Zależność między zatkanym filtrem/zaworem EGR a wadliwymi świecami żarowymi

Udostępnij:

Norma emisji spalin Euro 5 z września 2009 r. obejmuje samochody z silnikami wysokoprężnymi sprzedawane od stycznia 2011 r., a układ żarowy zaczyna odgrywać jeszcze bardziej istotną rolę, krzyżując swoje strategie z wieloma różnymi układami silnikowymi.

W przeszłości świece żarowe miały służyć jedynie do wspomagania rozruchu silnika na zimno; obecnie wykonują one wiele zadań. W nowoczesnych silnikach, bez wiedzy kierowcy, świece żarowe mogą zostać aktywowane nawet wtedy, gdy pracujący silnik jest już gorący. Układ żarowy wspomaga kilka innych układów silników wysokoprężnych. W wielu sytuacjach pomaga to nie tylko uruchomić silnik, ale i umożliwić jego pracę.

Bardziej dogłębnie: 

  •     Wspiera to uruchamianie silnika na zimno.
  •     Umożliwia zimnemu silnikowi płynną i cichą pracę od razu po uruchomieniu, z mniejszą emisją dymu.
  •     Ma duży wpływ, gdy filtr cząstek stałych DPF  wymaga regeneracji.
  •     Pomaga chronić zawór EGR (recyrkulacji spalin) przed zatkaniem/zakleszczeniem, ponieważ może on łatwo ulec oddziaływaniu sadzy: przede wszystkim gdy spaliny układu wydechowego/EGR są zimne, sadza może się skondensować i utworzyć tłuste, lepkie osady na komponentach układu EGR. Aktywacja świec żarowych w celu zwiększenia temperatury gazu pomaga zapobiec gromadzeniu się tych osadów i zatykaniu się układu EGR.

Strategie recyrkulacji i regeneracji

Związek między układem EGR a układem żarowym oraz kluczowa rola układu żarowego

    • Układ EGR może zostać łatwo zanieczyszczony sadzą (jest to główna przyczyna „uszkodzenia” zaworów EGR): jak wspomniano, gdy spaliny układu wydechowego/EGR są zimne, sadza może się skondensować i utworzyć tłuste, lepkie osady na komponentach układu EGR. Spowoduje to w końcu zatkanie komponentu EGR, który nie będzie mógł działać prawidłowo. Aktywacja świec żarowych w celu zwiększenia temperatury gazu pomaga ograniczyć gromadzenie się tych osadów i zatykaniu się układu EGR. Jest to bardzo ważne w przypadku samochodów, które jeżdżą głównie wolno/na krótkich dystansach/w mieście, ponieważ w tych warunkach jazdy temperatura spalin jest niska. 

Układ żarowy i jego wpływ na filtr DPF

Świece żarowe są bardzo ważne dla pomyślnego przeprowadzenia regeneracji filtra DPF. Układ żarowy wpływa na dwa aspekty regeneracji: 

Po pierwsze, włączenie świec żarowych umożliwia wzrost temperatury gazów, więc filtr DPF nagrzewa się do 600/650°C, co jest niezbędne dla pomyślnej regeneracji. Należy stwierdzić, że nie jest to jedyny sposób na spowodowanie wzrostu temperatury. Np. aby wspomóc proces regeneracji, zawór przepustnicy jest częściowo przymknięty w celu zmniejszenia ilości powietrza i uzyskania mieszanki bogatszej w paliwo. Ponadto strategie EGR mogą stać się niedostępne. W przypadku niektórych marek, np. PSA, zapotrzebowanie na energię elektryczną można zwiększyć na pewien czas, automatycznie i „potajemnie” zasilając grzałkę/odmgławiacz tylnych szyb i ogrzewane lusterka, aby alternator powodował dodatkowe obciążenie silnika. Pomaga w tym również aktywacja układu żarowego i wynikające z tego dodatkowe obciążenie układu elektrycznego.  

Po drugie, jeśli układ żarowy nie jest w 100% sprawny (jakakolwiek związana z tym usterka zapisana w pamięci lub jakakolwiek rzeczywista usterka świec żarowych, modułu sterującego lub okablowania), proces regeneracji nie będzie mógł się rozpocząć. To zasadniczo oznacza, że: jeśli układ żarowy ma jakikolwiek mały niedobór, proces regeneracji nie rozpocznie się, ponieważ zostanie zablokowany. Na tej podstawie staje się całkiem zrozumiałe, jak ważne jest, aby układ żarowy był w pełni sprawny w silnikach wysokoprężnych wyprodukowanych począwszy od specyfikacji Euro 5.

Zablokowany filtr DPF
Ilustracja 1. Przykład zablokowanego filtra DPF w AUDI A3 2.0 TDI (model 8P)


Jak sprawdzać układy żarowe?

Jak już wspomniano, układ żarowy musi być zawsze w pełni sprawny, ponieważ obsługuje wiele innych układów silnika. Przyjrzyjmy się teraz bliżej szczegółom elektrycznym i kontrolom.

Współczesne świece żarowe zasilane są przez ich własny moduł sterujący. Oznacza to, że każda świeca żarowa nie jest zasilana napięciem 12 V, ale napięciem impulsowym, lepiej określanym jako PWM (modulacja szerokości impulsu).

Na kolejnych ilustracjach przedstawiono typowy impuls zasilania. Ten przykład pochodzi z samochodu Mercedes-Benz C180 CDI (W204), kod silnika 651.913.

Ilustracja 2. Mercedes-Benz C180 CDI (W204), kod silnika 651.913, przedział silnika i pozycje montażowe świec żarowych
Schemat pracy świec żarowych
Ilustracja 3. Świeca żarowa czwartego cylindra, silnik pracuje na biegu jałowym jedną minutę po uruchomieniu, temperatura 25°C, 27% PWM przy 30 Hz. Mercedes-Benz C180 CDI (W204), kod silnika 651.913

Jakie są podstawowe parametry układu świec żarowych monitorowanego przez układ elektroniczny silnika? Metodą stosowaną przez moduł ECU silnika w celu sprawdzenia poprawności działania świec żarowych jest sprawdzanie rezystancji. Czynność ta jest wykonywana przez moduł świec żarowych.

Dlaczego rezystancja jest tak ważna? Od rezystancji zależy wielkość przepływu prądu przez poszczególne świece żarowe.

Przy każdym włączeniu zapłonu moduł świec żarowych przeprowadza kontrolę rezystancji dla każdej świecy żarowej. W przypadku wykrycia jakiejkolwiek nierównowagi, moduł ECU silnika jest „informowany” i zapisywany jest kod błędu. Na tej podstawie aktywowane zostaną niezbędne strategie regeneracji (tryb awaryjny/impulsowy i/lub włączony MIL), a docelowo nastąpi wstrzymanie regeneracji DPF. W wielu samochodach regeneracja nie rozpocznie się do czasu przywrócenia prawidłowego działania układu żarowego.

Aby to wyjaśnienie było bardziej zrozumiałe, zmierzmy rezystancję świecy żarowej z tego samego silnika Mercedes-Benz, o którym mowa powyżej.

Na poniższym schemacie okablowania widać, że:

1. moduł świec żarowych komunikuje się z ECU silnika poprzez styk 8 za pośrednictwem magistrali LIN, współdzielonej również z alternatorem; 
2. ma zasilanie 12 V z bezpiecznikiem 200 A i mniejszym 20 A dla elektroniki z SAM (Signal Acquisition Module; modułu odbierającego sygnały);
3. zasila cztery świece żarowe za pomocą styków 3, 4, 5 i 10;
4. moduł świec żarowych, choć nie jest kluczowy dla celów niniejszego artykułu, jest również połączony z czujnikiem wody ze zintegrowaną grzałką oraz z regulatorem przepływu paliwa.

Schemat układu żarowego
Ilustracja 4. Schemat układu żarowego. Mercedes-Benz C180 CDI (W204), kod silnika 651.913
0   ECU SILNIKA
1 PRZEKAŹNIK ZACISKU 87 W PRZEDNIM MODULE SAM
2 REGULATOR PRZEPŁYWU PALIWA
3 MODUŁ ŚWIEC ŻAROWYCH
4 ŚWIECE ŻAROWE
5 CZUJNIK WODY ZE ZINTEGROWANĄ GRZAŁKĄ
6 ALTERNATOR


W tym samochodzie moduł świec żarowych jest umieszczony z przodu silnika. Na ilustracji przedstawiono również odniesienie do styków w celu wsparcia powyższego schematu. Po usunięciu, moduł pojawia się on w postaci pokazanych obrazów.

Moduły świec żarowych w silniku mercedesa
Ilustracja 5. Położenie montażowe modułu świec żarowych oraz jego detale i styk wyjściowy. Mercedes-Benz C180 CDI (W204), kod silnika 651.913

Świece żarowe mogą wykazywać różne wartości odniesienia; zazwyczaj pomiędzy 0,3 a 0,5 omów lub czasami więcej (może się to różnić w zależności od charakterystyki, temperatury, marki i materiału świecy żarowej). Obowiązkowe jest to, że podczas testów wszystkie świece żarowe z tego samego silnika muszą wykazywać prawie taką samą wartość w omach.

Zdecydowanie zaleca się przetestowanie każdej rezystancji ze złącza modułu świec żarowych, ponieważ wtedy możliwe jest również sprawdzenie ciągłości i rezystancji przewodów.

Pomiar rezystencji świec żarowych
Ilustracja 6. Pomiar rezystancji świec żarowych z modułu świec żarowych (złącze odłączone). 0,3 oma w temperaturze 23°C. Mercedes-Benz C180 CDI (W204), kod silnika 651.913

Podsumowanie

Jeśli silnik ma problem z zatkanym zaworem EGR lub zatkanym filtrem DPF, należy zawsze sprawdzić prawidłowość działania świec żarowych. Współczesne silniki wysokoprężne Common Rail często łatwo uruchamiają się w temperaturach powyżej zera, nawet z uszkodzonymi świecami żarowymi. Dlatego też bardzo często nie przeprowadza się natychmiastowej wymiany świec żarowych. Jednakże, jak stwierdzono powyżej, nie należy ignorować świec żarowych, ponieważ odgrywają one ważną rolę w innych układach i dlatego muszą być zawsze w pełni sprawne.

Źródło: Artykuł sponsorowany (NGK)


Udostępnij:

Drukuj


aE