Gyvenimas Pico tikrai niekada nebūna nuobodus, ir atrodo, kad šie metai bus įdomūs mums visiems! Pristačius naująjį 8 kanalų PicoScope 4823, turėjau progą jį išbandyti praktikoje nagrinėdamas hidraulikos gedimą. Nenoriu gaišti brangaus laiko aiškindamas apie pačią aparatinę įrangą, nes viską apie šį naują osciloskopą galite perskaityti čia. Galimybė matyti, kaip komponentai sąveikauja sistemoje, yra vienas iš didžiųjų aštuonių kanalų privalumų – tai leidžia sutaupyti laiko nustatant diagnozę. Šiam atvejo tyrimui turėjau ne tik 8 kanalus, bet ir progą išbandyti mūsų WPS600C hidraulinio slėgio keitiklius.
Hidraulika tikrai nėra tai, ką galima tiesiog imti ir pabandyti. Manau, kad mes visi pernelyg lengvai vertiname rizikas, kurias prisiimame savo pasirinktoje profesijoje, ir pamirštame, koks pavojingas gali būti šis darbas. Hidraulinės sistemos ypač rizikingos. Jos veikia esant aukštam slėgiui, kyla aukšta temperatūra, ir be tinkamo apmokymo be reikalo statote save į pavojų. Jei jau dirbate su hidraulika, tikiuosi, kad tai privers jus kitaip pažvelgti į tai, kaip galima diagnozuoti ir užfiksuoti gedimus.
Klientas manęs paklausė, ar nenorėčiau pažiūrėti problemiškos šiukšliavežės. Savininkai, siekdami stebuklingo sprendimo, remdamiesi ribota diagnostika paprašė pakeisti vieną detalę. Mūsų klientas ją nenoromis pakeitė, tačiau, kaip tikriausiai jau atspėjote, problemos tai neišsprendė. Buvome pasiryžę viską padaryti kaip pridera: rasti gedimą, jį įrodyti, o tada su PicoScope patikrinti remonto rezultatą.
Kaip visada, turėjome pradėti nuo kliento nusiskundimo patvirtinimo. Daugelyje ilgos bazės sunkvežimių galinė ašis turi vairuoti manevruojant mažu greičiu, kad sumažėtų apsisukimo spindulys ir pagerėtų manevringumas. Šiuo atveju galinės ašies vairavimas pradėdavo veikti, bet po trumpo laiko prietaisų skydelyje užsidegdavo įspėjamoji lemputė, vairuojanti galinė ašis pati susicentruodavo ir toliau nebeveikdavo taip, kaip numatyta. Išjungus automobilį, palikus jį pastovėti ir vėl užvedus, galinės ašies vairavimas atsinaujindavo – tik tam, kad gedimas vėl pasikartotų.
Gedimą patvirtinti buvo lengva, ir degant lemputei prietaisų skydelyje nuskaičiau šiuos gedimo kodus:
| 600–17 | Centravimo slėgio jutiklio reikšmė per maža, yra nuotėkis |
| 600–1 | Centravimo slėgio jutiklio reikšmė per maža; pavojinga |
| 630–31 | Centravimo slėgio praradimas, per didelis slėgio kritimas per 3 sekundes |
Įsitikinome, kad kodai yra nuolatiniai: juos ištrynėme ir vėl pasukome vairą. Tai ne tik padėjo patvirtinti, kad kodai vis dar aktyvūs, bet ir leido pakartoti testą įsitikinant, kad automobilis gedimą užfiksuoja. Tai gyvybiškai svarbu, kai vėliau reikės patikrinti remonto rezultatą. Dabar turėjome aiškią kryptį, kur eiti toliau – tirti galinės ašies centravimo slėgį.
Norint sudaryti gerą veiksmų planą ir galiausiai pašalinti gedimą, svarbu suprasti, kaip sistema veikia ir kokios yra jos funkcijos. Ši sistema vadinama E-MAS, t. y. Electronically controlled Multi Axis Steering (elektroniškai valdoma kelių ašių vairavimo sistema). TRW Automotive projektavo vairavimo sistemas ne vienai bendrovei, todėl tikėčiausi, kad ją galima rasti daugiau nei vieno gamintojo transporto priemonėse.
- Bakelis (rezervuaras)
- Hidraulinis siurblys
- Priekinis vožtuvų blokas
- Priekinis vairo mechanizmas
- Galinis vožtuvų blokas
- Galinis vairavimo cilindras
Laimei, klientas, kuriam padėjau, turėjo prieigą prie DAF techninės svetainės (paskyrai susikurti reikia specialių prisijungimo duomenų). Verta paminėti, kad visos DAF schemos, kaip ir tikėtasi, yra susietos su konkrečiu važiuokle, tačiau atkreipkite dėmesį, kad jos priklauso ir nuo schemos atsisiuntimo datos bei laiko. Taip yra todėl, kad techniniai duomenys atnaujinami kasdien. Gera praktika yra įsitikinti, kad turite teisingą transporto priemonės variantą, nes neteisinga informacija gali nuvesti visiškai kita kryptimi. Tai nėra hidraulinių brėžinių pamoka, tačiau yra pora dalykų, kuriuos reikia žinoti:
Pirmasis – apsauginis (redukcinis) vožtuvas, schemoje pažymėtas SP201, esantis priekiniame vožtuvų bloke. Tai gyvybiškai svarbus bet kurios hidraulinės sistemos saugos elementas, apsaugantis nuo katastrofiškų pažeidimų dėl susidarančio aukšto alyvos slėgio. Pagal rastą informaciją, maksimalus darbinis slėgis yra 175 + 5 bar, ir apsauginis vožtuvas užtikrina, kad slėgiui viršijus šią ribą jis atsidarys ir leis alyvai saugiai grįžti į bakelį, nesugadinant kontūro komponentų. Šis apsauginis vožtuvas taip pat valdomas solenoidu, kuris, kai suaktyvinamas, neleidžia vožtuvui atsidaryti, kad būtų galima sukurti maksimalų darbinį slėgį. Atminkite: bet kurioje hidraulinėje sistemoje slėgio sukuria ne siurblys. Slėgis yra pasipriešinimas srautui – panašiai kaip alyvos slėgį vidaus degimo variklyje sukuria alkūninis velenas, o ne alyvos siurblys.
Kitas šios sistemos apsauginis vožtuvas yra galiniame vožtuvų bloke ir pažymėtas SP051. Būdamas „neaktyvios“ būsenos jis leidžia alyvai tekėti tiesiai iš siurblio atgal į bakelį be jokio pasipriešinimo, todėl slėgis nesusidaro. Jis taip pat sujungia abi cilindro puses su nutekėjimu į bakelį, kad cilindras galėtų laisvai judėti. Kai šis vožtuvas ir apsauginis vožtuvas suaktyvinami, alyva nebeturi lengvo kelio atgal į bakelį, todėl slėgis kyla, kol pasiekia mechaninę apsauginio vožtuvo ribą. Būtent ši „stumianti“ jėga judina cilindrą ir pasuka ratus.
Kalbant apie saugą, ši sistema turi į cilindrą įmontuotą savaiminio centravimo apsaugą, kuri gedimo atveju priverstinai grąžina cilindrą į centrinę padėtį ir ištiesina ratus. Suprasti, kaip tai veikia, yra svarbu, nes mūsų gedimą sukelia per mažas centravimo slėgis.
Centravimo sistemos dalis – „plaukiojanti galinė plokštė“ – mechaniškai užsifiksuoja korpuse esančiose atramose, o mažesnė sekcija sudaro sustojimo tašką pagrindinei kotui. Taip vairavimo cilindras gauna savo centrinę padėtį. Kai centravimo sistema suaktyvinama dėl gedimo arba automobiliui viršijus nustatytą greitį, pirmiausia išjungiamas SP071, neleidžiantis alyvai grįžti į akumuliatorių. Tačiau dėl atbulinio (vienpusio) vožtuvo akumuliatorius vis tiek gali tiekti slėgį į centravimo kontūrą. Toliau išjungiamas SP051 solenoidas, atverdamas cilindro C1 ir C2 jungtims lengvą kelią atgal į bakelį. Kadangi slėgis dabar daug mažesnis, centravimo sistemos slėgis gali perimti valdymą ir grąžinti viską į centrą. Kadangi Y1 kameros paviršiaus plotas yra dvigubai didesnis už Y2, šia kryptimi veikia didesnė jėga, net jei slėgis kontūre vienodas – tai reiškia, kad plaukiojantis stūmoklis visada judės atgal šia kryptimi. Kai galinė plokštė atsiduria savo vietoje, Y2 toliau spaudžia pagrindinį kotą prie kito plaukiojančio stūmoklio galo, ir ratai susicentruoja. Atsidūrus reikiamoje padėtyje, atbulinis vožtuvas neleidžia alyvai judėti ir taip hidrauliškai užrakina cilindrą.
Kitas solenoidas, kurį būtina paminėti, yra SP041, dar vadinamas akumuliatoriaus apsauginiu / užpildymo vožtuvu. Šis vožtuvas skirtas valdyti slėgį centravimo kontūre ir stengtis palaikyti pastovų nominalų 28 bar slėgį. Jei slėgis per daug nukrypsta nuo šios reikšmės, vožtuvas gali būti atidarytas, kad slėgis būtų sumažintas arba padidintas. Svyravimai čia yra normalūs dėl alyvos temperatūros ir vožtuvų veikimo, tačiau slėgis turi būti stabilus ir nuolat palaikomas centravimo kontūre net ir automobiliui stovint.
Paskutinis dalykas prieš pereinant prie matavimų – suprasti, kas yra hidroakumuliatorius. Tai kaupimo įtaisas, veikiantis panašiai kaip kondensatorius. Jis gali kaupti ir atiduoti energiją priklausomai nuo to, kuriam komponentui jos reikia. Kai kurie iš mūsų juos prisimena iš Metro laikų ir nuostabios Citroën hidropneumatinės pakabos. Šie sferiniai įtaisai yra itin pavojingi ir jų negalima liesti neturint tinkamo apmokymo bei įrankių. Juose yra kamera, dažniausiai membrana ar sumaišas, kurioje aukštu slėgiu laikomas azotas (paprastai nuo 75 iki 85 bar). Tai padeda hidrauliniam siurbliui (panašiai kaip kondensatorius padeda akumuliatoriui): esant dideliam poreikiui akumuliatorius papildo sistemą. Lygiai taip pat jis gali sugerti didelius slėgio šuolius. Jei niekada su tokiais nedirbote, o dirbtuvėse toks yra, prašau, nesigriebkite raktų.
Išsprendę saugos klausimus ir supratę, kaip sistema turėtų veikti, galėjome sudaryti diagnostikos planą. Gedimą buvome patvirtinę ir su klientu sutarę, kad būtent tai yra problema. Buvome nuskaitę gedimus, susijusius su vairavimo centravimo slėgiu, ir dabar supratome, kaip sistema turi veikti įprastomis sąlygomis. Turėdami aštuonis kanalus, turėjome kur kas daugiau laisvės pasirenkant matuojamus signalus, tačiau reikėjo ir kokio nors įvesties signalo, rodančio, kad vairas sukamas. Naudingi būtų priekinės ir galinės ašies kampo jutikliai, taip pat norėjome matyti slėgį priekiniame vožtuvų bloke ir centravimo sistemoje. Dar norėjau matyti, ką daro solenoidai (SP201, SP071, SP051 ir SP041), o tam, kad vėliau turėčiau atskaitos tašką, užfiksavau ir variklio sūkius, įrodančius, kad variklis iš tikrųjų veikė. Su naujuoju 8 kanalų osciloskopu dabar galiu vienu metu fiksuoti kelis signalus, ir mano pradinis nustatymas buvo toks:
- A kanalas – optinis daviklis sūkių signalui; gali būti konvertuotas į matematinį kanalą sūkiams atvaizduoti
- B kanalas – priekinio vožtuvų bloko bandymo jungtis, WPS600
- C kanalas – galinio vožtuvų bloko bandymo jungtis, WPS600
- D kanalas – SP051 atleidimo vožtuvo solenoido srovė
- E kanalas – SP201 srovė, DRV slėgis iš priekinio vožtuvų bloko
- F kanalas – priekinės ašies vairavimo kampo jutiklis
- G kanalas – galinės ašies vairavimo kampo jutiklis
- H kanalas – SP071 akumuliatoriaus solenoido srovė
Dirbant su aštuoniais kanalais būtina paminėti diskretizavimo dažnį. Ketinau dirbti su gana lėta laiko skale, nes gedimas pasireikšdavo tik praėjus tam tikram laikui. Perjungus į srautinį (streaming) režimą diskretizavimo dažnis sumažėjo, o buferių skaičius apribotas iki 1. Nors tai gali atrodyti kaip apribojimas, galėjau fiksuoti pakankamai ilgai, kad pamatyčiau gedimą, o tada naudoti mastelio keitimo ir filtravimo įrankius, kad detaliau išryškinčiau problemines vietas. Galėjau perjungti lėto diskretizavimo režimą į ilgesnį laiką, bet tada būtų tekę laukti, kol ekranas atsinaujins, kol osciloskopas apdoros duomenis, o kai ieškai trumpalaikio sutrikimo, nori jį matyti tuo metu, kai jis įvyksta.
Aštuoni kanalai atneša ir kitų sunkumų, o didžiausias iš jų – laidų kiekis. Dabar tiek daug laidų driekiasi automobilio pirmyn ir atgal, kad lengva susipainioti ar net užkliūti. (Žinau, kad laidų pradūrimas yra nepageidautinas, bet kartais kitos išeities nėra. Nenorėjau rūpintis tiek daug kabelių ir bijoti, kad vienas atsijungs, tačiau būkite tikri – visi pradurti laidai buvo tinkamai suremontuoti.) Dirbant su aštuoniais kanalais tikrai reikia budrumo, o ženklinimas dar niekada nebuvo toks svarbus.
Iš ekrano nuotraukos matome, kad pradėjus sukti vairą buvo suaktyvintas SP201, leidžiantis slėgiui kilti. Tuo pačiu metu buvo suaktyvintas akumuliatoriaus solenoidas SP071, leidžiantis alyvai patekti į apsauginį kontūrą, atlaisvinantis cilindrą ir leidžiantis jam judėti. Taip pat pastebėjome, kad buvo suaktyvintas SP051, neleidžiantis alyvos srautui lengvai grįžti į bakelį – tai reiškia, kad alyvos srautą galėjome panaudoti „darbui“ atlikti ir galinei ašiai pasukti. Judant galinei ašiai pastebėjome, kad veikimas nebuvo sklandus: atrodė, tarsi kažkas užkliūva ir tada atsileidžia. Girdėjosi ir garsas, panašus į slėgio išleidimą arba vožtuvo persijungimą. Šis garsas sutapdavo su centravimo kontūro slėgio viršūnėmis. Ar tik tai nebus pirmoji dėlionės užuomina?
Kairioji laiko liniuotė nustatyta ties momentu, kai kabinoje užsidegė įspėjamoji lemputė – tai rodo, kad kažkas įvyko, o naudodami papildomą laiko liniuotę matome, kad praėjo 3 sekundės, kai slėgis buvo išmatuotas kaip 0. Iš techninės informacijos žinojome, kad centravimo kontūre slėgis turėtų būti palaikomas 28 bar. Pridėjau vertikalią liniuotę ties šia reikšme ir aiškiai matome, kad slėgis yra gerokai didesnis, o viršūnėje siekia apie 180 bar. Įdomu tai, kad kilus gedimui akumuliatoriaus vožtuvas buvo išjungtas, o mes gavome komandą padidinti vairavimo slėgį – tai matyti B kanale. Nepavyko rasti nieko, kas tai patvirtintų, bet manau, kad tai paskutinis bandymas susicentruoti vairavimą vien siurblio slėgiu, o ne centravimo kontūru. Svarbiausi dalykai iš šio įrašo:
- Slėgį pagal komandą kelia SP201, kaip ir tikėtasi
- Akumuliatoriaus solenoidas suaktyvinamas vairuojant, bet išjungiamas atsiradus gedimui ir įsijungus gedimo kodui
- SP051 valdomas vairuojant, kaip ir tikėtasi
- Abu kampo jutikliai kinta pagal vairuotojo vairavimo įvestį
- Sistemos slėgis atrodo net per geras, be perteklinių šuolių, išskyrus po gedimo
Turėdamas tai omenyje, tikėjau, kad alyvos tiekimas geras ir kad slėgis atitinka SP201 vožtuvo komandą. Nusprendėme, kad į priekinį vožtuvų bloką gilintis nereikia, ir perkėlę srovės reples ant SP041 galėjome pamatyti, kaip šis vožtuvas sąveikauja su centravimo kontūro slėgiu. Taip pat pastebėjome, kad kaskart, kai centravimo kontūre pakildavo slėgis, mažas slėgio šuolis matydavosi ir vairavimo kontūre. Vienintelis būdas šiems dviem kontūrams sąveikauti yra per SP041 vožtuvą, kurio paskirtis – tiekti arba nuleisti centravimo kontūro slėgį.
Deja, nuo čia iki pabaigos padariau didžiulę pradedančiojo klaidą – pamiršau prieš tai naktį įkrauti savo WPS600C. Todėl kitame įraše sistemos slėgio nebeturėjau. Vis dėlto sistemoje buvo įrengti jos pačios slėgio jutikliai, kuriuos ir panaudojau. Individualaus zondo jiems nesukūriau, nes buvome pačiame mūšio įkarštyje, tačiau signalo formą įraše matėme. Jei laikas nebūtų buvęs prieš mane, būčiau viską perfiksavęs su WPS600C – bet kada gi laikas būna mūsų pusėje?
Iš aukščiau esančio įrašo matome, kad SP041 dalyvauja kylant slėgiui centravimo kontūre; priartinę šią vietą galime pažiūrėti detaliau.
Visiškai aišku, kad kaskart, kai matydavome slėgio šuolį, būdavo suaktyvinamas SP041 solenoidas ir slėgis staigiai krisdavo. Tačiau vienintelė vieta, kur jis galėjo dingti, buvo atgal į sistemos slėgį. Žinant, kad sistemos slėgis maždaug tuo pačiu metu kaip ir šuolis būdavo mažesnis, logiška, kad sistemos slėgyje matomas šuolis atkeliavo iš centravimo slėgio kontūro. Taip pat matėme, kad solenoidas buvo aktyvinamas įvairiais šio įrašo momentais, ne tik ties šuoliais. Prisiminkite, kad šis solenoidas gali atsidaryti ir tam, kad įleistų alyvos į centravimo kontūrą ir padidintų slėgį, tačiau atrodė, kad jis nuolat tai tiekė, tai šalino alyvą bandydamas palaikyti slėgį.
Turint omenyje, kad EMAS ECU stebi slėgį (bando jį padidinti, kai jis mažas, ir sumažinti, kai jis didelis), kilo klausimas: kur dingsta slėgis įvykus gedimui? Iš techninės informacijos žinojome, kad slėgis turėtų būti pastovus, tačiau matėme svyravimus nuo 0 iki 178 bar. Patenkinti tuo, kad sistema elektriškai reagavo į tai, ką „matė“, likome tik su dviem komponentais – akumuliatoriumi ir vairavimo cilindru. Šiuo momentu galima nuspręsti tiesiog pakeisti pigesnį variantą arba pabandyti išsiaiškinti, ar yra būdas patikrinti, kuri detalė sugedusi. Grįžę prie ankstesnio cilindro brėžinio matėme, kad alyvai yra kelias atgal į bakelį. Neišvengiama, kad hidrauliniai kontūrai niekada nebūna visiškai sandarūs ir per riebokšlius visada bus šioks toks nuotėkis. O kas, jei nesandarus buvo tarpiklis tarp plaukiojančio cilindro ir bakelio linijos? Ar tai sukeltų pakankamai didelį slėgio kritimą, kad atsirastų gedimas? Ir kaip tai įrodyti? Apžiūrėję cilindrą nusprendėme, kad galime išstumti cilindrą iki galo. Taip už plaukiojančio cilindro galinės plokštės liktų didelė tuštuma. Jei laikydami vairą iki galo pasuktą galėtume išlaikyti slėgį centravimo kontūre ir nematytume SP041 suaktyvinimo slėgiui numesti, būtume tikri, kad šioje vietoje nėra didelio nuotėkio.
Kaip matome iš aukščiau pateiktos ekrano nuotraukos, laikydami vairą iki galo pasuktą išlaikėme pastovų slėgį apie 53 sekundes. Kai vairą atleidome jo nesukdami, matome, kad slėgis pradeda šiek tiek kristi. Tačiau visai ne taip staigiai kaip anksčiau, ir tikrai nenukrito tiek, kad būtų suveikęs gedimo kodas. Tai pamatęs jaučiau, kad įrodymų pakanka teigti, jog šiuo atveju cilindras viduje nepraleidžia, nes buvome tikri, kad slėgio kritimas centravimo kontūre nebuvo susijęs su cilindro nuotėkiu. Kartais įrodyti, kad kažkas nėra sugedę, yra taip pat svarbu, kaip įrodyti, kas sugedę.
Galiausiai lieka tik akumuliatorius – bet kaip jis galėtų sukelti šį gedimą? Kaip minėjau anksčiau, akumuliatorius yra kaupimo įtaisas. Jis priima slėgį ir vėliau jį atiduoda, kai sistemai to reikia pastoviam slėgiui palaikyti. Kodėl jo tiesiog nepakeitėme anksčiau? Būtume galėję, bet tai reikštų hidraulinių linijų atidarymą ir sistemos užteršimo riziką dėl spėjimo. Juk norime klientui įrodyti, kad nustatėme, jog kiti komponentai veikia taip, kaip turi, ir kad dabar gerai suprantame, kaip sistema veikia. Jei tai nebūtų buvęs akumuliatorius ir klientas išsivežtų automobilį tam, kad jis grįžtų su ta pačia problema, dabar jau reikalaujančia cilindro – ar už tai turi mokėti klientas?
Akumuliatorių išimti galima tik tada, kai esate 100 % tikri, kad kontūre nebėra slėgio. Buvome matę, kad centravimo slėgis kartais pasiekia 178 bar, todėl privalėjome būti visiškai tikri, kad slėgis pirmiausia išleistas. Kai jis buvo išimtas ir palygintas su nauju, tapo aišku, kad akumuliatorius tikrai buvo sugedęs.
Naujajame įtaise matomas žalias vožtuvas rodo, kad membrana yra visiškai pripūsta, o senajame jo niekur nesimato. Endoskopas atskleidė, kad membrana buvo visiškai subliuškusi, o vožtuvas atsidūręs beveik pačioje apačioje. Beliko tik vienas dalykas: sumontuoti akumuliatorių atgal, įsitikinant, kad viskas priveržta pagal reikiamas specifikacijas, ir prapūsti (nuorinti) sistemą. Naudodami atstovybės įrangą turėjome prieigą prie oro išleidimo funkcijos, kuri nurodė EMAS pašalinti orą iš sistemos. Tai atlikę ir greitai patikrinę, ar nėra nuotėkių, galėjome atlikti patikrinimą.
Kaip matote iš aukščiau esančio įrašo, sukant vairą centravimo slėgio šuoliai visiškai išnyko. Matome, kad SP041 nebereikia aktyvinti pertekliniam slėgiui pašalinti ar atidaryti, kad įleistų slėgio kompensuojant jo kritimą. Centravimo slėgis labai sklandžiai laikosi apie 40 bar; jis dar gali nusistovėti žemiau, turint omenyje, kad rasta techninė informacija nurodo apie 28 bar. Tačiau svarbiausia informacija čia yra ta, kad slėgis išlaikomas ir pasibaigus vairavimo manevrui. Matome, kad net gerokai nukritus sistemos slėgiui, centravimo kontūre slėgis vis tiek išlieka. Prieš pakeičiant akumuliatorių taip nebuvo. Automobilis jau išbandytas kelyje ir daugiau jokių gedimų nepranešta.
Kaip sakiau pradžioje, šis atvejo tyrimas neturėtų būti naudojamas kaip hidraulikos mokymo vadovas. Ką jis gali padaryti – tai parodyti galimybes, kurios dabar atsiveria technikui, galinčiam vienu metu stebėti daugiau nei keturis matavimus. Žinoma, 8 kanalų osciloskopas atneša ir iššūkių, tačiau kai reikia atlikti daug matavimų, jis sutaupo esminio laiko. Galimybė matyti jutiklių ir vykdiklių tarpusavio sąveiką tikrai padeda suprasti, kaip veikia sistema. Dėkoju Lee Sharp iš L & D Commercials Ltd už suteiktą galimybę ištirti šį gedimą ir už tai, kad skyrė savo laiką man padėti visą dieną.
Straipsnis išverstas iš Pico Technology bibliotekos su gamintojo leidimu. Originalas: picoauto.com. PicoScope įrangą rasite mūsų kataloge.