Mazda MX 5 to bardzo popularny, dwumiejscowy samochód sportowy, który doczekał się już czterech generacji. Opisywany w tym artykule model, to MK2, który znajduje się w eksploatacji, jednak sprawia problemy związane z utrudnionym rozruchem po dłuższym postoju, w tym przypadku związanym z okresem zimowym. W samochodzie wymieniono świece zapłonowe i filtr powietrza.

Kalifornijski sen

Ten model Mazdy jest produkowany od ponad dwudziestu lat i od momentu zaprojektowania przez kalifornijski zespół Mazdy sprzedano go w ilości ponad jednego miliona na całym świecie. Samochód ten jest ceniony przez swoich właścicieli i dzięki temu po drogach nadal porusza się wiele starszych egzemplarzy.

Podczas pierwszej kontroli w warsztacie wydawał się całkowicie sprawny

Po odstawieniu samochodu do warsztatu dokonano wzrokowej kontroli silnika. Nie stwierdzono widocznych uszkodzeń. Samochód nieużywany przez dłuższy czas może być narażony na ataki gryzoni przegryzających przewody, nasadki świec, a nawet zakładających gniazda w komorze silnika. Jednakże w tym przypadku wszystko wyglądało w porządku.

Przed rozpoczęciem jazdy próbnej przeprowadzono diagnostykę komputerową i znowu odczytane informacje nie wskazywały na objawy opisywane przez właściciela samochodu.

Moduł silnika zapamiętał trzy kody usterek: związanych z przepływomierzem, czujnikiem temperatury i czujnikiem położenia wału korbowego. Wszystkie te trzy elementy zostały w przeszłości odłączone i ponownie podpięte. Podczas weryfikacji danych nie wykryto żadnych problemów, tym bardziej, że przy prędkości obrotowej biegu jałowego silnik pracował bez zarzutu.

Podczas jazdy próbnej w różnych warunkach uwagi właściciela pojazdu potwierdziły się. Podczas intensywnego przyspieszania silnik wyraźnie nie rozwijał pełnej mocy – prawdopodobnie przez wypadanie zapłonu. Ustalenie źródła problemu nie zawsze jest tak proste, jak się wydaje. Ze względu na to, że samochód ten jest wyposażony w pierwotną wersję złącza EOBD, wypadanie zapłonu nie jest wykrywane przez moduł silnika ECU. Tym samym brak jest kodów usterek naprowadzających mechanika na postawienie właściwej diagnozy.

Po powrocie do warsztatu nadszedł czas na ustalenie źródłowej przyczyny problemów z pracą silnika. Należało zweryfikować układ zasilania paliwem, kompresję oraz ustawienie czasów zapłonu. Ze względu na to, iż silnik pracował bez problemu przy prędkości obrotowej biegu jałowego oraz przy częściowym obciążeniu, przyczyna leżała raczej po stronie zapłonu i nie dotyczyła mechaniki. Zadaniem układu zapłonu jest zapłon mieszanki powietrzno-paliwowej zgodnie z warunkami pracy silnika.

Diagnostyka może być skomplikowanym procesem eliminowania kolejnych możliwych przyczyn. Jednak w tym przypadku, należy ją rozpoczynać od identyfikacji układu zapłonowego. Diagnostykę rozpoczęto od układu zapłonowego, typu bezrozdzielaczowego z podwójnymi cewkami zapłonowymi, przykręconymi na wsporniku do tylnej części głowicy. Cewki są zintegrowane z modułem układu zapłonowego, przełączającym w końcowym etapie zapłonu uzwojenie pierwotne. Moduł silnika oblicza optymalny moment zapłonu w oparciu o zapisaną mapę, na którą wpływ mają prędkość obrotowa silnika oraz jego obciążenie. Inne zmienne wartości, mające wpływ na korektę zapłonu, to temperatura zasysanego powietrza i płynu chłodzącego oraz dane pochodzące od czujnika spalania stukowego, który wykrywa przedwczesny zapłon lub spalanie stukowe.

Powyższe parametry oraz ich wzajemna zależność, stanowią podstawę do zastosowania oscyloskopu.

Uwzględniając rodzaj zastosowanego układu zapłonowego, sprawdzeniu podlegały napięcie zasilające cewki wraz z masą, impuls wzbudzający pochodzący od modułu silnika, prąd pierwotny, wtórne napięcie wyjściowe oraz oporność uzwojeń wtórnych i przewodów zapłonowych. Diagnostykę oscyloskopem rozpoczęto od pomiaru napięcia wtórnego zapłonu przy prędkości obrotowej biegu jałowego. Zastosowano adapter do przewodów zapłonowych. Analiza wszystkich czterech wtórnych wykresów zapłonu przy tej prędkości nie wykazała żadnych nieprawidłowości (rysunek 1).

Przeprowadzono szybki test przepustnicy w celu zasymulowania obciążenia. Podczas nagłego otworzenia przepustnicy do cylindra, zasysana jest duża ilość powietrza, powodując nagły wzrost ciśnienia i temperatury w cylindrze, a równocześnie wzrost zapotrzebowania na napięcie zapłonu, co mocno obciąża układ zapłonowy. Podczas tego zauważono lekkie wypadanie zapłonu. Ponownie przeprowadzając ten test i mierząc wszystkie cztery wyjściowe napięcia wtórne stało się jasne, że problem wyraźnie dotyczy cylindra numer 4 (rysunek 2).

Cała energia zapłonu została użyta do przeskoku iskry pomiędzy elektrodami świecy zapłonowej i na podtrzymanie iskry nic nie zostało. Co było tego przyczyną?

Czy problem leżał po stronie przewodu zapłonowego lub świecy zapłonowej? Po sprawdzeniu nowych świec zapłonowych (łącznie z poprawną specyfikacją do tego silnika) okazało się, że są one właściwe. Następnie bardzo długi przewód zapłonowy nr 4 sprawdzono pod kątem oporności, która mieściła się w przedziale 1-5 kΩ. Ze względu na to, iż przewód zapłonowy nr 4 był już wymontowany, odłączono również przewód nr 1 i sprawdzono wtórną rezystancję uzwojenia (pomiędzy wtórnymi wyjściami na tej cewce). Ponownie nie znaleziono żadnych nieprawidłowości, a zmierzone wartości leżały w zakresie 8,2-12,4 kΩ. Kontrola oporności wtórnych uzwojeń wykazała, że są w porządku.

Złącze obu cewek umieszczone jest w tym modelu w części silnika, co znacząco ułatwia dostęp podczas diagnostyki (rysunek 3).

Zaletą zastosowania dwóch oddzielnych cewek zapłonowych jest możliwość ich wzajemnego porównania. Po zdjęciu złącza nie stwierdzono jego zanieczyszczeń i śladów korozji powodującej wysoki opór przepływu prądu. Wykorzystano przecięty przewód zastępujący próbówkę. W warunkach roboczych sprawdzono napięcie zasilające cewki oraz masę. Obydwa parametry były właściwe. Następnie zmierzono impuls wzbudzający, pochodzący od modułu silnika ECU i porównano obydwa sygnały. Impuls do cewki zapłonowej cylindra 1 i 4 miał inny przebieg oraz wyższe napięcie (rysunek 4).

Ze względu na to, iż pomiaru dokonano pomiędzy modułem silnika, a cewkami zapłonowymi, nasuwało się przypuszczenie o wysokiej oporności jednej z cewek.

W celu jednoznacznej diagnozy dokonano pomiaru wartości prądu uzwojenia pierwotnego obu cewek przy pomocy miernika cęgowego. Jako wartość odniesienia, najpierw zmierzono prąd na uznanej za sprawną cewce zapłonowej dla cylindrów 2-3 (rysunek 5).

W zastosowanym tu rozwiązaniu, prąd w uzwojeniu pierwotnym przełączany jest przez zintegrowany moduł zapłonowy w końcowym etapie zapłonu. Zapewnia to ścieżkę uziemienia w celu zamknięcia obwodu prądu płynącego do naładowania cewki. Wykres z oscyloskopu pokazywał nagły wzrost prądu do wartości 7,24 amperów i spadek po napełnieniu cewki, co świadczyło o szybkim jej ładowaniu. Proces jest kontrolowany przez moduł silnika ECU i jest gwałtownie wyłączany dla zapewnienia bardzo szybkiego spadku pola magnetycznego, w celu wygenerowania wtórnego napięcia zapłonu.

Podczas pomiaru cewki cylindrów 1-4 czas działania był taki sam, ale cewka generowała wolniejsze wyładowanie i szczytowa wartość wynosiła tylko 4 ampery. W oparciu o tę informację można było wyciągnąć wniosek, że wypadanie zapłonu powodowane jest przez wysoką oporność w zintegrowanym module zapłonowym końcowego etapu zapłonu. Negatywnie wpływało to na obwód pierwotny, a jednocześnie na wtórne napięcie zapłonu. Zgodnie z prawem Ohma przy większym oporze przepływa mniejsza ilość prądu (rysunek 6).

Podjęto decyzję o wymianie cewki na wsporniku (ADM51491). Podczas próby ostrożnego demontażu przewodów zapłonowych okazało się, że przewód zapłonowy nr 3 w wyniku korozji utknął w cewce. Żaden z testów układu elektrycznego nie wykazał tego. Wszystko wskazywało na dobry styk i brak oporu pogarszającego zapłon w tym cylindrze. Wymienić należało zatem również komplet przewodów zapłonowych (ADM51612).

Opisany przypadek dowodzi, że diagnostyka za pomocą testerów nie zawsze da jednoznaczną sugestię, co do kierunku działań naprawczych. Ważne są w tym przypadku znajomość budowy i zasady działania układu oraz doświadczenie mechanika.