Jedną z rzeczy, które uwielbiam w naszej branży, jest to, że zawsze jest coś nowego do nauczenia się. Mimo że niektórzy twierdzą inaczej, zawsze będzie coś, co cię zaskoczy!
Dotyczyło to pojazdu Mercedes Arocs z 2017 roku, który miał przejechane 309 114 km i zgłaszał usterkę związaną z ciśnieniem paliwa. Kiedy wystąpiła ta usterka, zapalały się kontrolki silnika, a następnie pojazd przechodził w tryb awaryjny. Problem trwał przez około 3 miesiące i był trudny do zdiagnozowania ze względu na jego przerywany charakter, co utrudniało jego odtworzenie. W miarę jak usterka się rozwijała, łatwiej było ją odtworzyć i poprawnie zdiagnozować.
Główne kody usterek, które wystąpiły, to:
- A4000F – obwód wysokociśnieniowy paliwa nie jest w porządku
- 9D000A – osiągnięto górną granicę wartości regulacji ciśnienia w szynie
W związku z tym, ciężarówka już kilkakrotnie gościła w warsztacie z powodu innych problemów. Problemy te skutkowały wymianą części, jednak łatwo można by było założyć, że części zostały wymienione na zasadzie „wymiany wszystkiego”, ale w tym przypadku tak nie było. Pierwszym problemem był czujnik ciśnienia w szynie, który został wymieniony, ponieważ wskazywał 13 bar ciśnienia, gdy silnik nie pracował. Po drugie, występował problem z obrotami na biegu jałowym, ponieważ silnik „szukał” obrotów i nie trzymał prawidłowych obrotów. Dodatkowo, ciężarówka nie przechodziła testu wysokociśnieniowego dostępnego przez Xentry. Problemem okazał się zawór regulacji wlotu, który utknął, powodując nieregularne obroty na biegu jałowym. Wymiana pompy wysokociśnieniowej rozwiązała ten problem i umożliwiła zakończenie testu.
Po teście wysokociśnieniowym zgłoszono, że wtryskiwacze 1 i 6 wymagają wymiany. Wtryskiwacze zostały wymienione, a test wysokociśnieniowy powtórzony. Tym razem wtryskiwacze przeszły test, a wszystko wydawało się być w porządku. Jednak usterka powróciła.
Jedną z rzeczy, którą zauważono podczas pracy silnika na wysokich obrotach jałowych, był pisk dochodzący z wspólnej szyny wtryskiwaczy wysokociśnieniowych. Działo się to w tym samym czasie, co zmiana ciśnienia w szynie. Gdy odchylenie między rzeczywistym a pożądanym ciśnieniem przekroczyło limit, zostały ustawione kody błędów.
Kolejnym zadaniem na liście było ustalenie, czy istnieje związek między hałasem a ciśnieniem w szynie. Podczas przygotowań podpięliśmy się do powrotu z wycieku z głowicy cylindrów i dodaliśmy blok obserwacyjny. Dzięki temu mogliśmy zmierzyć ciśnienie i obserwować przepływ paliwa, gdy występowała usterka. Celem tego działania było sprawdzenie możliwości obecności powietrza w układzie paliwowym, co mogło być przyczyną hałasu. Obecność bloku obserwacyjnego pozwoliła nam zauważyć ewentualne pęcherzyki powietrza. Aby pomóc zidentyfikować źródło hałasu, wykorzystaliśmy akcelerometr z zestawu NVH, który pomógł uchwycić hałas i zlokalizować go w określonej okolicy.
Jak widać na obrazie, uchwyciliśmy dane z każdego wtryskiwacza, wraz z napięciem czujnika ciśnienia w szynie oraz prądem z wtryskiwacza 1.
Akcelerometr został zamocowany na każdej rurze wtryskiwacza, a gdy obecny był hałas, wykonano referencję dla każdego cylindra. Widzimy, że hałas o wysokiej częstotliwości występuje w cylindrze 1, cylindrze 3 oraz cylindrze 4. Dodatkowo zauważamy, że pojawia się powtarzający się wzór w czujniku ciśnienia paliwa w szynie, który wykazuje bardzo nieregularne zachowanie. Mając pewne wskazówki, uwzględniliśmy również ciśnienie powrotu z wycieku, jednocześnie obserwując przepływ paliwa przez blok obserwacyjny.
Chciałbym zwrócić uwagę, że w tych silnikach do każdego wtryskiwacza zamontowany jest dodatkowy wzmacniacz mocy, który umożliwia wtrysk paliwa pod wyższym ciśnieniem, gdy jest to wymagane przez ECM. Ten wzmacniacz mocy ma oddzielną galerię powrotu, dlatego kluczowe jest upewnienie się, że blok obserwacyjny jest podłączony do odpowiedniego wylotu, aby zapewnić, że patrzymy na powrót igły wtryskiwacza.
Dodanie ciśnienia z powrotu z wycieku przyniosło interesujące rezultaty.
Widzimy powtarzający się wzór, a powiększenie obrazu ukazuje to jeszcze wyraźniej.
Musimy zachować ostrożność, gdy ścigamy problemy z zasilaniem paliwem w nowoczesnych pojazdach, ponieważ nie jest to tak proste, jak użycie kolejności zapłonu, aby ustalić, które cylindry należy badać. Biorąc pod uwagę, że ECU może kontrolować czas wtrysku, może również kompensować problemy z wydajnością cylindrów i korygować dawkowanie paliwa dla innych cylindrów. Jeśli dodamy kolejność zapłonu do powyższego zapisu, moglibyśmy powiedzieć, że coś jest nie tak z powrotem z wycieku dla cylindrów 2, 3, 4, a być może 6. Kolejnym krokiem jest zrozumienie przebiegu fali. Na podstawie informacji wyświetlanych na wykresach falowych, powinniśmy rozważyć dwie opcje: większy impuls, który wskazuje na wyższy przepływ, sugerujący uszkodzony wtryskiwacz? Albo, gdzie jest mniej impulsu, ponieważ wtryskiwacz nadmiernie zasilania paliwem?
Dzięki blokowi obserwacyjnemu mogliśmy zauważyć, że w powrocie znajduje się znaczna ilość powietrza.
Z tego, czy pęcherzyki powietrza są związane z wcześniejszym piskliwym hałasem, oraz jak te pęcherzyki dostają się do linii powrotnej.
Dzięki blokowi obserwacyjnemu, który pozostał na miejscu, oraz zaworowi blokującym, próbowaliśmy ograniczyć przepływ powrotu. Ponieważ WPS500X był już podłączony, mogliśmy upewnić się, że ciśnienie nie przekroczy zbyt wysokiego poziomu. To, co odkryliśmy, to fakt, że gdy ciśnienie zaczęło rosnąć, hałas ustąpił, a ciśnienie w szynie ustabilizowało się. Zauważyliśmy także dziwny powtarzający się wzór w linii powrotnej.
Analizując to bardziej szczegółowo, możemy poczynić pewne porównania, jak pokazano poniżej:
- Potwierdzamy, że gdy występuje hałas, w powrocie pojawiają się pęcherzyki powietrza
- Ciśnienie w szynie silnie waha się, gdy w powrocie znajdują się pęcherzyki powietrza.
- Ciśnienie w linii powrotnej, gdy występuje hałas, wynosi około 0,5 bara.
- Gdy powrót jest zamknięty, a ciśnienie wzrasta do około 1 bara, hałas ustaje, a ciśnienie w szynie stabilizuje się.
Dzięki stabilizacji ciśnienia w szynie, mniej skłonni jesteśmy sądzić, że powietrze dostaje się od strony zasilania, co oznacza, że powietrze wchodzi do powrotu od strony wysokiego ciśnienia. Poza pompą wysokociśnieniową (która już została wymieniona) i porowatą głowicą (co nie jest wykluczone), jedynym miejscem, gdzie może dochodzić do tego zjawiska, są wtryskiwacze. Zanim jednak podjęliśmy tę drogę, uznaliśmy, że warto zadzwonić do kogoś z większą wiedzą. Czasami znajomość produktu naprawdę pomaga, a po rozmowie dowiedzieliśmy się, że taki hałas jest typowy, gdy zawór wtryskiwacza zawodzi. Kiedy zawór zawiedzie, pozwala to na przedostanie się powietrza z cylindra do galerii powrotu paliwa. Podczas suwu sprężania, ciśnienie powietrza może dostać się do linii paliwowej, zmieniając ciśnienie wewnątrz wtryskiwacza, co powoduje hałas, i oczywiście wprowadza powietrze do powrotu.
Główne pytanie to, który wtryskiwacz lub wtryskiwacze powodują problem? Aby wymienić zawór wtryskiwacza, należy spuścić układ chłodzenia, więc podjęto decyzję o wymianie wszystkich 6 zaworów, gdyż układ chłodzenia został już opróżniony. Pozwoliło to na dokładne sprawdzenie każdego wtryskiwacza. Okazało się, że znaleźliśmy coś interesującego przy wtryskiwaczu 4 – który był jednym z naszych początkowych podejrzanych.
Dla porównania, na obrazie widać wtryskiwacz 2 po lewej stronie oraz wtryskiwacz 4 po prawej stronie. Widać, że wtryskiwacz 4 ma pewne odbarwienie, jednak dopiero po usunięciu uszczelki zauważyliśmy następujące.
Tutaj widać pęknięcie w obudowie wtryskiwacza. Może to, ale nie musi, mieć wpływ na ciśnienie paliwa lub ciśnienie powrotne, jednak w każdym przypadku wtryskiwacz ten wymaga wymiany.
Po wymianie wtryskiwacza 4 i wszystkich 6 tulei wtryskiwaczy, pojazd został zmontowany ponownie, a po odpowietrzeniu układów chłodzenia i paliwowego, był gotowy do uruchomienia. Starając się zachować wszystko jak w poprzednich warunkach, ciśnienie w szynie paliwowej i ciśnienie powrotu paliwa zostały zapisane na różnych kanałach, ale wyniki potwierdzają, że coś się teraz zmieniło.
Na wyświetlanym obrazie widać, że ciśnienie w szynie paliwowej już nie jest nieregularne (teraz w kolorze zielonym). Ciśnienie powrotu również jest stabilne, z bardziej wyraźnymi impulsami, które prawdopodobnie odpowiadają za powrót paliwa z wtryskiwaczy, potwierdzając, że nie ma już pęcherzyków powietrza w linii powrotnej. Można zauważyć, że cylinder 6 ma nieco wyższy impuls niż pozostałe.
Należy również zauważyć, że ciśnienie powrotu jest teraz stabilne na poziomie 1 bara. Jak widzieliśmy podczas zamykania powrotu, ciśnienie osiągało 1 bar, a hałas ustawał. Więc dlaczego, gdy pojazd miał usterkę, ciśnienie nie wynosiło 1 bara? Wcześniej wspomnieliśmy, że ciśnienie jest ograniczeniem przepływu. Biorąc pod uwagę, że w linii powrotnej było dużo pęcherzyków powietrza, a powietrze jest znacznie bardziej ściśliwe, teraz mamy mniejszy przepływ paliwa i przestrzeń zajętą przez powietrze, które można łatwiej skompresować. Wszystko to skutkuje mniejszym ciśnieniem.
Mając teraz tę wiedzę, możemy przeanalizować pierwotne dane, aby sprawdzić, czy jest coś, co mogłoby wskazać na cylinder 4. Patrząc na pierwsze uchwycone dane, w których użyto akcelerometru, dodaliśmy widok w trybie spektralnym.
Co jest interesujące, to fakt, że jeśli rozdzielimy dane dla każdego wtryskiwacza, staje się jasne, który wtryskiwacz jest tym, który nas interesuje.
