V dubnovém vydání vyšel můj článek o problému s regenerací filtru pevných částic u vozu Ford Transit. U tohoto případu jsem popisoval, jak do sebe při logické diagnostice a znalosti systému věci krásně zapadají a jak lze elegantně dojít ke zdárnému výsledku. Na konci článku ale také píši, že jsou i případy, kdy to tak úplně není. Věci do sebe sice zdánlivě zapadají, ale nakonec se ukáže, že to byla slepá cesta, a musí se začít znovu. Nyní bych tedy jeden takový případ měl.
Octavii RS druhé generace s motorem 2.0 TDI CR trápila poměrně zvláštní závada. Když se s vozem jezdilo řekněme v mírnějším režimu a nebyl potřeba vysoký výkon motoru, fungovalo vše bez problémů. Pokud však byl motor ve větší zátěži, přibližně v 3 000 až 3 500 min-1, najednou zcela ztratil výkon a zhruba po pěti sekundách se ztratila jakákoliv reakce na přidávání plynového pedálu. Po uplynutí zmíněných pěti sekund a po poklesu otáček motoru již byla odezva na plynový pedál normální a motor opět akceleroval. Závada se v tomto režimu projevovala téměř vždy, takže ji bylo možné snadno vyvolat, což bylo na celé věci pozitivní.
Logické uvažování nechybělo
Auto do naší dílny přivezl majitel jiného autoservisu, který se snažil závadu nalézt. Popisoval mi, co všechno již na autě změřil a prověřil a jeho postup při hledání závady se mi zdál již při našem rozhovoru správný a logický, takže jsem začínal tušit, že závada bude dost záludná. Také mi sdělil, že si zákazník nechal auto zhruba před rokem dovézt z Německa a že závada se začala projevovat nedlouho po tom, co auto koupil, a že v tomto stavu přibližně rok auto provozuje.
Předcházelo několik neúspěšných oprav
V servisu, ze kterého k nám auto přivezli, již vyměnili turbodmychadlo, snímač plnicího tlaku a snímač množství nasávaného vzduchu. Při prvním pohledu do motorového prostoru bylo také vidět, že někdo musel nedávno měnit vysokotlaké palivové čerpadlo, což svědčilo o tom, že se někdo pokoušel závadu nalézt pravděpodobně ještě v Německu. V duchu jsem si říkal, že to jsou jenom dohady, a pustil jsem
se do diagnostiky.
Začal jsem sériovou diagnostikou přístrojem VCDS. Na obr. ➊ je obsah paměti závad. Po jejím vymazání a následně vyvolání závady při zkušební jízdě se stejná chybová hláška téměř vždy uložila znovu.
Proč motor takto zpomalí?
Že nejde o chybu v systému přeplňování, jsem trochu předpokládal a říkal jsem si, že ztráta či nedosažení plnicího tlaku bude spíš následkem náhlého zpomalení motoru při projevu závady. Poskládal jsem si tedy do bloku namerené hodnoty: otácky motoru, polohu plynového pedálu, plnicí tlak, množství nasávaného vzduchu, dobu hlavního vstriku a tlak paliva vrailu. Spustil jsem nahrávání namerených hodnot a vydal
se na zkušební jízdy, abych závadu vyvolal a z onech hodnot nahrál log. Ze záznamu namerených hodnot jsem v programu Microsoft Excel vytvoril grafy (obr. ) a pustil se do jejich analýzy. Na obr. je detail grafu, který je ze záznamu v okamžiku projevu závady.
V cerveném rámecku (obr. ) je oznacen záznam v okamžiku projevu závady: Plynový pedál je sešlápnut na 100 %, množství vstrikovaného paliva se zvyšuje a spolecne s tím se zvyšují otácky motoru, množství nasávaného vzduchu i plnicí tlak a motor akceleruje. V bodu 1 dochází k prudké ztráte výkonu motoru, což je videt na prudkém poklesu plnicího tlaku, množství vzduchu a otácek motoru. Množství vstrikovaného paliva zustává naopak stále na stejné hodnote a mírne klesne až po chvíli, což je následek snížení množství nasávaného vzduchu, kdy se rídicí jednotka snaží udržet vlimitu kourivosti. Z toho je jasné, že rídicí jednotka výkon motoru nijak neomezuje. Tlak paliva v railu sice po chvíli také mírne klesá, ale to je následkem poklesu otácek motoru a tím i tlaku vysokotlakého cerpadla. Tlak se však stále drží na dostatecne velké hodnote pro požadovaný výkon motoru.
Z techto záznamu lze vycíst, že tlak paliva i délka vstriku jsou v okamžiku projevu závady v porádku, ale motor pres to prudce zpomalí. Sice jsem tam závadu nepredpokládal, ale pro jistotu jsem si tím overil fungování regulace plnicího tlaku a systému nasávání vzduchu.
„Vzduchem to není“
Na obr. je grafi cky zpracovaný záznam namerených hodnot, tentokrát z prubehu plnicího tlaku a množství nasávaného vzduchu. Porovnával jsem požadované a skutecné hodnoty v ruzných režimech a také jsem provedl fyzickou kontrolu turbodmychadla, cesty plnicího vzduchu, klapky v sacím potrubí a pro jistotu jsem zkontroloval i rozdíl tlaku pred a za fi ltrem pevných cástic. To vše bylo, jak jsem predpokládal,
v porádku. I kdyby byla nejaká závada v systému preplnování nebo by motoru chybel vzduch a projevilo se to ztrátou výkonu, pravdepodobne by nedošlo k tak prudkému poklesu výkonu jako v tomto prípade. Systém vzduchu, preplnování a výfuku jsem tedy mohl opustit a vrátit se kpredchozím merením. Pro jistotu a vetší presnost jsem si informace získané z logování namerených hodnot overil ješte pomocí osciloskopického merení. Použil jsem opet svuj oblíbený Picoscope 3000 anamerené oscilogramy i s popisy jsou na obr. , obr. aobr. .
Víceméne jsem si potvrdil to, co jsem vedel už z logu. Tedy že v okamžiku, kdy dojde ke ztráte výkonu motoru, a tím samozrejme i k poklesu plnicího tlaku, potažmo i množství nasávaného vzduchu, budí rídicí jednotka ventily vstrikovacu tak, že jsou stále otevrené a že tlak paliva v railu je dostatecne vysoký, takže by melo být vstrikováno dostatecné množství paliva, aby motor akceleroval. Evidentne vstrikování paliva selhává. No, a když je dostatecný tlak a dostatecná doba vstriku, dostatek vzduchu, a presto motor nejede, je nasnade se zamerit na mechanickou cást vstrikovacu.
Podezrení na vstrikovace
Doporucil jsem kolegovi ze servisu, který k nám auto privezl, nechat provést analýzu vstrikovacu vdiesel servisu anásledne je nechat opravit, prípadne vymenit. Všechno se mi jevilo být jasné, veci do sebe logicky zapadaly a já jsem si liboval, že mám další vyrešený prípad. Ale to vše jen do doby, než se ozvali zdiesel servisu. Výsledek analýzy vstrikovacu byl takový, že tri z nich jsou v porádku au jednoho takzvane „utíká“ nafta do prepadu. Nechali jsme jej sice opravit, ale já už jsem zacínal tušit, že to prícinou
závady nebude. Kdyby totiž motor ztrácel výkon tím, že u jednoho vstrikovace „utece“ palivo do prepadu, muselo by to být videt na tlaku paliva v railu, který by v takovém prípade musel klesat, což se nedelo.
Jsem opět na začátku
Vzal jsem si tedy auto ješte jednou a zacal s merením znovu od zacátku. Chtel jsem si být jistý, že jsem nikde nic neprehlédl. Znovu jsem provádel dynamická merení jak metodou logování namerených hodnot vlastní diagnostiky, tak pomocí osciloskopické analýzy. Všechno me ale stále vedlo ke vstrikovacum jako poprvé. Prece jen se po oprave vstrikovace, který „utíkal“ do prepadu, jedna zmena v merení objevila. Ve chvíli, kdy dojde ke ztráte výkonu motoru, což je v merení videt jako pokles plnicího tlaku, dojde k chvilkovému zvýšení tlaku paliva vrailu. Dokonce se podarilo vyvolat uložení chybové hlášky o príliš vysokém tlaku paliva do pameti závad rídicí jednotky (obr. ). Stacilo po ztráte výkonu motoru nechat delší dobu sešlápnutý plynový pedál. Rozhodl jsem se tedy tento jev ješte rádne prozkoumat.
Viníkem je možná nesprávný tlak paliva
Na obr. , obr. , obr. a obr. jsou opet nejprve logy apotom oscilogramy z prubehu tlaku paliva v railu v závislosti na požadovaném tlaku v railu, jaký se snaží nastavit rídicí jednotka pomocí ventilu regulace tlaku v railu, a na poloze plynového pedálu. V cerveném rámecku (obr. ) je oznacen záznam v okamžiku projevu závady: Plynový pedál je sešlápnut na 100 %, množství vstrikovaného paliva se zvyšuje a spolecne s tím se zvyšuje i plnicí tlak a požadovaný i skutecný tlak v railu.
Vbode 1 dochází k prudké ztráte výkonu motoru viditelné na poklesu plnicího tlaku. Skutecný tlak paliva v railu se pri tom prudce zvýší, zatímco požadovaný zustává na približne stejné hodnote. Ke snížení tlaku paliva v railu dochází až vbode 2, když je uvolnen plynový pedál.
Témer jasno udelalo až merení osciloskopem…
Venujte prosím pozornost levé cásti obr. : Plynový pedál je sešlápnut, vozidlo akceleruje, plnicí tlak stoupá. S tím je spojen lehký pokles tlaku paliva v railu zpusobený delším otevrením ventilu vstrikovacu. To je v porádku. V bode 1 dochází opet k prudké ztráte výkonu motoru viditelné na poklesu plnicího tlaku. Tlak paliva v railu skokove stoupne, což je videt v bode 2, a klesne až po uvolnení plynového pedálu vbode 3. Stav PWM signálu rízení regulacního ventilu tlaku paliva v railu je však od bodu 1 až do bodu 3 stále stejný, což je videt v detailu na obr. . Skutecný tlak paliva v railu se tak od požadovaného opravdu
v okamžiku projevu závady liší, ale jeho regulace rídicí jednotkou, respektive ventilem regulace tlaku, je v porádku. Rídicí jednotka totiž pri výpoctu požadovaného tlaku paliva pocítá nejenom s buzením ventilu regulace tlaku, ale také sdélkou vstriku.
Bludný kruh – opet vstrikovace
Když jsem si dal v hlave dohromady všechny namerené hodnoty pri projevu závady, vyšlo mi to takhle: Po sešlápnutí plynového pedálu (požadavek ridice na výkon motoru) otevre rídicí jednotka ventily vstrikovacu na vstrikování maximálního množství paliva pro daný výkon. Zároven vybudí cívku ventilu regulace tlaku paliva na jeho uzavrení a cerpadlo tak vytvorí požadovaný tlak paliva. Motor akceleruje a s tím roste i plnicí tlak a množství nasávaného vzduchu. Všechno funguje, jak má. Najednou však dojde k prudké ztráte výkonu motoru, což se projeví rovnež prudkou ztrátou plnicího tlaku a množství nasávaného vzduchu. Tlak paliva pri tom skokove stoupne, ale jak píší v popisu u obrázku, požadovaný tlak paliva v railu (buzení ventilu regulace tlaku) i požadovaná délka vstriku (buzení piezoelementu vstrikovacu) jsou rídicí jednotkou nastavovány stále na vysoký tlak a dlouhou dobu vstriku, tedy na vysoký výkon a klesnou až po uvolnení plynového pedálu. Rídicí jednotka tedy pocítá s dlouhou dobou vstriku a tomu uzpusobuje i tlak v railu. Skokový nárust tlaku v okamžiku ztráty výkonu je tak zpusoben tím, že vstrikovace prestanou vstrikovat palivo. Proste je neco musí uzavírat. Ale co, když elektricky jsou jejich ventily otevreny?
Prestávka na prostudování funkce
vstrikovace
Rozhodl jsem se tedy vrátit ke knihám. V samostudijních materiálech spolecnosti Robert Bosch jsem si vyhledal presné nákresy a popis funkce konkrétních vstrikovacu asnažil jsem se logicky dohledat, kde by uvnitr nekterého z nich mohla nastat taková závada, jejímž následkem by došlo kmechanickému uzavrení všech vstrikovacu v režimu vysokého výkonu motoru (dlouhé doby otevrení vstrikovace). Jak
jsem tak nad tím premýšlel a opakoval si znalosti fungování commonrailového vstrikování, prišla mi na mysl jedna vec, kterou jsem znal již dávno, ale ted jsem ji proste opomnel. Na obr. je schéma commonrailového vstrikovace s piezoelementem, jenž je použit u tohoto vozu.
Palivo pod vysokým tlakem se dostává z railu do vstrikovace pres vysokotlakou prípojku a kanálky uvnitr vstrikovace je rozvedeno pod jehlu trysky i nad ni. Když je piezoelement vstrikovace uzavrený, je tlak paliva pod i nad jehlou trysky stejný, a jehla je navíc stlacována pružinou do svého sedla, avstrikovace jsou tak uzavreny. Když je však na piezokrystaly privedeno potrebné napetí, zacnou se deformovat astahovat, címž je uvolnován prostor nad jehlou trysky. Ventil nad jehlou se tak tlakem paliva otevre (toto je nutné si zapamatovat) a palivo se z prostoru nad jehlou trysky postupne odpouští do zpetného vedení. Tím dojde ke snížení tlaku paliva nad jehlou a vysoký tlak paliva, který zustal vprostoru pod ní, ji zacne nadzvedávat proti síle pružiny. Tak dojde ke zdvihu jehly a vstriku paliva. Když se má palivo prestat
vstrikovat, obrátí rídicí jednotka polaritu buzení piezokrystalu, címž dojde opet k jeho roztažení a k uzavrení ventilu nad jehlou. Tím dojde k vyrovnání tlaku paliva pod a nad jehlou a ta je silou pružiny zatlacena zpet do sedla avstrik je uzavren.
Výše jsem psal, že je treba si zapamatovat, že k otevrení ventilu nad jehlou trysky dojde tlakem paliva v prostoru nad jehlou. Po dobu, kdy má vstrikovac zustat otevrený, musí tedy být v prostoru nad jehlou takový tlak, aby premohl sílu pružiny ventilu nad jehlou. K tomu slouží další ventil, který je umísten vne na zpetném vedení od vstrikovacu a má za úkol udržovat tlak 10 MPa ve zpetné vetvi od vstrikovacu.
Heuréka!
Když jsem si tuhle skutecnost uvedomil, chybel mi k vyrešení závady už jenom krucek. Zapojil jsem tedy na zpetné vedení paliva od vstrikovacu tlakomer a skutecne. Místo požadovaných 10 MPa se tlak nedostal ani na 1 MPa. Pokud tedy bežel motor na volnobeh nebo v nízké záteži adoba vstriku (otevrení vstrikovacu) byla krátká, nestacil tlak paliva v prostoru nad jehlou tak rychle klesnout a ventily nad jehlami ve vstrikovacích zustaly otevrené. Když byl ale motor ve vysoké záteži a doba vstriku dlouhá, stacil tlak
v prostoru nad jehlou klesnout tak, že již nepremohl sílu pružin ventilu nad jehlami vstrikovacu a ty se uzavíraly. Následne docházelo vlivem vyrovnání tlaku pod a nad jehlou k uzavrení trysek vstrikovacu a prerušení vstrikování, což melo za následek onu prudkou ztrátu výkonu motoru. Vymenil jsem zpetné vedení s ventilem za nové a provedl znovu zkušební jízdy. V žádném režimu se již závada neprojevila
amotor krásne fungoval.
Zbývá ješte vysvetlit, proc k výše popsanému skokovému zvýšení tlaku paliva v railu v okamžiku projevu závady zacalo docházet až po oprave vstrikovace, který i v uzavreném stavu propouštel tlak paliva do zpátecky. Ale myslím, že ted už je to všem jasné. Když došlo ke skokovému zvýšení tlaku paliva v railu vlivem výše popsaného uzavrení vstrikovacu ajeden znich byl uvnitr netesný, stacil pres nej pretlak paliva „utéct“ do zpátecky, a proto byl videt onen nárust tlaku až po oprave netesného vstrikovace.
Závěr
Vedel jsem sice již dávno dríve, jak tento systém funguje aže je jeho soucástí ventil, který udržuje pretlak ve zpetném vedení paliva od vstrikovacu. Za jakým úcelem, jsem vedel také. Troufnu si ríct i to, že jsem pri merení postupoval od zacátku logicky a výsledek se mi zdál jasný. Jen jsem opomnel pocítat s funkcí soucástky, kterou (jak píši) jsem znal již dávno, ale nenapadlo me, že by mohla takovouto závadu zpusobit. Ríkám „Jen jsem opomnel“, ale taková vec dokáže diagnostika snadno svést na scestí. Pro me jsou takovéto prípady vždy ponaucením, že si nikdy nemám myslet, že již všechno znám a nedelám žádné chyby. V našem remesle je zkrátka treba se stále zajímat o nové veci a ty, které již známe, si opakovat, a to i v prípade, kdy si myslíme, že už nás na nich nemuže nic prekvapit.
