Kliento aprašymas
Užsidegė variklio įspėjamoji lemputė, kartu atsirado stiprus galios trūkumas greitinant po pavaros perjungimo arba pajudant iš vietos (reiškinys stebimas maždaug 3 savaites).
Techninis aprašymas
Kliento pateiktas problemos aprašymas buvo tikslus – bandomojo važiavimo metu greitinant buvo akivaizdus ir staigus galios praradimas. Panašu, kad automobilis pereidavo į avarinį režimą (limp mode – kai ECU aptikęs gedimą apriboja našumą ir (arba) pavarų darbą), nes galia neatsistatydavo tol, kol nebūdavo išjungiamas ir vėl įjungiamas degimas. Iš naujo paleidus variklį, visa galia atsistatydavo, o variklio įspėjamoji lemputė užgesdavo iki tol, kol bandydavai greitinti – tada minėtas simptomas grįždavo.
Diagnostika
Kliento apklausa atskleidė informacijos apie automobilį. Automobilis turėjo pilną aptarnavimo istoriją, jokių papildomų (aftermarket) priedų nebuvo įrengta. Neseniai taip pat buvo pakeistas EGR (išmetamųjų dujų recirkuliacijos) vožtuvas. Kliento nusiskundimas buvo patvirtintas, o automobilio identifikaciniai duomenys ir specifikacija – patikslinti.
Pirminė apžiūra atskleidė, kad turbokompresoriaus įsiurbimo vamzdis įtrūkęs. Matomos jungtys buvo tvirtos, matėsi naujo EGR vožtuvo montavimo pėdsakai ir taisyklingas laidyno nuvedimas (įtrūkusi turbokompresoriaus žarna buvo nedelsiant sutvarkyta, tačiau simptomui tai neturėjo įtakos).
Automobilio nuskaitymas patvirtino variklio gedimo kodus, rodančius grandinės klaidas tiek EGR vožtuvo, tiek turbokompresoriaus pripūtimo valdymo padėties jutiklio grandinėse.
Prieinami VM (automobilio gamintojo) techniniai duomenys nepatvirtino jokių neišspręstų problemų, susijusių su turbokompresoriaus pripūtimo valdymu, išskyrus daugybę forumo įrašų apie EGR vožtuvo ir turbinos pripūtimo valdymo vykdiklio gedimus. Nors visada gundo stipriai pasikliauti internetu ieškant krypties ar sprendimo, mes privalome gauti įrodymų, kad galėtume pagrįsti bet kokio komponento keitimą. Turėdami įrodymų, galime pateikti klientui – arba, jei taikytina, garantinei tarnybai – neginčijamus duomenis prieš remontą ir po jo.
Žinodami, kad EGR vožtuvas jau buvo sumontuotas, gedimo kodus išsaugojome ir ištrynėme, o tada stebėjome tiesioginius PCM duomenis, susijusius su turbokompresoriaus pripūtimo valdymu ir variklio sūkiais. Variklio sūkiai buvo laisvai keliami stovint, kad būtų galima stebėti pripūtimo valdymo vykdiklio trauklės (jungiančios vykdiklį su turbinos mentėmis) veikimą.
Toliau esančiame paveikslėlyje matomas momentas, kai PCM sustabdo pripūtimo valdymą prieš uždegdamas variklio įspėjamąją lemputę (grįžo tik gedimo kodas P132A). Šiuo momentu automobilis jau yra avariniame režime, kai turbinos mentės grąžinamos į ramybės padėtį ir vykdiklio trauklė daugiau nieko nedaro, kol degimas neišjungiamas ir vėl neįjungiamas, kaip minėta anksčiau.
Gamintojo pateiktas aprašymas ir veikimo principas buvo naudojami kaip nuoroda, siekiant nuodugniai suprasti komponentų funkcijas (šios žinios būtinos diagnozuojant bet kurią sistemą ir parodo nuolatinio tyrinėjimo bei mokymų poreikį). EGR gedimas šiame etape buvo atmestas remiantis tuo, kad pripūtimo valdymo gedimo kodas P132A pasirodydavo iškart, be EGR kodo P0405.
Galimos priežastys, remiantis simptomu ir aukščiau atliktais neintervenciniais vertinimais:
- Pripūtimo slėgio žarna arba tarpinio aušintuvo kontūras (išorinis nuotėkis) – patikrinta pirminės apžiūros metu
- EGR sistema (vidinis nuotėkis) – sumontuotas naujas EGR vožtuvas, gedimo kodas negrįžta
- Turbokompresoriaus pripūtimo valdymo vykdiklis – matėsi, kad vykdiklio trauklė veikia
- Pripūtimo valdymo padėties jutiklio grandinė (nuo PCM iki vykdiklio)
- PCM
Veiksmų planas remiasi pirminiu įvertinimu, patirtimi ir prieinamumu, todėl pripūtimo valdymo padėties jutiklio grandinės vientisumą reikėjo išmatuoti PicoScope.
Pripūtimo valdymo vykdiklis naudoja 5 kontaktų jungtį su keturiais laidais: du laidai tiekia maitinimą ir masę (žalias/oranžinis ir juodas/raudonas) vidiniam vykdiklio varikliui, o likę du laidai yra prijungti prie CAN tinklo (mėlynas/raudonas ir pilkas/raudonas).
Netikėta buvo tai, kad pripūtimo valdymo vykdiklio padėtis PCM perduodama per CAN tinklą, o ne taip, kaip aš maniau remdamasis gedimo kodu „turbinos pripūtimo valdymo padėties jutiklio grandinė“.
Tai paaiškina, kaip PCM sugebėjo pranešti apie „turbinos pripūtimo valdymo padėties jutiklio“ grandinės klaidą ir kartu pateikti tokią informaciją kaip kintamos geometrijos turbinos užpildos koeficientas (per diagnostikos skaitytuvo duomenis) vos iš dviejų laidų! Neabejoju, kad tarp pripūtimo valdymo vykdiklio ir PCM per CAN keičiamasi kur kas daugiau duomenų. Taigi nuo šiol mūsų diagnostika pasuka kita linkme.
Rezultatai
Pradėdami nuo paprasčiausių dalykų (niekada be reikalo nekomplikuok), PicoScope patikrinome vykdiklio variklio maitinimą ir masę – toliau esančiuose vaizduose išryškėjo kelios nerimą keliančios aplinkybės:
Vykdiklio variklio grandinėje esantis triukšmo kiekis ir veikimo metu matomas įtampos kritimas kėlė nerimą. Įtartinas buvo arba grandinės vientisumas, arba pats komponentas (vykdiklio variklis), nes vykdiklio variklio veikimo metu, atrodo, užfiksavome indukuotos įtampos smailes, viršijančias 11 V maitinimo pusėje ir 5 V masės pusėje. Tokie reiškiniai gali būti siejami su aukšto dažnio srovės komutavimu (pagalvok apie uždegimo ritę), kai srovės tekėjimas nutraukiamas ir dėl to akimirksniu sugriūva magnetinis laukas. Srovės replės čia atskleis, kokio pobūdžio srovė teka per vykdiklio variklį jo sukimosi (atlikto darbo) atžvilgiu. Toliau pateikta PicoScope registracija išryškina padriką srovės tekėjimą per vykdiklio variklį veikimo metu, kai aukšto dažnio srovės smailės siekia 11 A. Tai būtent tokios sąlygos, kurios sukelia mūsų pradinėje registracijoje matytą įtampos kritimą ir triukšmą (indukuotą įtampą).
Panašu, kad šiame etape turime pakankamai įrodymų, pateisinančių tolesnį turbinos pripūtimo valdymo vykdiklio tyrimą, bet kaip dėl CAN grandinės stabilumo iš vykdiklio pusės veikimo metu (prieš avarinį režimą)? To ignoruoti negalima!
CAN grandinę būtina patikrinti su PicoScope, kad įsitikintume taisyklinga CAN signalo forma ir patvirtintume, jog ryšys vyksta (pastaba: pirminio automobilio nuskaitymo metu jokių CAN kodų nerasta). Fizinis sluoksnis yra faktinis diferencinės įtampos signalas (CAN Hi minus CAN Lo [0–2 V]), kurį CAN tinklas naudoja nuosekliesiems duomenims perduoti.
Toliau pateikta osciloskopo kreivė patvirtina, kad CAN fizinis sluoksnis yra tvarkingas: stabili bazinė 2,5 V įtampa ir tinkami CAN Hi/Lo įtampų lygiai. Pridėję matematinį kanalą (B – A), galime pamatyti ir diferencinę įtampą, kurią naudoja tinkle esantys mazgai. Matematinis kanalas (B – A) padeda nuodugniai įvertinti CAN tinkle esančio triukšmo kiekį, nes atėmus CAN Hi iš CAN Lo bet koks triukšmas turėtų išnykti, jei jis abiejose grandinėse (CAN Hi ir CAN Lo) yra vienodas ir priešingos krypties.
Iš aukščiau pateiktos signalo formos matome, kad matematiniame kanale triukšmo vis dėlto yra – dėl papildomų smailių, esančių A kanale, bet nesančių B kanale. Tai ne automobilio gedimas, o veikiau mano matavimo klaida, nes matematinis kanalas B – A paprastai būna beveik idealus 0–2 V.
Matematinio kanalo B – A kūrimas
Kad sukurtum matematinį kanalą, spausk „Tools > Math Channels > Create > Next“. Formulės laukelyje įvesk lygtį „B – A“. Sek matematinio kanalo vedlio (Math Channel Wizard) žingsnius, pasirinkdamas savo kūrinio pavadinimą, spalvą ir skalę, o pabaigoje pažymėk langelį šalia savo „Math Channel B – A“ matematinių kanalų bibliotekoje (ji pasirodys, kai baigsi vedlį).
Įsitikinę, kad fizinis sluoksnis yra geros būklės, kaip galėtume patvirtinti, jog ryšys vyksta, ir – dar svarbiau – kad perduodamuose duomenyse nėra klaidų?
Naudodami PicoScope nuosekliojo dekodavimo funkciją, galime dekoduoti CAN signalą bet kurioje signalo formoje (įskaitant matematinį kanalą). Aš rinkčiausi matematinį kanalą, nes jame paprastai būna minimalus triukšmas, o būtent tokią signalo formą naudoja CAN tinkle esantys mazgai. Kad dekoduotum sukurtame matematiniame kanale esančius CAN duomenis, spausk „Tools > Serial Decoding > Create > CAN“. Pasirodys CAN konfigūracijos langelis, kuriame reikės nurodyti, kurį kanalą nori dekoduoti, taip pat įtampos slenksčius, triukšmo lygį (histerezę) ir tinklo spartą (Baud Rate). Naudok dešinėje esančiame paveikslėlyje pateiktus nustatymus, kad gautum pakankamai nuosekliojo dekodavimo duomenų.
Iš pateiktų dekoduotų duomenų galime patvirtinti, kad nė viename užfiksuotame CAN kadre klaidų nėra.
Nors dekoduotų duomenų negalime paversti prasmingomis reikšmėmis (tai gamintojo nuosavybinė informacija), galime patvirtinti, kad ryšys vyksta, kad fizinio sluoksnio sandara teisinga (gera signalo formos struktūra) ir kad dekoduotuose duomenyse klaidų nėra (klaidos CAN kadruose būtų paryškintos raudonai).
Prie šių faktų pridėję tai, kad nėra jokių CAN ryšio klaidos kodų („U“ kodų), galime daryti išvadą, jog pripūtimo valdymo vykdiklis CAN tinklo požiūriu veikia tinkamai. Netgi tiek, kad diagnostikos skaitytuvui pateikia teisingus tiesioginius nuosekliuosius duomenis ir informuoja PCM apie pripūtimo valdymo padėties jutiklio klaidą.
Grįžtant prie vidinio vykdiklio variklio gedimo – toliau pateikti vaizdai kalba patys už save: turbokompresoriaus pripūtimo valdymo vykdiklis buvo nuimtas ir išardytas, kad būtų galima atidžiau apžiūrėti variklio kolektorių ir šepetėlius.
Žiūrint į kolektoriaus būklę ir šepetėlių dilimo požymius, nestebina, kodėl srovės tekėjimas akimirksniais viršydavo 11 A, o kartu atsirasdavo aukšto dažnio srovės smailės, kurias dabar galime priskirti kibirkščiavimui varikliui sukantis. Pašalinus užterštumą tarp inkaro segmentų ir nuvalius šepetėlių kontaktinius paviršius, turbinos pripūtimo valdymo vykdiklis buvo surinktas ir sumontuotas atgal į automobilį – tik tyrimo tikslais.
Toliau pateiktos signalų formos rodo, kaip sumažėjo indukuotos įtampos kiekis tiek vykdiklio variklio maitinimo, tiek masės grandinėse, o kartu sumažėjo ir didžiausia srovė. Atkreipk dėmesį į srovės kilimo pobūdį variklio veikimo atžvilgiu.
Dabar srovės kilimai yra sklandūs, tolygūs (be smailių), o kai vykdiklio variklis turi sustoti, srovė akimirksniu nukrenta iki nulio.
Įtampos smailių amplitudė
- Prieš remontą: maitinimas 11 V, masė 5 V
- Po remonto: maitinimas 1,1 V, masė 567 mV
Srovės smailių amplitudė
- Prieš remontą 11 A
- Po remonto 2,9 A
Keistinos dalys
Aukščiau aprašytam automobiliui tikrai reikia naujo turbinos pripūtimo valdymo vykdiklio, kad būtų užtikrintas patikimumas ateityje. Turbinos pripūtimo valdymo vykdiklio atnaujinimas šiuo metu pašalino kliento nusiskundimą: greitinant galia atsistatė, o gedimo kodas nebegrįžta.
Žemiau – vaizdo įrašas, kuriame turbinos pripūtimo valdymo vykdiklis rodomas po remonto laisvai keliant sūkius ir išjungiant degimą:
Papildomos pastabos
Manau, galima drąsiai teigti, kad Pico srovės replės išlieka būtinu bet kurio diagnostinių įrankių rinkinio priedu. Kartu su PicoScope aparatine ir programine įranga aukščiau pateikta atvejo analizė parodo, kiek daug gali įrankis, kurį diagnozuojant dažnai pamirštame pasirinkti.
Šioje atvejo analizėje pasirinktos srovės replės (20/60 mažų srovių replės TA018) pateikė neginčijamų įrodymų, kad vykdiklio variklis sugedo – tai rodė padrikas srovės pobūdis ir didžiausia ėmimo srovė bandant suktis.
Savo prigimtimi srovės replės yra pats neintervenciškiausias diagnostikos įrankis, gebantis užfiksuoti įvykius, kurių nematyti matuojant įtampą, ir tuo pačiu tyliai patvirtinantis, kad „įtampa / masė“ ir komponentas veikia tinkamai – pagal Omo dėsnį.
Galima teigti, kad jei srovės tekėjimas teisingas, tai įtampa / masė ir komponentas veikia normaliai – taigi sutaupai du brangius osciloskopo kanalus kitiems matavimams!
Daugiau srovės replių taikymo pavyzdžių, atskleidžiančių anomalijas
https://www.picoauto.com/library/case-studies/1961-jaguar-e-type-3-8-unstable-idle-speed
https://www.picoauto.com/library/uncategorised/toyota-hilux-non-starter
https://www.picoauto.com/library/case-studies/juddering-at-low-speed
Straipsnis išverstas iš Pico Technology bibliotekos su gamintojo leidimu. Originalas: picoauto.com. PicoScope įrangą rasite mūsų kataloge.