeho měření byla ještě navíc nelineární. Nejednalo se o chybu natolik výraznou, aby ji řídící jednotka vyhodnotila jako jednoznačně mimo očekávané rozmezí hodnot a vyhodila tedy chybu MAP senzoru (i když se zřejmě pohybovala dost na hraně), a nebyla dokonce ani taková, aby letmým pohledem na hodnoty tlaku v sání bylo jasné, že s MAP senzorem je něco v nepořádku. Jen zkrátka o několik kPa podměřoval – při plně otevřené klapce a tedy hodnotách víceméně atmosférického tlaku udával hodnoty jen asi o 1.5 kPa nižší, než byly správné (což jsou hodnoty, které jsou plně v toleranci přesnosti daného snímače), a jak tlak v sání klesal (tzn. čím nižší otáčky motoru), tím tahle chyba stoupala, až se nakonec na volnoběhu a při brždění motorem (kdy je tlak v sání nejnižší) pohybovala zhruba někde mezi 4-5 kPa. A čím nižší tlak na MAP senzoru řídící jednotka vidí, tím chudší připravuje směs. Takže na volnoběh připravovala poměrně hodně chudou směs, která následně vyžadovala vysoké pozitivní korekce bohatosti, a jak stoupaly otáčky, klesala chyba měření MAP senzoru, s ní klesala i odchylka počáteční bohatosti směsi od ideálu a tím pochopitelně klesaly i korekce bohatosti směsi, které následně musela řídící jednotka aplikovat, aby směs dostala do normálu. Jinými slovy – vše se navenek projevovalo přesně tak, jako se na motoru s MAF senzorem projevuje přisávání falešného vzduchu. Jen příčina byla docela jiná, protože se jednalo o motor, jehož řízení funguje na odlišném principu…

Co si z toho všeho odnést?

Měl-li bych shrnout, co bych rád, aby si z tohoto textu (nad rámec – jak doufám – bližšího seznámení s fungováním řízení chodu benzínového motoru se vstřikováním) potenciální čtenář odnesl, pak je to v první řadě věc, kterou zdůrazňuji vždy a za všech okolností, kdykoliv narazím na někoho, kdo si stěžuje na špatný chod motoru:

Pokud základní vizuální kontrola motoru neodhalila žádný evidentní problém, připojte si diagnostiku (opravdu nemůžu zdůraznit dostatečně, jak významná a současně snadno dostupná věc to v dnešní době je pro kohokoliv, kdo chce o svém autě vědět trochu víc než jen kam se leje benzín a kde jsou pedály) a podívejte se samozřejmě jednak na to, zda řídící jednotka nehlásí nějaké chyby (pokud ano, nemažte je, dokud si nebudete naprosto stoprocentně jisti, že problém byl odstraněn!), a hned poté se podívejte na chování korekcí směsi vašeho (zahřátého) motoru v naznačených otáčkách (volnoběh, 1500-2000, 3000) a také na chování lambda sond, zejména těch před katalyzátorem. Jedná se o naprosto nedocenitelná data, která vám toho dokáží o chodu vašeho motoru a jeho potenciálních problémech prozradit opravdu hodně. Dost možná se jedná o vůbec nejcennější informace, jaké z diagnostiky při hledání příčin špatného chodu motoru můžete získat.

Jen poté při jejich interpretaci nesmíte zapomínat na to, že je potřeba je vnímat v patřičném kontextu (tedy například i v kontextu toho, jakým způsobem váš motor detekuje množství vzduchu v sání). A také bohužel na to, že ne všechny informace, na které narazíte, musejí být nutně správné, i když je třeba všichni opakují stokrát, a že dokonce i velmi zkušení odborníci se mohou mýlit nebo některé velmi podstatné skutečnosti zcela opomenout.