Coraz częściej źródłem problemu stają się niespójne dane wymieniane pomiędzy sterownikami lub nieprawidłowości wynikające z logiki działania oprogramowania sterującego. Dobrym przykładem jest przypadek Jeepa Renegade z 2015 roku wyposażonego w silnik 1.4 MultiAir Turbo o mocy 170 KM, automatyczną skrzynię biegów ZF 9HP oraz napęd na cztery koła.

Właściciel pojazdu zgłaszał sporadyczne problemy występujące podczas rozruchu częściowo rozgrzanego silnika. Po uruchomieniu zimnego silnika i przejechaniu kilku kilometrów samochód zachowywał się prawidłowo. Problem pojawiał się dopiero po krótkim postoju i ponownym uruchomieniu jednostki napędowej. Silnik uruchamiał się z opóźnieniem, przez kilka sekund pracował nierówno, sprawiając wrażenie pracy na dwóch, trzech cylindrach, a następnie zapalała się kontrolka Check Engine. Po kolejnym uruchomieniu objaw ustępował samoistnie i kontrolka gasła.

Największą trudnością był sporadyczny charakter usterki. Problem występował czasami raz na kilka tygodni, a nawet raz na kilka miesięcy. Podczas pobytu pojazdu w warsztacie nie udało się odtworzyć objawu.

Objawy mogły wskazywać na wiele potencjalnych przyczyn. W silnikach MultiAir naturalnym kierunkiem diagnostyki są problemy związane z układem sterowania zaworami, ciśnieniem oleju, układem zapłonowym lub układem paliwowym.

Rozpoczęto więc od wykluczenia najbardziej prawdopodobnych przyczyn. Sprawdzono historię serwisową Jeep’a, wykonano kontrolę układu ładowania oraz przeprowadzono pomiary: ciśnienia paliwa i ciśnienia oleju silnikowego. W przypadku jednostki MultiAir parametry te mają szczególne znaczenie, ponieważ ciśnienie oleju ma duży wpływ w procesie sterowania zaworami dolotowymi. Przeprowadzone pomiary nie wykazały nieprawidłowości. Nie stwierdzono problemów z układem zapłonowym, układem paliwowym, układem smarowania ani zasilaniem elektrycznym pojazdu.

Podczas odczytu pamięci usterek uwagę zwrócił kod U0401 (zdjęcie 1) zapisany w kilku innych sterownikach pojazdu.

Kod występował między innymi w:
• sterowniku automatycznej skrzyni biegów ZF 9HP,
• sterowniku napędu 4×4,
• sterowniku elektrycznego wspomagania kierownicy.

Warto wyjaśnić że kod U0401 nie oznacza utraty komunikacji pomiędzy sterownikami. Nie wskazuje również na uszkodzenie magistrali CAN. Dotyczy on problemu odebrania danych, które zostały uznane przez sterownik odbierający za niewiarygodne lub niespójne. Oznacza to, że komunikacja pomiędzy sterownikami działa prawidłowo, natomiast jeden lub kilka sterowników odbiera informacje, które są interpretowane jako niewiarygodne lub niespójne z innymi danymi dostępnymi w systemie. Aby lepiej zrozumieć ten mechanizm, warto przeanalizować rysunek 2.

Przedstawiono na nim przykład wymiany danych pomiędzy sterownikiem silnika, sterownikiem ESP/ABS oraz zestawem wskaźników. Symbol „N” oznacza informację dotyczącą prędkości obrotowej kół przekazywaną do sterownika ESP/ABS. Po analizie tych danych sterownik ESP/ABS może wygenerować żądanie ograniczenia momentu obrotowego oznaczone symbolem „Nm”, które następnie przesyłane jest do sterownika silnika.

Przykład ten pokazuje, że współczesne sterowniki wymieniają pomiędzy sobą konkretne informacje dotyczące stanu pracy pojazdu. Jeżeli jedna z tych informacji zostanie uznana za nielogiczną lub niespójną, sterownik może zapisać kod usterki mimo prawidłowo działającej komunikacji CAN.

W opisywanym przypadku komunikacja pomiędzy sterownikami przebiegała prawidłowo. Kody U0401 sugerowały natomiast, że część informacji odbieranych ze sterownika silnika mogła być interpretowana przez pozostałe sterowniki jako niewiarygodna.

Skoro kilka niezależnych sterowników sygnalizowało problem z danymi pochodzącymi ze sterownika silnika, dalszą diagnostykę ukierunkowano na analizę parametrów rzeczywistych. Na tym etapie bardzo pomocny okazał się tester diagnostyczny mega macs X firmy HELLA Gutmann.

Oprócz klasycznego odczytu parametrów rzeczywistych urządzenie umożliwia ich jednoczesną prezentację w formie wykresów. W praktyce oznacza to możliwość obserwacji wzajemnych zależności pomiędzy wieloma parametrami pracy silnika bez konieczności analizowania pojedynczych wartości liczbowych.

Z punktu widzenia diagnosty jest to bardzo istotna funkcja. Analiza szybko zmieniających się parametrów wyłącznie w postaci danych liczbowych bywa czasochłonna i nie zawsze pozwala dostatecznie wychwycić występujące zależności. Poszczególne wartości mogą być do siebie zbliżone, zmieniać się dynamicznie lub występować jedynie chwilowo. W takiej sytuacji znacznie łatwiej ocenić ich wzajemną korelację na podstawie przebiegów graficznych.

Jeżeli dwa parametry powinny pozostawać ze sobą w określonej zależności, ich wykresy zwykle wykazują podobny przebieg oraz proporcjonalne zmiany wartości. Każda wyraźna rozbieżność staje się natomiast widoczna praktycznie natychmiast.

Właśnie w ten sposób zwrócono uwagę na zależność pomiędzy parametrem „wymagane obroty silnika” oraz parametrem „rzeczywiste obroty silnika” (zdjęcie 3). Już pobieżna analiza wykresów wskazywała, że parametry te nie zachowują się zgodnie z oczekiwaną logiką działania sterownika. Możliwość graficznego zestawienia parametrów pozwoliła bardzo szybko zawęzić obszar dalszych poszukiwań.

Po dokładniejszej analizie okazało się że przy rzeczywistej prędkości obrotowej przekraczającej 3000 obr/min parametr wymaganych obrotów nadal wskazywał wartość zbliżoną do biegu jałowego czyli 770 obr/min. Taka zależność była trudna do wyjaśnienia z punktu widzenia strategii sterowania pracą silnika i stanowiła jeden z głównych argumentów przemawiających za dalszą analizą oprogramowania sterownika.

Tak znaczące rozbieżności trudno było uznać za zgodne ze strategią sterowania pracą silnika. Podobną zależność zaobserwowano również podczas analizy parametrów związanych z regulacją ciśnienia doładowania (zdjęcie 4).

Przed aktualizacją oprogramowania występowały wyraźne rozbieżności pomiędzy parametrem zadanego ciśnienia doładowania a parametrem rzeczywistego ciśnienia doładowania. Co istotne, różnice dotyczyły nie tylko samych wartości liczbowych, ale również przebiegu kształtu wykresów prezentowanych przez tester diagnostyczny. Po aktualizacji oprogramowania parametry te zaczęły być znacznie bardziej zbliżone (zdjęcie 5), a obserwowane wcześniej anomalie nie występowały już podczas odczytu wartości bieżących.

Analizowane parametry wykazywały niespójność pomiędzy rzeczywistym stanem pracy silnika a wartościami rejestrowanymi przez sterownik. Jednocześnie w kilku niezależnych sterownikach pojazdu zapisywany był kod U0401 oznaczający odebranie danych uznanych za niewiarygodne.

Nie można było jednoznacznie stwierdzić, czy źródłem problemu były same dane wymieniane pomiędzy sterownikami, czy też sposób ich interpretacji przez oprogramowanie poszczególnych sterowników. Zestawienie wszystkich obserwacji pozwalało jednak przypuszczać, że występująca niespójność mogła mieć związek z zapisywaniem kodów U0401 w innych sterownikach pojazdu.

Nie oznaczało to jeszcze uszkodzenia sterownika silnika jak i uszkodzenia magistrali CAN. Pozwalało jednak postawić hipotezę, że źródło problemu może znajdować się w strategii działania oprogramowania sterownika silnika.

Ze względu na brak możliwości odtworzenia usterki oraz braku potwierdzenia uszkodzeń mechanicznych podjęto decyzję o aktualizacji oprogramowania sterownika silnika.

Po wykonaniu aktualizacji zaobserwowano kilka istotnych zmian w zachowaniu analizowanych parametrów oraz w pracy pojazdu zgłaszanych przez użytkownika. Przede wszystkim podczas kolejnych odczytów pamięci diagnostycznej nie stwierdzono już obecności kodów U0401 zapisujących się wcześniej w sterowniku automatycznej skrzyni biegów ZF 9HP, sterowniku napędu 4×4 oraz sterowniku elektrycznego wspomagania kierownicy.

Równocześnie zmianie uległo zachowanie parametrów które wykazywały niespójność. Nie obserwowano już wcześniej występującej rozbieżności pomiędzy wymaganymi i rzeczywistymi parametrami dotyczącymi: obrotów silnika jak i ciśnienia doładowania która stanowiła jeden z głównych tropów diagnostycznych. W trakcie pierwszego okresu eksploatacji po aktualizacji właściciel pojazdu nie zaobserwował ponownego wystąpienia zgłaszanego wcześniej problemu. Ze względu na sporadyczny charakter usterki nie pozwala to jeszcze jednoznacznie stwierdzić, czy przyczyna została całkowicie usunięta, jednak użytkownik zwrócił uwagę na kilka zmian w zachowaniu pojazdu.

Według jego obserwacji silnik uruchamia się obecnie płynniej niż przed wykonaniem aktualizacji. Właściciel zauważył również poprawę komfortu pracy automatycznej skrzyni biegów ZF 9HP. Wcześniej podczas zmiany niektórych przełożeń sporadycznie odczuwalne były niewielkie szarpnięcia, które po aktualizacji nie występują.

Są to obserwacje użytkownika pojazdu, jednak pozostają one zgodne z wcześniej zaobserwowanymi zmianami dotyczącymi parametrów pracy sterownika silnika oraz zanikiem kodów U0401 w pozostałych sterownikach pojazdu.

Należy jednak podkreślić, że sporadyczny charakter usterki nie pozwala obecnie jednoznacznie stwierdzić, czy aktualizacja oprogramowania definitywnie usunęła przyczynę problemu. Samochód został przekazany klientowi do dalszej eksploatacji, a ostateczna ocena skuteczności przeprowadzonej operacji będzie możliwa dopiero po dłuższym okresie obserwacji.

Już na obecnym etapie można jednak stwierdzić, że aktualizacja doprowadziła do usunięcia wcześniej obserwowanych nieprawidłowości związanych z rejestrowanymi parametrami pracy sterownika oraz wyeliminowała zapis kodów U0401 w pozostałych sterownikach pojazdu.

Przypadek ten pokazuje, jak bardzo zmienia się współczesna diagnostyka. W wielu sytuacjach problem nie wynika z uszkodzenia podzespołu, lecz z nieprawidłowej interpretacji danych przez sterowniki lub niespójności parametrów rejestrowanych przez oprogramowanie sterujące. W opisywanym przypadku analiza parametrów rzeczywistych pozwoliła uniknąć potencjalnej kosztownej i niepotrzebnej wymiany elementów układu MultiAir, czy dalszych poszukiwań problemów w układzie smarowania.

To kolejny przykład pokazujący, że skuteczna diagnostyka coraz częściej wymaga nie tylko znajomości mechaniki pojazdu, ale również umiejętności analizy danych oraz zrozumienia strategii działania współczesnych sterowników.