• Zdiagnozowanie usterki takiego elementu jak świeca żarowa nie powinno stwarzać problemu nawet mniej doświadczonym mechanikom.
• Jednak istnieje grupa specjalnych świec żarowych, spełniających podwójne funkcje – podzespołu wykonawczego jak i sensora zarazem.
• Ich prawidłowa weryfikacja może przysporzyć trudności i nie jest już tak jednoznaczna.
• To świece żarowe typu PSG (Pressure Sensor Glow Plug) wyposażone w czujnik ciśnienia, którego zintegrowanie ze świecą pozwoliło na bardziej precyzyjne zrealizowanie procesu spalania, oraz osiągnięcie wymaganego limitu norm emisji spalin.
• Do diagnostyki wykorzystujemy najnowszej generacji tester firmy Hella Gutmann – Mega Macs X.
• Więcej informacji w polskiej (i nie tylko) branży aftermarketowej i motoryzacyjnej znajdziesz na stronie głównej Motofaktora. Jeśli chcesz być na bieżąco z najważniejszymi wiadomościami z branży – zapisz się na nasz newsletter.

Dokładne wyznaczenie ciśnienia spalania pozwala precyzyjnie dobrać parametry wtrysku paliwa, więc inżynierowie od dłuższego czasu szukali możliwości zaadoptowania sensora, który umożliwiałby realizację tego typu pomiaru. Świeca żarowa i sposób jej zabudowy we wnętrzu komory spalania idealnie spełnia przedstawione wymagania. Jednak koncepcja montażu tego typu czujnika, w jednym wspólnym elemencie okazała się skomplikowanym projektem, a jego praktyczna realizacja zajęła wiele lat. Próbowano wielu rozwiązań, włącznie z zastosowaniem drogiego sensora optycznego czy materiałów piezoceramicznych. Jednak wszystkie te pomysły cechowały wspólne wady, gdyż projekty były zbyt drogie w realizacji lub nie spełniały kryteriów dokładności pomiaru i okazywały się mało trwałe.

W 2008 roku firma Beru, opracowała i wprowadziła na rynek świece żarowe z czujnikiem ciśnienia spalania wykorzystywane m.in. w silnikach grupy Volkswagena i Opla (ilustracja 1). Organem pomiarowym jest sensor piezorezystancyjny, czyli element zmieniający opór elektryczny pod siłą nacisku. W świecy tej specjalna przepona pomiarowa zlokalizowana jest w górnej części na zewnątrz głowicy silnika.

Dzięki takiej konstrukcji możliwe stało się monitorowanie ciśnienia spalania w maksymalnym zakresie do 210 bar z dokładnością +/- 2%.

Producenci samochodów wyposażają układy sterujące jednostkami napędowymi w świece żarowe PSG montowane we wszystkich cylindrach np. silniki Opla 2.0 CDTI (ilustracja 2), lub po jednej dla danego rzędu cylindrów np. Volkswagen, Audi w jednostkach 3.0 TDI V6. W każdej z wymienionych konfiguracji, zaadoptowanie świec żarowych typu PSG poprawiło w znacznym stopniu przebieg procesu spalania i przyczyniło się do ograniczenia emisji tlenków azotu NOx.

Zwróćmy uwagę na aspekt wysokich kosztów, gdyż wymiana kompletu świec żarowych w samochodzie Opel Astra 2.0 CDTI IV generacji może przekroczyć kwotę 2500 zł, dlatego niezwykle ważna jest ich prawidłowa diagnostyka. Problemy z rozruchem silnika, pomimo obecności kodów błędów zarejestrowanych przez sterownik jednostki napędowej (ilustracja 3) nie zawsze muszą świadczyć o uszkodzeniu danej świecy żarowej.

W wielu przypadkach dochodzi bowiem do nieprawidłowości związanych z instalacją elektryczną świec żarowych (uszkodzenie przekaźnika), problemach z zanikiem styku na złączu wtykowym danej świecy żarowej (nieprofesjonalna naprawa złącza wtykowego) czy też awarii ich sterownika. Opisane symptomy, w przeważającej części dotyczą świec żarowych, które nie osiągnęły górnej granicy czasu swojej eksploatacji.

Bardzo ważnym punktem ścieżki diagnostycznej jest ocena czy sygnał przesyłany z czujnika ciśnienia świecy żarowej jest wiarygodny, i czy jego zakłócenia nie generują żadnych kodów usterek. W tym celu należy posłużyć się profesjonalnym testerem, który pozwoli na odpowiednią wizualizację wartości ciśnień. Najnowsza generacja testera firmy Hella Gutmann, czyli Mega Macs X wspiera funkcje umożliwiające wyświetlenie wartości ciśnienia spalania monitorowanego przez sensor świecy typu PSG. Na ilustracjach 4 i 5 przedstawiono wartości ciśnień spalania zarejestrowane w silniku samochodu Opel Astra J 2.0 CDTI.

Zauważmy, iż pomiar został zrealizowany przy dwóch różnych pułapach prędkości obrotowej wału korbowego, gdy jednostka napędowa osiągnęła normalną temperaturę pracy (T silnika >90 °C). Analizując wyniki pomiaru, można wyciągnąć szereg wniosków. Po pierwsze, jeżeli stan układów: zasilania, sterującego pracą jednostki napędowej i oczyszczania spalin serwisowanego pojazdu jest dobry to osiągnięte wyniki można uznać za wiarygodne. Zarejestrowane wartości ciśnienia spalania będą bezpośrednio obrazować kondycję mechaniczną silnika.

Kolejny wniosek: znaczne różnice pomiędzy wartościami odnoszące się do poszczególnych cylindrów i przekraczające pułap 10% – 30% mogą świadczyć o nieprawidłowościach z uszczelnieniem pary tłok-cylinder, uszkodzeniem samej głowicy (nieszczelności na zaworach, uszkodzona uszczelka pod głowicą) lub awarią czujnika spalania świecy żarowej danego cylindra.

W celu potwierdzenia pomiarów realizowanych przez czujniki ciśnienia spalania należałoby przeprowadzić próbę z użyciem manometru. Jeżeli pomiar tradycyjny, wspierany manometrem nie potwierdzi odczytów sensorów ciśnienia spalania to będzie to oznaczać, iż uszkodzeniu uległa świeca PSG cylindra, w którym zauważono nieprawidłowość. Precyzując, jeśli na danym cylindrze ciśnienie sprężania osiągnie prawidłową wartość to sprawnie funkcjonujący sensor świecy żarowej typu PSG musi zarejestrować ciśnienie spalania odpowiadające skali ciśnienia sprężania. Podsumowując, w pełni sprawna świeca żarowa typu PSG może dostarczyć ważnych informacji i być pomocna dla warsztatu w diagnozowaniu kondycji mechanicznej jednostki napędowej.

Warsztat powinien zwrócić szczególną uwagę na wszelkie procedury serwisowe dotyczące świec żarowych wyposażonych w czujnik ciśnienia spalania oraz bezwzględnie przestrzegać zaleceń producenta w zakresie czynności związanych z ich demontażem i montażem. Ze względu na ich konstrukcję, świece tego typu są bardzo podatne na uszkodzenia mechaniczne (upadek) jak i czułe na wyładowania elektrostatyczne.

Do demontażu zaleca się użycie specjalnej nasadki, zapobiegającej uszkodzeniu złącza elektrycznego świecy. Przed montażem, gwint świecy wymaga pokrycia dedykowanym smarem. W przypadku świec firmy Beru, szczególną uwagę należy zwrócić na wartość momentów dokręcania, które wynoszą: 12 Nm dla gwintu M9 lub 15 Nm dla gwintu M10.