A Detonációs Égés és a Kipufogórendszer Komplex Kapcsolata
Sokan nem is gondolnák, de a kipufogó hibák meglehetősen gyakoriak. A felismerésük viszont a legtöbbeknek gondot okoz, mert nem is tudják, hogy az, amit tapasztalnak, az egy kipufogó hiba jelzés. A kipufogó bizony elég gyakran meghibásodik, amin persze érthető, hiszen egyrészt egy olyan alkatrészről van szó, amely nagyon magas hőfokon működik, másrészt az időjárás viszontagságainak sem kímélik. A kipufogó hiba jelek egy részét sok autós azonnal felismeri, ám akadnak olyan jelzések is, melyek felismerése sokaknak okoz gondot.
Egy laikus számára kipufogó csak az autó alatt, hátul kilógó alkatrészt jelenti, és ennek meghibásodását tudja is azonosítani. Ám a kipufogórendszer ennél lényegesen összetettebb, így egyes hibákat nehezebb azonosítani. Ugyanakkor nem árt, hogy fel tudjuk ismerni, hogy az adott jelzés bizony a kipufogó hibájából jelentkezik, mert így azonnal tudunk lépni, és orvosolhatjuk a problémát.
A következőkben a kipufogórendszer felépítéséről, illetve feladatáról lesz szó, és persze azokról a jelzésekről, melyek ennek az alkatrésznek a meghibásodását mutatják. Mielőtt a kipufogó hibákat és azok jelzéseit tárgyalnánk, nem árt, ha előbb a kipufogó felépítéséről és szerepéről ejtünk néhány szót, így ugyanis könnyebb lesz a hibákat is azonosítani, ha tudjuk, milyen részei is vannak egy kipufogónak.
A Kipufogórendszer Felépítése és Működése
Ahogyan azt már a bevezetőben említettük, a kipufogórendszer több, mint az autó hátulján kilógó cső, valójában a motornál kezdődő és egészen az autó hátuljáig tartó kamrák és csövek rendszere. A felépítése persze nem egységes, autótípusonként vannak eltérések, vagyis egyáltalán nem mindegy, hogy benzines vagy dízelautóról van szó. Általánosságban elmondható, hogy a kipufogórendszer hozzávetőleg 3 méter hosszú, és hat fő eleme van: a kipufogó dob, a részecskeszűrő (diesel particulate filter, röviden DPF), a katalizátor, a lambda szonda, vagy más néven oxigénszenzor, a leömlőcsonk, és a flexibilis cső.
A kipufogó tehát egy összetett rendszer, melynek funkciója is sokrétű. Egyrészt a kipufogórendszer juttatja el a motorból az autó végéhez a kipufogógázokat. Másrészt csökkenti a vegyi anyagok mennyiségét a kibocsátott füstben, amelyre komoly szabályozás vonatkozik. Harmadrészt pedig a zajcsökkentésben is fontos szerep jut a kipufogónak, ugyanis üzemanyag égésekor bekövetkező robbanások zaját is segít minimalizálni. A kipufogó működése tehát nemcsak az autó megfelelő működése szempontjából fontos, de a komfortérzetünk és a környezet szempontjából is.
A Detonációs Égés (Kopogásos Égés) Megértése
A motor működésében a detonáció megelőzése érdekében a vezérlő blokk bizonyos mértékben késlelteti a kimenő impulzusokat a gyújtáselosztó-érzékelő által beállított gyújtási pillanathoz viszonyítva. Ezt nevezzük öngyulladásnak, kopogásos égésnek, vagy (helytelenül fogalmazva) "detonáció"-nak. A megfelelő időben történő gyújtásra egyedül a gyújtószikra szabályzott időben történő kisütése képes, melyet a motor előgyújtásának nevezünk.
A kopogásos égés oka gyakran a dugattyútetőn lerakódó koksz. Ez a szennyeződés üzem közben képes felizzani, ami meggyújthatja az égéstérben található benzin-levegő keveréket. Ez a lángfront nem kontrollált égést eredményez, és iránya ellentétes a gyújtógyertya felől érkező lángfrontéval. Amikor ezek találkoznak, bekövetkezik a detonáció, ami okozhat rángatást vagy egyenetlen motorüzemet.
Egy másik hiba, ami detonációhoz vezethet, a helytelen szerelésből eredő, túlságosan nagy erővel meghúzott hengerfej. Ez ellapította a hengerfejtömítést, amelyből az így származó égéstérbe benyúló kis fémdarab felizzott, ami kedvezőtlenül befolyásolta a hengerben lejátszódó égési folyamatot.
A Detonáció Érzékelése és Megelőzése
A detonáció meghatározható a hengerfejre felállított 1 piezokeramikus rezonancia-érzékelő segítségével. A kopogásérzékelő piezoelektromos elven működik. Kvarckristályt tartalmaz, aminek a molekuláira elektromos polarizáltság jellemző. Ütés hatására, amit például detonációs égés is okozhat, az érzékelő arányos feszültségjelet bocsát ki rendkívül rövid válaszidővel. Természetesen a motorvezérlő szoftvere különbséget tud tenni az égési zaj, és egyéb, például egy beszűrődő futóműkopogás zaja között.
A gyújtás késleltetésének értéke függ a detonációk intenzitásától és frekvenciájától, illetve a motor fordulatszámától. A késleltetés maximális értéke eléri a 12°-ot a főtengely elfordulási szöge szerint. A detonáció befejeződése után a gyújtás késleltetése lecsökken a kiinduló értékre. A gyújtási rendszer kontaktus nélküli, tartalmazza a gyújtásvezérlés 3 elektronikai blokkját, a 38.3706 típusú 5 gyújtáselosztó-érzékelőt, a 27.3705 típusú 4 gyújtó tekercset, az FE65PR típusú 6 gyújtógyertyákat, az "Olson" cég 1 detonáció-érzékelőjét és a nagyfeszültségű vezetékeket.
Gyújtógyertya színek és jelentésük
A gyújtásvezérlő 3 blokkjába a vezérlő impulzusok az 5 elosztó-érzékelőben elhelyezkedő kontaktus nélküli érzékelőből kerülnek. Ezeket az impulzusokat a blokk áramimpulzusokká alakítja át a gyújtótekercs primer körében. Az elosztó-érzékelő, a gyújtótekercs és gyújtógyertyák ellenőrzési adatai a 7. fejezetben találhatók (lásd "Gyújtási rendszer").
Motorérzékelők - Alapismeretek. 3D animáció
Károsanyag-Kibocsátás Csökkentő Rendszerek
A kipufogó gázok mérgező hatásának csökkentésére a rendszerben van egy 1 hármashatású katalizátor. A ritkítás hatására a recirkulációs szelep kinyit és átereszti a kipufogó gázok egy részét a 18 beszívócsőbe, ennek következtében csökken a nitrogén oxidok mennyisége a kipufogó gázokban.
A rendszer feladata a motor hengereibe kerülő üzemanyag-levegő keverék összetételének szabályozása, hogy biztosítani lehessen a kipufogó gázok teljes semlegesítését (közömbösítését). A rendszer alapvető egysége a 3 vezérlő elektronikai blokk. Ide érkezik az információ a 2 oxigén-érzékelő-től, a 8 hőmérséklet- és a 9 teljes terhelés érzékelőjétől, a fojtócsappantyú 1 végálláskapcsolójától (zárt vagy nyitott) és a gyújtási rendszerből (a motor fordulatszámára vonatkozó információ).
A kapott információ alapján a blokk vezérli a porlasztó 4 és 5 aktuátorának (elektromágneses szelepének) működését, valamint bekapcsolja vagy kikapcsolja a 6 szolenoid szelepet. Az aktuátorokat a blokk 10 Hz frekvenciájú impulzusok segítségével vezérli. A rendszer működésének ellenőrzésére szolgál a 7 világító tabló.
A Porlasztó és az Indító Szerkezet
A mérgezéscsökkentő rendszerrel ellátott gépkocsikra 21053-1107010-61 típusú porlasztót szerelnek. A porlasztó emulziós típusú, a fojtócsappantyúk soros nyitásával. A porlasztón van egy kiegyensúlyozott úszóház, a primer kamra üresjárati rendszere, és félautomata indító szerkezet.
Motoroptimalizálás hengerfejjel
A félautomata indító szerkezet javítja a gépkocsi vezérlését és csökkenti a kipufogó gázok mérgező hatását a motor indítási és melegítési üzemmódjaiban. A levegő plusz 18 °C-nál alacsonyabb hőmérséklete esetén a 15 termoelektromos kapcsoló nyitott, a 16 elektropneumatikus szelep az atmoszférára csatlakozik. A motor beindításakor a 6 dugattyút megnyitja a 11 membrán 17 rúdja.
A motor felmelegedésének mértékében a levegőcsappantyú nyitását a bimetálos rugó biztosítja. A felmelegedett motornál a levegőcsappantyút teljesen kinyitja a bimetálos rugó. A motor indításakor, amikor a levegő hőmérséklete 18 °C-nál magasabb, a termoelektromos kapcsoló zárt, az elektropneumatikus szelep zárt, nincs kapcsolat az atmoszférával. Eközben a levegőcsappantyú elmozog az 5,5 mm-es második indító B hézagra (második fokozat), amit a 6 dugattyú 7 ütközője határol be.
Szigorúan tilos elfordítani a porlasztó indító szerkezetének bimetálos rugóját mind a tekercselés irányában, mind pedig ellentétes irányban. Ezen követelmény be nem tartása esetén megsérül a bimetálos rugó és elromlik a porlasztó indító szerkezete. A bimetálos rugó az üzemeltetés során nem igényel pótlólagos szabályozást.
Üzemanyag-Levegő Keverék Szabályozás
Az aktuátorokat a blokk 10 Hz frekvenciájú impulzusok segítségével vezérli. Mindkét aktuátor teljesen nyitott. A motor beindulása után záródnak a teljes terhelés 9 érzékelőjének az érintkezői és az aktuátorok átállnak a rögzített impulzusos üzemmódra. Ekkor a fő adagoló rendszer aktuátorára 50 %-os telítettségű (az impulzus hosszinak és periódusának hányadosa 100 %-al megszorozva) impulzusok kerülnek, az üresjárati aktuátorra pedig 3 %-os, vagyis ez gyakorlatilag nyitott. A szolenoid-szelep zárt.
A motor felmelegedése idején, amikor a hűtőfolyadék hőmérséklete eléri a 75 °C-t, záródnak a 8 hőfokérzékelő érintkezői és a 3 blokk átáll az üresjárati aktuátor üzemanyag-levegő keverékének összetételének szabályozási üzemmódjára (megnő vagy csökken az impulzusok hossza). A szolenoid-szelep kinyit.
A motor felmelegedése befejeződik, amikor záródik a fojtócsappantyú 1 végálláskapcsolója, a motor fordulatszáma pedig lecsökken az üresjárati fordulatszámra, 900-1000 min-1-re. Üresjáratban (az 1 végálláskapcsoló a testre zár, a teljes terhelés 9 érzékelője szintén zárt) az üzemanyag-levegő keverék összetételét az üresjárati aktuátor szabályozza. A fő adagoló rendszer aktuátorára 50%-os telítettségű impulzusok kerülnek. A szolenoíd-szelep zárt.
Mozgó gépkocsin (fojtócsappantyú lenyomva) a teljes terhelés érzékelőjének bekapcsolásakor az üresjárati aktuátor nyitott és az üzemanyag-levegő keverék összetételét a fő adagoló rendszer aktuátora szabályozza. Abban az esetben, ha ez az aktuátor már zárt, de az oxigén-érzékelőtől változatlanul érkezik a jel a "dús" keverékről, akkor az üresjárati aktuátort használja fel az üzemanyag adagolás további csökkentésére.
A gépkocsi fékezésekor, amikor a fojtócsappantyú zárt, a motor fordulatszáma viszont még meghaladja a 2250 1/min-t, bezár az üresjárati aktuátor, a fő adagoló rendszer aktuátorára pedig 50 %-os telítettségű impulzusok kerülnek. A gyújtás kikapcsolása után a fő adagoló rendszer aktuátora kinyit, az üresjárati aktuátor zárt. Az aktuátoroknál ellenőrzik a tekercsek ellenállását, ami 40±10 Ohm legyen, illetve a minimális működési feszültséget - 8 V. A szolenoid-szelep tekercsének ellenállása 70-80 Ohm. Minimális működési feszültség 8 V.
Benzingőzök Kezelése
A benzingőzöket a 15 adszorberben aktív szén fogja fel. A gőzök az adszorberhoz a 20 üzemanyagtartályból kerül a 22 szeparátoron, 19 gravitációs szelepen és a 18 ikerszelepen keresztül, működő motor esetén pedig még a 4 porlasztó 3 úszóházából is. Amikor a keverékátalakítás vezérlő blokkja bekapcsolja a 10 szolenoíd szelepet, akkor az 5 beszívó csőben keletkező ritkítás kinyitja a 14 pneumatika-szelepet. A rendszer javítása az egységek épségének ellenőrzését és szükség szerinti kicserélését jelenti.
Gyakori Kipufogó Hibák és Jelzéseik
Mivel a kipufogórendszer több alkatrészből áll, a meghibásodás nem csak annyit jelent, hogy esetleg rozsdás vagy lyukas a kipufogócső hátul. A kipufogó hiba jeleket több dolog is okozhatja, hiszen nemcsak egy alkatrészt tud meghibásodni. Gyakori, hogy a katalizátor hibásodik meg, mely kihat az autó teljesítményére és fogyasztására, de a lambdaszonda is gyakran okoz gondot. Ha felvillan a motorhiba lámpa, akkor már sejthetjük, hogy valami gond van, azt viszont sokan nem tudják, hogy pontosan mi is lehet a gond. Pedig az egyes meghibásodásoknak egyértelmű jelei vannak.
Érdemes pár szóba kitérni a leggyakoribb kipufogó hibákról, és ezek hibajeleiről. Az eltömődés egy gyakori gond, ami leginkább akkor jelentkezik, ha elfeledkezünk a kipufogórendszer tömítettségének ellenőrzéséről. Ennek a hibának van egy egyértelmű jelzése, mégpedig a katalizátor-test vörös izzása. Ilyenkor mindenképp érdemes felkeresni az autószerelőt.
A lambdaszonda meghibásodás is meglehetősen gyakori, amit abból sejthetünk, hogy felvillan a sárga check engine lámpa, hanem abból is, hogy az autó nehezebben indul. Bár sokan nem veszik komolyan ezt a hibát, de a helyzet az, hogy akár a motor meghibásodásához is vezethet, így mindenképp fontos, hogy szerelő lássa az autót.
A katalizátor meghibásodása sem ritka, melyet onnan tudhatunk, hogy a motor teljesítménye csökken, a fogyasztás viszont nő. A katalizátor hiba oka többféle lehet, okozhatja az elöregedés, de fizikai sérülés is. A kipufogó hiba jelek azonosítása persze nem mindig egyértelmű, viszont vannak olyan jelzések, melyek arra utalnak, hogy mindenképp keressük fel a szerelőt, mert javításra lesz szükség.
Ha bármelyik jelzést tapasztaljuk, azonnal keressük fel az autószerelőt, ugyanis, ha nem foglalkozunk a dologgal, mondván, csak a kipufogó a gond, így még elmegy az autó, akkor a motor épségét kockáztatjuk, és ami kipufogó hiba jelnek indul, az akár komoly meghibásodáshoz is vezethet. Arról már nem is beszélve, hogy a kipufogó hibája miatt megnőhet a káros anyagkibocsájtás, ami rendkívül nagy terhet ró a környezetre.
Motorérzékelők - Alapismeretek. 3D animáció
Esettanulmány: Detonációs Égés egy Mini Cooper S Clubman Esetében
Egy 2009-es évjáratú Mini Cooper S Clubman érkezett a műhelyembe. Az autó motorja többszörös év motorja díjat nyert, a PSA-konszern és a BMW közös fejlesztése. A vezetési élményről pedig a 175 lóerős Prince fantázianevet viselő, 1600 köbcentiméteres, közvetlen benzinbefecskendezéses turbómotor gondoskodik egy hatfokozatú váltó segítségével.
Ügyfelem elmondása szerint az autó szerethetőségét csak a szervizlátogatások gyakorisága árnyékolja be. Hároméves kora után, a garancia lejártát követően 46000 kilométeres futásteljesítménynél ki kellett cserélni a turbófeltöltőt, és más dolgokat is javítani kellett a motoron. Sajnos az autó nem érte be ennyi törődéssel, a javítás után újabb hibákat produkált. Először csak a budai emelkedőkön, majd később már sík úton is rángatott gyorsításnál. Ilyenkor borzalmas csörgő hang volt hallható a motortérből. Háromszori próbálkozás után azt a diagnózist kapta az ügyfelem, hogy ugrik a lánc, illetve darabokra kell szedni a motort, aminek csak a munkadíja háromszázezer forint.
Mivel a márkaszervizben szó esett valamiféle vezérléssel kapcsolatos hibáról, gondoltam, először ezt ellenőrzöm. Az első lépés most is a hibatároló ellenőrzése volt. Négyütemű Otto-motoroknál két forgattyústengely fordulatra esik egy vezérműtengely-fordulat, vagyis az előbbi kétszeres lassító áttétellel hajtja az utóbbit. Mindkét tengely forgását egy-egy jeladó figyeli. A helyzetet bonyolítja, hogy a gyártó annak érdekében, hogy elegendő forgatónyomaték álljon rendelkezésre már alacsonyabb fordulatszámon is, a szívó oldali vezérműtengelyt állító egységgel látta el. A vezérműtengely állítóművét egy mágnesszelep vezérli a rendszerben nyomás alatt álló motorolaj segítségével, ezért is fontos, hogy csak a gyártói előírásoknak megfelelő anyagokat használjanak a szervizelések során.
A következő próbaúton a kopogásérzékelő működésére, és a befecskendezők letiltására irányult a mérés. A képen látható, hogy a szuperkopogás jelenléte után (pirossal bekarikázva) néhány motorfordulattal egy meghatározott befecskendező kivezérlése megszűnik. Jó hír, hogy ez ugyanannál a hengernél következik be, viszont rossz, hogy elképzelésem sincsen, miért.
Van egy általános rutin, ami szerint szoktam vizsgálni a motorokat, most a gyújtásvizsgálat következett. A hagyományos elosztós gyújtáshoz képest az évtizedek során lényegi változások történtek ezen a területen, de a cél most is ugyanaz: magasfeszültség biztosítása a megfelelő időben a gyújtógyertyának. A Mini hengerenkénti gyújtásmodullal rendelkezik, ezeket egyesével kivettem a helyéről, és csatlakoztattam egy öt kiloohm ellenállású magasfeszültséget vezetni képes gyújtókábelt. A szekunder mérőcsipesz segítségével így meg tudom mérni, hogy a gyújtógyertya megkapja-e a tökéletes gyújtószikra létrehozásához szükséges magasfeszültséget. Eközben az oszcilloszkóp két másik csatornáján vizsgálható még a primeráram és a primerfeszültség.
A vizsgálat jobb eredményt hozott, mint vártam. A kettes hengerhez érve, a közkábel beiktatása után három hengerrel járt a motor. A tévedés kizárása érdekében két másik mérőkábellel is kipróbáltam, az eredmény ugyanaz volt. Úgy döntöttem, hogy a következő próbaúton a kopogás helyzetét vizsgálom a gyújtás időpontjához képest, így talán beazonosíthatóvá válik, hogy melyik hengertől ered a detonációs égés. A gyújtásmodulok közös szálon kapják a pozitív tápfeszültséget, erre ráakasztottam az árammérő lakatfogót. Később a mérés során ennek segítségével, és a gyújtási sorrend tudatában lehet majd kiszámolni, hogy melyik hengerhez esik a szuperkopogás.
A képen látható, hogy az extra kopogás (zöld) az egyes henger gyújtáskivezérléséhez (kék) viszonyítva gyújtási sorrendben a kettes hengerhez esik. Ezt összevetve azzal, hogy az előző mérés során nyilvánvalóvá vált a kettes trafó gyengélkedése, erős gyanúra adott okot. Az út szélén felcseréltem az egyes és a kettes henger gyújtótrafóját úgy, hogy a mérési pontokon nem változtattam. Gyorsítok-lassítok, egyszer csak berángat az autó. Megnyomom az oszcilloszkóp stop gombját, és félreállok.
Abban a pillanatban, amikor megláttam, hogy az extrakopogás egyértelműen pozíciót váltott a gyújtótrafók felcserélésével, tudtam, hogy megvan a hiba. Az év első munkanapján megrendeltem a gyújtótrafót. Az új alkatrész - prémium kategóriás - kicsit különbözik a régitől, teljes egészében le van szigetelve egy vulkanizált gumiréteggel. Az érdekesség, hogy az autó még egyszer enyhén berángatott a budai hegyekben, de azóta megfelelően működik. Szerencsés, hogy nem lett szétszedve fölöslegesen a motor.
Rendszerek Ellenőrzése és Beállítása
A félautomata indító szerkezetet általában akkor kell ellenőrizni, ha észrevételek keletkeznek a hideg motor indításával kapcsolatban. Vegye le a levegőszűrő fedelét, majd a gázpedált benyomva és eleresztve ellenőrizze a levegőcsappantyú helyzetét. A csappantyú teljesen zárt legyen, ha a környező levegő hőmérséklete plusz 25 °C-nál alacsonyabb. A levegőcsappantyú helyzete megadható a bimetálos rugó beállításával, bizonyos karakterisztikán keresztül. A rugót a gyártó vállalatnál állítják be az indítószerkezet 1 házán, a bimetálos rugó 2 házán és a folyadékkamra 3 házán lévő jelek illesztésével.
Indítsa be a hideg motort és 15-20 másodperc múlva ellenőrizze a motor főtengelyének fordulatszámát, ami -18-25 °C hőmérsékleten 1900 és 2200 min-1 között legyen. Ha a fordulatszám ennek nem felel meg, vegye le a porlasztót és állítsa be a C indító hézagot a primer kamra fojtócsappantyújánál (a beállítást a későbbiekben ismertetjük az "Indító hézagok szabályozásai" fejezetben). Vegye le a levegőszűrőt és vegye le a 4 levegő tömlőt az 5 csőcsonkról.
Indítsa be a hideg motort és nyitott 5 csőcsonk mellett ellenőrizze a B indító hézagot a levegőcsappantyúnál, ami 2,5 mm legyen. Zárja le az 5 csőcsonkot és ismét ellenőrizze a B indító hézagot, mérje le ismételten a B indító hézagot, ami 5,5 mm legyen. Tartsa meg a 6 dugattyút, hogy ne forduljon el, és a 8 csavarral állítsa be működő motoron a levegőcsappantyú B indító hézagját - 2.5 mm. Ezután tegye a helyére a dugattyú 7 ütközőjét és zárja le az 5 csőcsonkot. A 7 ütközőt becsavarásával működő motoron állítsa be a B hézagot - 5,5 mm. Állítsa le a motort és tegye vissza a helyükre a levett egységeket és alkatrészeket.
Zárja le a primer kamra 1 fojtócsappantyúját. Csavarhúzóval fordítsa el a 15 bütyköt az óramutató járásával ellentétes irányban és állítsa be a 19 kar ütközőjét a sugár szerinti legnagyobb "a" szemre. Tegye vissza a leszerelt egységeket és alkatrészeiket a motorra, indítsa be a motort és a beindítás után 15-20 s múlva ellenőrizze a főtengely fordulatszámát, ami 1900 és 1200 f/perc között legyen. A felmelegedett motor főtengelyének fordulatszáma üresjáratban.
Az üresjárat elemei a keverékminőség 2 szabályozó csavarja és a keverékmennyiség 1 szabályozó csavarja. A 2 szabályozó csavart a 4 zárósapka védi. A 3 elektropneumatikus szelepet a levegőszűrőben elhelyezkedő a termoelektromos kapcsoló 2 kapcsolja be bekapcsolt gyújtás esetén. Az elektropneumatikus szelep legyen hermetikus ha bekapcsolt gyújtás mellett 0,085 MPa (0.85 kp/cm2) ritkítást adnak az 5 ferde csőcsonkra. Áramfelvétel 12 V feszültségen - 0,375 A.
tags: #detonacios #eges #kipufogo