Diagnostyka

przy użyciu testera KTS

Wtryskiwacz CR jest jednym z najważniejszych komponentów systemu wtryskowego, wpywającym na prawidłowość pracy silnika oraz spełnianie norm emisji spalin.

System CR od początku zaprojektowano tak, aby silnik Diesla uzyskiwał jak największe osiągi, pracował ciszej i zużywał mniejsze ilości paliwa, a przy tym spełniał wymagania nowych norm spalin EURO. Został on wprowadzony jeszcze w czasie obowiązywania normy spalin EURO 2, częściowo ograniczającej emisję cząstek stałych (PM) oraz tlenków azotu NOx. W ciągu kolejnych lat weszły w życie normy EURO 3 (rok 2000) oraz EURO 4 (rok 2005), które jeszcze mocniej ograniczyły emisję spalin. Pojawiła się konieczność zwiększenia dokładności wtrysku paliwa oraz zmiany oprogramowania sterowników. Obok oprogramowania zawartego w sterowniku silnika EDC oraz ciśnienia w szynie, wtryskiwacz CR należy do najważniejszych komponentów systemu wtryskowego wpływających na prawidłowość pracy silnika oraz spełnianie norm emisji. Jednym z ważniejszych parametrów wtryskiwacza jest dokładność wtrysku paliwa w różnych punktach obciążenia silnika, o czym w głównej mierze decyduje precyzja wykonania tego elementu. Wtryskiwacze systemu Common Rail produkowane są z zastosowaniem bardzo zaawansowanych technik, między innymi laserowych. Nie gwarantuje to jednak tego, że wszystkie wtryskiwacze są jednakowe i zapewniają taką samą dokładność wtrysku. W praktyce podczas wtrysku paliwa pod wysokim ciśnieniem z zastosowaniem jednakowego czasu wysterowania wtryskiwaczy nie daje się uzyskać jednakowych dawek we wszystkich wtryskiwaczach. Przyjmuje się więc pewną tolerancję dokładności wykonania oraz dawkowania. Jeżeli parametry mieszczą się w tolerancji, to wtryskiwacz uznajemy za dobry. W bardziej zaawansowanych przypadkach wprowadza się grupy selekcyjne, na podstawie których określa się klasy wykonania wtryskiwaczy lub nawet wyznacza indywidualną charakterystykę wtryskiwaczy zwaną kodem IMA.

Wtryskiwacze CR pierwszej generacji CRI 1 – zwykłe (nie klasyfikowane)
W pierwszej generacji systemu CR stosowane są elektrowtryskiwacze pierwszej generacji CRI 1, tzw. zwykłe, przystosowane do pracy przy ciśnieniach do 1350 barów. Jeżeli wtryskiwacze tego typu mieszczą się w tolerancji wykonawczej, to dokładność głównej dawki wtrysku, której rozrzut mieści się w granicach +/- 1,5mm3/wtrysk, pozwala zachować równomierną pracę silnika, a przede wszystkim gwarantuje spełnianie normy EURO 2. Nie ma więc potrzeby wyznaczania kilku klas wtryskiwaczy. Z wyrównaniem pracy silnika powodowanym niedokładnością radzi sobie funkcja nazywana “balansem cylindrów lub korektą dawek”. Wtryskiwacze tego typu pracują głównie w systemie EDC 15C stosowanym w samochodach osobowych oraz dostawczych w latach 1997-2000 przez następujących producentów: Mercedes Benz, Fiat, Iveco oraz PSA. Przykład takiego wtryskiwacza pokazano na rysunku 1a. Cechą charakterystyczną tego rodzaju wtryskiwaczy jest to, że nie wymagają one przyporządkowania do cylindra przy wymianie podczas naprawy (rys. 1a).

Wtryskiwacze CR pierwszej generacji CRI 1 klasyfikowane
Od przełomu lat 1999 -2000 poza wtryskiwaczami zwykłymi stosuje się wtryskiwacze pierwszej generacji CRI 1 klasyfikowane najczęściej jednopozycyjnie. Przykład takiego wtryskiwacza pokazano na rysunku 1b. Związane to jest z wprowadzeniem normy EURO 3, która wymaga jeszcze większej dokładności wtrysku paliwa, niż w przypadku wtryskiwaczy zwykłych. Dokładność wtrysku +/- 1,5mm3 nie gwarantuje już spełnienia parametrów emisyjnych. Jedną z metod zwiększenia dokładności wtrysku jest zaostrzenie i tak już wysokich tolerancji wykonania, co wiązałoby się z wprowadzeniem jeszcze nowszych, droższych technik produkcyjnych.






Rys. 1. Wtryskiwacze zwykłe (np. 0445110011) oraz klasyfikowane jednopozycyjnie (np. 0445110108) stosowane w samochodach marki Mercedes Benz.

Łatwiejszym rozwiązaniem jest korygowanie dokładności wtrysku za pomocą indywidualnego doboru jego czasu dla wtryskiwaczy wykonanych z różną dokładnością. Wymaga to jednak podziału wtryskiwaczy na klasy. Klasyfikacja oznacza, że po pomiarze dawkowania na stanowisku testowym wtryskiwacze dzieli się najczęściej na trzy, a czasem cztery klasy, zależnie od uzyskanych odchyłek w stosunku do wtryskiwacza mającego wzorcową charakterystykę. Na podstawie wyznaczonych klas wprowadza się do sterownika silnika stosowne parametry korekcyjne czasu wysterowania wtryskiwaczy, aby uzyskiwać jednakowe dawki wtryskiwanego paliwa. W ten sposób uzyskuje się wymaganą dokładność wtrysku na poszczególnych cylindrach. Pozwala na wyrównanie pracy silnika oraz spełnianie norm ekologicznych.






Rys. 2. Wtryskiwacze klasyfikowane dwupozycyjnie np. 0445110030 (klasa DX) oraz trzypozycyjnie - np. 0445110047 (klasa A0R). Przykład BMW.

W silniku mogą być stosowane wtryskiwacze tylko jednej lub różnych klas, w zależności od producenta pojazdu oraz aplikacji systemu sterowania. Najczęściej we wtryskiwaczach klasyfikowanych jednopozycyjnie klasyfikuje się punkt dawki wolnych obrotów.

Najczęściej spotykane sposoby klasyfikacji jednopozycyjnej:
- Za pomocą cyfr w kółku: klasy 1, 2, 3, np. Mercedes system EDC 15 C6 (Rys. 1b).
- Za pomocą liter A, B, C lub X (odpowiada klasie 1),Y (odpowiada klasie 2), Z (odpowiada klasie 3), przy czym kod jest zapisany zaraz za numerem zamówieniowym, np. Peugeot 0445110076 X (Y,Z).
- Za pomocą kolorów. Na powierzchni obudowy cewki wtryskiwacza widnieją kropki w następujących kolorach: niebieski odpowiada klasie A, zielony klasie B, biały klasie C, np. Fiat, Toyota, Renault.

Uwaga: Fakt, że jednemu oznaczeniu odpowiada inne podpowiada nam, że podczas odczytu na wtryskiwaczu widzimy klasę X, zaś przy wpisywaniu do sterownika tester umożliwia wybór klasy 1. Taka sytuacja występuje np. w przypadku systemu EDC15C7 w samochodach grupy PSA oraz Fiat.

Wtryskiwacze CR drugiej generacji CRI 2 klasyfikowane
Poza klasyfikowaniem jednopozycyjnym we wtryskiwaczach drugiej generacji stosowane jest klasyfikowanie dwu- lub trzypozycyjne. Klasyfikacja wielopozycyjna oznacza, że wtryskiwacz testowany i klasyfikowany jest w 2 lub 3 ważnych punktach. Najczęściej są to następujące punkty charakterystyki: wolne obroty (około 300 barów), dawka częściowych obciążeń (około 800 barów) oraz pełne obciążenie (powyżej 1000 barów).



Rys. 3. Przykład wtryskiwacza z klasyfikacją 0445110044 w samochodzie Peugeot 406, 2.0HDI oznaczenie silnika RHS, uwagi: I2G.

Wtryskiwacze drugiej generacji są w stanie sprostać wymaganiom normy EURO 3, a nawet EURO 4. Są przystosowane do pracy przy wyższych ciśnieniach, do 1600 barów. Zasada kompensacji dawek jest praktycznie taka sama jak w przypadku wtryskiwaczy pierwszej generacji klasyfikowanych jednopozycyjnie. Jednym z producentów, który stosuje dwu- lub trzypunktową klasyfikację jest firma BMW. Możemy je spotkać w systemie sterowania EDC 15C4. Przykłady klasyfikowania dwu- lub trzypozycyjnego pokazano na rysunku 2.

Dostosowanie wtryskiwaczy przy użyciu testera KTS
Przy użyciu odpowiednich funkcji diagnostycznych dostępnych z poziomu testera diagnostycznego KTS można zarówno odczytać aktualne klasyfikacje, jak również wprowadzić nowe. Nowe klasyfikacje musimy wprowadzić do pamięci sterownika zawsze po wymianie wtryskiwaczy na nowe, regenerowane pochodzące z programu BX lub naprawiane w autoryzowanych stacjach serwisowych Bosch Diesel Centrum. Po naprawie przeprowadzonej w BDC przy użyciu technologii firmy Bosch wtryskiwacze otrzymują nowe klasy. Są one wyznaczane podczas testu na stanowisku probierczym EPS815, wyposażonym w moduł testujący CRI 846. Z analizy technologii napraw wtryskiwaczy dostarczanej przez firmy konkurencyjne wynika, że nie gwarantują one wyznaczenia klas oraz kodów IMA. Tylko w części systemów sterowania urządzenie diagnostyczne KTS umożliwia wpisanie klasyfikacji. Do takich systemów należą: EDC 15 C7 w grupie Fiata i PSA oraz EDC 15C9 w samochodach Toyota. W pozostałych przypadkach należy skorzystać z testerów fabrycznych. Są to np. Mercedes EDC 15C6, BMW EDC 15C4, Renault EDC 15 C3, Volvo EDC 15 C11.






Rys. 4. Odczyt kodów zawartych w pamięci sterownika za pomocą funkcji wartości rzeczywiste.

Zamawiając nowe wtryskiwacze, musimy sprawdzić z jakim ich rodzajem mamy do czynienia oraz czy tester diagnostyczny, zarówno fabryczny jak i KTS, ma możliwość wpisania nowych kodów. Unikniemy w ten sposób sytuacji, w których zamontujemy nowe wtryskiwacze, zaś kodowanie będzie trzeba wykonać w autoryzowanej sieci danej marki, co jest związane z poniesieniem dodatkowych kosztów. Najlepiej sprawdzić jakie wtryskiwacze są zamontowane na silniku oraz porównać z wyposażeniem zawartym w programie ESI[tronic]. Jednak nawet w takim przypadku możemy być wprowadzeni w błąd, ponieważ część niefachowych warsztatów wkłada do silników inne wtryskiwacze, nie zważając na konsekwencje. Istnieją rozwiązania, w których klas nie daje się wprowadzić nawet testerem fabrycznym. Do takich należy np. system EDC 15 C2 w samochodach grupy PSA. Zalecane jest jednak sprawdzenie, czy producent samochodu nie zmienił oprogramowania sterownika na takie, które umożliwia wpisanie nowych klasyfikacji przy użyciu testera fabrycznego – może to zależeć również od modelu samochodu i rocznika. Trzeba wtedy zamówić właściwy komplet wtryskiwaczy jednej klasy i to takiej, jaka jest zastosowana w silniku. Jako przykład można podać wtryskiwacz 0445110044. Dodatkowych informacji należy szukać w uwagach na liście wyposażenia pojazdu przy numerze zamówieniowym danego wtryskiwacza (patrz rysunek 3).

Wprowadzanie nowych klas przy użyciu testera KTS
Jeżeli tester diagnostyczny umożliwia wprowadzenie nowych klas, to najpierw należy odczytać, jakiej klasy wtryskiwacze zostały zamontowane do silnika na poszczególnych cylindrach, a jakie klasy są aktualnie wpisane do sterownika EDC. Odczyt aktualnych kodów wykonujemy przy użyciu funkcji “Wartości rzeczywiste”. Jeżeli klasy są zgodne, nie trzeba adaptować nowych wtryskiwaczy (rys. 4). W przypadku takiej potrzeby należy przeprowadzić adaptację klas wtryskiwaczy z wykorzystaniem funkcji “dostosowanie”. Po wybraniu funkcji tester prowadzi nas za rękę oraz podpowiada jak wykonać poszczególne czynności. W zasadzie adaptacja polega na wyborze klas z listy przyporządkowanej do danego systemu sterowania oraz danej marki. Wyklucza to możliwość błędnego wprowadzenia klasy. Po wybraniu funkcji “Dostosowanie wtryskiwacza” (Rys. 5a) wciskamy przycisk F12. Po przeczytaniu kilku wskazówek (zrzuty z ekranu zostały tu pominięte) i ich akceptacji dochodzimy do właściwego okna dialogowego, z którego możemy przeprowadzić adaptację (Rys. 5b). Będąc w tym miejscu, musimy wskazać/wybrać numer cylindra oraz nacisnąć klawisz F2. W ten sposób uzyskamy możliwość wyboru nowego kodu jak na rysunku 5c. Po akceptacji z użyciem klawisza F12 pojawia się kolejne okno dialogowe, które informuje nas o konieczności wyłączenia i włączenia zapłonu na co najmniej 10 sekund, aby klasy zostały aktywowane. Dialog ten nie zawsze występuje. Zależy to od zastosowanego systemu sterowania.









Rys. 5. Przebieg funkcji dostosowanie wtryskiwacza.

Kasowanie wartości adaptacyjnych
W niektórych systemach sterowania po wymianie wtryskiwaczy oraz wprowadzeniu nowych klasyfikacji niezbędne jest skasowanie (zresetowanie) wartości adaptacyjnych dawek. W takim przypadku program diagnostyczny posiada funkcję umożliwiającą przeprowadzenie tych czynności. Po wyzerowaniu wartości adaptacyjnych system sterowania wykryje nowe parametry korekcyjne i sam je zapamięta. W przeciwnym razie, pomimo dokonanej naprawy, mogłyby wystąpić zakłócenia pracy silnika w zakresie równomiernej pracy oraz poprawnym działaniu układu oczyszczania spalin.






Rys. 6. Kasowanie wartości adaptacyjnych.

W systemach EDC 15C jest to rzadkością. Stosowane jest to w systemie EDC 15C9 w samochodach Toyota. W systemach EDC 16C jest to już to standardowa funkcja oprogramowania sterownika stosowana przez większość producentów samochodów. Na pewno spotkamy te funkcje w systemach sterowania samochodów, w których zastosowano wtryskiwacze drugiej generacji z kodem IMA oraz filtry cząstek stałych. Kasowanie adaptacji przeprowadzamy przy użyciu testera diagnostycznego, uruchamiając funkcję “Resetowanie wartości adaptacyjnych” (Rys. 6a) za pomocą klawisza F12. W dalszym ciągu pojawi się kilka okien dialogowych informujących nas o warunkach przeprowadzenia tej funkcji, które musimy zaakceptować, aby przejść do właściwego okna dialogowego z wyborem kasowania poszczególnych adaptacji (Rys. 6b). Wskazujemy np. adaptację dawkowania i wciskamy klawisz F2. W ten sposób następuje wykonanie funkcji. W przypadku wymiany wtryskiwaczy przeprowadzamy kasowanie dwóch adaptacji tj. adaptacji dawkowania oraz adaptacji dawkowania wtrysku wstępnego. Trzeci reset jest konieczny do przeprowadzenia po wymianie sterownika.

Podsumowanie
Przegląd zaprezentowanych tu przykładów pozwoli lepiej zrozumieć istotę zagadnienia klasyfikacji wtryskiwaczy i jej wpływ na poprawność działania systemu zasilania CR. Zapewnie ułatwi też wykonywanie prac naprawczych w układzie zasilania samochodu z silnikiem Diesla przy użyciu oryginalnych wtryskiwaczy firmy Bosch dostarczanych jako części nowe, regenerowane fabrycznie z programu BX lub po naprawie wykonanej z użyciem technologii firmy Bosch, gwarantującej zachowanie właściwych parametrów pracy wtryskiwacza po naprawie, w autoryzowanym serwisie Bosch Diesel Centrum. Na koniec warto wspomnieć, że niefachowo wykonana naprawa wtryskiwaczy bez prawidłowego testu, którego warunkiem jest wyznaczenie klas, może doprowadzić do uszkodzenia silnika, katalizatora oraz układu oczyszczania spalin.

Zbigniew Pilewski
Bosch