Diagnozowanie układu zmiennych faz rozrządu testerem i diagnoskopem – na kilku przykładach

Diagnostyka układu zmiennych faz rozrządu jest dość skomplikowana.

W celu przedstawienia, na jakie trudności można napotkać podczas diagnozowania tego typu układów, bazując na błędach uzyskanych z pamięci diagnostycznej silnika, przedstawiono kilka wybranych przykładów z praktyki serwisowej.

Większość jeżdżących obecnie samochodów wyposażona jest w silniki czterosuwowe, których pracą steruje układ rozrządu. W klasycznych rozwiązaniach zawory czterosuwowej jednostki napędowej otwierają się i zamykają w pewnym określonym cyklu, który powtarza się w niezmienny sposób przez cały czas pracy silnika. W związku z tym nie zmieniają się takie parametry układu jak: wyprzedzenie wałka (lub wałków) rozrządu, kształt i liczba krzywek na wałku oraz dźwigienek zaworowych, jeśli w ogóle są zastosowane. Wada takiego rozwiązania jest taka, że parametry rozrządu są dostosowane do pewnego, wąskiego zakresu prędkości obrotowych silnika. Poza tym zakresem parametry te nie są optymalne i silnik nie pracuje efektywnie. Problem ten rozwiązują układy zmiennych faz rozrządu, które zmieniając parametry tego układu pozwalają na uzyskanie lepszych osiągów w szerszym zakresie obrotów silnika.

Pierwsze układy tego typu pojawiły się w latach 80., a szerzej zaczęły być stosowane w latach 90. Jedne systemy zmieniają czas i skok otwarcia zaworów (VTEC), inne zmieniają kąt wyprzedzenia wałków rozrządu (VANOS). Różnią się też między sobą stopniem zaawansowania, liczbą elementów i ich wykonaniem co wynika z liczby zmienianych parametrów oraz z tego, czy parametry mają się zmieniać w sposób płynny czy skokowy. Producenci pojazdów wprowadzają wiele rozwiązań układu zmiennych faz rozrządu, wśród których warto wymienić układy najbardziej znane:

•    Honoa VTEC (Variable Valve Timing and Lift Electronic Control),

•    BMW VANOS (Variable Nockenwellen Steuerung),

•    Toyota WT-i (Variable Valve Timing with intelligence),

•    Audi AVS (Audi Velvelift System) – układ zmiennych faz nowej generacji.

Diagnostyka układu zmiennych faz rozrządu jest dość skomplikowana, co wynika z faktu, że należy dokonać sprawdzenia wielu elementów elektrycznych (zawory, nastawniki, czujniki położenia), a także szeregu elementów mechanicznych (m.in. wałki rozrządu, układ rozrządu, wariatory), aby postawić poprawną diagnozę. W celu pokazania, jakie trudności można napotkać podczas diagnozowania tego typu układów – bazując na błędach uzyskanych z pamięci diagnostycznej silnika – przedstawiono kilka wybranych przykładów z praktyki serwisowej.

BMW 320i E92 – trudności z rozruchem

Diagnozowany samochód napędzany jest czterocylindrowym silnikiem o pojemności 2,0 I, który z powodu usterki miał problemy z rozruchem oraz z równomierną pracą. Podłączony do pojazdu tester diagnostyczny odczytał następujące kody usterek:

Odczytane kody błędów wskazują na usterkę układu rozrządu jako źródło problemu. Układ zmiennych faz w tym samochodzie jest sterowany przez dwa zawory oraz nadzorowany przez dwa czujniki położenia wałków rozrządu (fot. 1), dlatego też w pierwszej kolejności elementy te należy sprawdzić.

Diagnostykę zaworów rozpoczynamy od pomiaru ich rezystancji według poniższego schematu:

•    wyłączyć zapłon,

•    wypiąć złącze z zaworu zmiennych faz rozrządu,

•    wpiąć się omomierzem pomiędzy styki zaworu,

•    rezystancja zaworu przy temperaturze 30°C wynosi 12… 14 O. Rezystancja obu sprawdzanych zaworów VANOS powinna być taka sama. W naszym przypadku rezystancja zaworów wynosi 12,6 O. Według powyższego jest to wartość poprawna.

Następnie należy sprawdzić ich sygnał sterujący – najlepiej nadaje się do tego oscyloskop. Zawory zmiennych faz rozrządu są sterowane sygnałem prostokątnym o zmiennym współczynniku wypełnienia PWM. W przypadku braku sygnału sterującego należy sprawdzić okablowanie zaworów VANOS pod kątem przerwy lub zwarcia na podstawie schematów elektrycznych układu sterowania silnika, które dostępne są w większości serwisowych programów komputerowych (m.in. AutoData, ESi-Tronic, Vivid Workshop). Jeżeli powyższe badania nie wykażą usterki, należy przejść do sprawdzenia czujników położenia. Mamy tu do czynienia z czujnikami hallotronowymi, więc na początku sprawdzamy napięcie zasilania, które w tym przypadku wynosi 5 V. Jeśli jest ono prawidłowe, przechodzimy do sprawdzenia sygnału generowanego przez czujniki. W tym celu należy wpiąć się oscyloskopem między przewód sygnałowy i masę badanego czujnika. Przykład takiego badania pokazuje fot. 2, na której widać sygnały dwóch czujników położenia wałków rozrządu uzyskane za pomocą oscyloskopu dwukanałowego. Widoczne na fotografii sygnały wskazują jednoznacznie na usterkę jednego z czujników. Zaznaczony kolorem niebieskim sygnał prostokątny oscylujący w zakresie 0…5V pochodzi ze sprawnego czujnika położenia wałka wydechowego, natomiast sygnał czerwony, wyemitowany przez czujnik położenia wałka dolotowego, zmienia się w sposób bardzo nieznaczny, co świadczy o usterce czujnika. Wymiana uszkodzonej części wyeliminowała w tym przypadku usterkę, przywracając silnikowi poprawną pracę i bezproblemowy rozruch.

Mercedes-Benz S 350 W221 – nierównomierna praca silnika

Kolejnym przykładem jest Mercedes-Benz S 350 wyposażony w sześciocylindrowy silnik benzynowy w układzie widlastym o pojemności 3,5 I i mocy 272 KW. Usterka objawiała się okresowo nierównomierną pracą silnika, co skutkowało zapaleniem się kontrolki MIL Po odczytaniu pamięci sterownika silnika, uzyskano następujące kody błędów:

Z odczytanych błędów wynika, że układ sterowania silnika wykrył problem z regulacją przestawienia wałków rozrządu prawego rzędu cylindrów. Za tę regulację odpowiedzialne są elektrozawory i czujniki położenia widoczne na fot. 4. W tym układzie, ze względu na budowę silnika (układ widlasty oraz 4 wałki rozrządu) wykorzystano dwa zawory elektromagnetyczne oraz dwa czujniki położenia do regulacji zmiennych faz rozrządu na każdy rząd cylindrów.

Korzystając z materiałów serwisowych nie jest łatwo usunąć usterkę. Dodatkową trudność sprawia sporadyczne jej występowanie. Podczas badań stanowiskowych w serwisie problem nie wystąpił, pojawia się natomiast sporadycznie w czasie jazdy. Według platformy informacyjnej ESi-Tronic w przypadku tych kodów błędów należy sprawdzić sygnały poszczególnych czujników wałków rozrządu, czujnik położenia wału korbowego oraz stopień przestawienia wałków rozrządu. Sprawdzenie czujników położenia rozpoczynamy od pomiaru napięć zasilania. Pomiar wykonujemy wpinając się w złącze czujnika miedzy styki 1 i 3. Napięcie to powinno wynosić około 12 V. Jeśli wartość napięcia jest poprawna, przechodzimy do sprawdzenia sygnałów generowanych przez czujniki podczas pracy silnika na biegu jałowym. Wpinamy się oscyloskopem między pin 2 (sygnał) i 3 (masa) w złącze czujnika. Na ekranie oscyloskopu powinniśmy uzyskać sygnał prostokątny zmieniający się w zakresie 0…5 V.Te pomiary wykonujemy dla wszystkich czujników położenia wałków rozrządu.

Badany pojazd jest wyposażony w silnik widlasty, w którym do regulacji faz rozrządu dla obu rzędów cylindrów wykorzystuje się takie same elektrozawory. Ponieważ kody błędów sugerują usterkę tylko w jednym (prawym) rzędzie, można w celu sprawdzenia zamienić elektrozawory regulacji faz stronami, skasować pamięć błędów, a następnie wykonać jazdę testową i sprawdzić, na którym rzędzie usterka wystąpi tym razem. Jeżeli odczyt pamięci błędów nadal będzie wskazywać na problem w prawym rzędzie cylindrów, będzie to oznaczać, że zawory są sprawne. Wykonanie powyższej diagnostyki wyklucza usterkę elektryczną układu zmiennych faz rozrządu.

Dalsza procedura diagnostyczna polega na poszukiwaniu usterki mechanicznej elementów biorących udział w mechanizmie zmiennych faz rozrządu. Głównie należy sprawdzić podstawowe położenie wałków rozrządu. W tym celu należy zdemontować pokrywę głowicy cylindrów i dokonać weryfikacji, czy nie nastąpiło przesuniecie znaków określających prawidłowe położenie wałków rozrządu. Kolejnym krokiem jest sprawdzenie łańcucha rozrządu, jego elementów napinających oraz koła łańcuchowego wałka wyrównoważającego pod kątem zużycia (fot. 5). Jeśli podstawowe położenie wałków rozrządu, łańcuch rozrządu z osprzętem oraz koło łańcuchowe wałka są sprawne, należy wymienić wałek I wyrównoważający, natomiast gdy występuje uszkodzenie w układzie rozrządu najlepiej wymienić kompletny rozrząd na nowy. W rozpatrywanym przypadku wymiana rozrządu wyeliminowała usterkę.

źródło: Auto Moto Serwis 6/2013