Lotus Elise II wysokie obroty biegu jałowego

By Nick Hibberd

Samochód przyjechał do naszego warsztatu z problemem wysokich obrotów na biegu jałowym. Pracę przy samochodzie rozpocząłem z rana, samochód spędził bardzo zimną noc na parkingu przed warsztatem. Silnik odpalił bez problemu, na biegu jałowym miał podwyższone obroty co jest normalne biorąc pod uwagę zimną noc oraz zimny silnik.

Ostatecznie po rozgrzaniu silnika obroty spadły to do normalnej wartości (trochę poniżej 1000 obr/min). Podłączenie do komputera silnika nie wykazało żadnych błędnych kodów. Przed rozpoczęciem jazdy próbnej przeprowadzono podstawowe prace takie jak sprawdzenie linki gazu, przepustnicy powietrza, szczelności wlotów powietrza itp. Wszystko działało sprawnie.

W trakcie jazdy testowej samochód zachowywał się dobrze, utrzymywał dobre osiągi i nie sprawiał żadnych problemów. Na jazdę testową zabrano proste narzędzie do testowania ECU, które pozwalało sprawdzać tylko parę wybranych parametrów. Narzędzie nie pozwalało zapisywać danych więc pasażer musiał monitorować wyniki na bieżąco w czasie jazdy.

Lotus scan tool

Jedyną anomalie zauważono gdy samochód zatrzymywał się na światłach. Wartość czujnika położenia przepustnicy pokazywała delikatne wychylenie od całkowitego zamknięcia. Mimo że pedał gazu nie był przyciśnięty, czujnik wskazywał wartość 1,2% - skąd mamy wiedzieć czy nie jest to normalna wartość? Wiele czujników położenia przepustnicy (TPS) w innych systemach, domyślnie pokazuje minimalne otwarcie, dlatego ECU nigdy nie widzi wartości 0° lub 0%. Jednak w tym konkretnym przypadku TPS był wstanie pokazywać całkowite zamknięcie przepustnicy, ponieważ wartość 0% wielokrotnie wyświetlała się podczas jazdy testowej. Brak kodu błędu jak i brak zapalonej lampki kontrolnej oznaczało, że ECU nie widzi problemu w wartościach dostarczanych przez czujnik TPS.

Uwaga naszego śledztwa skupiła się więc na czujniku położenia przepustnicy.

TPS connections
  • Pin 1 Różowo/Fioletowy 5 V - zasilanie z ECU
  • Pin 2 Zielono/Żółty - wyjście
  • Pin 3 Różowo/Czarny - masa
Lotus throttle position sensor

Typowy czujnik położenia przepustnicy działa na zasadzie potencjometru obrotowego. Czujniki indukcyjne są zbyt drogie dla takich urządzeń, dodatkowo czujniki indukcyjne na ogół stosuje się do pomiaru małych wahań wokół stałego punktu, dlatego zastosowanie potencjometru w tym miejscu jest uzasadnione między innymi dlatego, że porusza się on bardzo często.

Po powrocie do warsztatu czujnik TPS został podłączony do oscyloskopu samochodowego Pico Technology.

Lotus TPS waveform

Kanał A (niebieski) mierzy napięcie zasilania TPS, natomiast Kanał B (czerwony) wyjście z czujnika TPS. Masę oscyloskopu podpięto pod masę czujnika. Przebieg pokazuje dwa pełne otwarcia przepustnicy, czujnik daje napięcie 4V na biegu jałowym  oraz 4.9V w przypadku pełnego otwarcia przepustnicy. Odczytany przebieg natychmiast wzbudził nasze zainteresowanie. Dlaczego czujnik wykorzystuje tylko 20% dostępnego zakresu wartość jakim jest 5V?

Użycie diagnoskopu pozwoliło naświetlić problem (chociaż niepewnie). Jednak to przebieg z oscyloskopu pozwolił dokładnie poznać naturę problemu. Należy pamiętać że diagnoskopy widzą tylko to co widzi ECU, w tym miejscu dochodzi do rozbieżności odczytu informacji. Narzędzie testujące odczytało 0% odchylenia przepustnicy i moglibyśmy uznać tą wartość za poprawną, jednak oscyloskop pokazał coś innego: wartość 0% TPS jest nie poprawna biorąc pod uwagę oczekiwaną wartość w granicach 0.5V. Dodatkowo przebieg wydaje się być poprawny, problemem jest zakres działania (zakres wartości).

throttle position sensor

Awaria zasilania czujnika (w tym przypadku zła masa) mogła powodować tworzenie za wysokiego sygnału na wyjściu, jednak Kanał A oscyloskopu pokazywał dobre zasilanie przed, w trakcie, oraz po pełnym otwarciu przepustnicy (WOT). Wskazuje to na prawidłowe działanie zasilania.

Oznacza to że problemem jest sygnał pochodzący z TPS, być może uszkodzony jest czujnik.

Dokonano pewnej próby aby potwierdzić uszkodzenie czujnika. Polegała ona na delikatnym pukaniu czujnika rączką od śrubokręta w nadziei potwierdzenia uszkodzenia.
Uwaga: Delikatne pukanie nie oznacza uderzania, stukania ani inne brutalnej siły.

Lotus Elise waveform

Powyższy przebieg wraz z zaznaczonym obszarem został zarejestrowany w trakcie delikatnego pukania w czujnik. Widać dokładne powiązanie pomiędzy spadkiem sygnału a puknięciem w czujnik.

Lotus Elise waveform

Podczas pukania w czujnik narządzie testujące byłą cały czas podłączone, mimo tego nie zmieniało ono wartości czujnika TPS. Tak długo jak sygnał wyjścia pozostawał poniżej wartości 4V , ECU rejestrowało wartość 0%; nie miało znaczenia jak nieregularny był sygnał. Pokazuje to klasyczny przykład jak dwa różne urządzenia widzą tą samą awarie inaczej.

Oscyloskop samochodowy oraz narzędzie testujące wspomagają siebie nawzajem. Używane jednocześnie potrafią być bardzo użyteczne przy diagnozowaniu awarii.

Wyniki przeprowadzonych testów doprowadziły do wymiany czujnika położenia przepustnicy.

Lotus Elise TPS waveform

Dwa przebiegi przedstawione na powyższym rysunku zostały wykonane z nowo zamontowanym czujnikiem. Widoczne piki w sygnale są spowodowane ustawieniem oscyloskopu na maksymalne próbkowanie (oscyloskop samochodowy wykrywa zakłócenia z układu zapłonowego) i nie są istotne dla analizy. Należy jednak zwrócić uwagę na nową wartość napięcia w pozycji  zamkniętej przepustnicy (0.6V) oraz na pełne wykorzystywanie dostępnego zakresu wartości przy otwieraniu przepustnicy.

Na zakończenie stary czujnik został otwarty w celu sprawdzenia przyczyny problemu. Wewnątrz można było dostrzec znaczne ślady korozji.

Throttle Position Sensor Throttle Position Sensor illustration

*do przeprowadzonego badania użyto oscyloskop samochodowy USB PICO PicoScope 4423