BMW X5 wypadanie zapłonu

Autor: Nick Hibberd

Diagnozowany samochód to BMW X5 z instalacją gazową (LPG), awaria dotyczyła sporadycznego wypadania zapłonu oraz ciągłego zapisywania błędu P0205 Cylinder 5 Injector Circuit Malfunction (Obwód wtryskiwacza, cylinder 5 - usterka).

Kiedy przyszło zamówienie na dokonanie diagnozy, zarezerwowałem dla tego samochodu więcej czasu niż zwykle. Zamawiający moją usługę to właściciel specjalistycznego serwisu BMW, poinformował mnie że miał już wielokrotnie do czynienia z naprawą tego modelu samochodu. Oznaczało to, że jeśli ma on problem ze znalezieniem przyczyny awarii to również i dla mnie nie będzie to łatwa praca. Po dotarciu na miejsce otrzymał od właściciela serwisu pełną listę przeprowadzonych diagnoz. Tak jak podejrzewałem serwis wyczerpał wszystkie znane im metody diagnostyczne. Właściciel podejrzewał, że awaria samochodu ma coś wspólnego z zamontowana instalacją gazową (LPG). Zabrał mnie do samochodu i uruchomił zimny silnik. Poinformował mnie, że na zimnym silniku samochód pracuje dobrze. Stojąc przy aucie i rozmawiając na temat awarii nagle zauważyłem, że zaczyna dziać się coś dziwnego z silnikiem. Po chwili na desce rozdzielczej zapaliła się lampka kontrolna, błąd P0205 został zapisany. Zrozumiałem teraz dlaczego uważał on, że awaria leży po stronie instalacji LPG. Błąd P020# DTC nie jest często spotykany, tym bardziej dla dość nowego BMW. Dodatkową wskazówką jest fakt, że instalacja LPG jest przeważnie łączona z obwodami wtryskiwaczy. Zatem instalacja LPG była dobrym miejscem na rozpoczęcie śledztwa.

Błąd DTC P0205 jest bardzo ogólnym błędem, wskazującym na problem w odwodzie elektrycznym. Jednak użycie słowa "obwód" w opisie błędu jest trochę dwuznaczne. Oznacza że problem może dotyczyć samych wtryskiwaczy, połączeń, okablowania, zasilania, nie zapominając o sterowaniu wtryskiwaczem przez ECM . Fakt że samochód posiadał instalację gazową LPG nie zmienił dużo w moim planie działania, co prawda musiałem brać to pod uwagę podpinając oscyloskop samochodowy Pico Technology. Poniżej rysunek przedstawiający typowe podłączenie obwodu instalacji LPG.

figure 1

Rysunek 1

Aktywujący się system LPG używa modułu OE do odłączenia  wtryskiwaczy benzynowych oraz wprowadzenie zastępczego obciążenia elektrycznego dla obwodu sterownika wtryskiwaczy. Utrzymuje to akceptowalny prąd wtryskiwaczy oraz zapobiega zapaleniu się lampki kontrolnej ("check engine"). Następnie gdy system jest aktywny, wtryskiwacze oraz zawory LPG dostarczają niezbędnego paliwa (gazu).

Przeważnie podpięcie cęg prądowych do linii zasilającej komponent jest normalną praktyką, jednak w przypadku samochodu z instalacją LPG sytuacja wygląda inaczej. System LPG ingerował w dalszej części odwodu, przez to obawiałem się, że mogę nie zarejestrować ważnych aktywności w obwodzie. Dlatego musiałem podpiąć oscyloskop Pico bezpośrednio za ECM - w celu sprawdzenia co ECM dokładnie widzi. Z podłączonym oscyloskopem musiałem tylko czekać na pojawienie się nieprawidłowości sinika, a następnie szybko zatrzymać zapisywany przebieg. Poniższy rysunek przedstawia przebieg zapisany oscyloskopem.

figure 2

Rysunek 2

CH-A (niebieski przebieg) monitoruje prąd tuż poniżej wtryskiwacza.  Pomaga do przy analizie dostarczając informacji, w którym momencie aktywował się system LPG. Widzimy że wszystkie pulsy wtryskiwaczy zanikają w momencie gdy emulator interweniuje przekierowując ścieżkę prądu. Nieprawdziwa aktywność sygnału po 1,5 sekundzie nie posiada żadnych istotnych dla nas informacji.

CH-B (czerwony) wyraźnie widać zniknięcie pulsu sygnału wtryskiwacza (zaznaczone strzałką). Wskazuje to na problem z konkretnym obwodem wtryskiwacza - w tym miejscu pojawia się awaria. Zwróć uwagę że obwód pracuje poprawnie aż do momentu uruchomienia się systemu LPG. Była to największa wskazówka w śledztwie do tej pory. Zaletą pomiaru prądu jest automatyczna analiza rezystancji obwodu i jego napięcia. Jakikolwiek problem z tymi czynnikami miałby bezpośredni wpływ na odczyt wartości prądu. Potrzebna była bardziej szczegółowa analiza w celu określenia, który z opisanych elementów zawiódł. Krótka obserwacja: ogólnie niższe niż normalnie szczytu prądu tworzone przez emulator są akceptowane przez OE ECM w trakcie normalnej jazdy pojazdem.

CH-C (pomarańczowy) to sygnał z wtryskiwacza cyl.5. Sterowni OEM dostarcza dobry sygnał masy a moduł emulatora otrzymuje dobre zasilanie obwodu 12V+ .

CH-D (zielony) dostarcza bardzo potrzebne informacje. Za sterownikiem OE wtryskiwacza w stanie spoczynku zmierzyłem napięcie w ECM. Było ono bliskie napięciu akumulatora. Jest to bardzo ważne, gdyż potwierdza ciągłość obwodu od źródła, przez moduł emulatora aż do ECM W trakcie wystąpienia błędu, sterownik wtryskiwacza "ciągnie" napięcie obwodu w kierunku masy. Powinno to powodować przepływ prądu. Decydujący wpływ na ilość prądu ma oporność obwodu. Przepływ istnieje ponieważ zaobserwowałem bardzo niski prąd, co oznacza obecność wysokiej rezystancji - Prawo Ohma. Po wyeliminowanie możliwości powstania awarii w kablach/złączach skupiłem swoją uwagę na module emulatora.

figure 3

Istnieją inne sygnały ostrzegawcze w przebiegu CH-D wskazujące na problem z wysoką opornością obwodu. Pierwszy to delikatny spadek napięcia w otwartym obwodzie zaraz po aktywowaniu systemu LPG. Spadek jest bardzo mały ale nie powinien wogóle zaistnieć. Po drugie straciliśmy charakterystyczny pik indukcji, który jest ciągle widoczny w obwodzie przebiegu CH-C. Nasza wysoka oporność ogranicza przepływ prądu przez cewkę, dramatycznie osłabiając produkowane pole magnetyczne. Powoduje to brak lub bardzo małą ilość energii dostępnej przy indukowaniu siły elektromotorycznej (EMF) w momencie załamania pola.

Moduł emulatora był zaklejony epoksydem, nie było możliwości dostania się do wnętrza. Jednak dzięki przebiegom, dokładnemu poznaniu detali awarii oraz użyciu prawa Ohma byłem przekonany w 100%, że winny jest moduł i należy do wymienić.

Uwaga końcowa

Niektórzy czytelnicy mogą zadać pytanie: "Dlaczego wypadanie zapłonu w ogóle powstało?" Biorąc pod uwagę, że w trakcie awarii samochód był napędzany przez gaz LPG i pracował całkiem normalnie". Jest to pytanie, które również zadawałem. Odkryłem, że warunki do powstania wypadania zapłonu nie były natychmiastowe. Kiedy ECM rozpoznał problem z wtryskiwaczem nr 5 kontynuował wysyłanie pulsu przez okres czasu w którym oceniał problem. Kiedy przestał powracać prąd z wtryskiwacza, ECM uruchomiło procedurę "zabezpieczenia emisji spalin" która wyłączała wtrysk oraz zapłon w cylindrze nr 5. Sygnał ten (prąd) pozostawał niedostępny, aż do kolejnego cyklu wyłączenia/włączenia silnika. Tak więc wypadanie zapłonu było powodowane utratą sygnału.

W przypadku tego nietypowego problemu, mogę sobie wyobrazić, że ECM był trochę zmieszany. Obwód wtryskiwacza był wyłączony a wał korbowy podczas przyspieszania dostarczał informacji, że wszystkie sześć cylindrów pali - bardzo dziwna sytuacja. Ostatecznie to ECM ma ostanie słowo i wyłącza zapłon - mówi pewnie "zobaczymy jak teraz będziesz palił!"

*do przeprowadzonego badania użyto oscyloskop samochodowy USB PICO PicoScope 4423