Ford Fiesta 1.3 16V: degimo praleidimai

Susijęs Erico iš South Main Auto vaizdo įrašas

Šio atvejo analizės tema – ne tiek „kaip mums pavyko diagnozuoti aptariamą gedimą“, kiek tai, kiek daug galimybių turime, kai reikia diagnozuoti komponento gedimą.

Turėdami diagnostikos skaitytuvus, osciloskopus, multimetrus, vakuumo ir slėgio matuoklius, dujų analizatorius, jungiamuosius laidus, neonines lemputes, maitinimo zondus, reples ir dūmų generatorius (tai tik keli pavyzdžiai), dažnai susiduriame su dilema: kurį įrankį pasirinkti tinkamam testui, kad tinkamu metu prieitume prie teisingos išvados (cituojant Jamesą Dilloną).

Čia turime 2001 m. 1,3 l 16 V Ford Fiesta su skundu dėl degimo praleidimų visais variklio darbo režimais. Automobilis atvyko į vietos įmonę Ives Garage (jai priklauso ir ją valdo Kevinas Ivesas), kur mus dažnai pakviečia eksperimentuoti su įvairius gedimus turinčiais automobiliais, kad surinktume realaus gyvenimo duomenų.

Iš karto prie esmės: automobilio nuskaitymas parodė gedimo kodą (DTC): P0301 – aptiktas 1 cilindro degimo praleidimas. Tai buvo nuolatinis gedimo kodas ir nuolatinis 1 cilindro degimo praleidimas, kurio kaltininku pasirodė esąs 1 cilindro purkštukas. Vis dėlto tikiuosi, kad priežasties paminėjimas nesutrukdys jums skaityti toliau – šioje atvejo analizėje nuo pat pradžių žinojome, kodėl variklyje praleidžiami degimai, o papildomos vertės čia turėjo klausimas:

„Ar galėtume pritaikyti alternatyvius metodus, kad galutinai patikrintume ir „nurašytume“ purkštuką?“

Įsivaizduokite, kad į jūsų dirbtuves atvažiuoja automobilis su identiškais simptomais – kaip greičiausiai elgtumėtės? Manau, lygiai taip pat, kaip Kevinas: nuskaitytumėte automobilį, tada atliktumėte apžiūrą, 4 dujų testą ir purkštuko osciloskopinį patikrinimą (įtampos ir srovės). Visa tai leido galutinai diagnozuoti purkštuką ir palikti klientą patenkintą.

Būtent čia norėčiau žengti žingsnį atgal ir į diagnostikos procesą įtraukti daugiau testų. Tikiuosi, kad šie testai atskleis kitas mūsų turimas galimybes ir kartu leis paminėti kelias spąstas, slypinčias iš pažiūros nesudėtingoje diagnozėje.

Diagnostikos skaitytuvas – pirmasis sustojimas, leidžiantis technikui užfiksuoti gedimo kodą ir įvertinti tiesioginius duomenis dėl parametrų nuokrypių: degalų korekcijų, lambda, deguonies jutiklio aktyvumo, degimo praleidimų skaičiaus ir pan.

Labai greitai galime nustatyti degimą praleidžiantį cilindrą ir liesą variklio darbo režimą, o tai patvirtinama 4 dujų analizatoriaus testu, kurio rezultatai pateikti lentelėje.

Išmintingas patarimas dėl liesų mišinių sukeltų degimo praleidimų aptikimo:

PCM gali labai greitai po degimo praleidimo aptikimo išjungti degalų įpurškimą į prastai dirbantį cilindrą (katalizatoriaus apsauga – emisijų reikalavimai).

Todėl, jei susiduriame su degimo praleidimu dėl „nėra kibirkšties“ būsenos, PCM nutrauks degalų tiekimą į atitinkamą cilindrą ir technikas 4 dujų teste pamatys liesą degimo praleidimą!

Tad kaip suprasti, ar mūsų 4 dujų analizatoriaus rezultatai yra simptomas, ar priežastis?

Gana paprastai – PicoScope stebint 1 cilindro degalų įpurškimo signalą po to, kai gedimo kodas ištrinamas, užvedant ir varant variklį.

PCM turės surinkti duomenis iš daugybės jutiklių, kad priimtų pagrįstą sprendimą, kurį cilindrą atjungti (degimo praleidimų vertinimas). Per šias brangias sekundes degalų tiekimas bus įprastas ir mūsų 4 dujų analizatoriaus rezultatai rodys tikrąsias emisijų vertes.

Didelis CO %, galiausiai virstantis mažu CO % su dideliu O2 % (kai purkštukas atjungiamas), rodo degimo praleidimą dėl sodraus mišinio (vadinasi, prieš įpurškimo nutraukimą degalų buvo).

Mažas CO % su dideliu O2 nuo pat variklio užvedimo rodo degimo praleidimą dėl lieso mišinio, kurio PCM nekontroliuoja (įpurškimo signalas iš pradžių buvo, kai atliktas liesą rezultatą parodęs 4 dujų testas).

Mūsų Fiesta atveju CO % nuolat išliko mažas su dideliu O2 lygiu, o 1 cilindro purkštuko signalas visą laiką buvo stabilus (purkštukas nebuvo atjungtas).

Taigi turime degimo praleidimą dėl lieso mišinio, kurio PCM nekontroliuoja.

Žemiau pateikta signalo forma rodo 1 ir 2 cilindrų purkštukų signalus, uždėtus vienas ant kito palyginimui.

Naudodami PicoScope atskaitos signalo formos (Reference Waveform) funkciją, užfiksavome 1 ir 2 cilindrų purkštukų įtampos ir srovės signalus ir sulygiavome juos tiesioginiam palyginimui. Iškart dėmesį patraukia signalo formos „adatos kupros“ (pintle hump) sritis.

1 cilindro purkštuko įtampos signale akivaizdžiai trūksta būdingos adatos kupros (mėlyna kreivė). Purkštuko adatos kupra susidaro tada, kai užsidarydama adata praeina pro solenoido apvijos šerdį, sutrikdydama magnetinį lauką, ir šis įvykis atsispindi indukuotos įtampos slopime. Adatos kupros nebuvimas patvirtina, kad purkštukas neužsidarė, o tai leidžia manyti, kad jis ir neatsidarė – vadinasi, turime liesą degimo praleidimą.

Pastaba: purkštuko atsidarymo momentą (adatos pakilimo tašką) dažnai galima matyti purkštuko srovės kilimo kreivėje, tačiau šįkart 1 ir 2 purkštukų srovės nesiskyrė. Todėl vertindami purkštuką nepasikliaukite vien srovės signalo forma – naudokite ir įtampą, ir srovę.

Su visa aukščiau pateikta informacija turime pakankamai įrodymų purkštuko keitimui pagrįsti. Vis dėlto žemiau pateikiame keletą papildomų testų, kuriuos galbūt norėsite apsvarstyti ir kurie be jokių abejonių patvirtina, kad purkštuko reikia.

O gal pasiklausykime purkštuko (labai paprastas ir neinvazinis testas)! Purkštuko veikimą lydi būdingas tiksėjimas, kurio dažnis didėja kylant variklio sūkiams ir kuris nutrūksta stabdant varikliu, kai degalų tiekimas nutraukiamas. Šio automobilio sugedęs purkštukas skleidė normalų tiksėjimą! Jei šį tiksėjimą galėtume pamatyti osciloskopu, ar pavyktų nustatyti purkštuko gedimą?

Naudodami NVH rinkinį tiesiog pritaikėme akselerometrą (jis įeina į rinkinį), kad pasiklausytume purkštuko veikimo ir, dar svarbiau, pamatytume vaizdinį atvaizdą. 

D kanalas (geltona kreivė) atskleidė 1 cilindro purkštuko neveiklumą, nors girdimas tiksėjimas buvo. Kiekvieną įpurškimo įvykį aiškiai užfiksuoja akselerometras, pritvirtintas tik prie 1 cilindro purkštuko. Įdomiausia čia tai, kad 1 cilindro purkštuko amplitudė buvo pati mažiausia (o turėjo būti didžiausia), o likusių purkštukų amplitudė mažėjo priklausomai nuo atstumo iki akselerometro. 4 purkštuko amplitudė mažiausia (po 1 purkštuko), nes jis yra toliausiai nuo akselerometro. Todėl 2 purkštukas parodė didžiausią amplitudę (jis šalia 1 purkštuko).

Iš akselerometrinio purkštuko tikrinimo metodo aišku viena: veiklą įpurškimo metu galima stebėti ir pavaizduoti, taip tiesiogiai palyginant veikiančius ir neveikiančius purkštukus.

Pereinant prie degalų slėgio – žinome, kad turime purkštuką, kuris neprisideda prie 1 cilindro darbo, todėl pagunda stebėti tiek aukšto slėgio tiekimo, tiek degalų grąžinimo linijų veiklą varikliui dirbant buvo per didelė.

Prieš atlikdami bet kokius su degalais susijusius matavimus ir jų metu laikykitės visų atitinkamų sveikatos ir saugos procedūrų.

WPS500X įtaisius grąžinimo linijoje:

A kanalas rodo 1 cilindro purkštuko įtampą, o D kanalas atskleidžia likusių purkštukų veiklą naudojant prie 1 cilindro purkštuko prijungtą akselerometrą.

Iš užfiksuoto signalo aišku, kad po kiekvieno įpurškimo įvykio degalų grąžinimo linijos slėgis staigiai krinta – ir taip yra visuose cilindruose, išskyrus 1 cilindrą, kur slėgis netgi pakyla. Taip pat matome didelį slėgio kritimą ties 2 cilindro purkštuku, palyginti su 3 ir 4. Tai galėtų reikšti didesnį 2 purkštuko degalų indėlį arba matavimo klaidą! WPS500X slėgio keitiklyje likęs oras gali lemti nenuoseklius rezultatus matuojant skysčio slėgio svyravimus, tačiau galiu patvirtinti, kad po išsamaus keitiklio nuorinimo oro neliko.

Naudingas patarimas nuorinant slėgio keitiklį tokio pobūdžio matavimams: trumpam apverskite slėgio keitiklį aukštyn kojomis. Taip matavimo kameroje įstrigęs oras išstumiamas ir, paspaudus nuorinimo mygtuką, gali išeiti pro nuorinimo angą.

Kitas sustojimas neišvengiamai buvo degalų tiekimo linijoje vykstantys procesai.

Pirmasis įspūdis apie aukščiau pateiktą signalo formą, gautą WPS500 slėgio keitikliu, įtaisytu degalų tiekimo linijoje (stebint tik svyravimus), nėra palankus! Tai nėra priekaištas slėgio keitikliui – veikiau mano lūkesčiams, kad sugedęs purkštukas bus aiškiai matomas degalų tiekimo rampoje.

Nors atrodo, kad 1 cilindro įpurškimo metu degalų tiekimo linijoje svyravimai sumažėję, rezultatai toli gražu nėra įtikinami, ir šiuo atveju (tokio pobūdžio testu) purkštuko diagnozės nustatyti nepavyko.

Kadangi mūsų automobilyje yra degalų grąžinimo linija, degalų slėgio reguliatorius dažnai gali atskleisti grąžinimo linijoje vykstančius procesus per vakuuminės membranos judesius. Prijungti WPS500X arba First Look Sensor prie degalų slėgio reguliatoriaus – dar viena galimybė, kurios nevalia praleisti, ir kuri suteikia kur kas mažiau invazinį įžvalgą į grąžinimo linijos veiklą.

Aukščiau pateikta signalo forma rodo srovę, tekančią per kiekvieną purkštuką per variklio skyriaus saugiklių dėžės 9 saugiklį (žalia kreivė), ir atskleidžia visus įpurškimo įvykius. Tiek raudona kreivė (First Look Sensor), tiek juoda kreivė WPS500X (atskaitos signalo forma) patvirtina slėgio pokytį po kiekvieno įpurškimo įvykio, išskyrus 1 cilindrą. 

Manau, šiame etape jau galima drąsiai teigti, kad 1 cilindro purkštukas tikrai sugedęs, tačiau ar galėtų būti dar viena galimybė? Atsakymas neabejotinai TAIP, o toliau aprašytas procesas leidžia technikui apskaičiuoti purkštukų indėlį ir balansą tarp jų (neišimant iš variklio) naudojant PicoScope, WPS500X slėgio keitiklį ir trečiosios šalies purkštukų valdiklį.

Čia WPS500X slėgio keitiklis įtaisomas į degalų tiekimo liniją, iš matavimo kameros išleidžiamas oras, o visi degalų purkštukai atjungiami. Uždegimas dukart perjungiamas (uždegimas įjungiamas–išjungiamas du kartus), kad degalų linijoje susidarytų reikiamas slėgis. Tada prie 1 cilindro purkštuko prijungiamas trečiosios šalies purkštukų valdiklis, o PicoScope naudojamas valdiklio veiklai ir liekamajam degalų linijos slėgiui stebėti (žr. paveikslėlį žemiau).

Esant vienodoms sąlygoms, degalų linijos slėgis turėtų kristi tiesiogiai proporcingai purkštuko veikimui (jį valdo trečiosios šalies purkštukų valdiklis). Liekamojo degalų linijos slėgio kritimas turėtų būti vienodas visuose purkštukuose (valdomuose po vieną paeiliui), jei jų indėlis tolygus.

Aukščiau pateiktame įraše dar labiau pasinaudota PicoScope programinės įrangos atskaitos signalo formos funkcija – ji leidžia vienu metu rodyti visus purkštukus ir sulyginti juos su trečiosios šalies purkštukų valdiklio veikimo laiku (šešios signalo formos iš mūsų 4 kanalų osciloskopo).

Mėlyna kreivė rodo į purkštuką tiekiamą maitinimo įtampą, o tamsiai žalia kreivė – masės valdymo signalą (abu tiekiami trečiosios šalies purkštukų valdiklio).

Žvelgiant į 1 cilindro purkštuko kreivę (raudoną) nekyla jokių abejonių: purkštukui veikiant liekamasis degalų linijos slėgis nekrinta, vadinasi, 1 cilindro purkštukas į kamerą nieko netiekia.

2, 3 ir 4 cilindrų purkštukai, atsižvelgiant į jų atitinkamus linijos slėgius, rodo panašų indėlio lygį.

Atkreipkite dėmesį, kad purkštukų indėlio testavimas neišimant iš variklio įleis degalų į degimo kamerą, karterį ir galiausiai į katalizatorių.

Todėl apribokite indėlio testus iki vieno kiekvienam cilindrui arba išimkite degalų rampą (kartu su purkštukais) iš automobilio. Pritvirtinkite purkštukus rampoje ir naudokite matavimo mėgintuvėlius, kad surinktumėte degalus, kurie indėlio testavimo metu išpurškiami iš purkštuko tūtos.

Šiek tiek nukrypstant nuo degalų purkštuko diagnozės – lieso mišinio poveikį uždegimo kibirkšties susidarymo įtampai (įtampai, kurios iš pradžių reikia kibirkščiai peršokti žvakės tarpelį) galima aiškiai išmatuoti ir taip gauti papildomų lieso mišinio įrodymų.

Kibirkšties susidarymo įtampa priklauso ne tik nuo uždegimo grandinės būklės, bet ir nuo sąlygų degimo kameroje. Liesas mišinys sudaro didesnę varžą tarp uždegimo žvakės elektrodų, todėl uždegimo įvykiui sukelti reikia didesnės įtampos. Aukščiau pateikta signalo forma parodo, kad, įmontavus naują purkštuką (juoda kreivė), didžiausia kibirkšties susidarymo įtampa esant pilnai apkrovai (WOT) sumažėjo maždaug 35 %. Noriu pasakyti štai ką: nors žinojome, kad turime lieso mišinio problemą, papildomų įrodymų visada galima rasti ir neturint dujų analizatoriaus.

Įsivaizduokite degimo procesą kaip trikampį, kurio kiekviena kraštinė atitinka vieną iš 3 pagrindinių degimui būtinų veiksnių: kompresija–mišinys–uždegimas.

Kai visi trys veiksniai yra vietoje, reikiamu kiekiu ir tinkamu laiku, galime būti tikri dėl visiško degimo. Tačiau pašalinę ar pakeitę bet kurį iš jų mes ne tik sugadiname degimą – pasekmes pajuntame ir likusiuose veiksniuose, ir būtent ten ieškome įrodymų.

Pavyzdžiui:

Mūsų liesas mišinys lėmė, kad degimo nebuvo, o tai tiesiogiai paveikė uždegimą (kibirkšties susidarymo įtampą).

Apibendrinant:

Šios atvejo analizės tikslas – parodyti, kokia nauda skirti laiko automobiliams su stabiliais gedimais, ir kartu pasidalyti kai kuriais spąstais, nes gauti įrodymai yra neįkainojami.

Žemiau pateikiama aukščiau naudotų metodų santrauka, kuri leis jums pagrįstai nuspręsti, kuris testas geriausiai tinka jūsų atvejui, nes tai skiriasi nuo automobilio iki automobilio. 

• Nemanykite, kad liesas 4 dujų analizatoriaus testo rezultatas rodo liesą darbo režimą kaip gedimą. PCM galėjo nutraukti degalų tiekimą prastai dirbančiam cilindrui, kad apsaugotų katalizatorių.
• Matuojant 12 V įpurškimo į kolektorių purkštukus vien srovės replėmis (nors metodas veiksmingas) nebūtų buvusi atskleista trūkstama adatos kupra. Matuokite ir įtampą, ir srovę.
• Klausantis purkštuko veikimo stetoskopu „purkštuko tiksėjimą“ galima girdėti net tada, kai degalai neįpurškiami! Naudokite akselerometrą, kad garsą paverstumėte signalo forma, ir įvertinkite rezultatus.
• Aukščiau aprašytame automobilyje 1 cilindro purkštuko poveikio degalų tiekimo slėgiui vertinimas pasirodė neįtikinamas, tačiau degalų grąžinimo linijos tikrinimas buvo kur kas veiksmingesnis.
• Visada įsitikinkite, kad WPS500X slėgio keitiklis nuorintas – tik taip užtikrinsite tikslius slėgio matavimo rezultatus, ypač matuodami mažas slėgio vertes. Trumpam apvertus keitiklį lengviau išstumti orą iš matavimo kameros.
• Degalų slėgio reguliatoriaus veikimą (vakuuminės membranos judėjimą) galima tikrinti tiek WPS500X, tiek First Look Sensor, nes čia žiūrime tik į oro slėgio pokyčius.
•  First Look Sensor negalima naudoti tiesioginiam degalų slėgio matavimui ar statinio slėgio testams.
• Nors purkštukų indėliui vietoje tikrinti galima naudoti trečiųjų šalių įrenginius, atlikite šį testą tik po vieną kartą kiekvienam purkštukui arba išimkite purkštuką iš variklio, kad išvengtumėte užliejimo.
• Prisiminkite degimo trikampį ir visų trijų pagrindinių veiksnių vaidmenį visiškame degime. Kai visiško degimo nėra, įrodymų (šalutinių poveikių) ieškokite visuose veiksniuose, nes jie visi tiesiogiai susiję tarpusavyje.

Atminkite: aukščiau diagnozavome degalų sistemą su grąžinimo linija ir be tiekimo iš 1 cilindro purkštuko. O kas, jei susidursime su iš dalies veikiančiu purkštuku (blogas purškimo pavidalas) sistemoje be grąžinimo linijos? Į šį klausimą atsakyti nelengva, tačiau kai kurie aukščiau aprašyti testai išlieka aktualūs ir duotų rezultatų. Turime prisitaikyti prie tikrinamo automobilio, pasitelkdami visą turimą matavimo įrangos ir žinių arsenalą, kuriame PicoScope ir Pico priedai išlieka būtini.

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