Kalbant apie diagnostiką, reikia išlaikyti šaltą protą net tada, kai atrodo, jog viskas aplinkui griūva. Mūsų santykiai su klientu atsiperka diagnostikos metu, nes geras tarpusavio ryšys yra būtinas, kai atrodo, kad blogas dalykas virsta dar blogesniu.
Labai lengva daryti skubotas išvadas, kai diagnostikos metu surinkti įrodymai rodo į konkretų mazgą. Būtent šiame etape turėtume stabtelėti, atsitraukti ir viską apmąstyti, prieš įsipareigodami savo diagnozei.
James Dillon pateikia labai gerą pastabą apie įsipareigojimą diagnozei:
„Kai pakeitus mazgą paaiškėja, kad gedimas vis dar yra, savęs paklausiate: o kas dar tai galėtų būti? Kodėl nepaklausus savęs to paties klausimo dar prieš keičiant įtariamą mazgą?“
Uždavę sau šį klausimą prieš įsipareigodami diagnozei, galite prieiti prie tikrosios priežasties ir išvengti nesmagumų. Toliau pateiktas atvejo tyrimas – kaip tik toks pavyzdys, kai laiku padarytas žingsnis atgal išgelbėjo padėtį.
Nagrinėjamas automobilis – 1,2 l 3 cilindrų VW Polo. Automobilio savininkas skundėsi galios praradimu ir tuo, kad variklis su pertrūkiais užgęsta sankryžose (klientas taip pat prašė atlikti seniai atidėliotą techninę priežiūrą).
Pirminė apžiūra (įskaitant bandymą kelyje) užgesimo nepatvirtino, tačiau aiškiai patvirtino galios trūkumą greitėjant. Nuskaičius variklio valdymo sistemą, buvo rasti gedimo kodai P0106 – neįtikėtinas MAP jutiklio signalas – ir P0172 – per riebus degalų mišinys (abu užfiksuoti kaip su pertrūkiais pasireiškiantys).
Tiesioginių duomenų peržiūra patvirtino, kad MAP jutiklio signalai yra įtikėtini, tačiau –14 % degalų korekcijos vertė rodė, jog ECU labai smarkiai koreguoja degalų tiekimą. Emisijų ir degalų kokybės patikra buvo neinformatyvi, todėl dėmesys buvo sutelktas į nepageidaujamo MAP jutiklio gedimo kodo P0106 aptikimo sąlygas. Šios aptikimo sąlygos apima MAP jutiklio maitinimą, masę ir išėjimo signalus, susietus su variklio sūkiais, apkrova ir droselinės sklendės padėtimi.
Maitinimo ir masės grandinių būklė veikiant varikliui pasirodė stabili, todėl reikėjo įrodyti paties jutiklio veikimą.
Išėmus MAP jutiklį paaiškėjo tipiškas jautriojo antgalio užterštumas, atsiradęs dėl karterio ventiliacijos garų / alyvos rūko visame įsiurbimo kolektoriuje. Trumpai nuvalius MAP jutiklį ir įsiurbimo kolektoriaus angą, mazgo, kuris galėjo būti galios trūkumo, neigiamos degalų korekcijos ir užgesimo priežastis, veikimas pagerėjo.
Čia verta pastaba apie tokių mazgų kaip MAP jutikliai maitinimą, masę ir signalą:
Nors gali kilti pagunda matuoti tik signalo laidą (remiantis tuo, kad jei signalas geras, tai maitinimas ir masė taip pat turi būti geri), tikras bet kurio mazgo įvertinimas privalo apimti maitinimą, masę ir signalą vienu metu – deja, sunaudojant tris osciloskopo kanalus.
Toliau pateikta signalo forma patvirtina greitą MAP jutiklio atsaką atliekant WOT bandymą, taip pat būdingas pulsacijas tuščiosios eigos sūkiais, kurias galima priskirti vožtuvų atsidarymo ir užsidarymo įvykiams.
Bandymas kelyje vėl patvirtino, kad variklis neužgęsta, tačiau galios trūkumas išliko. Todėl prireikė papildomo diagnostikos laiko. Būtent čia ir pasitarnauja geras ryšys su klientu, nes jau buvome sunaudoję tai, kas mėgstamai vadinama „auksine valanda“. Auksinė valanda – tai su klientu sutarta viena darbo valanda automobilio įvertinimui ir pirminei diagnostikai atlikti, po kurios pateikiama reikalingo remonto sąmata arba prašymas skirti papildomo darbo laiko / mokesčio diagnostikai tęsti.
Klientui leidus, buvo skirta papildoma 1 darbo valanda. Per tą laiką buvo tikrinamos gedimo kodo P0172 aptikimo sąlygos: degalų slėgis, įsiurbimo ir išmetimo sistemų sandarumas, 4 dujų emisijos ir degimo efektyvumas pagal O2 signalus. Visi bandymai buvo neinformatyvūs!
Atliekant minėtus bandymus buvo pastebėta, kad prieš užsivedant varikliui pailgėjo sukimo starteriu laikas, o tuščioji eiga prieš stabilizuojantis būdavo nelygi. Ar tai galėtų būti susiję su kompresija, nes atrodo, jog visas kitas galimybes jau išnaudojome?
Buvo atliktas dinaminis vožtuvų fazių patikrinimas naudojant skirstomojo ir alkūninio veleno signalus, lyginant juos su identiško automobilio signalo forma, atsisiųsta iš Pico signalų formų bibliotekos (Pico Waveform Library) (nė vienas gedimo kodas dėl alkūninio ir skirstomojo velenų koreliacijos nebuvo užfiksuotas!).
Pagaliau proveržis diagnostikoje ir kažkas konkretaus, ką galima sekti. Turiu pasakyti, kad tai jau antras kartas, kai signalų formų biblioteką panaudojau realioje diagnostikoje vožtuvų fazių klaidoms patvirtinti, ir abu kartus tai pasiteisino.
Žvelgdami į aukščiau pateiktas signalų formas, matome maždaug pusės alkūninio veleno danties paklaidą, kuri atitinka 3 laipsnių alkūninio veleno posūkio fazių klaidą:
Alkūninio veleno jutiklio žiedas turi 60 dantų minus 2 dantys variklio padėties atskaitos taškui:
360 alkūninio veleno posūkio laipsnių padalijus iš 60 dantų = 6 laipsniai
Kiekvienas dantis atitinka 6 alkūninio veleno posūkio laipsnius.
Vadinasi, pusė alkūninio veleno danties (tarpai tarp jutiklio žiedo dantų) atitinka 3 laipsnius
Kadangi skirstomasis velenas sukasi perpus lėčiau nei variklis, 3 alkūninio veleno posūkio laipsniai atitinka 1,5 skirstomojo veleno posūkio laipsnio.
Čia matome nedidelę koreliacijos paklaidą, kuri, atrodo, yra už PCM aptikimo ribų, nes jokių koreliacijos kodų neužfiksuota! Ar ši paklaida galėtų būti atsakinga už mūsų MAP jutiklio ir degalų korekcijos kodus?
Norint šią vožtuvų fazių klaidą įvertinti kiekybiškai, buvo panaudotos sukimosi liniuotės (rotation rulers), kurios pažymi 360 alkūninio veleno posūkio laipsnių tarp kiekvieno alkūninio veleno jutiklio signalo variklio padėties atskaitos taško (praleistų dantų).
Nustačius sukimosi liniuotes, laiko liniuotėmis galima rodyti ne tik laiką, bet ir posūkio laipsnius pagal sukimosi liniuočių padėtį (0–360 laipsnių).
Padėjus laiko liniuotes ties alkūninio veleno jutiklio 30-ojo danties krintančiu frontu ir skirstomojo veleno jutiklio kylančiu frontu, laiko liniuotės rodo šiek tiek daugiau nei 2 ms ir 3 laipsnius (paryškinta žaliai) alkūninio ir skirstomojo velenų koreliacijos paklaidos, arba fazės poslinkio, taip patvirtindamos mūsų skaičiavimą.
Išsamesnė skirstomojo veleno fazių klaidos analizė atskleidė nerimą keliantį koreliacijos poslinkį sukant variklį starteriu (žr. aukščiau). Čia matome, kad alkūninio ir skirstomojo velenų tarpusavio santykis pasislenka 1,5 danties (9 alkūninio veleno posūkio laipsniai), o tai patvirtina, kad paskirstymo grandinė peršoka paskirstymo žvaigždučių dantis.
Patvirtinus, kad vožtuvų fazės slenka, į kiekvieną cilindrą buvo įmontuotas slėgio keitiklis, kad būtų galima įvertinti poveikį didžiausiai kompresijai – visur ji buvo normali. Vis dėlto visuose cilindruose buvo aiškiai matomas 1,12 bar priešslėgis išmetimo sistemoje (sukant starteriu) (žr. žemiau esantį vaizdą, kuriame visi 3 cilindrai sutapdinti naudojant PicoScope atskaitos signalo formos funkciją).
Ar išmetimo priešslėgis atsirado dėl slenkančių vožtuvų fazių (1,5 danties), ar dėl kliūties pačioje išmetimo sistemoje? Abi priežastys gali vienodai paveikti visus cilindrus ir abi gali sukelti kliento aprašytus simptomus (galios trūkumą, degalų korekciją ir užgesimą).
Deguonies jutiklis buvo išsuktas, o į išmetimo kolektorių įmontuota WPS500X kompresijos žarna (su kompresijos žarnos adapteriu TA220 M18), kad būtų galima išmatuoti priešslėgį sukant variklį starteriu.
Aukščiau pateikta signalo forma įtikinamai įrodo, kad mūsų išmetimo priešslėgis nėra užsikimšusios išmetimo sistemos pasekmė, nes priešslėgis cilindre buvo pakilęs iki 10 bar! Priešslėgis, matuotas per O2 jutiklio angą (už cilindro ribų), buvo 165,3 mbar.
Padėtis akivaizdžiai pablogėjo, nes mūsų cilindro išmetimo slėgis pakilo nuo 1,12 bar iki 10 bar! Situacija tapo rimta ir brangi, nes tokiam cilindro slėgio išmetimo takte padidėjimui vožtuvų fazės turėjo pasislinkti dar labiau. Fizinis vožtuvų fazių patikrinimas atskleidė mūsų fazių klaidos mastą!
Įdomu tai, kad didžiausia kompresija sukant starteriu išliko aukšta – 13,4 bar, nors išmetimo vožtuvų fazės buvo pasislinkusios pirmyn (į ankstinimo pusę) maždaug 45 laipsniais. Jei vietoj slėgio keitiklio būtų buvęs naudojamas įprastas kompresijos matuoklis, nepageidaujamas cilindro slėgis išmetimo takte nebūtų buvęs aptiktas, o tai būtų lėmę užsitęsusią ir galbūt klaidingą diagnozę.
Kodėl toks didelis vožtuvų fazių poslinkis?
Iš pradžių 9 laipsniai (daugiausiai) ties alkūniniu velenu, o paskui 45 laipsniai ties išmetimo skirstomuoju velenu!
Įtariu, kad tai lėmė derinys:
- Mažas alyvos slėgis, tiekiamas paskirstymo grandinės įtempikliui ilgai sukant starteriu.
- Kompresijos matavimas išsukus uždegimo žvakes.
- Netolygi kompresijos apkrova alkūniniam velenui dėl neatsidarančių išmetimo vožtuvų.
- Keliuose cilindruose vienu metu vykstantys kompresijos įvykiai.
- Susidėvėjusi paskirstymo grandinė ir paskirstymo žvaigždutės.
Visa tai kartu pakeitė paskirstymo grandinės apkrovą, sukėlė netolygų laisvumą susidėvėjusioje grandinėje ir žvaigždutėse ir lėmė ryškų vožtuvų fazių poslinkį.
Manau, verta paminėti galimą paklaidą tikrinant statines vožtuvų fazes atitinkamais paskirstymo mechanizmo fiksavimo įrankiais. Aukščiau aprašytu atveju, kai vožtuvų fazių poslinkis yra pusė danties, toks mažas nuokrypis gali būti kompensuojamas įstatant fiksavimo kaiščius ir skirstomojo veleno lygiavimo įrankius dėl laisvumo susidėvėjusioje grandinėje ir žvaigždutėse. Šiek tiek judesio ir laisvumo susidėvėjusioje paskirstymo grandinės / žvaigždučių sistemoje leis teisingai sulygiuoti fiksavimo įrankius, tarsi vožtuvų fazės būtų teisingos!
Lygiai taip pat atliekant dinaminį vožtuvų fazių patikrinimą pagal alkūninio ir skirstomojo velenų signalus, nors ir galime išmatuoti menkiausią jų koreliacijos nuokrypį, privalome nepamiršti skirstomojo veleno jutiklių vietos, kai dirbame su keliais skirstomaisiais velenais varikliuose.
Aukščiau pateiktame pavyzdyje skirstomojo veleno jutiklis aptinka tik įsiurbimo skirstomojo veleno padėtį ir daro prielaidą, kad išmetimo skirstomojo veleno padėtis yra teisinga. Diagnostikoje prielaidoms vietos nėra.
Todėl tikras vožtuvų fazių įvertinimas yra trijų dalių procesas, kuriame derinami statiniai ir dinaminiai patikrinimai kartu su slėgio matavimais cilindre, patvirtinančiais kiekvieno atskiro cilindro vožtuvų fazes.
- Statinis vožtuvų fazių patikrinimas užtikrins teisingą alkūninio ir skirstomųjų velenų padėtį naudojant fiksavimo kaiščius. Vis dėlto, priklausomai nuo to, kaip šie velenai fiksuojami, santykis tarp velenų ir paskirstymo žvaigždučių gali būti neteisingas. Atminkite, kad alkūninio ir skirstomojo velenų fiksavimo įrankius įmanoma įstatyti ir esant per dideliam laisvumui.
- Dinaminis vožtuvų fazių patikrinimas (matuojant alkūninio ir skirstomojo velenų signalus) patvirtins teisingas vožtuvų fazes ir parodys laisvumą, tačiau tik skirstomojo veleno jutiklio padėties atžvilgiu. Mūsų aukščiau aprašytame automobilyje skirstomojo veleno jutiklis matuoja tik įsiurbimo skirstomojo veleno padėtį, o ne išmetimo skirstomojo veleno!
- Matavimas cilindro viduje patvirtins teisingas vožtuvų fazes dinamiškai, atsižvelgiant į laisvumą ir nepriklausomai nuo alkūninio bei skirstomojo velenų jutiklių padėties. Negana to, galime patikrinti dinamines vožtuvų fazes kiekviename atskirame cilindre!
Tad kodėl reikia matuoti kiekvieno atskiro cilindro vožtuvų fazes, jei jau patikrinome alkūninio ir skirstomųjų velenų padėtis, nulinį laisvumą ir teisingą visų paskirstymo žvaigždučių bei velenų tarpusavio santykį?
O kaip dėl vožtuvų tarpelių? (Daugiau informacijos rasite mūsų Subaru atvejo tyrime: https://www.picoauto.com/library/case-studies/2012-subaru-flat-4-cylinder-misfire)
O kaip dėl susidėvėjusių skirstomojo veleno kumštelių, netinkamo skirstomųjų velenų sulygiavimo ar montavimo, nulūžusių arba netvirtai laikomų svirtelių, suslėgtų hidraulinių kompensatorių ar kumštelių, prasisukusių ant skirstomojo veleno? Visos šios būklės pakeis kiekvieno cilindro individualias vožtuvų fazes.
Dar vienas dalykas – varikliai su kintamomis vožtuvų fazėmis! Čia reikia atjungti atitinkamą vožtuvų vykdiklį, kad variklis grįžtų į numatytąją vožtuvų fazių padėtį (dažnai tai maksimaliai pavėlinta saugi vožtuvų fazių padėtis). Kai vožtuvų fazės fiksuotos, galima matuoti kiekvieno atskiro cilindro vožtuvų fazes.
Turint visa tai omenyje, ar galėjo būti pažeistas įsiurbimo arba išmetimo vožtuvas dėl „susidūrimo“ tarp vožtuvų mechanizmo ir stūmoklio? Mūsų slėgio cilindre signalo forma rodytų, kad ne, nes suspaudimo takte galime sukurti daugiau nei 13 bar, o išmetimo takte – vėlgi 10 bar. (Deformuoti vožtuvai lemtų nulinę kompresiją.)
Klientas leido apžiūrėti paskirstymo žvaigždučių / grandinės mazgą dėl susidėvėjimo ir įvertinti galimas remonto išlaidas.
Kaip ir bet kurios vožtuvų fazių klaidos atveju, visi žinome galimą vožtuvų pažeidimo riziką, todėl atrodė logiška trumpam paleisti variklį ir įsitikinti vožtuvų mechanizmo vientisumu, prieš apsisprendžiant remontuoti vien paskirstymo grandinę. Kad būtų galima paleisti variklį, karteris buvo sumontuotas atgal ir pripildytas alyvos, kad būtų palaikomas alyvos slėgis, o paskirstymo grandinės įtempimas buvo valdomas laužtuvu, siekiant užtikrinti nulinį laisvumą.
Gauti rezultatai buvo, švelniai tariant, pribloškiantys: variklis neužsivedė, sukosi pernelyg dideliu greičiu, o per įsiurbimo ir išmetimo sistemas girdėjosi pokšėjimas, kuris tikrai reiškė šio variklio pabaigą; o gal vis dėlto ne?
Toliau pateikti kompresijos matavimo rezultatai rodė kompresijos praradimą ir kiekvieno cilindro individualias vožtuvų fazių klaidas! Vis dėlto plėtimosi takto apačioje susiformavusi plėtimosi „kišenė“ patvirtino, kad įsiurbimo ir išmetimo vožtuvai tinkamai priglunda prie lizdų, taigi nėra deformuoti!
Šio atvejo tyrimo pradžioje minėjau: „Labai lengva daryti skubotas išvadas, kai diagnostikos metu surinkti įrodymai rodo į konkretų mazgą. Būtent šiame etape turėtume stabtelėti, atsitraukti ir viską apmąstyti, prieš įsipareigodami savo diagnozei“.
Taip pat minėjau, kad „laiku padarytas žingsnis atgal išgelbėjo padėtį“ – štai ir jis.
Diagnostikos įkarštyje ir turėdamas iki tol surinktus rezultatus, jau tikrai buvau berekomenduojąs nuimti cilindrų galvą tolesnei apžiūrai, kol mano kolega (Kevinas iš Ives Garage) pasiūlė štai ką:
Ar šie nauji simptomai (per didelis sukimosi starteriu greitis, pokšėjimas įsiurbimo ir išmetimo sistemose) negalėtų būti susiję su hidraulinių kompensatorių / vožtuvų tarpelių savybėmis, atsiradusiomis dėl to, kad skirstomasis velenas buvo sukiojamas ranka esant nepakankamam alyvos slėgiui kompensatoriams papildyti? O jei taip, kaip tai galėtume įrodyti?
O kas, jei laikinai sumontuotume paskirstymo grandinę, suktume variklį starteriu (išsukus uždegimo žvakes) ir stebėtume slėgį cilindre, kol hidrauliniai kompensatoriai prisipildys alyvos? Tikrai vertėjo pabandyti!
Pažvelkite į toliau pateiktą signalo formą, kurioje matome, kaip didžiausia kompresija po 3 minučių sukimo starteriu pakilo nuo 2,7 bar iki 7,6 bar (2 cilindras). Tai galima paaiškinti tik laipsnišku kiekvieno cilindro vožtuvų fazių ir vožtuvų priglundimo prie lizdų atsistatymu, kurį tiesiogiai lėmė hidraulinių vožtuvų kompensatorių prisipildymas. Šį įvykį būtų labai sunku pamatyti braižant kompresijos kilimą laike įprastu kompresijos matuokliu. Dabar turime įrodymus, pagrindžiančius, kad pakanka pakeisti tik paskirstymo grandinę / paskirstymo žvaigždutes (cilindrų galvą galima palikti nenuimtą).
Klientas leido pakeisti paskirstymo grandinės komplektą, ir surinkus variklį (bei kiek pasukus starteriu) automobilis veikė normaliai, be gedimo kodų ir su atkurta galia.
Aukščiau pateiktos signalų formos rodo slėgį cilindre ir cilindro vožtuvų fazes po remonto tuščiosios eigos sūkiais bei alkūninio ir skirstomojo velenų koreliaciją (po remonto, sukant starteriu).
Išvados
- Užterštas MAP jutiklis galėjo būti atsakingas už pradinius simptomus, tačiau nuvalius ir pakartotinai patikrinus jutiklį su PicoScope paaiškėjo, kad naujo MAP jutiklio nereikia.
- Per didelis paskirstymo grandinės „plakimasis“ ir laisvumas sukūrė neįtikėtinas kolektoriaus slėgio vertes dėl momentinių vožtuvų fazių klaidų, o tai savo ruožtu lėmė PCM degalų korekcijas ir variklio užgesimą. Dinaminių vožtuvų fazių matavimas su PicoScope atskleidė paskirstymo grandinės susidėvėjimo problemą.
- Atminkite, kad PCM neužfiksavo jokių skirstomojo / alkūninio velenų koreliacijos kodų, taigi diagnostikos skaitytuvu jokių klaidų nebuvo matyti!
- WPS500X slėgio keitiklis pirmiausia atskleidė nedidelę vožtuvų fazių klaidą, o vėliau, žinoma, ir didelę fazių klaidą, atsiradusią diagnostikos metu. Naudojant įprastą kompresijos matuoklį, abu šie įvykiai būtų likę nepastebėti.
- Toliau naudojant WPS500X slėgio keitiklį su PicoScope, variklio vientisumo patikros metu pavyko išvengti nereikalingo cilindrų galvos nuėmimo. Čia galėjome stebėti kompresijos kilimą laike, kol hidrauliniai kompensatoriai prisipildė alyvos.
- Po remonto WPS500X slėgio keitiklis buvo panaudotas diagnozei patvirtinti, variklio efektyvumui įvertinti ir dokumentuotiems įrodymams klientui pateikti, pagrindžiantiems diagnozę bei remonto kainą.
Apie ką verta pagalvoti
Vidaus degimo variklio raida ir poreikis mažinti eksploatavimo išlaidas lėmė grandinine pavara varomų variklių gausėjimą. Su tokiais varikliais tikrai formuojasi tendencija: paskirstymo grandinės laikui bėgant išsitempia, o kartu su abejotinu įtempiklių veiksmingumu tai sukelia alkūninio ir skirstomojo velenų koreliacijos problemų, kurios diržinės pavaros varikliuose buvo ne tokios dažnos.
Ar tai lemia gamyboje naudojamos detalės, ilgi techninės priežiūros intervalai, prastesnės variklio alyvos, ar tiesiog aktyvus vairavimo stilius – nesu tikras. Turėdamas omenyje šį atvejo tyrimą, manau, kad dinaminiai vožtuvų fazių patikrinimai atliekant įprastą techninę priežiūrą yra tikrai vertingi, nes leidžia gauti tikrinamo variklio paskirstymo mechanizmo „parašą“.
Šias užfiksuotas signalų formas (paskirstymo grandinės parašus) galima naudoti paskirstymo grandinės susidėvėjimui stebėti laikui bėgant per kiekvieną planinį aptarnavimą – taip apsaugomas ir klientas, ir servisas, o kartu atsiranda potenciali remonto galimybė.
Galbūt kada nors sulauksime laikų, kai grįšime prie diržinės pavaros variklių su rekomenduojamais keitimo intervalais?
Didelis ačiū Pico Phil ir Kevinui iš Ives Garage už jų vertingą indėlį šioje sudėtingoje diagnostikos kelionėje.
Straipsnis išverstas iš Pico Technology bibliotekos su gamintojo leidimu. Originalas: picoauto.com. PicoScope įrangą rasite mūsų kataloge.