Jól mérni nem egyszerű!

A méréstechnika egyik alapvicce talán mindenki előtt ismert, mely szerint a kapitány leszól a gépháznak: „Mennyi most?", a válasz „Öt.”, „Mi öt?”, „Mi mennyi?". Komolyra fordítva a szót, a méréssel szerzett információ helyességét, használhatóságát rendkívül sok elem együttesen határozza meg, és ennek az információszerzési láncnak a mérőműszer csak az egyik eleme. Sokszor esünk abba a hibába, hogy csak mérünk (bele a vak világba), majd ebből messzemenő, általában téves következtetéseket vonunk le anélkül, hogy a mérést befolyásoló tényezőket a maga összetettségében ismernénk. Egy mért adattal önmagában semmire sem megyünk, ha nem tudjuk, hogy mihez képest!

A mérést, ha hibafeltáró munkainformáció megszerzése érdekében végezzük (és csak így van egyáltalán értelme), akkor az alábbi technológiai sorrendet, tíz feltételt, mondjuk „tízparancsolatot" kell betartanunk és eszerint kell eljárnunk:

1. A mérés céljának meghatározása (Legyen tervünk, mit és miért akarunk mérni.).
2 Óvatossági rendszabályok ismerete, betartása: se a műszerben, se a gépben, se magunkban ne okozzunk kárt.
3. A mérendő objektum és a mérendő paraméternek megfelelő üzemállapot beállítása.
4. Műszerellenőrzés (pontosságellenőrzés).
5. Műszerbeállítás (a mérési tartomány kiválasztása, nullázás stb.).
6. Műszer-, vizsgálóberendezés-csatlakoztatás.
7. Mérés. Ismételt mérés.
8. Mérésadat-rögzítés, eltárolás.
9. Műszer-, vizsgálóberendezés-lecsatlakoztatás.
10. Mérésadat-kiértékelés.

Példával világítsuk meg ezt a mérési folyamatot a vélten legegyszerűbb mérés – a kompresszió-csúcsnyomásmérés – gyakorlatán keresztül.

KOMPRESSZIÓ-CSÚCSNYOMÁSMÉRÉS

1. A mérés céljának meghatározása.
A hengertömítettség-vizsgálat eme közismert eljárása a műhelyekben nap mint nap használt. Indoka, hogy feltárjuk elsődlegesen a járásegyenlőtlenség, a teljesítményvesztés, az égéskimaradás, a nagy kartergázmennyiség okát. Célszerű, ha a kompressziómérés előtt más, egyszerűbb, gyorsabb szelektív diagnosztikai módszerrel vizsgáljuk a hengerállapoti különbséget. Célszerű, mert például dízelmotornál a hengertérhez való csatlakozás nem egyszerű és potenciális veszélyeket is hordoz. Tisztázni kell, hogy a mért eredményt abszolút vagy csak összehasonlító módon kívánjuk értékelni. Ha abszolút módon, akkor a tényleges nyomáscsúcsértéket pontosan kell mérnünk, mert ezt hasonlítjuk össze a gyári határértékkel. Ha csak a hengereket akarjuk összehasonlítani, akkor az azonos feltételek betartása elegendő.

Hagyományos, mechanikai mérőművel rendelkező, írószerkezetes kompressziómérők; használatuk ma is gyakori. Egyes autógyártók előírják az alkalmazandó műszertípust.

2. Óvatossági rendszabályok.
A munkabiztonsági előírásokat most nem taglaljuk. Ezen túlmenően a szerkezet védelme érdekében is vannak előírások. A motorbeindulást, a befecskendezést meg kell akadályozni. Ügyeljünk továbbá arra, hogy a gyújtásnál ne alakulhasson ki terheletlen szekunder csúcsfeszültség.

3. A mérendő objektum, a mérendő paraméter üzemi feltételeinek beállítása.
A mérendő objektum természetesen a motor, annak is a hengertere. Tudjuk, hogy a diagnosztikai célú kompresszió- csúcsnyomásmérés az indítómotor által forgatott motoron történik. A kompresszió- csúcsnyomás függ a fordulatszámtól, a motor hőfokától és a henger feltöltésétől. Soroljuk ide azokat az egyéb tényezőket is, melyek a mérés várt eredményét befolyásolják: nevezetesen egy erőteljesen olajfogyasztó motornál a dugattyúgyűrűövben lévő olaj a mérés során „hamis” tömítést ad, torzítva a valós állapotot.

A kompresszió-csúcsnyomásértéket általában a kiértékeléshez 3 osztályba sorolják, de van olyan értékmegadás is, mely a „megfelelő” és a „még megfelelő” osztályokat egybe veszi. Általában megadják a megengedett legnagyobb hengerenkénti eltérést (Δp) is.

4. Műszerellenőrzés (pontosság-ellenőrzés).
A műszerellenőrzés, miután mechanikai nyomásmérőről van szó, időszakos karbantartást igényel (tömítő gumikúp, csatlakozómenet, előszűrő, visszacsapó szelep, csővezeték állapot-ellenőrzése stb., tisztítás).

5. Műszerbeállítás.
Ügyeljünk arra, hogy a regisztrálópapír az adott rnűszertípushoz való legyen! Az elektromos kompressziómérőnél végezzük el az alapbeállítást.

6. Műszercsatlakoztatás.
Ügyeljünk a kifújásmentes csatlakozásra.

7. Mérés.
Ügyeljünk a mérés megfelelő időtartamára. Az előírt mérési körülmények betartására (teljesen nyitott fojtószelep, e-gáznál is lépjünk a pedálra, mert egy kicsit nyit a fojtószelep, jó akku kell, hogy minél nagyobb legyen a mérésnél a motorfordulatszám, a motorhőfok is fontos, mind az olaj viszkozitását, mind a henger-dugattyú illesztési méretét befolyásolja).

8. Mérésadat-rögzítés.
A mérési eredmény (a csúcsnyomás értéke) a regisztrálólapra történő írással, bekarcolással rögzítődik, ügyeljünk új henger vizsgálatakor a regisztrálópapír léptetésére, a nyomótér leürítésére. Egyértelműen azonosítsuk a hengereket, nehogy később összekeverjük a hengerek mérési eredményeit.

9. Lecsatlakozás.
A lecsatlakoztatás után a rendszer helyreállítása kíván gondosságot, esetünkben a gyújtógyertyák visszaszerelése, a kábelek csatlakoztatása, a befecskendezés visszaállítása. Dízelnél az izzógyertyát nyomatékra kell húzni (a túlhúzást kell elkerülni!). A műszer-újrafelhasználás kész állapotban való eltétele sajnos sokszor elmarad, és a következő alkalommal keressük a széthagyott alkatrészeket, tisztítjuk meg a rárakódott szennyeződéstől...

A VW csoport elektromos nyomásjeladóval rendelkező kompresszió-csúcsnyomásmérő műszere. A képen látható alkalmazás dízelmotor izzógyertyanyíláshoz csatlakoztatott jeladót mutat.

10. Mérésadat-kiértékelés.
Most jutottunk el a cikk címében ígért témához, de úgy gondoljuk, hogy ez a „köret" nélkülözhetetlen volt ahhoz, hogy érdemi adatkiértékelést tudjunk elvégezni.

A csúcsnyomásadatokat hasonlítsuk össze a gyári tűrésmező értékhatáraival. Precíz az a gyári adatmegadás, mely három mezőre osztja fel a nyomásértékeket:

Az izzítás hatékonyságának (gyorsaságának és hőfokának) növelésével a személygépkocsi-dízelmotorok sűrítési viszonya, így kompresszió-csúcsnyomása is erőteljesen lecsökkent. (A nagy kompresszióviszony a motor hidegindítása miatt kellett hajdan, ha már beindult a motor, kisebb is elegendő lenne.). Ezeknél a motoroknál a hengertömítettség csökkenése – a kiváló hidegindító rendszer ellenére – kritikussá válhat.

A PICO WPS500X jelű nyomásjeladója, kompressziómérésre is alkalmas indítómotorral forgatott, illetve járó motornál. Az oszcilloszkópon megjelenő indikátordiagram a szelepvezérlésről is érdemi információt ad.

A csúcsnyomásértékeket egymással is össze kell vetni, túlzottan nagy különbség (ΔZ) nem lehet az egyes hengerek kompresszió-végnyomása között.

A tapasztalat azt mutatja, hogy az igen jó motor esetén a hengerek közötti csúcsnyomás különbsége akár 0,5 bar alatt van. A nem EDC dízelmotornál is nagyon számít a ΔZ értéke, a motor egyenletes járása miatt. Az EDC, de az Otto-motorok is a hengertömítettségi különbségeket korrigálni tudja dózissal és előgyújtással. A ΔZ értéket a gyártók többnyire megadják.

Ha nincs adatunk, az alábbi számítás segít a kiértékelésnél, egy példán bemutatva így járjunk el.
Mért értékek:
1. henger: 24 bar
2. henger: 21 bar
3. henger: 17 bar
4. henger: 20 bar
Hagyjuk el a legkisebb és a legnagyobb értéket (18 bar, 23 bar). Képezzük a megmaradó két érték számtani állagát: (21 + 20):2=20,5 bar. Ennek a középértéknek kell vennünk a +15%-át és -10%-át a tűrésmező képzése céljából. Tehát 23,6 bar és 18,5 bar közötti érték, azaz 5 bar adja a ΔZ értéket. Erre a motorra a jó értékmezőt egy adatbázis 20...25 bar tűrésmezőben határozta meg.

MotoMeter kompressziómérő és regisztrálókártyája. Nehezen elérhető gyertyanyílásokhoz flexibilis hosszabbító vezetékeket, komplett szetteket is kínálnak

A nyomásmérés nemcsak a klasszikus mechanikai mérőműszerekkel, hanem nem villamos mennyiséget villamos mennyiséggé alakító jeladóval is elvégezhető.  A VW csoport V.A.G. 1763 nyomásjeladóval mér. Lehet a jeladót kézi tartóba helyezni és a gyertyamenethez szorítani, vagy hosszabbító adapterrel például az izzógyertyamenetbe csavarozni. Az alábbi táblázati értékek TDI-motorra vonatkoznak és az értékbe beleszámított az izzógyertyamenethez csatlakozó adapter plusz térfogata is. Tehát az értékelési értékek általában az adott műszerrel való méréshez tartoznak!

A PICO (és már mások is) olyan nyomásmérőt hozott forgalomba, melynek nyomásérzékelő szenzora az égéstéri nyomást a változás folyamatában oszcilloszkóp képernyőjére viszi, indítómotorral forgatott motornál és a motor járása közben is. Így indikátordiagramot kapunk, amely messze több információt hordoz, főleg a szelepvezérlésről, mint a kompresszió végnyomása. A jeladó a PICO WPS500X.

MA MÁSKÉPP VAN…

Korszerű Otto-motorok definíciói szerint számított kompresszióviszonyát ε = ((VL + VK) : VK) megnövelték, de ez egyben nem jelenti azt, hogy a kompresszió-csúcsnyomásértéke is megnőtt. Az Atkinson vagy Miller „technikáknak” megfelelő szelepvezérlés miatt a tényleges sűrítési ütem lerövidül, a tényleges kompresszióviszony (zárt terek viszonya) lecsökken. Az értékelésnél tehát tudnunk kell, milyen motorral van dolgunk.

A motorkönnyítés, mely ma építési követelmény, könnyűfém blokkokhoz vezetett. A henger futófelületek por- vagy huzalszórással felvitt vasalapú, rendkívül kis vastagságú futóréteget kapnak. Tükröző, tükörsima a felületük. Mint az a szakirodalomban olvasható, nagy kéntartalmú tüzelőanyagoknak is jól ellenáll. A mai forszírozott motoroknál azonban a potenciális sérülékenysége nem vitatható, így a pontos hengertértömítettség diagnosztika továbbra is nagy jelentőséggel bír.

Létezik fedélzeti kompressziómérés is! Ha nem is ez a célja a dízelmotorok nyomásmérő izzógyertyájának (PSG), a diagnosztikai csatlakozón keresztül kinyerhető mind az indítómotorral forgatott esetben a henger kompresszió végnyomása, mind üresjáratban. Ekkor természetesen az adott henger befecskendezését le kell tiltani.

ELEKTRONIKUS KOMPRESSZIÓMÉRÉS

Az ún. elektronikus kompressziómérés az indítómotor áramfelvételének, vagy az indítási folyamatban az akkumulátor kapocsfeszültség-esésének (drop) mérésén alapuló, relatív (összehasonlító) diagnosztikai mérés. Az indítómotor a henger kompresszióütemében veszi fel a legnagyobb áramot, akkor, amikor a forgattyúkar és a hajtórúd merőleges helyzetben van. Tehát – érthető módon – nem az FHP-ben. Ez az áram csúcsérték jellemző a hengertömítettségre. Motordiagnosztikai állomások ezt a mérést is vezényelt mérési folyamatban és automatikus kiértékelésben végzik el. Nézzük a háttérinformációkat!

Egy mérés diagramját ábrán láthatjuk. A csúcstól csúcsig mért áramfelvétel (I) jellemző egy henger tömítettségére. Az áramfelvétel értékeit, a példa szerinti hathengerű motor esetén mind a hatot, táblázatba írjuk. A programozott mérés sok mérés, sok indítómotorral történő főtengelyforgatásból származó összegzett mérési eredményt ad, hengerenként átlagolja, és ebből képez oszlopdiagramot.

A kiértékelés az alábbi módon történik. A legkisebb és a legnagyobb értéket elhagyjuk. A megmaradó négynek képezzük a számtani átlagát. Az átlag +15%-a és -10%-a adja a tűrésmezőt. Amelyik henger ennél az értéknél kisebbet ad, azt más hengertömítettség- diagnosztikai eljárással továbbkell vizsgálni. Világítsuk meg mindezt példa segítségével!
Mérési eredmények:
1. henger 57 A
2. henger 58 A
3. henger 69 A
4. henger 61 A
5. henger 37 A
6. henger 59 A

Az elhagyandó két szélső érték: 69 A és 37 A. A maradó négy számtani átlaga: (57+58+61+59):4 = 58,8 A. A tűrésmező felső határa 58,8 x 0,15 = 68 A. Az alsó határa 58,8 x 0,1= 53 A. Egyértelmű, hogy az 5. hengert kell alaposabban megvizsgálni. Egy henger akkor is mutat nagy áramfelvételt, ha az előtte komprimált henger gyenge. A motor ennél kissé lelassul, és így a következő hengernél az indítómotor az indítási fordulatszámra igyekszik felgyorsítani a főtengelyt. Ez esetünkben is igazolódik: az 1-5-3-6-2-4 gyújtási sorrendben az 5. henger a leggyengébb és az ezt követő 3-as a legerősebb, amiben szerepe van a leírt hatásnak. Az összehasonlító elektronikus kompressziómérés előnye a gyorsaság, de csak erre ne bízzuk magunkat.

NYOMÁSVESZTESÉG-MÉRÉS

A nyomásveszteség-mérésnél állandó értékű tápnyomással, reduktorral beállított 2 bar túlnyomással, levegőt juttatunk a hengertérbe. Ez történhet a gyertyanyíláson át, dízelnél az injektor vagy az izzógyertya helyén keresztül. Minden esetben szükségesek a megfelelő adapterek. A hengertérnek vannak, nevezhetjük így is, legális és illegális levegővesztési helyei. Legális a gyűrűk melletti átfújás, illegális minden más, például átfújás zárt szelepeknél, súlyos esetben a hengerfejtömítés melletti átfújás vagy a befecskendezők üléke melletti levegőszivárgás. A mérést ne az FHP-ben végezzük. A dugattyú billenése, oldalváltása a gyűrűket bizonytalan felfektetési állapotba hozza. Az AHP-ben sem mérhetünk, mert a szelepek itt nyitva vannak (már van motor, ahol nem!). Célszerű a mérést az FHP előtt vagy után, a sűrítési ütemben, kb. 30 °ft helyzetben mérni. Ajánlatos a hengertömítettség-mérés előtt, hiba alapos gyanúja esetén száloptikával megnézni a hengerfalat, a szelepeket. A rögzített kép meggyőzi az ügyfelet.

„Hiszem, ha látom!” – az üregvizsgáló sok találgatástól, eredményre nem vezető méréstől kíméli meg a diagnosztát

A szabályozott (állandósított) tápnyomás a nyomáscsökkentő és az azt követő etalonfúvóka között áll fenn. A nyomásmérő műszer a hengertérben kialakuló, a rendszer stabilizálódása után egy adott szinten állandósuló nyomásértéket jelezi ki. A skálán általában százalék értéket tudunk leolvasni. A szabályozott nyomás 100%-nak felel meg (2 bar = 100%). A hengertérben – mivel az a gyűrűk miatt sohasem teljesen tömített – a nyomás kisebb lesz, mint 2 bar. A nyomás függvénye a hengerátmérőnek, a motor hőfokának és ter - mészetesen a műszaki állapotnak (hengerkopásnak, behúzásnak). Ökölszabályként elfogadható, hogy ne legyen nagyobb a veszteség, mint 25%. A hengerenkénti eltérések pedig ne lépjék túl a fenti módon képzett átlagérték 20%-át. Lássunk erre is egy példát!

Mért értékek:
1. henger 17%
2. henger 24%
3. henger 20%
4. henger 27%

Látható, hogy a 4. henger már a „romlás útjára lépett". A következőkben határozzuk meg az eltérés megengedhető maximális értékét. Elhagyjuk a szélső értékeket: 17% és 27%. A maradó kettőnek a számtani átlagát vesszük: (20+24):2 = 22%. A tűrés érték 20%, tehát 22x0,2 = 4,4%. A legnagyobb különbség 10%, mely erőteljesen túllépi a még megengedett 4,4%-ot.

A nyomásveszteség-mérés szubjektív észlelésre is módot ad. Növeljük meg a hengertérbe juttatott levegő nyomását akár 6 bar értékre. Ez elforgatja a motort, tehát a főtengelyrögzítést meg kell oldanunk. Ezek után, akár sztetoszkóppal, hallgassuk meg, hol észlelünk levegősziszegést: szívócső, kipufogócső, kartertér. Arra vigyázzunk, hogy ezek a terek, akár a kartergáz- visszavezetés, akár az EGR miatt, összeköttetésben vannak.

HENGERTELJESÍTMÉNYKÜLÖNBSÉG-MÉRÉS

A hengerüzem-összehasonlító vizsgálatok között, a teljessége igénye miatt, szólunk egy régi módszerről, a hengerenként gyújtáselvétellel történő fordulatszám-csökkenés értékelésről. (Nem szólva arról, hogy veteránok is vannak!). A katalizátoros, benzinbefecskendezéses, alap- és üresjárat-szabályozott motoroknál ez a diagnosztika háttérbe szorul. Az eljárás szerint a motort emelt üresjárati fordulatszámmal járassuk (1500– 1800 min-1), majd egy hengerben szüntessük meg a gyújtást. A motor fordulatszáma csökkenni fog és egy kisebb értéken állandósul. Nézzük meg az ajánlott kiértékelést! Induljunk 1800-as fordulatszámról és a fordulatszám- csökkenés értékei az alábbiak:
1. henger: 120
2. henger: 220
3. henger: 270
4. henger: 250

Hagyjuk el a szélső értékeket: 120 és 270. Az átlagérték (220 + 250):2 = 235. Az ajánlott tűrésmező ±20%. Tehát 260 és 210. Ennél a vizsgálatnál az a henger nem dolgozott a 4 henger alkotta brigádban, amelyiknél a gyújtás elvétele után a legkisebb volt a fordulatszám visszaesése. Ez az 1. henger.

A téves vagy helytelenül kiértékelt diagnosztikai mérési adatok nemcsak az időnket rabolják, mert feleslegesen bonyolódtunk bele szerelési munkába, de pénzügyileg is súlyos következményűek lehetnek. Bízunk benne, hogy a fentiek egyesek számára megszívlelendő tanulságokat, sokak számára pedig a kiértékelésre vonatkozóan hasznos információt jelentettek.