Exotická TATRA 613-4 injection

Obrázky, fotografie a soubory

613 se vstřikováním GEMS (15680/1)

První studený start a zkušební změření, zda jsem všude napojen správně a hned zhasl motor. Aniž bych stačil pozměnit rozsahy napětí, už se motor zastavil a první závada byla vidět na napájení zapalovací cívky.

---

První nahrávka a motor sám zhasnul (15680/2)

Sice jsem měl nastaveny všechny kanály omylem jen do 6 Volt, ale je stejně dobře vidět, jak umřelo napájení zapalovací cívky (žlutá = sv. č. 15), ale napětí na vstřikách (zelená), které je napájeno ze stejného uzle, nikoliv, tam napětí na stejně nízké nekleslo. Chyba bude někde mezi posledním společným místem a cívkou...

---

Pokus o start, kdy motor už nenaskočí (15680/3)

Na dalších pokusech o start je vidět, jak se napájení typicky pro nějaký "nedokonalý kontakt" hroutí.

---

Když všechno chodí jak má (15680/4)

Další start na druhý den ráno byl úspěšný bez výskytu závady. Jen otáčky po studeném startu zaváhaly až na 470/min. a pak se ustálily na 740/min. - nelogicky, až po nějaké chvíli vystoupaly na 1040/min. a tam setrvaly v ohřevné fázi.

Snímače otáček a polohy (kliky a vačky) bez vady, takže podezření na jejich "zmizení" se zatím nepotvrdilo. Stejně tak ostatní signály jsou, jak mají být.

---

Neúspěšný pokus o studený start (bez doteku pedálu) (15680/5)

Studené starty jsou u Tatry sázkou do loterie a to z důvodů:
A) Obtokový ventil vzduchu je více otevřen a větší množství vzduchu (vyšší kompresní tlak) potlačuje jiskru, takže doba hoření je 4 x kratší než je minimum doby hoření oblouku.

B) Injektory vstřikují všechny společně na každou horní úvrať všech válců (8 x za 720 °kh) a jakmile nedojde k zápalu směsi, zůstane svíčka mokrá a díky vlhkosti se tvoří studené svody oblouku po materiálu svíčky (oblouk nehoří mezi elektrodami, ale plazí se po materiálu = špatně)

C) Ulité svíčky tvořící studené svody nedávají motoru šanci aby naskočil = nezapalují směs a jsou více a více mokré = větší a větší tendence ke svodům

D) Volnoběžný ventil ani při největším jeho otevření neposkytuje takový dostatek vzduchu, aby se mokré svíčky odvětraly

E) Je nutné sešlápnout pedál akcelerace, aby se odvětraly svíčky

---

Systémově problematické chování Tatry (15680/6)

Tento záznam nezobrazuje chybu (vadu), ale systémově problematické stavy, kvůli kterým se motor chová tak špatně jak se chová:
A) Simultánně ovládané všechny injektory najednou. V této chvíli není sešlápnutý pedál akcelerace, ale motor není schopen s utopenými svíčkami naskočit.

B) V tuto chvíli byl sešlápnut pedál akcelerace. Řídící jednotka začne úmyslně omezovat množství vstřikovaného paliva (asi nouzový záchranný modus na povel "zátěže" při startu k jasnému úmyslu za každou cenu na poslední chvíli "odvětrat").

C) Úmysl řídící jednotky "omezit palivo" má úspěch, první svíčky se odvětrávají a "studené svody" pomalu mizí, první jiskry konečně zapalují oblouky mezi elektrodami a motor se začíná rozebíhat vlastní silou spalovacího pohonu.

D) Velmi neobratný a nešikovný přechodový režim, kdy jednotka přepíná z módu "simultánní" na "sekvenční" vstřikování a motor v této "nešikovné pauze" opět zpomaluje na otáčkách. Ve stejnou chvíli začne fungovat taktování obtokového ventilu vzduchu nad klapkou a motor je od této chvíle přepnutý na "volnoběžný chod".

E) Motor se rozbíhá "spalovací" silou, ale s četnými vynechávkami válců, jejich svíčky se stále ještě neodvětraly a mají studené svody s velmi krátkým hořením oblouku po povrchu elektrod (nikoliv mezi konci elektrod). Pracuje asi 5 až 6 válců, ostatní se pomalu budou během 10 až 20 sekund přidávat...

---

Rozběh motoru bezprostředně po ulitém startu (15680/7)

Pár sekund po ulitém startu běží motor nepravidelně. Mohou za to studené svody na mokrých svíčkách (označeno červeně).

Vysvětlení: Konstruktérská chyba. Konstruktérům, co nemají za nehty motorovou špínu, není dáno pozorovat následky jejich rozhodnutí. Simultánní vstřikování nese s sebou při startu obecně známá rizika. Při startovacích otáčkách musí motor začít jedním pálícím válcem. I kdyby teoreticky ten první válec dobře zapálil, pak ostatní ještě na svůj první počin čekají podle pořadí pálení.
První válec co by mohl již zapálit je zpravidla jednou dávkou paliva chudý, takže chytí ten druhý pálící nebo dokonce ten třetí. Motor se sice rozbíhá, ale simultánní vstřikování (vstřik při každé HÚ každého z válců) způsobí, že 3. válec dostal 4 dávky, na které chytil. Ale 4. válec dostal 5 dávek, 6. válec pak 7 dávek, 7. válec pak 8 dávek a původně první pálící, který nezapálil, dostal ještě před další jiskrou v kompresi, první kterou by měl zapálit, celkem 9 dávek paliva do sacího před sací ventil, takže tam už čeká na vstup do válce dokonalá kaluž, která svíčku dokonale namočí a směs zapálit nemůže.

Následkem rozdílného dávkování při prvním otočení motoru startérem trpí rozběhnuvší se motor ulitými svíčkami. Ulijí se především ty, které jsou na řadě po prvním úspěšném válci, který (náhodou) chytil, protože každý následující má vždy o 100 % více paliva, pak o 200%, 300 %, 400% atd. až 800% více paliva, než by potřeboval.

Další úskalí tohoto řešení simultánního vstřikování při startu je fakt, že nechytí-li motor na první pokus, pak už principiálně chytit nemůže, protože volnoběžný obtokový ventil (další konstruktérský nesmysl u velkoobjemového osmiválce) nemůže motoru ani při největším možném otevření poskytnout tolik vzduchu, co by bylo potřeba na odvětrání o 1000 % až 2000 % bohatší směsi, co doslova vykoupala všechny svíčky, než by bylo potřeba.

Simultánní vstřikování se snese možná u čtyřválce, ale u šesti- a ještě hůře u osmiválců by se měl konstruktér zamyslet, zda nelze palivo dávkovat při procesu startování dávkovat všem válcům stejně, nebo podobně. Možností je přece více, ale s vícebodovým vstřikem aplikovat simultánní vstřik je konstruktérský doslova začátečnický přešlap.

---

Necelých 10 sekund po startu běží konečně všechny válce (15680/8)

Jakmile motor běží, vysoušejí se jednotlivé svíčky díky sekvenčnímu rytmu vstřikování (vstřik jen jeden, vždy před otevírajícím sacím ventilem) a válce v tuto chvíli pracují všechny.

---

Takto vypadá "přepnutí" made in GEMS (15680/9)

Standardní chování motoru při přepnutí ze simultánního na sekvenční režim je spojeno s "pauzou", kdy motor na dva takty ani nevstřikuje ani nezapaluje. Pak běží z jiných map už pro "chod motoru".

---

Výkon zapalovací cívky je na limitu (15680/10)

Toto je snímek jedné z jisker při standardním polozahřátém volnoběhu. Doba hoření jiskry je na limitu (jen 600 mikrosekund) a to je ještě dost bohatá směs! Cívka nedává delší době hoření při aktuální vzdálenosti elektrod svíček šanci hořet déle. Hoření elektrického oblouku od půl milisekundy neohřeje směs na zápalnou teplotu a hrozí nezápaly ("misfire"). Mejedná se ale o typické "nezápaly", nýbrž o tzv. "pozdní vzplanutí plamenné fronty", které lze vysledovat na chování Lambdasond. Směs se zapálí, ale od příliš malého teplotního centra okolo jiskry dojde k rozhoření paliva pomalu a největší síla na píst přijde pozdě. Jako kdyby byl nastaven u inkriminovaného válce pozdější předzápal. Takové zapalování směsi dokáže zvyšovat teplotu ve výfukových svodech.

---

Chování lambdasond (15680/11)

Lambdasondy před třícestným katalyzátorem mu nedávají šanci konvertovat dokud nejsou tři snímače teploty nad + 50 °C.
Citace z dokumentace: "Oxygen Sensors
NTK Thick Film Heated Titanium sensors placed in exhaust stream (one per bank before catalysts) provide a voltage typically between 0 - 1 volt with the ECU providing a gain of times three. The voltage switching characterisics of this sensor at stoichiometric air/fuel ratio thus indicate a lean condition for voltages up to the switchpoint of 1.5 volts ( .500 mv at sensor) and a rich condition if higher.
KONEC CITACE
Zpětnovazební regulace zde za těchto teplot tedy naní aktivována.

---

Emise levý výfuk (15680/12)

Pod + 50 °C na třech snímačích je zde "Open Loop", směs je velmi bohatá.

---

Emise pravý výfuk (15680/13)

Pod + 50 °C na třech snímačích je zde "Open Loop", směs je velmi bohatá.

---

Monitoring zapalovacího modulu (15680/14)

Tři svorky na zapalovacím modulu (1= svorka č. 1 na cívce; 2 = napájení +12 V; 3 = signál z ECU Motoru pro spínání v hodnotě asi 7,3 V), ale zde je vidět, že napájení má pouze 11V a ne 13,5 co dává síť. Závadu výpadku napájení zapalovací cívky (propad na 2 V) se mi nedaří vyvolat. Při prvním výpadku před týdnem mi vypadlo napájení 12 V (tedy kanál č. 2), ale ne úplně na nulu, ale na nějaké napětí přes ca 2V!

Revize kabeláže od akumulátoru až po napájení zapalovací cívky by měla odhalit úbytek napětí okolo 2V.

---

Lokalizace závady (15680/15)

Závada se bude nacházet někde v červené oblasti, ale nevím kde přesně. Ten bod mi schází. Bod, ve kterém to padne na ca 2,5 V a proč. Ze společného uzle jsou totiž napájeny vstřiky, a ty zůstaly v momentě toho jediného výpadku, co jsem s notnou dávkou štěstí zachytil, napájené. Jestli by to mohl dělat sám zapalovací modul, tak mi je to z tohoto nedostatečného schématu zatím (při mé inteligenci :-)) záhadou.

---

Výkonovým omezováním pumpy odhalen problém (15680/16)

Simulací se lze dopídit, druhu závady. Protože se počítačový mág Jirka Zima spojil s jednotkou a zjistil, že v řídící jednotce motoru jsou pro uzavřený regulační obvod řídících Lambda sond všechny podmínky splněny a elektrické hodnoty lambda sond ukazovaly stále vysokou hodnotu napětí, bylo jasné, že řídící jednotka musí ochudit.

Po splnění podmínek jsme se dívali na to, co řídící jednotka dělá a ta se v tu chvíli snažila zkracovat dobou vstřiku dávku, ale narazila na mezní hodnotu (skoro - 10%) a dál jí to nešlo.
Zkusili jsme tedy dostat se k nižší dávce druhou cestou: Snižováním výkonu palivového čerpadla. Snížením příkonu do čerpadla z původních 4 Ampér na 2,8 Ampér jsme docílili snížení dávky tak, že řídící jednotka začala prodlužováním a zkracováním vstřiku dodržovat stechiometrický poměr.

V tu chvíli začaly fungovat obě Lambda sondy a katalyzátor likvidoval všechny jedovaté emise téměř k nule.

---

Tatra běží na téměř nulové jedovaté emise v Lambda = 1 (15680/17)

Analyzátor ukazuje 0,05 % CO, po 25 ppm NO a HC a Lambda je 1,003!
Tím je definitivně potvrzena chyba v dávkování paliva. Buď je vysoký vstřikovací tlak, nebo jsou příliš velké trysky.

---

Záznam z úseku "ladění" tlaku paliva a Closed Loop Lambdy (15680/18)

Žlutá = proud do čerpadla
Červená = signál titanové Lambdasondy

Jakmile jsme přes PWM signál snížili proud čerpadla téměř na polovinu, začaly fungovat obě Lambda sondy, takže řídící jednotka už uměla naladit akurátní směs na stechiometrický poměr.

---

Emise ukázkové (15680/19)

Směs potřebovala zásadně ochudit (provizorně snížením otáček čerpadla), aby začaly fungovat regulační smyčky. Důkaz, že fungují Lambdasondy, řídící jednotka i katalyzátory.