Nors elektromobilių revoliucija nenumaldomai žengia į priekį, taupūs vidaus degimo varikliai dar ilgus metus turės vietą būsimose jėgos pavarose – kaip vienintelis galios šaltinis arba kaip elektrinės pavaros nuvažiuojamo atstumo ilgintuvas. Iššūkis išspausti kiekvieną paskutinį energijos lašą iš kiekvieno degalų galono kelia tiek inžineriją, tiek variklio valdymą į naują lygį.
Tokią inžinerinę techniką galite pamatyti čia. Šioje praktinėje analizėje aprašysiu diagnostikos metodus, taikomus susidūrus su degimo praleidimų simptomu šalto užvedimo metu varikliuose, kuriuose naudojama TwinAir technologija.
Kliento aprašymas
Klientas pranešė apie stiprią variklio vibraciją užvedant šaltą variklį. Vibraciją lydėjo degalų kvapas iš išmetimo sistemos, o prietaisų skydelyje užsidegdavo variklio įspėjamoji lemputė (MIL).
Techninis aprašymas
Kliento skundo patvirtinimas yra esminis diagnostikos proceso žingsnis, tačiau neretai tai būna daug laiko atimanti ir nesėkminga užduotis. Šįkart kliento skundas pasitvirtino tarsi pagal užsakymą ir mes greitai nustatėme, kad šaltas variklis praleidžia degimą. Tai paaiškina vibraciją, degalų kvapą ir užsidegusią MIL lemputę.
Laisvai pasukus variklio sūkius, variklis pradėdavo veikti tolygiai, o grįžus į tuščiąją eigą degimo praleidimai sumažėdavo. Verta paminėti, kad nagrinėjamas automobilis buvo su 2 cilindrų varikliu, todėl vieno cilindro praradimas turėjo itin neigiamą poveikį variklio vibracijai ir našumui.
Toliau pateiktame vaizdo įraše šalto užvedimo metu degimo praleidimo būklė fiksuojama NVH pagalba – pradinio užvedimo metu gavome aiškią E0.5 variklio vibracijos eilę. Atkreipkite dėmesį, kad 2 cilindrų variklyje degimo įvykis vyksta kiekvieną alkūninio veleno apsisukimą, todėl degimo praleidimas sukelia vieną trikdį kas du alkūninio veleno apsisukimus (1 trikdis / 2 alkūninio veleno apsisukimai = E0.5).
Štai šalto užvedimo vaizdo įrašas:
Daugiau informacijos apie degimo praleidimų aptikimą su PicoDiagnostics NVH rasite šiame forumo įraše.
Diagnostika
Patvirtinę kliento skundą, patikrinome automobilio identifikacinį numerį ir specifikaciją. Automobilio specifikacijos patvirtinimas diagnostikoje yra itin svarbus, nes klientai dažnai susigundo automobilį modifikuoti madingais priedais, kuriems trūksta esminės kokybės kontrolės ir inžinerijos, numatytos tam automobiliui. Klientas patvirtino, kad tokių priedų nebuvo sumontuota.
Kad atskirtume faktus nuo pramanų, pokalbis su klientu vyksta pagal toliau pateiktą keturių „nukreiptų“ atvirų klausimų principą:
- Kiek laiko problema pastebima?
Periodiškai 3 mėnesius.
- Kada pirmą kartą pastebėjote problemą?
Žiemos mėnesiais (šaltu oru).
- Ar automobiliui neseniai buvo atlikta kokių nors darbų?
Ką tik buvo pakeista variklio alyva ir filtras, nes prietaisų skydelyje užsidegė žemo alyvos lygio įspėjamoji lemputė. (Tai nebuvo patvirtinta.)
Toliau apklausus klientą paaiškėjo, kad ankstesnis alyvos keitimas buvo atliktas prieš 3 metus, nes automobiliu nuvažiuojama tik apie 3000 mylių per metus.
- Kada patiriate problemą?
Kai automobilis ilgai stovi ir tik užvedant šaltą variklį.
Remdamasis atsakymais jau galvojau, kad tai mechaninis gedimas, tačiau nenorėjau nieko spėlioti!
Pirminė apžiūra patvirtino, kad nėra skysčių nuotėkių, nėra matomų žarnų, jungčių, laidų pynių pažeidimų ar mūsų mėgstamiausio radinio – avarijos remonto pėdsakų.
Nuskaičius visus automobilio valdymo blokus, buvo rasti keli gedimo kodai:
IAW 8GSF CAN
P0301 Degimo praleidimo aptikimas, 1 cilindras: per aukšta temperatūra
P0300 Degimo praleidimo aptikimas: per aukšta temperatūra
P1061 Įsiurbimo vožtuvo kėlimo solenoidinis vožtuvas, vožtuvo valdymas, 1 cilindras: komponentas stringa
Garso / telematikos sistema 4.0.2: U0019 CAN duomenų magistralė B, CAN magistralė išjungta
Centrinė elektronika CE 4.1: B10AA Konfigūracija, vidinis gedimas
Apibendrinant automobilio nuskaitymą – šiandien vyrauja 1 cilindro degimo praleidimo kodai.
Prieš imantis darbo svarbu žengti žingsnį atgal ir patikrinti techninius biuletenius (atšaukimus, kampanijas ir pan.). Kintamo vožtuvų kėlimo valdymo sistemos (TwinAir vykdiklio) veikimui yra išvardyta daugybė „žinomų gedimų“, kurie daugiausia susiję su hidraulinėmis funkcijomis.
Tarp jų:
- Netinkamas variklio alyvos klampumas
- Variklio alyvos užterštumas
- Linijinio alyvos filtro susiaurėjimas
- TwinAir vykdiklio barškesys (įkaitus, esant nepastoviai tuščiajai eigai)
Oho! Ne taip dažnai pasitaiko, kad gedimo kodai, simptomai ir „žinomi gedimai“ rodytų į vieną komponentą. Žinoma, kiltų pagunda pakeisti TwinAir vykdiklį kartu su variklio alyva ir filtru bei tikėtis geriausio, tačiau kam tai daryti, jei turime priemones visa tai įrodyti prieš pradedant keisti detales? TwinAir vykdiklio mazgo keitimas reiškia įsipareigojimą pirkti brangų komponentą (mažiausiai 750 £), kuris gali būti ir nesugedęs! Prisiminkite: turime šalto variklio degimo praleidimą, o tai gali būti ir uždegimo ritės ar uždegimo žvakės gedimas!
Galimos priežastys
- Uždegimo sistema
- Degalų sistema
- Variklio tepimo sistema
- Variklio mechaninio valdymo sistema
Veiksmų planas
Veiksmų planą daugiausia lėmė prieinamumas, tikimybė ir kaina. Remiantis nuskaitytais duomenimis, turėjome du variklio gedimo kodus, susijusius su degimo praleidimu, ir vieną gedimo kodą, susijusį su komponentu, galinčiu sukelti degimo praleidimą (TwinAir vykdiklis: komponentas stringa).
Todėl veiksmų planas buvo sutelktas į variklio valdymą:
- 8 kanalų osciloskopu atlikti kelių jutiklių ir vykdiklių matavimus pradinėje šalto užvedimo fazėje. Tai leistų vienu įrašu atmesti keletą komponentų.
Pastaba: praėjus pirmosioms 10 sekundžių nuo šalto variklio užvedimo, gedimas dingdavo ir automobilį reikėdavo vėl visiškai atvėsinti. Būtent čia aštuoni kanalai gali pagreitinti diagnostikos procesą, atsižvelgiant į tokio simptomo pobūdį.
Apibendrinant:
- Variklio vibracija užvedant šaltą variklį
- Šaltas variklis praleidžia degimą (įšilus arba viršijus tuščiosios eigos sūkius pagerėja)
- Dega variklio valdymo lemputė
- Šalto užvedimo metu girdimas variklio barškesys (įšilus pagerėja)
Toliau pateiktoje ekrano nuotraukoje matome pradinį mūsų Fiat 500 šaltą užvedimą, kai stebime šiuos signalus:
A kan.: alkūninio veleno jutiklis (variklio pagreičiui gauti matematiniu būdu)
B kan.: išmetamųjų dujų pulsacijos (degimo pasekmės impulsams fiksuoti)
C kan.: įsiurbimo kolektoriaus slėgis (naudojant WPS500 slėgio keitiklį)
D kan.: 1 cilindro įsiurbimo vožtuvo vykdiklis
E kan.: 2 cilindro įsiurbimo vožtuvo vykdiklis
F kan.: 1 cilindro uždegimo ritės pirminė srovė
G kan.: MAF jutiklis (oro srauto matuoklis)
Iškart pastebėjome keletą nerimą keliančių dalykų ir galėjome atmesti kelis kitus kintamuosius.
Pradėkime nuo alkūninio veleno matematinio kanalo: nebuvo jokių abejonių, kad po 1 cilindro uždegimo įvykio alkūninis velenas neįsibėgėdavo, tačiau po 2 cilindro uždegimo įvykio alkūninis velenas įsibėgėdavo. (Degimo praleidimą patvirtinome.)
Iš C kanalo matėme, kad 1 cilindro įsiurbimo trauka (matuojama įsiurbimo kolektoriuje) buvo nepakankama, palyginti su 2 cilindro trauka.
D ir F kanalai atskleidė atitinkamai 1 cilindro įsiurbimo vožtuvo vykdiklio ir pirminės uždegimo grandinės srovę.
Toliau pateikta ekrano nuotrauka iliustruoja, kaip šis variklis galiausiai imdavo tvarkingai veikti abiem cilindrais, kai įšildavo. Pastaba: G kanalas buvo perjungtas matuoti 2 cilindro uždegimo ritės pirminę srovę.
Taigi, įvertinkime, ką patvirtinome ir kaip toliau elgtis:
- 1 cilindras praleidinėjo degimą šaltas, kaip ir rodė mūsų gedimo kodai.
- 1 cilindras įsiurbdavo nepakankamai oro iš įsiurbimo kolektoriaus, todėl rezultatas galėjo būti tik nepilnas degimas.
- 1 cilindro įsiurbimo vožtuvo vykdikliu tekėjo srovė – tai rodė būseną „darbas atliktas“.
- 1 cilindro uždegimo ritės pirminė srovė rodė, kad pirminis uždegimas tvarkingas. Tačiau tai nepatvirtino, kad degimo kameroje yra tinkamas antrinis uždegimas.
Remdamasis pirmiau pateiktu vertinimu, dariau prielaidą, kad antrinio uždegimo matavimas nieko neatskleistų apie sumažėjusią 1 cilindro įsiurbimo trauką (mūsų pagrindinį įtariamąjį), todėl geriausia išeitis atrodė šalto užvedimo metu prie 1 cilindro prijungti slėgio keitiklį.
Rezultatai buvo lygiai tokie, kokių ir tikėjausi:
Trumpalaikis įsiurbimo vožtuvo neatsidarymas iki galo lėmė mažą kompresiją, sumažėjusią įsiurbimo trauką (įsiurbimo kolektoriuje) ir, žinoma, silpną degimą.
Atidžiau išnagrinėjus keturtaktį ciklą gedimo metu, paaiškėjo, kokį dramatišką poveikį didžiausiam suspaudimui turėjo sumažėjęs oro įsiurbimas (įsiurbimo trauka) dėl trumpos įsiurbimo vožtuvo atidarymo trukmės. Atkreipkite dėmesį į padidėjusį gylį ir prailgintą įsiurbimo „kišenę“, būdingą apribotam įsiurbimui.
Toliau pateiktame įraše įsiurbimo vožtuvo atidarymo trukmė kitame įsiurbimo takte iškart buvo padidinta, siekiant stabilizuoti kompresiją. Poveikis įsiurbimo „kišenei“ patvirtina, kad tolesnio įsiurbimo takto metu įsiurbimo vožtuvas iš tiesų atsidarė.
Žiūrint į pirmiau pateiktas signalų formas, mane stebina, kaip Fiat sugebėjo be galo lanksčiai valdyti keturtaktį ciklą, kad visame variklio sūkių ir apkrovų diapazone būtų pasiektos puikios degalų sąnaudos ir emisijos. Pažvelkime atidžiau į IVO (įsiurbimo vožtuvo atidarymo) įvykį: tradiciškai šis vožtuvas atidaromas maždaug 355° po suspaudimo VMT, kad būtų skatinamas vidinis dujų išplovimas ir EGR (jei leidžia temperatūra), tačiau Fiat IVO įvykis vykdavo ties 456° po suspaudimo VMT (įsiurbimo takto viduryje 360°–540°) ir vožtuvas užsidarydavo ties 614° po suspaudimo VMT, o tai jau 74° į tolesnį suspaudimo taktą! Taip mažinami pumpavimo nuostoliai, tačiau vis tiek pasiekiamas 12,6 bar didžiausias slėgis vos per 106° alkūninio veleno pasisukimo!
Taigi, ar remiantis visais pirmiau atliktais matavimais padarėme pakankamai, kad įrodytume, jog tam tikromis darbo sąlygomis mūsų įsiurbimo vožtuvas neatsidaro iki galo? Manau, kad nustatėme degimo praleidimo priežastį, bet ne tai, kodėl ji atsirado. Žinojome, kad gedimo metu įsiurbimo vožtuvo vykdiklis naudojo srovę, todėl turėjome daryti prielaidą, kad vykdiklio ir PCM / valdiklio pusėje būsena „darbas atliktas“. Vadinasi, klausimas toks: kas dar galėtų lemti, kad įsiurbimo vožtuvas neatsidaro, kai PCM duoda komandą?
- Mechaninis įsiurbimo vožtuvo stringimas: tikrintina ardant variklį
- Netinkamas variklio alyvos slėgis: būtina išmatuoti.
- Netinkamas variklio alyvos klampumas: neseniai atliktas alyvos keitimas patvirtino teisingą klampumą
- Variklio alyvos užterštumas / susiaurėjimas: neseniai pakeistas alyvos filtras ir įsiurbimo vožtuvo vykdiklio linijinio filtro apžiūra patvirtino, kad užterštumo nėra
Atsižvelgiant į šią galimų priežasčių santrauką ir kliento pastabą apie žemo alyvos lygio įspėjimą (kuris galėjo būti ir alyvos slėgio įspėjimas), vienintelis logiškas žingsnis buvo išmatuoti alyvos slėgį su WPS500X, naudojant mūsų Sykes Pickavant adapterius. Įsitikinę, kad alyvos slėgis teisingas, liktume prie sugedusio įsiurbimo vožtuvo vykdiklio mazgo arba stringančio įsiurbimo vožtuvo.
Rezultatai
Toliau pateiktoje ekrano nuotraukoje matomos alyvos slėgio vertės pradinio šalto užvedimo metu ir po jo einančio įšilimo ciklo stovint nuo 13 °C iki 63 °C (cilindrų galvutės temperatūra). Atkreipkite dėmesį į momentinį alyvos slėgio pakilimą, reaguojant į WOT (droselio atidarymo iki galo) veiksmus.
Pirmiau gautos vertės ir greitas pakilimo laikas patvirtina alyvos slėgį be apkrovos. Bet kaip yra ilgo bandomojo važiavimo metu?
Toliau pateiktoje ekrano nuotraukoje matomas alyvos slėgis, išmatuotas kelionėje iš Harlow (Eseksas) į Pico UK Sent Neotse! Šioje kelionėje buvo daugybė apkrovos sąlygų – nuo greitkelio didelio greičio iki „stop / start“ kamščių ir visko, kas tarp jų. Mažiausias užfiksuotas alyvos slėgis buvo 1,112 bar, neskaitant variklio išjungimo kamštyje atvejų. Šių duomenų man pakako įsitikinti, kad alyvos slėgio problemos, kurią leido nuspėti kliento pasakojimas, nėra.
Apibendrinant:
- Mūsų 1 cilindro įsiurbimo vožtuvas su pertrūkiais neatsidarydavo iki galo.
- PCM įsiurbimo vožtuvo vykdiklio valdymas buvo teisingas, o gedimo metu srovė tekėjo
- Variklio alyvos kokybė ir slėgis patvirtinti kaip teisingi
Nuėmėme įsiurbimo vožtuvo vykdiklį (TwinAir vykdiklį) ir apžiūrėjome įsiurbimo vožtuvus dėl „mechaninio“ stringimo / veikimo. Kaip matote žemiau, ant vožtuvų nebuvo nuodegų ar bet kokių nuosėdų, kurios galėtų patekti tarp vožtuvo koto ir kreipiančiosios. Fiziškai spaudžiant įsiurbimo vožtuvus žemyn (atidarant) buvo patvirtinta, kad jie tinkamai ir sklandžiai užsidaro be jokių kliūčių ar judesio apribojimų. Toliau apžiūrėjus cilindrų galvutę ir vožtuvų mechanizmą, patvirtinta pakankama tepimo alyva ir jokių vožtuvų spyruoklių pažeidimų.
Pakeitėme įsiurbimo vožtuvo vykdiklį (TwinAir vykdiklį) ir surinkome variklį, kad galėtume atlikti matavimus po remonto šalto užvedimo metu.
Remonto patvirtinimas
Pirmiau pateiktoje ekrano nuotraukoje matote pirmojo šalto užvedimo rezultatus pakeitus TwinAir vykdiklį. Po pradinio užvedimo matėme, kad įsiurbimo kolektoriaus slėgio signalo forma atgavo stabilumą – įsiurbimo pulsacijos tapo tolygios.
Norėjau atkreipti dėmesį į variklio sūkių signalą ties 2705 ms, nes pradinio užvedimo metu pastebėjau, kad variklis akimirkai praleido degimą! (Tai vienas iš tų momentų, kai širdis nusirita į kulnus ir pagalvoji: „Ar tik nesuklydau diagnozuodamas?“) Atidžiau išnagrinėjus įsiurbimo kolektoriaus slėgio signalo formą, paaiškėjo, kad įsiurbimo trauka trumpalaikio praleidimo metu buvo stabili ir lygi gretimoms pulsacijoms. Labiausiai tikėtinas paaiškinimas – degalų linijų išvalymas po užvedimo arba tiesiog vienkartinė degimo anomalija varikliui „nusistovint“ po remonto. Analizės po remonto grožis tas, kad ji ne tik patvirtina remontą, bet ir nuramina, kai įvyksta tokie trumpalaikiai reiškiniai. (Šis trumpalaikis įvykis nebuvo susijęs su maža kompresija.)
Kitu bandymu buvo užfiksuotas laisvas variklio sūkių didinimas netrukus po užvedimo, nes degimo praleidimai gali būti ryškesni, kai variklis šaltas ir apkrautas.
Variklis veikė nepriekaištingai, bet vis dėlto pateikė man dar vieną netikėtumą, kurio anksčiau nebuvau matęs!
Dešinėje esantis osciloskopo vaizdas išryškino valdomą įsiurbimo vožtuvo režimą, vadinamą „multi-lift“ (daugkartiniu kėlimu), esant mažai apkrovai – jis leidžia optimizuoti degimą tokiomis važiavimo sąlygomis. Atkreipkite dėmesį, kaip įsiurbimo vožtuvas iš pradžių atsidaro ties įprastesniu 354° alkūninio veleno kampu po suspaudimo VMT, tačiau užsidaro įsiurbimo takto viduryje (360°–540°), kad vėl atsidarytų maždaug ties 540° po suspaudimo VMT! Argi ne nuostabu? Taip pat atkreipkite dėmesį, kokį poveikį tai turėjo įsiurbimo kolektoriaus pulsacijoms.
Visų sumontuotų detalių sąrašas
- TwinAir vykdiklis (įsiurbimo vožtuvo vykdiklio mazgas).
Papildomos pastabos
Apibendrinant:
Skaitant šią praktinę analizę, kliento nusiskundimų ir gedimo kodų aprašymų derinys vertė mane galvoti apie pačius juodžiausius scenarijus šiam automobiliui!
- Klientas buvo užsiminęs apie kažkokį alyvos slėgio / lygio įspėjimą, tačiau tai niekada nebuvo patvirtinta.
- Priežiūros (tepimo aptarnavimo) trūkumas taip pat kėlė abejonių, atsižvelgiant į gedimo pobūdį (elektrohidraulinis vožtuvų mechanizmas).
- Gedimo kodai užsiminė apie per aukštą 1 cilindro temperatūrą, todėl sudėjus šiuos tris simptomus kartu, būtų galima atleisti už prielaidą, kad šiam varikliui viskas baigta. (Jokių perkaitimo požymių taip ir nebuvo rasta.)
Atsižvelgus į visa tai, nuoseklus kiekvieno kliento nusiskundimo ir gedimo kodo aprašymo diagnozavimas leidžia atskirti faktus nuo pramanų ir pristatyti suremontuotą automobilį visiškai pasitikint savimi.
Dar kartą dėkoju, kad skyrėte laiko perskaityti ir peržiūrėti šią analizę – nuoširdžiai tikiuosi, kad ji pravers.
Straipsnis išverstas iš Pico Technology bibliotekos su gamintojo leidimu. Originalas: picoauto.com. PicoScope įrangą rasite mūsų kataloge.