Spjällhus Magneti Marelli - Volvo

Visste du att den här typen av gasspjällhus även används av Maserati och att det sitter så mycket som fyra stycken i V12 från Lamborghini? Trots detta är spjällhuset från Volvo Magneti Marelli framförallt känt som spjällhuset till Volvo. I Holland är spjällhuset även känt från TV-programmet Tros Radar. Spjällhusen från Magneti Marelli har tyvärr gett Volvo en hel del huvudvärk och uppmärksammade till slut av TV-programmet. Där diskuterades inte bara problemen utan även en definitiv lösning, en lösning som är utvecklad här hos ACtronics. Men vad är det egentligen som blir defekt och vad innehåller lösningen?

Vad är det som i de flesta vallen blir defekt?

Låt oss börja med de Volvo-felkoderna som dyker upp så fort spjällhuset inte längre fungerar som det ska. Vanligtvis börjar man med att läsa ut koderna så fort motorstörningslampan börjar lysa.

ECM – 91B7

• Den här felkoden kan indikera:
• Dålig/ingen matning till gasspjällhuset
• Dålig anslutning till accupolerna eller svagt accu
• Att spjällhuset i sig har en defekt

ECM – 91A7

• Den här felkoden kan indikera:
• Spjällpositionsgivare sitter fast eller är smutsig
• Dålig anslutning till accupolerna eller svagt accu
• Att spjällhuset i sig har en defekt

ECM – 9190

• Den här felkoden kan indikera:
• Dålig/ingen matning till gasspjällhuset
• Dålig anslutning till accupolerna eller svagt accu
• Att spjällhuset i sig har en defekt

ECM – 917F

Den här felkoden uppstår när det mäts en skillnad mellan den nuvarande läget för gaspedalen och spjällpositionen. Spjället bör under normala omständigheter kunna reagera på en förändring av läget på gaspedalen inom 0.4 sekunder. Tar det här längre tid, då kommer ECM (motorstyrdon) att se det här som ett fel. Förresten, det här är med en mjukvaru-uppdatering anpassat till 0.9 sekunder.

• Vanligt förekommande symptomer i samband med dessa koder:
• Responsen från gaspedalen ignoreras när man bromsar
• Farthållaren kan inte aktiveras
• Oregelbundet varvtal vid tomgång
• Dålig respons på gaspedal
• I vissa fall kan bara en maximal hastighet på 50 km/h nås
• EST-lampan (motorstörningslampan) börjar lysa

Dessa felkoder och symptomer visar tydligt mot ETM och det är där man också måste undersöka orsaken. Vi kommer snart att gå in djupare på tekniken runt gasspjällhusen men vi kan redan nu berätta att positionsgivarna på båda sidorna av spjällhuset är en känd svaghet. De här givarna använder sig fortfarande av glidkontakter och det resulterar i en förslitning som är omöjlig att förhindra. Till slut är dessa givare helt enkelt så slitna att de inte längre kan funktionera ordentligt. ECM får då inte längre information om det aktuella läget på spjällhuset vilket förorsakar i sin tur en hel del andra problem.

Inte alltid spjällhuset som är defekt

Faran med ett känt problem är att det vid avvikningar snabbt pekas igen på samma komponent, när det i det specifika fallet inte är orsaken. Ett bra exempel på det här hittade vi på ett Volvo-forum. Personen i fråga had en Volvo med ett ganska varierande varvtal, även under körning. Direkt blev det pekat på gasspjällhuset men att byta ut enheten mot en ny, löste tyvärr inte problemet. Först då började den riktiga undersökningen. I slutändan visade det sig vara den elektriska ventiljusteringen på kamaxeln som ställde till det: den var otroligt smutsig och fungerade därför inte mer optimalt. Efter en ordentlig rengöring fungerade motorn igen och problemet har inte kommit tillbaka. Moralen av historien: dra inte förhastade slutsatsen, ta alltid tid till att komma fram till en korrekt diagnos.

Renoveringsprocessen

Då vi här har att göra med mekatronik (en komponent som består dels utav mekanik och dels utav elektronik), blir spjällhus renoverade av vår Mekatronik-avdelning. Vi menar här specifikt reparation och inte reparering, då vi på ACtronics alltid har som mål att fullständigt rätta till svagheterna och inte bara (tillfälligt?) reparera. Med den inställning har vi från första dag tittat på gasspjällhusen från Volvo och vårt R&D team har utvecklat en helt underbar lösning, där vi uppriktigt kan säga att ett renoverat spjällhus är pålitligare än det ursprungliga exemplaret. Metoden vi använder oss av för att att mäta spjällpositionen är nämligen helt kontaktfri. Man behöver därmed inte längre oroa sig för slitage!

Men innan vi riktar in oss på den fina lösningen, börjar vi med ett entry-test. Innan vi börjar med själva renoveringen, måste det för fastställas om spjällhuset är defekt eller inte. Det här använder vi vår Cyclone 3 testomgivning för, där vi kan blåsa luft igenom spjällhuset för att simulera de olika omständigheterna så optimals som möjligt. Framförallt har vi gjort en bred studie över de meddelanden som blir skickade via CAN-nätverket och har på så vis kunnat gå in i detalj på funktionerna.

Efter att det har bekräftats att en renovering är nödvändig, demonteras spjällhuset. Inte bara positionsgivarna tas bort utan även elektromotorn, fjärilsventilen och styrdon. Bokstavligt talat blir varje komponent behandlad eller utbytt. Det har därför ingen betydelse i vilket skick de gamla delarna är, för ett renoverat gasspjällshus måste alltid leveras tillbaka till kunden i nyskick och då får inget hoppas över. Vi använder alltid delar som uppnår minimalt OE-specifikationen. Vi använder uttryckligen ordet ”minimalt”, för där det är möjligt, väljer vi hellre för ett bättre alternativ.

Två av spjällhusets komponenter förtjänar lite extra förklaring: spjällpositionsgivarna. Funktionen av dessa givare är nämligen väldigt noggrant undersökt av R&D, med målet att hitta ett alternativ som använder sig av en annan princip även om det ger samma funktion. Med det här i bakhuvudet eftersöktes det en metod för att göra kontaktlösa mätningar, så att nackdelen med slitage skulle kunna elimineras helt och hållet. Den här lösningen hittades i den så kallade Hall-effekten. De nya positionsgivarna som blir placerade på renoverade spjällhus, liknar därför inte i första hand mer på de originella, men gör sitt jobb lika (eller egentligen bättre) än de originella givarna.

Därefter är det tid för kallibrering och ett utbrett sluttest. Vi ska inte gå in på det tekniska och de invecklade processerna men det kan vara intressant att veta att det kräver en specifik kunskap på området volt, signaler och CAN-meddelanden. Vårt arbete hade varit en hel del enklare om vi endast hade kunnat byta ut positionsgivarna mot bättre exemplar, tyvärr är det inte så enkelt i praktiken. Som tur är har ACtronics nog med kunskap för att kunna fullfölja även den här biten av renoveringsprocessen.

Efter reparation ser spjällhusen i slutändan ut så här:

ETM i detalj

Magneti Marelli spjällhuset är en del av ETC: Electronic Throttle Control, det här ”fly by wire” systemet använder information från spjällpositionsgivaren (TPS: Throttle Position Sensor), gaspedalspositionsgivare (APPS: Accelerator Pedal Position Sensor), hjulgivarna, hastighetsgivaren och i en del fall även ett par andra givare, för att avgöra om och i så fall hur mycket gasspjället måste regleras. Det låter invecklat men i princip är det bästa sättet att förklara genom att först fokusera på TPS och APPS. Vi kommer därför att först förklara hur dessa två givare fungerar.

Trots att många tror att det sker en massa invecklade saker i en sådan givare, är både spjällpositions- och gaspedals-givaren i stort sett inte mer än potentiometrar, även kallade spänningsdelare. Dessa spänningsdelare använder en fast motståndsbana, ofta gjord av kol där spänningen går igenom. En rörlig glidkontakt rör sig över den här banan och avgörande för hur mycket spänning som överförs beror på var kontakten befinner sig just i den stunden.

När det gäller spjällpositionsgivaren:

Desto mer spjället står öppet, desto längre blir glidkontaken knuffad längs med motståndsbanan: det kommer nu in mycket hög spänning till styrdonet som nu vet precis i vilken position spjället står i.

När det gäller gaspedalsgivaren:

Desto djupare som gaspedalen blir nertryckt, desto längre blir givarens glidkontakt knuffad längs med motståndsbanan: det kommer nu in mycket hög spänning till styrdonet som nu vet precis hur hårt gaspedalen blir nertryckt.

Den här principen fungerar bra men har (som det berättades om tidigare) en stor nackdel:

Slitage. Därför används Hall-effekten när det gäller gaspedals- och spjällpositions-givare hos nyare bilar. Hall-effekten är en elektriskt spänning som uppstår i tvärriktning av en strömledare som läggs vinkelrätt över ett flöde som går åt båda hållen och skapar därmed ett magnetfält. Lite enklare förklarat: det används en magnet och när avståndet mellan magneten och strömledaren blir mindre, blir det magnetiska fältet starkare och därmed genereras även en starkare ström. Funktionen är att jämföra med en potentiometer men utan att den lider av slitage.

Nu vet vi hur båda givarna fungerar och kan titta närmare på hur de här givarna sammarbetar med ETC. Allt följer ett så kallat ”closed loop” system, vilket egentligen betyder att spjällets aktuella position används som referens för att avgöra om det ska justeras eller inte. En stor fördel med det här systemet är att det går att applicera tillsammans med andra funktioner som adaptiv farthållare och stabilitetskontroll. Då styrdonet (och inte gaspedalen) i slutändan bestämmer i vilken position spjället ska stå , kan också andra inmatningar som hjulgivarna räknas med i beslutet. Spjället har genom den här utvecklingen bokstavligt talat blivit smartare (och därmed automatiskt också mer komplex).

Till slut finns det även att stort antal andra ämnen som vi skulle kunna rikta in oss på men vi har valt ut en som kan hjälpa till med att ställa rätt diagnos: Stiften på kontakten. På stift 5 och 6 kan det mätas om det finns jordning och matning närvarande. Finns det även möjlighet på arbetsplatsen, då kan det via stift 3 och 4 mätas om CAN-meddelanden fortfarande skickas och tas emot. Signalerna från stift 1 och 2 är mindre intressanta under diagnos då de används av bilen för att skicka till ”duty cycle” och ta emot diagnosinformation.

• 1 duty cycle : blå
• 2 diagnos : gul/grön
• 3 CAN + : rosa
• 4 CAN – : lila
• 5 jordning : brun
• 6 12V : grön

(De)montering

Vi har den här gången satt de två första bokstäverna inom parantes, för i det här fallet är det inte demonteringen som är komplicerad, utan istället är det inladdningen som till och från kan ställa till med problem. Inladdningsprocessen kan misslyckas på grund av flera anledningar och i så fall kan bilen inte användas överhuvudtaget. Det är därför viktigt att inladdningen lyckas.

Inladdningen kan i grunden misslyckas på grund av två anledningar:

1. Det är ett spjällhus med ett annat delnummer eller en annan mjuvaruversion monterat.
2. Det är en annan del defekt (till exempel givare) som måste arbeta tillsammans med spjället.

Så var uppmärksam.