Zdarzają się sytuacje, gdy wszystkie procesy diagnostyczne nauczane na głównych kursach szkoleniowych nie pomagają lub mogą prowadzić w złym kierunku. Mam taką historię do opowiedzenia, która mam nadzieję będzie inspirującym procesem diagnostycznym.
Tło: Diagnostyka zawsze wskazuje ten sam kod DTC, wypadanie zapłonów w jednym lub więcej cylindrach – czasami we wszystkich cylindrach – a licznik wypadów zapłonów jest bardzo wysoki. Podczas wcześniejszych napraw pojazdu wymieniono wszystkie powiązane części: cewki, świece zapłonowe, wtryskiwacze, czujniki oraz system dostarczania paliwa. Po każdej próbnej jeździe pojazd był zwracany klientowi. Jednakże pojazd wracał kilka dni lub tygodni później z tymi samymi problemami DTC.
Pierwsze podejście diagnostyczne z inną strategią: Zważywszy na ilość napraw i instalację nowych części, jasne było, że potrzebna jest inna strategia, pytanie brzmiało – od czego zacząć? Jak zawsze najlepiej jest usunąć historię i wcześniej podane informacje, ponieważ mogą wprowadzać w błąd. Poprzedni technicy mieli dobre doświadczenie w branży, co jest wystarczającym powodem, by przypuszczać, że zostali wprowadzeni w błąd przez jakieś mylące informacje, prawdopodobnie niezwiązane z nowo zainstalowanymi częściami.
Pierwszym krokiem jest doświadczenie włączania się kontrolki ostrzegawczej podczas jazdy próbnej, co łatwo powiedzieć. Jednak po kilku jazdach próbnych kontrolka nie pojawiła się i DTC nie zostało wywołane (nic dziwnego, że zawsze przechodziło kontrolę jakości). Podczas prób symulowania stylu jazdy klienta, zapaliła się kontrolka ostrzegawcza. Przy 1200 obr./min, około 90 km/h, poczułem wypadanie zapłonów, a samochód zaczął wibrować przez około 3 sekundy (podczas jazdy samochód był w porządku, czułem się jakbym jechał po pasach wibracyjnych na drodze).
Po przeanalizowaniu wyników z jazdy próbnej zauważyłem te same problemy z DTC. Wyczyściłem pamięć błędów i przeprowadziłem kolejną jazdę próbną, próbując odtworzyć warunki, w których początkowo pojawiła się usterka. Kolejnym krokiem w procesie będzie użycie PicoScope NVH do diagnozy problemu.
Po wielokrotnym powtarzaniu procesu, korzystaniu z różnych prędkości i czyszczeniu kodów DTC, dowiedziałem się, że wibracje są związane z prawie zerowym momentem obrotowym przy około 1200 obr./min od drugiego biegu wzwyż. Oznacza to, że PicoScope NVH nie ujawni niczego nowego.
Nowy plan diagnostyczny: Sprawdziłem i znalazłem Techniczną Informację o Produkcie (TPI) dla tego pojazdu, opisującą wibracje spowodowane przez skrzynkę rozdzielczą (dodatkową skrzynię biegów odpowiedzialną za napęd 4×4, centralny dyferencjał), ale wcześniej została naprawiona i zregenerowana.
Ponieważ jest to pojazd hybrydowy, wszystko w układzie napędowym może być odpowiedzialne za problem. Najłatwiejszym sposobem znalezienia usterki jest monitorowanie obrotów poszczególnych części układu napędowego. Pojawia się także pytanie, czy może to być spowodowane przez maszynę E lub przetwornik DC/AC, ponieważ pojazd zawiera generator silnika hybrydowego.
Połączenie i rejestracja PicoScope: Podłączmy kanał pierwszy do sygnału sterującego cewką zapłonową cylindra 4 dla synchronizacji (najłatwiej dostępny), następnie kanał drugi do obrotów silnika na czujniku wału korbowego (G28) używając pinu S3 przy gnieździe ECU. Kanał trzeci do jednego z czujników Halla maszyny E (wiązka przewodów) a kanał czwarty do prądu wysokiego napięcia na pomarańczowym kablu od baterii HV do przetwornika DC/AC, używając zacisku prądowego.
Teraz, gdy wiem, jak odtworzyć usterkę, muszę przeprowadzić jazdę próbną i zarejestrować dane. Gdy sondy są przyłączone do odpowiednich punktów kontaktowych, oprogramowanie PicoScope automatycznie wykryje załączenia i zacznie produkować dane z kanałów na ekranie oprogramowania. Ten proces przebiega automatycznie, bez udziału użytkownika, aż do naciśnięcia przycisku Stop. Użytkownik będzie miał możliwość zapisania danych w banku pamięci i może uzyskać dostęp do nich oraz je przeanalizować w późniejszym czasie. Korzystanie z oprogramowania PicoScope oznacza, że nie ma potrzeby obecności drugiego technika podczas jazdy próbnej w celu rejestracji danych.
Pierwsze wnioski po zarejestrowaniu danych przez PicoScope i ich analizie: Rys.1 pokazuje moment, w którym zaczęły się wibracje.
W Rys.2 widać wibracje po jednym obrocie silnika. Obroty zarówno silnika, jak i maszyny E rosną i opadają około dwukrotnie pomiędzy poleceniem iskry. Oznacza to, że istnieje podwójna częstotliwość dotycząca cyklu silnika i obrotów silnika. Po przeanalizowaniu pomiarów Rys.3, osiągnęliśmy częstotliwość około 15 Hz.
To wyjaśnia błąd DTC związany z wypadaniem zapłonów, wskazujący na losowe cylindry lub wszystkie cylindry z zbyt wieloma zliczeniami. Sterownik ECU identyfikuje wypadanie zapłonów, analizując przyspieszenie prędkości wału korbowego, które jest spowodowane ciśnieniem spalania. To z kolei przyspiesza wał korbowy. Tego rodzaju wibracje dezorientują algorytm ECU, dlatego oprogramowanie zidentyfikuje działania jako wypadania zapłonów.
Mogę odtworzyć wypadanie zapłonów i zarejestrować je jako przebieg falowy w PicoScope, a następnie wszystko, co pozostało do zrobienia, to zidentyfikować, która część układu napędowego powoduje wibracje o częstotliwości 15 Hz.
Rys.4 to uproszczony diagram układu napędowego, części są w kolejności możliwych punktów monitorowania prędkości.
Silnik (czujnik wału), sprzęgło hybrydowe (bez czujnika), maszyna E (3x czujnik Halla), skrzynia biegów (1x czujnik wejściowy i 1x wyjściowy), skrzynka rozdzielcza (nie sprawdzona, nieznana).
Rejestrowanie dodatkowych danych w celu głębszej analizy: Pytanie brzmi, skąd pochodzi wibracja? Czy ze strony skrzyni biegów/skrzynki rozdzielczej? A może z silnika? A może z trójfazowego silnika/generatora elektrycznego lub przetwornika DC/AC?
Silnik (czujnik wału), sprzęgło hybrydowe (bez czujnika), maszyna E (3x czujnik Halla), skrzynia biegów (1x czujnik wejściowy i 1x wyjściowy), skrzynka rozdzielcza (nie sprawdzona, nieznana).
Rejestrowanie dodatkowych danych w celu głębszej analizy: Pytanie brzmi, skąd pochodzi wibracja? Czy ze strony skrzyni biegów/skrzynki rozdzielczej? A może z silnika? A może z trójfazowego silnika/generatora elektrycznego lub przetwornika DC/AC?
Aby lepiej zrozumieć problem, przeprowadziłem więcej jazd próbnych. Rejestrowałem wibracje, jednocześnie monitorując prędkości wału wejściowego i wyjściowego skrzyni biegów za pomocą odpowiednich czujników.
Określenie źródła wibracji: Rys. 5 pokazuje, jak częstotliwość prędkości silnika wzrasta i spada, około jednego obrotu silnika, czyli 15 Hz. Maszyna E wykazuje tę samą częstotliwość w dodatku do obu czujników prędkości transmisji.
Jednak podczas gdy prędkość silnika wzrasta, gdy występują wibracje, wszystkie inne sygnały prędkości maleją. Stwierdziłem, że wibracja różni się przeciwną amplitudą między silnikiem a resztą układu napędowego. Częstotliwość jest spójna we wszystkich czterech czujnikach prędkości, mniej więcej jeden obrót silnika, i wynosi 15 Hz, niezależnie od prędkości pojazdu czy załączonego biegu.
Innymi słowy, podział lub faza znajduje się między silnikiem a maszyną E, gdzie znajduje się sprzęgło hybrydowe.
Przyjrzyjmy się sprzęgłu hybrydowemu: Patrząc na Rys.6 z katalogu części, płyta sprzęgła wygląda na mnie coś podobnego do amortyzatora, coś w rodzaju dwumasowego koła zamachowego pod względem funkcji.
Więc musi być jakiś rodzaj konstrukcji tłumiącej sprężyny i wstrząsów w płycie sprzęgła. Mając to na uwadze, zakładając, że tłumienie jest niesprawne, płyta sprzęgła byłaby tylko sprężyną, a każda sprężyna ma swoją własną częstotliwość, prawda? Wcześniej zaobserwowałem, że wibracja zawsze występuje w zakresie jednego obrotu silnika 1200 obr./min lub częstotliwości 15 Hz. Nie jest to związane z wyjściem skrzyni biegów, więc nie jest spowodowane przez skrzynię biegów ani skrzynkę rozdzielczą. Logiczny wniosek diagnostyczny na podstawie przedstawionych tutaj danych, 15 Hz pomnożone przez 60 = 900, więc układ napędowy wibruje 900 razy na minutę, a obroty wynoszą 1200, jest to wystarczająco blisko, że obroty mogłyby powodować rezonans płyty sprzęgła, co wskazuje na wadliwą płytę sprzęgła hybrydowego.
Oznacza to zamówienie nowego sprzęgła hybrydowego i przekazanie samochodu do warsztatu w celu demontażu sprzęgła.
Inspekcja fizyczna płyty sprzęgła: Wniosek był słuszny, uszkodzenie tłumienia płyty sprzęgła hybrydowego było usterką. Działała tylko jako sprężyna. Nowe sprzęgło usunęło skargę, a pojazd został zwrócony klientowi.
Dziękuję za przeczytanie tego studium przypadku, mam nadzieję, że zainspiruje innych użytkowników Pico do eksploracji nowych możliwości PicoScope lub pomoże w podejmowaniu decyzji o inwestycji i dodaniu zestawów PicoScope do listy narzędzi w warsztacie.
