Ford Explorer 2002 sporadyczne wypadanie zapłonu

Autor: Pete Meier

Opis samochodu:

Problem

Opisywany samochód to Ford Explorer rok 2002 cierpiący na nierówną prace silnika. Według opisu problemu przedstawionego przez klienta silnik faluje zaraz po uruchomieniu, a w momencie wrzucania na bieg potrafi „zająknąć się”. Natomiast po rozgrzaniu silnika problemy tracą na sile i są mniej widoczne. Po otrzymaniu i uruchomieniu samochodu od razu poczułem, że mam do czynienia z wypadaniem zapłonu.

Dodatkowa rozmowa z klientem ujawniła długą historię opisanego problemu. Samochód odwiedził wiele warsztatów, w których klient wielokrotnie poruszał kwestie „falowania silnika”, niestety żaden warsztat nie potrafił poprawnie zdiagnozować przyczyny awarii. W ostatnim warsztacie mechanik wymienił nieszczelny przewód podciśnienia oraz wykasował wszystkie zapisane błędy. Z tego powodu gdy podłączyliśmy się do diagnoskopu nie widzieliśmy żadnych zapisanych błędów. Na szczęście właśnie otrzymałem nowy zestaw narzędzi Pico tj. sensor FirstLook ( służązy do badania układu dolotowego oraz wydechowego) oraz nowe oprogramowanie „ACE misfire detective”. Oprogramowanie Pico dzięki monitorowaniu ciśnienia gazów wylotowych w trakcie pracy silnia oraz synchronizowaniu ich z zapłonem cylindrów pozwala zidentyfikować, który cylinder jest odpowiedzialny za wypadanie zapłonu oraz jaka jest jego siła.

Diagnoza

Wykorzystując oprogramowanie Pico przeprowadziłem trzy niezależne testy, które wskazały na wypadanie zapłonu w cylindrach 1,2 oraz 3. Dodatkowo testy pokazały, że najgorzej pracuje cylinder nr 1 ( rys 1a oraz 1b)

fig 1a

Rys. 1a

fig 1b

Rys 1b

Liczba wypadających zapłonów nie była jednorodna. Jeden test wskazywał na wypadanie zapłonu na prawym banku cylindra, innym razem jego praca była prawie że poprawna. Nie oczekiwałem jednakowych wyników przy każdym teście jednak też nie spodziewałem się takiej dużej różnicy. Co mogło powodować takie zróżnicowane wypadanie zapłonu?

Wypadanie zapłonu może być spowodowane przez jakiekolwiek zdarzenie psujące jakoś procesu spalania. Oznacza to, że potencjalnymi winowajcami mogą być: paliwo, iskra, kompresja itp. Kolejnym krokiem naszego śledztwa było zbadanie kondycji silnika poprzez test względnej kompresji. Oprogramowanie Pico Technology pozwala przeprowadzić test relatywnej kompresji w bardzo prosty sposób – wystarczy podłączyć się do akumulatora. Oscyloskop mierzy wtedy tętnienia prądu a najsprawniejszy cylinder opisany jest jako #1. Kolejne są ułożone chronologicznie według kolejności zapłonu.

Taki szybki test pozwala zidentyfikować, którym cylindrom brakuje kompresji. W przypadku naszego samochodu przeprowadziłem trzy testy, jeden z ich wyników widzimy poniżej. (rys 2)

fig 2

Rys 2

Kolejny test z wykorzystaniem mojego nowego narzędzia FirstLook pozwolił nam przyjrzeć się problemowi w większych szczegółach. Poniższy test można przeprowadzić wykorzystując oprogramowanie ACE (rys 3.) lub standardowe oprogramowanie PicoScope Automotive (rys 3b).

fig 3a

Rys 3a

fig 3b

Rys 3b

Po raz kolejny otrzymałem różne wyniki. Cokolwiek się tam dzieje jest najprawdopodobniej spowodowane przez jakiś problem mechaniczny. W następnym kroku użyłem sondy FirstLook wkładając ją do przewodu miarki poziomu oleju. Celem tego testu jest zmierzenie odchyleń ciśnienia tłoków, dzięki tej informacji możemy ocenić szczelność pierścieni tłoków. Jeśli pulsy ciśnienia w tym miejscu są równe to pozwala to zawęzić przyczynę problemu do zaworów (rys 4) .

fig 4

Rys 4

Silnik zdał wyżej opisany test - wszystkie szczyty były bardzo podobne, oznaczało to że źródło problemu musi znajdować się gdzieś wyżej. Podzieliłem się moimi odkryciami z szefem aby otrzymać autoryzację na rozebranie silnika w celu wizualnej inspekcji zaworów Rys 5.

fig 5

Rys 5

Po usunięciu świec odkryłem, że wszystkie świece z prawego banku nadal maja namalowane oryginalne znaczniki - jest to namalowana linia na szycie elektrody. Oznaczało to, że nigdy nie były wymieniane. Dla śmiechu oraz z ciekawości zmierzyłem oporność tych świec – odkryłem że świeca z cylindra #1 miała wartość 15,000 ohm! To wyjaśniło dlaczego cylinder #1 wychodził najgorzej w testach oraz dlaczego większość wypadania zapłonu miała miejsce na tym bank-u. Jednak nadal nie wyjaśniało to powodu utraty kompresji którą widziałem w trakcie testów.

Pamiętałem że w tym typie silnika 4.0 SOHS często dochodziło do pęknięcia sprężyny zaworów i dlatego postanowiłem sprawdzić ten trop. Nie spodziewałem się znaleźć dużo ponieważ pęknięta sprężyna powodowała by najwięcej problemów na wyższych obrotach a w naszym przypadku było odwrotnie. Problemy były bardziej widoczne na biegu jałowym a zanikały wraz ze wzrostem obrotów. Postanowiłem sprawdzić co się stanie gdy przeprowadzę test szczelności cylindra. Podłączyłem moje narzędzie do cylindra #1 w celu obserwowania kompresji oraz ciśnienia w cylindrze. Już w trakcie pierwszego testu zauważyłem, że powietrze prawie natychmiast „wydostawało” się z zaworu dolotowego – stopień wycieku wynosił prawie 100%! Dostałem się nad popychacz i zauważyłem, że zawór zostawał otwarty. Przeprowadziłem podobny test na pozostałych cylindrach i odkryłem wyciek również na zaworze dolotowym cylindra #5 jednak nie był on tak duży jak na cylindrze #1.

Po przetestowaniu wszystkich 6 cylindrów wróciłem do cylindra #1 w celu powtórzenia testu. Zdziwiłem się gdy wynik testu pokazał że cylinder #1 jest szczelny. Ale dlaczego ? Co mogło powodować, że zawór raz jest szczelny a innym razem jest w pełni otwarty.

Jedynym rozwiązaniem jakie przychodziło mi do głowy to sprężyna zaworu dolotowego. W pewnych momentach zawieszała się powodując pozostawienie zaworu w pozycji otwartej a tym samym „ucieczkę” ciśnienia. Innym razem sprężyna pracowała poprawnie. Wyjaśniało by to niejednorodne wyniki jakie otrzymałem w trakcie przeprowadzania testu kompresji. Ten silnik wymagał oleju 5w20 jednak z doświadczenia wiem że klienci często zalewają silnik innym rodzajem oleju. Podejrzewałem że ten silnik nie raz został zalany niewłaściwym olejem. .

Naprawa

Po raz kolejny przedstawiłem wyniki mojego śledztwa szefowi, zgodził się ze mną, że wymiana sprężyny zaworu dolotowego oraz świec powinna naprawić awarie. Po przeprowadzeniu naprawy oraz wymianie oleju i filtra oleju odpaliłem silnik. Pracował on bardzo równo - w celu potwierdzenia naprawy podłączyłem go ponownie do oscyloskopu i przeprowadziłem testy opisane powyżej. Tym razem wszystkie wyniki były poprawne. Szef pojeździł samochodem przez weekend w celu potwierdzenia naprawy, po czym samochód został odebrany przez klienta.

Podsumowanie

Po paru tygodniach otrzymaliśmy telefon od klienta z informacją, że samochód sprawuje się rewelacyjnie oraz podziękowaniami że w końcu udało się naprawić awarie.

*do przeprowadzonego badania użyto oscyloskop samochodowy USB PICO PicoScope 4423