Subaru bokserinis 4 cilindrų variklis: kada degimo praleidimas nėra praleidimas?

Kada degimo praleidimas nėra degimo praleidimas?

Kaip visada, automobilio istorija yra itin svarbi, todėl pokalbis su klientu patvirtino, kad užvedimas ir važiavimo savybės (tiek šaltam, tiek įšilusiam varikliui) normalūs, galios kritimo nėra, tačiau paaiškėjo, kad automobilis jau buvo apžiūrėtas kitame servise, kur 2-ojo cilindro uždegimo žvakė, uždegimo ritė ir tiesioginio įpurškimo purkštukas jau buvo pakeisti! Savininkas pridūrė, kad įspėjamoji lemputė užsidega tik tada, kai variklis pasiekia normalią darbinę temperatūrą, važiuojant mažu greičiu.

Bazinė vizualinė apžiūra patvirtino, kad su žarnomis, laidyne, jungtimis, degalų kokybe ar degalų lygiu problemų nėra.

Peržiūrėjus stop kadro (freeze frame) duomenis, lydinčius gedimo kodą P0302, jie iš tiesų patvirtino kliento pasakojimą: užfiksuotas įšilęs variklis, mažas važiavimo greitis ir 44 degimo praleidimai antrame cilindre!

Stop kadro duomenys pateikti žemiau

Bandydami atkartoti gedimo kodą ir stebėdami tiesioginius duomenis savo dirbtuvėse, iš tiesų pamatėme automobilyje tą patį degimo praleidimų skaičių, kaip nurodyta aukščiau! Vis dėlto laisvosios eigos kokybė nepablogėjo — variklis dirbo su šiam variklio tipui būdingu 650 rpm laisvosios eigos ritmu. Kaip malonu turėti simptomą, kuris pats pasirodo pagal pareikalavimą!

Kadangi tokios progos praleisti negalima, buvo atliktas 4 dujų analizatoriaus testas, tuo pačiu stebint tiesioginius variklio duomenis ir įsitikinant, kad degimo praleidimų skaičius vis dar fiksuojamas. Rezultatai buvo labai keisti — visi emisijų rodmenys buvo teisingi, be klaidų tiek laisvąja eiga, tiek esant 2500 rpm. HC 12 ppm, CO 0,005 %, CO2 14,44 % ir O2 0,4 % laisvąja eiga, o tiesioginių duomenų sąraše tuo metu buvo fiksuojami 20 degimo praleidimų antrame cilindre! Vienas dalykas, kurį verta pažymėti: degimo praleidimų skaičius antrame cilindre nukrisdavo iki nulio, vos tik variklio sūkiai padidėdavo vos 150 rpm virš laisvosios eigos (grįžus į laisvąją eigą, praleidimų skaičius vėl imdavo augti).

Emisijos laisvąja eiga, esant 20+ degimo praleidimų

Tiesioginiai duomenys laisvąja eiga, rodantys 2 cilindro degimo praleidimus

Šiame etape dilema tokia: degimo praleidimo kodas ir praleidimų skaičius, kurie nuolat grįžta tik 2-ajame cilindre ir tik varikliui įšilus, jokio juntamo praleidimo nėra, praleidimų skaičius nukrenta iki nulio virš laisvosios eigos sūkių, o emisijos GEROS! Ieškant duomenų sąraše gilesnių degimo praleidimo įrodymų, niekas neišsiskyrė: O₂ signalo reikšmės, degalų korekcijos (fuel trim), aukštas degalų slėgis, MAP, MAF ir laukiantys kodai — visi grįžo tvarkingi, o tai mane nukreipia tolyn nuo galimos degalų tiekimo ar uždegimo problemos.

Taigi atrodo, kad turime degimo praleidimą, kurį gali aptikti tik PCM, tačiau jis neturi jokios įtakos variklio darbui. Žinodami, kad gedimo kodas P0302 nurodo cilindro degimo praleidimą, turime suprasti, kaip PCM apskaičiuoja šią informaciją ir nusprendžia, kad praleidimas yra. Tai apskaičiuojama PCM stebint alkūninio veleno sukimosi greičio svyravimus ir siejant šiuos svyravimus su skirstomojo veleno padėties jutikliais, kad būtų nustatytas problemiškas cilindras.

Kad būtų dar sudėtingiau, negalėjome 100 % užtikrintai pasakyti, kuris cilindras iš tikrųjų yra 2-asis! Mūsų techniniai duomenys teigė, kad 2-asis cilindras yra dešinėje pusėje gale, o elektros schema rodė kairę pusę priekyje — tad kaip įrodyti, kurį cilindrą PCM laiko 2-uoju? Mano mintys lėkė į priekį: gal ankstesnis servisas sumontavo teisingą detalę, tik ne į tą cilindrą!

Naudodami diagnostikos skaitytuvo „cilindro atjungimo" (cylinder cut) funkciją ir uždėję Coil-on-Plug (COP) zondą tiek ant tiesioginio įpurškimo purkštuko, tiek ant uždegimo modulio, galėjome stebėti signalus, kai PCM šiuos komponentus įjungdavo ir išjungdavo (cilindro atjungimas). Čia radome neginčijamų įrodymų, kad 2-asis cilindras iš tiesų yra kairės pusės priekinis cilindras — tas pats cilindras, kuris jau buvo gavęs naujas dalis. VELNIAS.

Diagnostikos skaitytuvo cilindro atjungimo funkcija taip pat nedavė aiškaus rezultato, nes kiekvienas „cilindro atjungimas" sukėlė vienodą sūkių kritimą. PicoDiagnostics buvo panaudota neardomajam kompresijos testui atlikti. Pagaliau pirmasis proveržis, įrodantis, kad kažkas negerai! Yra toks posakis — K.I.S.S. (Keep It Simple, Stupid — daryk kuo paprasčiau). Kaip teisinga! Galima paklausti, kodėl šis testas nebuvo atliktas pačioje pradžioje, ir turėčiau sutikti, tačiau mes neturėjome jokio degimo praleidimo simptomo, tik kodą ir duomenų sąrašo skaitiklį.

Čia turime patvirtinimą, kad viename iš 4 cilindrų galima kompresijos problema. Atkreipkite dėmesį, kad rezultatai rodo beveik 50 % vieno cilindro kompresijos sumažėjimą. Tai santykinės kompresijos testas, kuriame 4 cilindrai lyginami tarpusavyje. Pirmoji mano mintis buvo, kad cilindras, kurio kompresija sumažėjusi 50 %, tikrai turėtų rodyti akivaizdesnius simptomus, tačiau reikia nepamiršti, kad čia variklio sūkiai tesiekia 200 rpm (sukimo starteriu greitis). Vienas iš simptomų buvo tas, kad degimo praleidimai fiksuojami tik esant mažiems variklio sūkiams — vos pakilus virš laisvosios eigos, praleidimų skaičius nukrisdavo iki nulio!

Taigi dabar turėjome pagrindą gilintis į kompresiją, ir, žinoma, kitas žingsnis turėjo būti: „kuris cilindras praranda kompresiją?"

Čia pasirinkome sukimo starteriu srovės testą su PicoScope, uždėję „Coil on Plug" (COP) zondą ant to, ką jau patvirtinome esant 2-ojo cilindro uždegimo modulio bloką (jokių staigmenų — 2-asis cilindras praranda kompresiją). Vėlgi, dar vienas neardomasis ir paprastas testas, suteikiantis įrodymų, leidžiančių drąsiai judėti pirmyn ir sudarantis pagrindą klientui pateikiamai medžiagai, nes viskas pradėjo atrodyti labai brangiai!

Aukščiau pateiktos signalų formos yra neginčijamas įrodymas, kad ne tik prarandama kompresija sukant starteriu, bet ir kad kaltininkas yra 2-asis cilindras.

Žinodami, kad kompresija prarandama, turėjome išsiaiškinti, kur, prieš imdamiesi kompresijos matavimo ir variklio ardymo. Čia buvo panaudoti du WPS500 slėgio keitikliai: vienas įtaisytas išmetimo sistemoje, kitas — įsiurbimo kolektoriuje, o COP zondas uždėtas ant 2-ojo cilindro uždegimo modulio, kad signalų formas būtų galima susieti su degimo tvarka. Varikliui dirbant laisvąja eiga, tai atskleidė tikrą nerimo sritį ir pašalino kitą! Per išmetimo sistemą išmatuotos pulsacijos nerodė perteklinių viršūnių, tad bent kol kas jas galima palikti nuošalyje. Tačiau įsiurbimo kolektoriaus pulsacijos atskleidė sritį, kurią reikės apžiūrėti ardant variklį (žr. žemiau).

Kas ketvirta įsiurbimo kolektoriaus pulsacija (nuo viršūnės iki viršūnės) pasirodė esanti žema, o tai vėl siejosi su 2-uoju cilindru. Sulygiavę 2-ojo cilindro degimo momentą, galime tiksliai nustatyti probleminę įsiurbimo pulsaciją, nes įtartina įsiurbimo pulsacija vyksta prieš 2-ojo cilindro uždegimo įvykį. Buvo atliktas dar vienas testas, vėl su dviem WPS500 slėgio keitikliais, šįkart per įsiurbimo kolektorių ir tepalo matuoklio vamzdelį. Tepalo matuoklio vamzdelio pulsacijos buvo visos tolygios, taigi patvirtino, kad su pertekliniu karterio slėgiu problemų nėra, vadinasi, stūmoklių ir žiedų efektyvumas atrodo geras.

Apibendrinant verta paminėti, kad visi aukščiau atlikti testai buvo neardomieji (išskyrus įsiurbimo kolektoriaus žarnos nuėmimą), tačiau pavyko nustatyti, kad 2-ajame cilindre yra kompresijos problema, susijusi su įsiurbimo taktu. Taip pat pavyko patvirtinti sritis, dėl kurių nerimauti nereikia, pavyzdžiui, degalų tiekimą, aukštos įtampos grandinę, stūmoklio ir cilindro sandarumą bei išmetimo vožtuvų sandarumo efektyvumą.

Dabar turime pasitikėjimą ir, dar svarbiau, įrodymus, kad reikia išimti kairės pusės uždegimo žvakes — šiame automobilyje tai nemenkas darbas, trunkantis daugiau nei valandą, o tai puikiai parodo neardomųjų testų vertę.

Tuomet WPS500 slėgio keitiklis buvo įtaisytas į kairės pusės galinį (NSR) cilindrą, o signalo forma užfiksuota sukant starteriu ir varikliui dirbant, išsaugota ir palikta kaip etalonas, su kuriuo bus lyginamas kairės pusės priekinis 2-asis cilindras (NSF) tokiomis pačiomis sąlygomis.

Čia matome sumažėjusį NSF cilindro (Nr. 2, tamsiai mėlyna) didžiausią kompresijos slėgį, palyginti su apačioje uždėta NSR cilindro etalonine signalo forma (šviesiai mėlyna). 2-ojo cilindro didžiausia kompresija pasiekė 9,77 bar, palyginti su NSR — 12,75 bar, tai yra 2,98 bar skirtumas, ką ir rodė anksčiau atliktas santykinės kompresijos testas. Naudodami PicoScope Beta programinės įrangos fazių žymeklius, galėjome pažymėti nulio (VMT) ir 720 laipsnių (VMT) alkūninio veleno pasukimo taškus, o tada tolygiai padalyti atstumą tarp fazių žymeklių, naudodami fazių žymeklių padalas, ir taip nubraižyti 4 taktų ciklo įvykius.

Labai išryškėjo tai, kad 2-ojo cilindro įsiurbimo takto metu nebuvo „pulsacijos / turbulencijos", palyginti su etalonine signalo forma.

Visada turime ieškoti skirtumų ar anomalijų tarp žinomai gerų signalų — čia matome gerą abiejų cilindrų turbulenciją išmetimo takto metu, rodančią gerą oro srauto dinamiką, tačiau akivaizdų oro srauto turbulencijos sumažėjimą 2-ojo cilindro įsiurbimo takto metu. Taip pat galime pastebėti ankstyvą ir užsitęsusį 2-ojo cilindro įsiurbimo vožtuvo atsidarymą, palyginti su etalonine signalo forma, bei sumažėjusį didžiausią vakuumą — visa tai susiję su žemiau atskleista būkle.

Minėtas variklis keičia vožtuvų fazes pagal variklio apkrovos sąlygas. Sukant starteriu ir laisvąja eiga vožtuvų persidengimas panaikinamas, kad pagerėtų laisvosios eigos kokybė.

Šiame etape gana — daugiau testų su varikliu, esančiu automobilyje, atlikti nebeįmanoma. Buvo surinkta pakankamai įrodymų ir pateikta klientui, patvirtinant, kad dabar turime mechaninio pobūdžio gedimą. Buvo gautas leidimas išimti ir išardyti variklį, ir tai galiausiai atskleidė beveik nulinį vožtuvų tarpelį: 2-ojo cilindro įsiurbimo vožtuvų tarpeliai buvo 0,03 mm ir 0,00 mm. Tai paaiškino degimo praleidimą, pasireiškiantį tik varikliui įšilus, ir kodėl praleidimas ryškesnis esant mažiems sūkiams — vožtuvas praleisdavo. Didėjant variklio sūkiams, tiek inercija, tiek slėgio padidėjimas užmaskuodavo praleidimą (jokių praleidimų 150 rpm virš laisvosios eigos, tačiau beveik 50 % skirtumas santykinės kompresijos teste esant 200 rpm). Žvelgiant atgal į atliktus testus, įsiurbimo vožtuvas galėjo būti tik menkai nesandariai priglaudęs, nes degimo praleidimo nepavyko aptikti nei cilindro atjungimo, nei emisijų metodais, tačiau PCM nustatė alkūninio veleno sukimosi greičio anomaliją — kaip ir santykinės kompresijos testas. Nuo to laiko variklis buvo surinktas su 0,12 mm įsiurbimo vožtuvo tarpeliu, ir viskas gerai: nei degimo praleidimų skaičiaus, nei kodo nebėra.

Straipsnis išverstas iš Pico Technology bibliotekos su gamintojo leidimu. Originalas: picoauto.com. PicoScope įrangą rasite mūsų kataloge.