VANOS. Hidden problems. Part 2
Šajā postā - par vienu, diezgan izplatītu situāciju, kas saistīta ar VANOS. Problēma diezgan bieži redzēta gan N43/52/53 sērijas dzinējiem ar MSV/MSD Siemens vadību, gan N42/46 sērijas dzinējiem ar ME/MEV vadību. Problēma neiet secen arī vecajai, M dzinēju sērijai.
Problēmas simptomi: neregulāri tiek ierakstīta kļūda par VANOS pozīcijas (reference) neatbilstību.
Iespējama nevienmērīga dzinēja darbība pie ļoti mazām slodzēm (pie tukšgaitas režīma), protams, ierakstot kļūdu par VANOS darbību, iespējama dzinēja darbība avārijas režīmā - ar atslēgtu VANOS.
Ko šādos gadījumos parati iesaka specializētie BMW centri (dīleru centrus ieskaitot)? Vispirms - mainīt ķēdi - tā esot izstiepusies!
Ar kalkulatora palīdzību pārbaudīsim šo varbūtību.
MSV/MSD vadības sistēmas pieļauj +/-10 grādu references vērtības atšķirību;
ME/MEV vadības sistēmas pieļauj +/-11 grādu references vērtības atšķirību.
Lai sasniegtu 10 grādu nobīdi zobratam, kura diametrs ir 10 cm (aptuvens VANOS zobrata diametrs), ķēdes posmam no kloķvārpstas līdz VANOS zobratam jāpastiepjas par:
(PI*D)*(10/360) = 9 mm.
Tātad, visa ķēde ir pastiepusies par aptuveni 20 mm jeb 2 centimetriem? Domāju, ka katrs cilvēks, kurš orientējas dzinēju specifikā, apgalvos, ka tāda ķēdes izstiepšanās nav iespējama (bez tās satrūkšanas).
Lieki piebilst, ka šajā situācijā ķēdes maiņa nepalīdz. Vēl vairāk, piemēram, N46 dzinējam (tieši šim dzinējam tika veikts zemākaprakstītais eksperiments) ķēdes izstiepšanās gadījumā references vērtības nobīde bija pretējā virzienā, nevis tā, kā tā bija nobīdījusies konkrētajam dzinējam. Jā, arī šī auto īpašnieks bija nomainījis ķēdi (diemžēl, šis remonts nelīdzēja). Vairākas reizes tika pārbaudītas atzīmes kloķvārpstai un sadales vārpstām.
References vērtības abiem VANOS mezgliem:
Kā redzams, izplūdes vārpstas references vērtība stipri nobīdīta 'pa kreisi', pārsniedz pieļaujamo nobīdi. Rezultātā, izplūdes VANOS PWM vērtība regulāri 'nokrīt' līdz 5% - vārsts tiek pilnīgi aizvērts, kā arī - ik pēc laika (neregulāri) tiek ierakstīta ķļūda par izplūdes VANOS references pozīciju.
Kad nelīdz ķēdes maiņa, nākošais populārākais komponents, kas tiek mainīts - vārsts. Protams, var pārbaudīt, vai vārsts patiešām aizveras, bet parasti arī vārsta nomaiņa nelīdz.
Nākošais elements, kas tiek mainīts - pats VANOS mehānisms. Pamatojumu nomaiņai šādā situācijā neesmu dzirdējis. Ja nu vienīgi - problēma taču ir ar VANOS, to arī mainam. Diemžēl, mehānisms šoreiz nebūs vainīgs.
Daži maina arī sadales vārpstas. Kāpēc? Izskaidrojumu neesmu dzirdējis. Patiesībā - DME pat 'neredz', vai sadales vārpsta ir uzskrūvēta un kādā pozīcjā tā ir uzskrūvēta. DME redz VANOS impulsu diska pozīciju!
Tad nu konkrētajam N46 tika veikts eksperiments - impulsu gredzenu pozīcija (pie nofiksētas kloķvārpstas, sadales vārpstām un ķēdes) tika apzināti izmainīta. Izrādījās, ka abu sadales vārpstu impulsu gredzeni bija ar apsteidzošu fāzi - tā, it kā ķēde būtu sarāvusies! Pagriežot gredzenus tā, lai tie nedaudz (par 9 .. 11 grādiem) 'aizkavētos', references pozīcijas nostājās ideālā - centrā stāvoklī!
Kā tas iespējams?
Piedevām, pazuda dzinēja raustīšanās, dzinējam pārslēdzoties no tukšgaitas uz mazas slodzes apstākļiem. Normalizējās (loģiski) arī PWM.
Lai saprastu, kur šoreiz noslēpusies problēma, nedaudz jāpapēta, kā darbojas VANOS sensors. VANOS pozīcijas noteikšanai tiek izmantots Holla sensors - šis sensors 'jūt' magnētiskā lauka izmaiņas. Sensors aprīkots ar savu magnētiņu, kas rada magnētisko lauku. Kad sensoram pietuvojas impulsu gredzena izvirzījums, mainās magnētiskais lauks un sensors šīs izmaiņas piefiksē.
Viss šķiet vienkārši un loģiski. Kur varētu būt problēma?
Pirmās paaudzes VANOS sadales vārpstas grieza 30 .. 35 grādu robežās, bet, piemēram, N55 sērijas dzinējiem - jau 70 .. 80 grādu robežās. Nekāda izcila precizitāte vārpstas pozīcijas noteikšanai it kā nav nepieciešama: +/- 5 grādi neko dramatiski nemaina. Es nezinu BMW AG uzstādījumus (prasības), manis minētā pielaide izriet no loģikas apsvērumiem un redzot pieļaujamo references vērtības 'koridoru'. Acīmredzot, kļūda pārsniedz plānoto vismaz 2 .. 3 reizes.
Ņemot vērā to, ka impulsu gredzena diametrs ir būtiski mazāks (aptuveni puse no VANOS zobrata diametra), iepriekšminēto kļūdu ap 10 grādiem veidos divas reizes mazāka nobīde - ap 4 mm. Ja ņemam vērā loģisku citu izmēru (sensora pozīcija blokā, u.c.) toleranci, piem.: 1mm, iespējamā kļūda ir vismaz 3 mm.
Kā radās šī neplānotā 3 mm nobīde?
Holla sensora elements ir aprīkots ar komparatoru - elektrisku ierīci (shēmu), kas pārslēdzas pie konkrētām magnētiskā lauka izmaiņām. Sensora izejas signāls (signāls, ko saņem DME) - taisnstūrveida. Sensors nesniedz nekādu informāciju par to, kā 'jūtās' tā magnētiņš. Ar laiku, īpaši paaugstinātās un pazeminātās temperatūrās, jebkurš magnēts zaudē savu 'spēku' - atmagnetizējas.
Attēlos zemāk parādīts, kā sensors reaģē uz impulsu gredzenu tad, ja magnēts ir darba kārtībā (A) un tad, ja magnēts ir 'novecojis' (B).
IW - impulse wheel;
MF - magnetic flow;
TR - treshold (nostrādāšanas slieksnis);
SS - sensor's signal.
Dzeltenā krāsā iekrāsota kļūda, kas rodas, ja sensors ir novecojis.
Problēmas cēlonis - MF (magnētiskā lauka) izmaiņas nav taisnstūrveida - magnētiskias lauks mainās 'analogi' - pakāpeniski, impulsu diska izgriezumam tuvojoties un attālinoties. Ja MF izmaiņas ir samazinātas (jo ir samazināts magnētiņa magnētiskais lauks), sensora komparators pārslēgsies novēloti, jo tā treshold ir palicis nemainīgs (atbilstošs jauna sensora parametriem).
Jā, šo problēmu varēja risināt vairākos veidos:
a) sensoram ieviest adaptīvu (mainīgu) nostrādāšanas slieksni, kas 'atseko' magnēta reālos parametrus;
b) ja sensors sūtītu analogus datus, DME varētu ieviest adaptīvu nostrādāšanas slieksni, kompensējot sensora 'novecošanu';
c) esošajā risinājumā - pēc sensora noraidītā signāla (impulsu garuma izmaiņām) noteikt tā 'novecošanos' un to kompensēt;
d) noteikt sensora novecošanos un pēc nepareiza impulsu garuma (kā tas tiek darīts, piemēram, ABS sensoriem, sākot ar E60/90) ierakstīt atbilstošu (korektu) kļūdu.
Diemžēl, neviens no šiem risinājumiem, kā izskatās, ieviests nav.
Atkarībā no tā, kurā brīdī sensors fiksē sadales vārpstas pozīciju (impulsu gredzena 'parādīšanās' vai 'izzušanas' brīdī), sensora novecošanas gadījumā DME uzskatīs, ka sadales vārpstas nobīdītas uz 'priekšu' vai 'atpaliek'.
Piemēram, N46 sērijas dzinējam, acīmredzot, vārpstas pozīcija tiek noteikta, impulsu gredzenam 'pazūdot' - sensora novecošanas gadījumā sadales vārpstas sāk 'steigties'.
Šī posta kopsavilkums - nekorektas reference pozīcijas gadījumā - tās drifta iespējamais vaininieks ir sensors!
Maksimāli korektam rezultātam:
a) pārbaudīt sadales vārpstu pozīcijas, izmantojot spec-tooļus;
b) nomainīt sensora gredzenu (tas var būt uzmagnetizējies - arī šis apstāklis veidos papildus kļūdas);
c) nomainīt VANOS sensoru.
Problēmas simptomi: neregulāri tiek ierakstīta kļūda par VANOS pozīcijas (reference) neatbilstību.
Iespējama nevienmērīga dzinēja darbība pie ļoti mazām slodzēm (pie tukšgaitas režīma), protams, ierakstot kļūdu par VANOS darbību, iespējama dzinēja darbība avārijas režīmā - ar atslēgtu VANOS.
Ko šādos gadījumos parati iesaka specializētie BMW centri (dīleru centrus ieskaitot)? Vispirms - mainīt ķēdi - tā esot izstiepusies!
Ar kalkulatora palīdzību pārbaudīsim šo varbūtību.
MSV/MSD vadības sistēmas pieļauj +/-10 grādu references vērtības atšķirību;
ME/MEV vadības sistēmas pieļauj +/-11 grādu references vērtības atšķirību.
Lai sasniegtu 10 grādu nobīdi zobratam, kura diametrs ir 10 cm (aptuvens VANOS zobrata diametrs), ķēdes posmam no kloķvārpstas līdz VANOS zobratam jāpastiepjas par:
(PI*D)*(10/360) = 9 mm.
Tātad, visa ķēde ir pastiepusies par aptuveni 20 mm jeb 2 centimetriem? Domāju, ka katrs cilvēks, kurš orientējas dzinēju specifikā, apgalvos, ka tāda ķēdes izstiepšanās nav iespējama (bez tās satrūkšanas).
Lieki piebilst, ka šajā situācijā ķēdes maiņa nepalīdz. Vēl vairāk, piemēram, N46 dzinējam (tieši šim dzinējam tika veikts zemākaprakstītais eksperiments) ķēdes izstiepšanās gadījumā references vērtības nobīde bija pretējā virzienā, nevis tā, kā tā bija nobīdījusies konkrētajam dzinējam. Jā, arī šī auto īpašnieks bija nomainījis ķēdi (diemžēl, šis remonts nelīdzēja). Vairākas reizes tika pārbaudītas atzīmes kloķvārpstai un sadales vārpstām.
References vērtības abiem VANOS mezgliem:
Kad nelīdz ķēdes maiņa, nākošais populārākais komponents, kas tiek mainīts - vārsts. Protams, var pārbaudīt, vai vārsts patiešām aizveras, bet parasti arī vārsta nomaiņa nelīdz.
Nākošais elements, kas tiek mainīts - pats VANOS mehānisms. Pamatojumu nomaiņai šādā situācijā neesmu dzirdējis. Ja nu vienīgi - problēma taču ir ar VANOS, to arī mainam. Diemžēl, mehānisms šoreiz nebūs vainīgs.
Daži maina arī sadales vārpstas. Kāpēc? Izskaidrojumu neesmu dzirdējis. Patiesībā - DME pat 'neredz', vai sadales vārpsta ir uzskrūvēta un kādā pozīcjā tā ir uzskrūvēta. DME redz VANOS impulsu diska pozīciju!
Tad nu konkrētajam N46 tika veikts eksperiments - impulsu gredzenu pozīcija (pie nofiksētas kloķvārpstas, sadales vārpstām un ķēdes) tika apzināti izmainīta. Izrādījās, ka abu sadales vārpstu impulsu gredzeni bija ar apsteidzošu fāzi - tā, it kā ķēde būtu sarāvusies! Pagriežot gredzenus tā, lai tie nedaudz (par 9 .. 11 grādiem) 'aizkavētos', references pozīcijas nostājās ideālā - centrā stāvoklī!
Kā tas iespējams?
Piedevām, pazuda dzinēja raustīšanās, dzinējam pārslēdzoties no tukšgaitas uz mazas slodzes apstākļiem. Normalizējās (loģiski) arī PWM.
Lai saprastu, kur šoreiz noslēpusies problēma, nedaudz jāpapēta, kā darbojas VANOS sensors. VANOS pozīcijas noteikšanai tiek izmantots Holla sensors - šis sensors 'jūt' magnētiskā lauka izmaiņas. Sensors aprīkots ar savu magnētiņu, kas rada magnētisko lauku. Kad sensoram pietuvojas impulsu gredzena izvirzījums, mainās magnētiskais lauks un sensors šīs izmaiņas piefiksē.
Viss šķiet vienkārši un loģiski. Kur varētu būt problēma?
Pirmās paaudzes VANOS sadales vārpstas grieza 30 .. 35 grādu robežās, bet, piemēram, N55 sērijas dzinējiem - jau 70 .. 80 grādu robežās. Nekāda izcila precizitāte vārpstas pozīcijas noteikšanai it kā nav nepieciešama: +/- 5 grādi neko dramatiski nemaina. Es nezinu BMW AG uzstādījumus (prasības), manis minētā pielaide izriet no loģikas apsvērumiem un redzot pieļaujamo references vērtības 'koridoru'. Acīmredzot, kļūda pārsniedz plānoto vismaz 2 .. 3 reizes.
Ņemot vērā to, ka impulsu gredzena diametrs ir būtiski mazāks (aptuveni puse no VANOS zobrata diametra), iepriekšminēto kļūdu ap 10 grādiem veidos divas reizes mazāka nobīde - ap 4 mm. Ja ņemam vērā loģisku citu izmēru (sensora pozīcija blokā, u.c.) toleranci, piem.: 1mm, iespējamā kļūda ir vismaz 3 mm.
Kā radās šī neplānotā 3 mm nobīde?
Holla sensora elements ir aprīkots ar komparatoru - elektrisku ierīci (shēmu), kas pārslēdzas pie konkrētām magnētiskā lauka izmaiņām. Sensora izejas signāls (signāls, ko saņem DME) - taisnstūrveida. Sensors nesniedz nekādu informāciju par to, kā 'jūtās' tā magnētiņš. Ar laiku, īpaši paaugstinātās un pazeminātās temperatūrās, jebkurš magnēts zaudē savu 'spēku' - atmagnetizējas.
Attēlos zemāk parādīts, kā sensors reaģē uz impulsu gredzenu tad, ja magnēts ir darba kārtībā (A) un tad, ja magnēts ir 'novecojis' (B).
MF - magnetic flow;
TR - treshold (nostrādāšanas slieksnis);
SS - sensor's signal.
Dzeltenā krāsā iekrāsota kļūda, kas rodas, ja sensors ir novecojis.
Problēmas cēlonis - MF (magnētiskā lauka) izmaiņas nav taisnstūrveida - magnētiskias lauks mainās 'analogi' - pakāpeniski, impulsu diska izgriezumam tuvojoties un attālinoties. Ja MF izmaiņas ir samazinātas (jo ir samazināts magnētiņa magnētiskais lauks), sensora komparators pārslēgsies novēloti, jo tā treshold ir palicis nemainīgs (atbilstošs jauna sensora parametriem).
Jā, šo problēmu varēja risināt vairākos veidos:
a) sensoram ieviest adaptīvu (mainīgu) nostrādāšanas slieksni, kas 'atseko' magnēta reālos parametrus;
b) ja sensors sūtītu analogus datus, DME varētu ieviest adaptīvu nostrādāšanas slieksni, kompensējot sensora 'novecošanu';
c) esošajā risinājumā - pēc sensora noraidītā signāla (impulsu garuma izmaiņām) noteikt tā 'novecošanos' un to kompensēt;
d) noteikt sensora novecošanos un pēc nepareiza impulsu garuma (kā tas tiek darīts, piemēram, ABS sensoriem, sākot ar E60/90) ierakstīt atbilstošu (korektu) kļūdu.
Diemžēl, neviens no šiem risinājumiem, kā izskatās, ieviests nav.
Atkarībā no tā, kurā brīdī sensors fiksē sadales vārpstas pozīciju (impulsu gredzena 'parādīšanās' vai 'izzušanas' brīdī), sensora novecošanas gadījumā DME uzskatīs, ka sadales vārpstas nobīdītas uz 'priekšu' vai 'atpaliek'.
Piemēram, N46 sērijas dzinējam, acīmredzot, vārpstas pozīcija tiek noteikta, impulsu gredzenam 'pazūdot' - sensora novecošanas gadījumā sadales vārpstas sāk 'steigties'.
Šī posta kopsavilkums - nekorektas reference pozīcijas gadījumā - tās drifta iespējamais vaininieks ir sensors!
Maksimāli korektam rezultātam:
a) pārbaudīt sadales vārpstu pozīcijas, izmantojot spec-tooļus;
b) nomainīt sensora gredzenu (tas var būt uzmagnetizējies - arī šis apstāklis veidos papildus kļūdas);
c) nomainīt VANOS sensoru.
Komentāri
Ierakstīt komentāru