Układy oczyszczania spalin – typowe usterki i diagnostyka
M.LeśniewskiZaawansowane układy oczyszczania spalin zgodne z normami Euro 5, a przede wszystkim Euro 6, przyczyniły się w ostatnich latach do skomplikowania budowy silnika spalinowego. Proekologiczne uwarunkowania spowodowały też znaczący wzrost liczby podzespołów elektronicznych – sensorów i nastawników systemów emisji spalin. Przez to diagnostyka i obsługa tych układów staje się coraz większym wyzwaniem dla warsztatów niezależnych.
Ilustracja główna. Moduł zaworu EGR stosowanego w Volkswagenie Passacie z silnikiem 2.0 TDI z 2014 r. (moduł jest zintegrowany z chłodnicą spalin).
- Zagadnienia związane z problematyką obsługi oraz diagnozowania zaworów EGR i filtrów cząstek stałych (filtrów GPF) w silnikach benzynowych.
- Duża usterkowość układu oczyszczania spalin oznacza problemy z prawidłowym zidentyfikowaniem źródła awarii.
- Praktyczne możliwości diagnostyczne modułu Bosch KTS 560 – z naciskiem na poszukiwanie usterek w układzie oczyszczania spalin.
Zawór recyrkulacji spalin (exhaust gas recirculation – EGR) to podzespół układu oczyszczania spalin, który najczęściej ulega awariom. Większość jego usterek powoduje ograniczenie mocy silnika, a kiedy dodatkowo uszkodzony jest układ zasilania (np. wtryskiwacze „leją”), zawór EGR będzie przyczyniać się do szybszego zużycia jednostki napędowej, spowodowanego odkładaniem się nadmiernej ilości nagaru w silniku.
Zależności jest jednak bardzo wiele i w niektórych przypadkach awaria zaworu EGR wynika z grupy czynników, których źródła leżą poza obszarem układu oczyszczania spalin. Sam zawór (jeżeli pracuje prawidłowo) w pewnym stopniu odpowiada za właściwy przebieg procesu spalania ładunku w cylindrze.
Jak zdiagnozować przyczyny uszkodzenia zaworu EGR? Na co zwrócić szczególną uwagę?
We współczesnym silniku wysokoprężnym zawór EGR jest modułem, który zawiera zespół czujników i elementów wykonawczych (ilustracja główna). Do precyzyjnego sterownia strumieniem doprowadzanych spalin niezbędne stało się zaadaptowanie czujnika temperatury spalin wraz z potencjometrycznych czujników położenia zaworu i serwomotorów, które odpowiadają za dokładne otwarcie trzpienia zaworu.
Dodatkowo zawory EGR w wielu wariantach wyposażane są w chłodnice spalin, których zadaniem jest schłodzenie spalin, pozwalając na dostarczenie ich w większej ilości do komory spalania silnika. Z uwagi na zaadaptowanie podzespołów elektronicznych diagnozowanie zaworów EGR wymaga wsparcia testera, który będzie umożliwiał realizowanie funkcji adaptacyjnych i testowych danego podzespołu.
Prawidłowy montaż zaworu EGR musi być wykonany zgodnie z zaleceniami producenta. Istnieją zawory (np. w samochodach marki BMW z silnikami 1.5, 1.6, 2.0 diesla), które wymagają montażu „pod napięciem”, czyli podłączenia modułu diagnostycznego i wybrania funkcji umożliwiającej zalecany montaż. Zasilanie zaworu EGR ma w takim wypadku zapobiec uszkodzeniu przekładni sterującej zaworem poprzez wciągnięcia talerza zaworu, co umożliwia poprawne zainstalowanie podzespołu. Analizując kody usterek, które dotyczą zaworów EGR, należy dokładnie przestudiować opis kodu błędu i dostosować przebieg czynności diagnostycznych do przewidzianych wskazówek.
Kody usterek zaworu EGR
Oto lista z najczęściej występującymi kodami błędów:
P0400 – zawór EGR, nieprawidłowości związane z przepływem spalin. Możliwe problemy:
- zawór EGR zablokowany w pozycji otwartej lub zamkniętej,
- zwarcie w uzwojeniu elektromagnetycznego nastawnika zaworu EGR,
- uszkodzenie podciśnieniowego zaworu sterującego, • awaria czujnika temperatury zaworu EGR,
- zwarcie lub przerwa w uzwojeniu sensora położenia zaworu EGR,
- problemy z instalacją elektryczną zaworu EGR (przewodu lub złącza wtykowego),
- nieszczelne lub rozłączone przewody podciśnieniowe,
- przerwa lub zwarcie w uzwojeniu czujnika temperatury zaworu EGR,
- sterownik silnika uszkodzony.
P0401 – zawór EGR, przepływ spalin, niedostateczna wydajność. Możliwe problemy:
- zablokowanie zaworu EGR w pozycji zamkniętej,
- zwarcie w uzwojeniu elektromagnetycznego nastawnika zaworu EGR,
- uszkodzony czujnik temperatury zaworu EGR,
- uszkodzenie podciśnieniowego zaworu sterującego,
- przerwa lub zwarcie w uzwojeniu czujnika temperatury zaworu EGR,
- podciśnieniowe przewody sterujące rozłączone lub nieszczelne,
- uszkodzony sterownik silnika.
P0402 – zawór EGR, nadmierny przepływ spalin Możliwe problemy:
- elektromagnetyczny nastawnik zaworu EGR – nieprawidłowe działanie,
- zawór EGR zablokowany w otwartej pozycji,
- zwarcie w elektromagnetycznym uzwojeniu nastawnika zaworu EGR,
- nieprawidłowe działanie czujnika położenia zaworu EGR,
- uszkodzony sterownik silnika.
P0403 – zawór EGR, obwód sterujący elektromagnetycznego nastawnika. Możliwe problemy:
- zwarcie w uzwojeniu elektromagnetycznego nastawnika zaworu EGR,
- przerwa w uzwojeniu elektromagnetycznego nastawnika zaworu EGR,
- uszkodzenie przewodów lub wtyczki instalacji elektrycznej zaworu EGR.
P0404 – zawór EGR, przepływ spalin dla otwartej pozycji zaworu. Możliwe problemy:
- zwarcie w elektromagnetycznym uzwojeniu nastawnika zaworu EGR,
- zawór EGR zablokowany w pozycji otwartej,
- problem z przewodami/wtyczką instalacji elektrycznej zaworu EGR,
- uszkodzony sterownik silnika.
Filtry GPF w siliniach z bezpośrednim wtryskiem paliwa
O filtrach cząstek stałych w silnikach wysokoprężnych i problemach, które wiążą się z ich obsługą serwisową, napisano już bardzo wiele. Chciałbym więc zwrócić uwagę na filtry cząstek stałych stosowane od kilku lat w silnikach o zapłonie iskrowym (ZI). Generalnie zadanie filtra cząstek stałych w silniku benzynowym (gasoline particulate filter – GPF) nie odbiega znacząco od roli filtra cząstek stałych w silniku diesla, czyli polega na wychwyceniu cząstek sadzy.
Zasadnicza różnica występuje w fazie, w której cząstki sadzy są generowane. Silniki benzynowe z bezpośrednim wtryskiem paliwa bowiem emitują sadzę zarówno w fazie rozruchu, jak i rozgrzewania jednostki napędowej. Natomiast silniki o zapłonie samoczynnym (ZS) emitują ją w całym zakresie swojego działania. Opierając się na tego typu informacji, można dojść do wniosku, że filtry GPF powinny przysparzać mniej problemów niż filtry DPF (diesel particulate filter) i sporadycznie ulegać awariom. Praktyka warsztatowa jednak – liczne przypadki zleceń napraw dotyczących układu oczyszczania spalin i uszkodzenia samych filtrów GPF – nie napawają już takim optymizmem.
W wielu wypadkach za nieprawidłowości w funkcjonowaniu filtra GPF odpowiedzialne było oprogramowanie jednostki sterującej. Problem ten rozwiązuje zaktualizowanie tego oprogramowania (ilustracja 2).
źródło: M.Leśniewski Ilustracja 2. Włączona kontrolka sygnalizuje problem z filtrem GPF w Audi RS3 (powodem było niezaktualizowane oprogramowanie sterujące 4-cylindrowym silnikiem o mocy 400 KM).
Uwaga na usterki czujników!
Kolejnym częstym powodem awarii układu oczyszczania spalin silnika ZI z bezpośrednim wtryskiem paliwa są usterki czujników, takich jak sondy lambda lub czujniki ciśnień spalin. Zafałszowany sygnał z danego czujnika (np. sondy lambda) przesłany do sterownika silnika powoduje nieprawidłowości w dawkowaniu paliwa (zbyt bogata dawka). Konsekwencją tego może być trwałe uszkodzenie filtra GPF.
W przypadku diagnozowania sond lambda warto wykorzystać oscyloskop, który pozwala na wychwycenie nieprawidłowości przebiegu i szybkie zlokalizowanie uszkodzonego sensora. Nie bez znaczenia dla trwałości filtra GPF pozostaje obsługa pojazdu, która opiera się na zaleceniach producenta. Układ oczyszczania spalin z filtrem GPF wymaga bowiem zastosowania olejów silnikowych z grupy Low SAPS.
Nie zapominajmy też o podstawowej obsłudze układu zapłonowego, ponieważ prawidłowy zapłon mieszanki paliwowo- powietrznej ma decydujący wpływ na emisje spalin. Przestrzeganie terminu wymiany świec zapłonowych zmniejszy ryzyko występowania wypadających zapłonów, które zaburzają proces spalania i powodują, że niespalone cząstki paliwa trafiają do układu oczyszczania spalin.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
Diagnostyka układu oczyszczania spalin za pomocą testera BOSCH KTS 560
Poszukiwanie usterek w układzie oczyszczania spalin z użyciem bezprzewodowego modułu KtS 560 nie powinno stanowić większego problemu nawet dla mechanika, który ma mniejsze doświadczenie w branży. Warto więc podkreślić, jakie uwarunkowania powodują, że praca z testerem Boscha jest tak efektywna. Przede wszystkim firma Bosch od ponad 25 lat nieustanie rozwija oprogramowanie diagnostyczne EsI[tronic] Evolution, na którym opiera się funkcjonalność modułów serii KTS i DCU.
Opis możliwości testera KTS 560
Bosch jest w ścisłej czołówce producentów urządzeń do zaawansowanej diagnostyki, więc doświadczenie pozwoliło firmie na opracowanie sprzętu łączącego dwie cechy – ogromny potencjał i intuicyjną obsługą. Moduł ma wiele innowacyjnych funkcji, które pozwalają na sprawne zidentyfikowanie przyczyny usterki i wyznaczenie ścieżki diagnostycznej. Dają też one wgląd do bazy danych, w której można znaleźć najczęściej występujące kody błędów i gotowe rozwiązania naprawcze (zakładka „Znane błędy”). Co ważne, wszystkie informacje techniczne i dane serwisowe są na bieżąco aktualizowane, a zasoby dotyczą ponad 90 tys. pojazdów z uwzględnieniem 150 marek różnych producentów.
Case study wprost z warsztatu z użyciem testera BOSCH
Jako przykład pracy z testerem Bosch KTS 560 przedstawię przypadek, który dotyczył awarii zaworu EGR w pojeździe Audi A4 2.0 TDI (kod silnika: CJCB) z 2012. Właściciel pojazdu zgłosił w warsztacie problemy z brakiem mocy silnika i świecącą się kontrolkę „check engine”. Dodatkowo jednostka napędowa pracowała w trybie awaryjnym.
Pierwszym krokiem było połączenie KTS 560 z obsługiwanym pojazdem i odczytanie kodów usterek w poszczególnych sterownikach pojazdu. Sterownik silnika Audi A4 2.0 TDI zarejestrował tylko jeden kod usterki – P144000, zawór elektryczny układu recyrkulacji spalin, przerwa (ilustracja 3).
źródło: BOSCHIlustracja 3. W sterowniku silnika Audi A4 2.0 TDI został zarejestrowany kod usterki P144000, który dotyczy problemów z zaworem EGR.
Kolejny krok dotyczył podglądu wartości rzeczywistych w trakcie pracy jednostki napędowej i wiązał się ze zweryfikowaniem, czy zapis kodu błędu w jakikolwiek sposób wpływa na działanie zaworu EGR. Mechanik może w zakładce „Diagnoza/Podgląd wartości rzeczywistych” wybrać do 8 zdefiniowanych parametrów, które tester wyświetli w czasie rzeczywistym (ilustracja 4).
źródło: BOSCHIlustracja 4. W zależności od specyfiki naprawy mechanik może obserwować wartości rzeczywiste nawet ośmiu parametrów układu oczyszczania spalin.
W omawianym przykładzie wgląd w wartości rzeczywiste układu oczyszczania spalin potwierdził nieprawidłowości, które wiązały się z dużą rozbieżnością między parametrami – zadanego położenia elektromagnetycznego zaworu a wartością osiąganą w rzeczywistości.
Dalsze szukanie przyczyny usterki odbyło się na podstawie wskazówek oprogramowania diagnostycznego ESI[tronic] Evolution dotyczących kodu usterki P144000. W zakładce „Podręczniki” mechanik ma dostęp do informacji, jakie procedury i związane z tym pomiary powinien przeprowadzić w przypadku zarejestrowanych kodów usterek. Dokumentacja jest obszerna i obejmuje zasoby, które są w pełni zgodne z danymi producenta serwisowanego pojazdu.
PodpisIlustracja 5. W przypadku kodu usterki P144000 oprogramowanie diagnostyczne modułu KTS 560 sugeruje sprawdzenie instalacji elektrycznej zaworu EGR.
Przedstawione procedury (ilustracja 5) to nic innego jak wytyczone ścieżki diagnostyczne, krok po kroku obrazujące czynności, które należy wykonać, aby skutecznie odnaleźć przyczynę usterki. W przypadku kodu P144000 oprogramowanie diagnostyczne zasugerowało m.in.
- sprawdzenie instalacji elektrycznej zaworu EGR,
- zasilania oraz masy
- i sygnału sterującego zaworem.
Sugestia okazała się trafna, ponieważ w trakcie pomiaru zasilania zaworu EGR mechanik zauważył, że przewody wiązki elektrycznej są uszkodzone, czyli należy je wymienić. Po naprawie instalacji elektrycznej i skasowaniu kodu usterek działanie zaworu EGR mechanik sprawdził podczas pracy silnika, obserwując parametry rzeczywiste dotyczące działania zaworu (ilustracja 6).
źródło: BOSCHIlustracja 6. Efekt naprawy instalacji elektrycznej zaworu EGR: wartości parametrów (zadanego położenia elektromagnetycznego zaworu i wartości rzeczywistej jego położenia) wróciły do normy i były do siebie zbliżone.
Ten wydawać by się mogło prosty przykład użycia modułu Bosch KTS 560 doskonale obrazuje, jak posiadanie profesjonalnego sprzętu do diagnostyki przekłada się na efektywny czas pracy warsztatu.
- Odczyt kodów usterek,
- analiza wartości rzeczywistych
- i wykonanie sugerowanych kroków, które pozwoliły naprawić pojazd w opisywanym przypadku,
zajęło mechanikowi niespełna godzinę.
Oczywiście możliwości KTS 560 w aspekcie obsługi serwisowej układów oczyszczania spalin są dużo większe. Pozwalają dodatkowo na realizacje procedur testujących poszczególne komponenty (ilustracja 7) oraz wykonywanie niezbędnych adaptacji podzespołów.
źródło: BOSCHIlustracja 7. Lista funkcji dopasowania/ustawienia poszczególnych parametrów w układzie oczyszczania spalin pozwala na kompleksową obsługę i naprawę zgodnie z zaleceniami producenta pojazdu.
Zalety zdalnej diagnozy
W przypadku bardziej skomplikowanych napraw warsztat może liczyć na pomoc, korzystając ze zdalnej diagnozy dostępnej za pośrednictwem Bosch KTS 560. Ta ciekawa usługa pozwala zamówić wsparcie eksperta Boscha, który zdalnie łączy się z naprawianym pojazdem. Ekspert jest w stanie realizować bardziej skomplikowane procedury, pomagając w:
- programowaniu sterowników pojazdu,
- kodowaniu wtryskiwaczy,
- zaprogramowaniu kluczy lub immobilizera
- oraz przeprowadzeniu niezbędnych adaptacji i konfiguracji komponentów w pojeździe.
W przypadku układów oczyszczania spalin zdalna diagnoza może m.in. rozwiązać problem z resetem blokady rozruchu pojazdu spowodowany brakiem AdBlue®.
Źródło: Materiały redakcyjne
O Autorze
