Korekcja związana z biegiem jałowym jest najbardziej znana warsztatom samochodowym.
Brak skuteczności jej działania jest mocno odczuwany przez kierowców, zwłaszcza tych stojących w korkach. Zadaniem korekcji dawek wtryskiwaczy jest dostosowanie dawki paliwa do aktualnych potrzeb silnika.
W tym wypadku dostosowanie to ma na celu utrzymanie stabilnej prędkości biegu jałowego silnika.
Nierówna, niestabilna praca silnika jest niekomfortowa dla kierowcy, a sama myśl o tym, że na skrzyżowaniu nagle silnik zgaśnie, wywołuje negatywne emocje. Dlatego też producenci samochodów dbają o stabilizację prędkości obrotowej silnika, a dzięki takim właśnie korekcjom możliwe jest w pewnym sensie ukrycie niedoskonałości podzespołów, a szczególnie wtryskiwaczy paliwa.
W nowym pojeździe takie dostosowanie jest możliwe przez wyznaczenie indywidualnych charakterystyk wtryskiwaczy podczas procesu produkcji, a następnie wczytywanie ich do sterownika silnika w postaci np. kodów IMA. W normalnej eksploatacji dochodzi do nierównomiernego zużycia wtryskiwaczy, jak również innych podzespołów silnika, w tym głównie zmniejszenia jego kompresji.
Wszystko to z upływem czasu powoduje coraz bardziej nierówną pracę silnika. I tu w sukurs przychodzą wspomniane wcześniej korekcje dawek biegu jałowego, których zadaniem jest bieżące dostosowanie dawek paliwa indywidualnie dla każdego cylindra.
Tak więc musi istnieć ścisła zależność pomiędzy dawką paliwa, a prędkością obrotową wału korbowego.
To dostosowanie dawki paliwa podlega procesowi adaptacji, w związku z tym przez długi czas eksploatacji pojazdu możemy nie zorientować się, że coś niedobrego dzieje się w naszym silniku.
Narzędzie diagnostyczne jakim jest tester usterek, niekiedy pozwala na odczyt takich parametrów, jak korekcja biegu jałowego - dostosowanie dawki numer cylindra – dawka (mg/H lub mm^3/H).
Niestety, nie zawsze taka funkcja jest udostępniana przez producentów pojazdów, a nierzadko możemy się spotkać z informacją nieprawdziwą czy przekłamaną. I właśnie dlatego powstał tester CRA500 dedykowany pod ten pomiar tak, aby w każdym silniku był on możliwy. Jedynym warunkiem jest zapewnienie dostępu do przewodów elektrycznych wtryskiwaczy. Dopóki adaptacja dawek zawiera się w przedziale jej dopuszczalnych wartości, silnik pracuje poprawnie. Kiedy dawki zaczynają przekraczać określone przez producentów ramy, silnik na biegu jałowym zaczyna pracować nierówno. Wtedy należy posłużyć się testerem w celu odczytania wartości tych korekcji i dokonania ich oceny.
Z racji tego, że są one przypisane do danego cylindra, łatwo jest podjąć decyzje odnośnie dalszych kroków diagnostycznych czy naprawczych. Należy pamiętać o wpisaniu do sterownika silnika nowych kodów wtryskiwaczy. Nie należy zapominać o tym, że podczas tego zabiegu, są kasowane ze sterownika silnika poprzednie, zaadaptowane nastawy dawek paliwa, które na pewno nie będą pasować do nowych, bądź regenerowanych wtryskiwaczy.
Omawiane korekcje dawek paliwa mają miejsce jedynie w zakresie nominalnego i lekko podniesionego biegu jałowego, powyżej którego nie mają one racji bytu. Sterownik silnika precyzyjnie odmierza czas pomiędzy poszczególnymi impulsami pochodzącymi z czujnika położenia wału korbowego.
Dzięki temu możliwe jest rozpoznanie przyspieszeń wału korbowego, a więc i udziału poszczególnych cylindrów w pracy silnika.
W idealnych warunkach każdy cylinder przyspieszałby tak samo, niemniej jednak w rzeczywistości te udziały są różne.
Aby je wyrównać, sterownik silnika oblicza dawkę paliwa przypadającą na poszczególne cylindry i poprzez zmianę czasu trwania prądowego sygnału sterującego pracą wtryskiwaczy, dokonuje stosownej regulacji.
Dzięki temu za pomocą testera CRA500 zaopatrzonego w zestaw sond hallotronowych jest możliwy pomiar tego czasu, a w wyniku obliczeń mikrokontrolera, również korekcji dawek paliwa na poszczególnych cylindrach.
Niektóre przyczyny dodatnich korekcji dawek paliwa:
-dysfunkcja wtryskiwacza związana z niską wydajnością paliwa: zabrudzenia, przytarcie iglicy wtryskiwacza, duże przelewy, niewłaściwa regulacja wtryskiwacza (za małe dawki paliwa)
-niska kompresja cylindra
-niewłaściwe kodowanie wtryskiwacza: kody IMA, itp.
-zbyt niskie chwilowe ciśnienie paliwa na magistrali spowodowane np. dużymi przelewami wtryskiwaczy, uszkodzeniem pompy wysokiego ciśnienia, zapowietrzeniem układu paliwowego
-usterki oprzyrządowania silnika, powodujące chwilowe zmiany obciążenia wału korbowego silnika np. kompresor klimatyzacji
Niektóre przyczyny ujemnych korekcji dawek paliwa:
-lejąca końcówka wtryskiwacza
-nieprawidłowo wyregulowany wtryskiwacz (za duże dawki paliwa)
Usterki, które mogą dawać zarówno korekcje dodatnie, jak i ujemne:
-uszkodzone koło dwumasowe
-niewłaściwie wyznaczony kod wtryskiwacza
-niewłaściwie dobrany wtryskiwacz do silnika (nieprawidłowe: dawki paliwa, kąt rozpylania, itp.)
Uwaga:
Korekcje danego wtryskiwacza silnie zależą od kondycji poprzedniego wtryskiwacza w cyklu pracy silnika.
Tester CRA500 pozwala na bieżące pomiary rzeczywistych korekcji dawek paliwa, przede wszystkim w silnikach czterocylindrowych z systemem wtryskowym Common Rail.
Odbywa się to w dwóch trybach pomiarowych: LTC (LONG TIME CORRECTION) wyrażone w [%] lub STC (SHORT TIME CORRECTION) wyrażone w [us] , przy czym w drugim trybie pomiarowym dodatkowo wyświetlana jest aktualna prędkość obrotowa silnika w [obr/min], oraz średni czas wtrysku dawki głównej w [us].
Największa korzyść takiego pomiaru ma miejsce podczas biegu jałowego gorącego silnika.
Nie oznacza to, że nie możemy wykonać takiego pomiaru na zimnym silniku, ale w związku z dużymi oporami mechanicznymi, a przede wszystkim z niekorzystnymi warunkami spalania mieszanki paliwowo-powietrznej w cylindrach musimy się liczyć ze znaczną nierównomiernością pracy silnika.
Zwracam jednak uwagę, aby przy zimnym silniku nie popełnić błędów interpretacyjnych i nie wyciągać pochopnych wniosków, odnośnie kondycji wtryskiwaczy.
Wróćmy jednak do samego sposobu pomiaru korekcji dawek. Testery usterek podają obliczoną wartość korekcji dawek paliwa, natomiast tester CRA500 podaje ich rzeczywistą, bieżącą wartość. Widoczne to jest chociażby podczas podnoszenia obrotów silnika. Na naszym testerze korekcje się zerują, a na ekranach testerów usterek mamy niekiedy różne, absurdalne wartości korekcji, z którymi najczęściej nie wiemy co zrobić.
Sterownik silnika oblicza korekcje według własnych algorytmów i w relatywnie długim czasie prezentuje je na ekranie testera usterek, jako uśrednione wartości dawek dla poszczególnych wtryskiwaczy. Nas jednak interesuje bieżąca informacja o korekcjach dawek, ale na tyle uśredniona w czasie, aby była ona reprezentatywna dla danego cylindra. Stąd powstał pierwszy krok pomiarowy, który nazwaliśmy LTC od Long Time Correction, czyli korekcji uśrednionej w długim okresie czasu. W naszym przypadku jest to trzydzieści cykli pracy silnika, czyli sześćdziesiąt obrotów wału korbowego. Po osiągnięciu pełnego bufora danych przebieg ten jest automatycznie aktualizowany w ten sposób, że pierwsza zarejestrowana próbka jest kasowana, a w jej miejsce wchodzi następna. I tak ten cykl się powtarza, aż do momentu zatrzymania pomiaru. W ten sposób na ekranie wyświetla się na bieżąco uśredniany wynik powstały z zebranych próbek mierzonego sygnału. Taki interwał akwizycji mierzonego sygnału wynika z doświadczeń warsztatowych zdobytych przy pracy z prototypami testera CRA500.
Ten stabilny pomiar korekcji dawek jest przy tym tak szybki, że pozwala zaobserwować tendencję zmian tych korekcji podczas różnych faz pracy silnika. Każda większa zmiana obciążenia, temperatury silnika, itp. uwidaczniana jest w postaci stosownej zmiany na ekranie naszego testera bez zbędnego opóźnienia charakterystycznego dla testerów usterek.
Drugi tryb pomiarowy nazwany STC od Short Time Correction dotyczy pomiaru tej samej korekcji, ale w dużo krótszym czasie. Akwizycja sygnału mierzonego, tym razem dotyczy sześciu cykli pracy silnika czyli dwunastu obrotów wału korbowego. Dzięki tej funkcji można dokonać pomiaru korekcji dawek w sposób niestandardowy, otwierając tym samym pole do interpretacji szybko zmieniających się korekcji dawek paliwa na poszczególnych cylindrach. Daje to obraz reakcji na bieżące zmiany prędkości obrotowej wału korbowego, jak również innych parametrów, takich jak chwilowe ciśnienie paliwa na magistrali Rail. Warte uwagi jest również zachowanie się samych wtryskiwaczy w krótkich odstępach czasu. Może to nieść za sobą bardzo ciekawe obserwacje, pozwalające w przyszłości na udoskonalanie metod diagnostycznych systemów CR.
Należy zadać sobie pytanie, czy korekcje na danym cylindrze są stabilne, to znaczy, czy nie ulegają szybkim zmianom w czasie? Czy zmieniają się według jakiejś zasady, czy może losowo? Czy są dodatnie, czy ujemne i skąd w związku z tym bierze się ta różnorodność? Czy następujące po sobie korekcje w kolejności zapłonów silnika mają na siebie wpływ, a jeśli tak, to dlaczego tak się dzieje? Jak się zmieniają korekcje w trybie pomiaru STC, czyli podczas krótkiego czasu akwizycji sygnału z sond halla? Jak duży jest rozrzut korekcji w trybie STC na poszczególnych cylindrach i jaki jest jego rozkład: skupiony czy rozproszony?
Jakich korekcji należałoby się spodziewać w nowym, a do tego sprawnym pojeździe? Otóż te dawki korekcyjne byłyby zerowe. Dlaczego wprowadzać korekcje dawek, skoro do idealnych cylindrów, dzięki kodom IMA, dopasowaliśmy nowe wtryskiwacze. Problemy zaczynają się później wraz z czasem użytkowania pojazdu, a więc muszą zaistnieć różne czynniki zakłócające tę równowagę. Na początku pojawiają się niewielkie odchyłki prędkości obrotowej wału korbowego, które są niwelowane poprzez korekcje dawek paliwa. Można założyć, że korekcje nie przekraczające 5% nie budzą naszego zaniepokojenia. Prawdziwe problemy pojawiają się przy przekroczeniu tych wartości i wtedy nie powinno się ich zlekceważyć. Najczęściej są to symptomy silnego zużycia, zabrudzenia lub wręcz uszkodzenia wtryskiwaczy paliwa. I tu nasuwa się następna praktyczna uwaga dotycząca oceny korekcji dawek. Jeśli wartości korekcji są mocno rozstrzelone, to wcale nie oznacza, że wszystkie wtryskiwacze są uszkodzone. Nieraz wystarczy naprawić ten najgorszy wtryskiwacz, czyli o najwyższej korekcji, aby pozostałe wróciły na właściwy poziom. Można również zamienić miejscami wtryskiwacze, aby przekonać się, czy usterka podąży wraz z wtryskiwaczem i wtedy zobaczymy największą korekcję na tym cylindrze, na którym zamontowaliśmy podejrzany wtryskiwacz.
Należy przy tym podkreślić, że niesprawność na poprzednim cylindrze znacząco wpływa na korekcję dawki paliwa w następnym cylindrze, liczonym zgodnym z kolejnością zapłonów silnika. Taka sytuacja może zaistnieć choćby w przypadku wtryskiwacza z dużym przelewem, kiedy następny w kolejności zapłonów wtryskiwacz „cierpi” z tego powodu. Mimo, że jest on sprawny, sterownik silnika przy zmniejszonym wysokim ciśnieniu na magistrali paliwowej, w celu utrzymania właściwej dawki paliwa, zwiększa czas trwania wtrysku. Widoczne jest to na testerze w postaci dodatniej korekcji dawki na tym właśnie sprawnym wtryskiwaczu. Zawsze zalecam klientom, aby decydowali się na testowanie wszystkich wtryskiwaczy, a nie tylko tych budzących wątpliwości odnośnie ich sprawności.
Wypadające cykle pracy, to inaczej mówiąc wypadające zapłony. Na ekranie testera CRA500 nawet bez podpięcia oscyloskopu, możemy zaobserwować komunikat: „BRAKUJACE CYKLE” , co może oznaczać zarówno brak sygnału z sondy halla w wyniku jej niezamontowania na przewodzie elektrycznym wtryskiwacza, jak również podczas faktycznego wypadania zapłonów. Są różne powody takiego stanu rzeczy. Obserwuje się takie przypadki w grupie VW z silnikami 1,6l zaopatrzonymi w piezoelektryczne wtryskiwacze Siemensa. Po naprawie wtryskiwaczy przychodzi czas na adaptację biegu jałowego. Globalna dawka paliwa próbuje się dopasować do nominalnego biegu jałowego i nie może tego wykonać.
W nieprawidłowo pracującym siniku zazwyczaj zawodzą stosy piezoelektryczne, a wtedy w celu utrzymania właściwej prędkości obrotowej silnika, system wtryskowy adaptuje się do nowej sytuacji zwiększając dawkę wtryśniętego do cylindrów paliwa. Z uwagi na ograniczone możliwości sterowania czasem wtrysku związane z procesami spalania w cylindrze, system zmienia nastawy zaworu dawkującego paliwo do sprężenia w pompie i sukcesywnie zwiększa wysokie ciśnienie. Po prawidłowej wymianie i wprogramowaniu wtryskiwaczy do sterownika silnika przychodzi czas na kasowanie adaptacji zaworu wysokiego ciśnienia. Brak tej ostatniej operacji podczas próby dostosowania dawki przez sterownik silnika, powoduje właśnie wypadanie zapłonów. Dawka nie może być zmniejszana w nieskończoność, tak więc oczekiwanie na zmniejszenia wysokiego ciśnienia paliwa jest jak najbardziej uzasadnione.
Odpowiedź jest bardzo prosta. Tester CRA500, w przeciwieństwie do popularnych testerów usterek, posiada tę przewagę, że jest on niezastąpiony w szybkim ustaleniu źródła problemu w układzie wtrysku paliwa pojazdu. Żaden z istniejących na rynku testerów nie posiada funkcji pomiaru wynikowej, zbiorczej korekcji wtryskiwaczy i na dodatek podanej w tak krótkim czasie. Odczytywane przez testery usterek korekcje, jeśli w ogóle są dostępne, dedykowano pod określone problemy np. nierównomierność biegu jałowego. Inny rodzaj korekcji dotyczy energii gromadzonej na stosie piezoelektrycznym itd.
Tester CRA500 w ciągu kilkunastu sekund od jego włączenia, podaje informację o globalnej, wynikowej korekcji dawki paliwa, bez względu na przyczynę jej powstania i to niezależnie, czy to ze względu na ubytki kompresji silnika, czy niedomaganie stosów piezoelektrycznych, czy przydławienie bądź przeciekanie wtryskiwacza. Mając taką informację, należy podążać dalej w kierunku pokazanym przez tester CRA500. Korekcje dodatnie sugerują za małą ilość wtryśniętego do cylindra paliwa, a ujemne, że jest go za dużo.
Odpowiedź brzmi twierdząco, po wcześniejszym przygotowaniu do tego celu wiązki elektrycznej w pojeździe. Należy rozdzielić przewody tak, aby można było na nie założyć sondy hallotronowe. Oczywiście, nie wolno zapomnieć o rozpoznaniu przewodu elektrycznego do pompowtryskiwacza pierwszego cylindra.
Wyjścia analogowych sygnałów prądowych z wtryskiwaczy pełnią jedynie rolę pomocniczą w diagnostyce systemów paliwowych CR. Pomagają one w obserwacji przebiegów oscyloskopowych w celu oceny kształtu poszczególnych sygnałów sterujących. Aby to ułatwić, zastosowano kilka innowacji, które mogą w niewielkim stopniu zmienić obraz sygnału w stosunku do rzeczywistego, mierzonego oscyloskopem za pomocą cęgów prądowych. Po pierwsze, oglądane na oscyloskopie sygnały z różnych systemów wtryskowych mają podobną amplitudę, z powodu zastosowania układu automatycznej regulacji wzmocnienia sygnału. Po drugie, niewielkie różnice w kształcie przebiegu oscyloskopowego są wynikiem działania filtra dolnoprzepustowego, którego zadaniem jest odczyszczenie przebiegu z szumów i zakłóceń. I po trzecie, w najnowszej wersji testera jest jeszcze jedno usprawnienie polegające na tym, że bez względu na to, jak założymy sondę na przewód elektryczny do wtryskiwacza, polaryzacja wyświetlanego sygnału zawsze będzie dodatnia. Oznacza to, że obserwowane pierwsze zbocze sygnału zawsze będzie się wznosić, ułatwiając tym samym analizę przebiegu oscyloskopowego.
inż. Jerzy Gładysek