Spjeldhus Magneti Marelli – Volvo

Visste du at denne typen spjeldhus også brukes av Maserati og at den sitter så mye som fire stykker i V12 fra Lamborghini? Til tross for dette er spjeldhuset fra Volvo Magneti Marelli først og fremst kjent som spjeldhuset til Volvo. I Nederland er spjeldhuset kjent fra TV-programmet Tros Radar. Spjeldhuset fra Magneti Marelli har dessverre gitt Volvo en hel del hodepine og trakk oppmerskomheten til slutt av TV-programmet. Der ble det ikke bare diskutert om problemene men også en definitiv løsning, en løsning som er utviklet her hos Actronics. Men hva er det egentlig som blir defekt og hva inneholder løsningen?

Hva er det som oftest blir defekt?

La oss begynne med Volvo – feilkodene som kommer opp så fort spjeldhuset ikke vil fungere som det skal. Vanligvis begynner man å lese ut feilkodene så fort motorlampa lyser.

ECM – 91B7

• Denne feilkoden kan indikere:
• Dårlig/ingen tilførsel til spjeldhuset
• Dårlig tilkobling til batterispolene eller svak batteri
• At spjeldhuset i seg selv har en defekt

ECM – 91A7

• Denne feilkoden kan indikere:
• Spjeldposisjonssensor sitter fast eller er skitten
• Dårlig tilkobling til batterispolene eller svak batteri
• At spjeldhuset i seg selv har en defekt

ECM – 9190

• Denne feilkoden kan indikere:
• Dårlig/ingen tilførsel til spjeldhuset
• Dårlig tilkobling til batterispolene eller svak batteri
• At spjeldhuset i seg selv har en defekt

ECM – 917F

Denne feilkoden oppstår når det måles en forskjell mellom den nåværende posisjon for gasspedal og spjeldhusposisjon. Spjeldhuset bør under normale omstendigheter kunne reagere på en forandring av posisjonen på gasspedalen innen 0.4 sekunder. Tar dette her lengre tid, da kommer ECM ( motorstyreenhet) å se på dette som feil. Forresten, det her er med en mykvare-oppdatering tilpasset til 0.9 sekunder.

• Vanlig forekommende symptomer i sammenheng med disse kodene:
• Responsen fra gasspedalen blir ignorert når man bremser
• Cruisekontrollen kan ikke aktiveres
• Uregelmessig hastighet ved tomgang
• Dårlig respons på gasspedalen
• I noen tilfeller kan bare en maks hastighet på 50 km/h bli nådd
• EST-lampen ( motorkontroll lampa) begynner å lyse

Disse feilkodene og symptomene viser tydelig mot ETM og det er der man også må undersøke årsaken. Vi kommer snart å gå dypere inn på teknikken rundt spjeldhuset men vi kan allerede nå fortelle at posisjonssensor på begge sider av spjeldhuset er kjent for å være svake. Disse sensorene bruker fremdeles skyvekontakter og det resulterer til slitasje som er umilig å forhindre. Tilslutt er disse sensorene helt enkelt så slitte at de ikke lenger kan funskjonere ordentlig. ECM får da ikke lenger informasjon om den aktuelle posisjonen på spjeldhuset som igjen fører til en rekke andre problemer.

Ikke alltid spjeldhus som er defekt

Faren med et kjent problem er at det ved avvik fort blir pekt på samme komponent, når det i den konkrete situasjonen ikke er årsaken. Et godt eksempel på dette fant vi på Volvo-forum. Vedkommende hadde en Volvo med en ganske variabel hastighet, også under kjøring. Direkte ble det pekt på spjeldhuset men å bytte ut delen med en ny del løste desverre ikke problemet. Først da begynte den riktige undersøkelsen. Til slutt viste det seg å være den elektriske ventiljusteringen på kamakselen som årsaket til dette: den var utrolig skitten og fungerte derfor ikke optimalt mer. Etter en ordentlig rengjøring fungerte motoren igjen og problemet kom ikke tilbake. Moralen av historien: ta ikke forhastede konklusjoner, ta alltid tid til å kommer fram til korrekt diagnose.

Renoveringsprosessen

Da vi har med mekatronikk å gjøre ( en komponent som består delvis ut av mekatronikk og delvis ut av elektronikk), blir spjeldhus renovert av vår mekatronikk-avdeling. Vi mener her spesifikk renovering og ikke reparasjon, da vi hos Actronics alltid har som mål å fullstendig rette til svakhetene og ikke bare ( tilfeldig ?) reparere. Med den instillingen har vi fra første dag sett på spjeldhuset fra Volvo og vår R&D team har utviklet en helt fantastisk løsning, der vi oppriktig kan si at en renovert spjeldhus er påliteligere enn det opprinnelige eksemplaret. Metoden vi bruker for å måle spjeldhusposisjonen er nemlig helt kontaktfri. Man behøver dermed ikke lengre bekymre seg for slitasje.

Men før vi målretter oss til den fine løsningen, begynner vi med en entry-test. Før vi begynner med selve renoveringen, må det bli fastsatt om spjeldhuset er defekt eller ikke. For dette bruker vi Cyclone 3 test omgivelser for, der vi kan blåse luft gjennom spjeldhuset for å simulere de ulike omstendighetene så optimal som mulig. Fremfor alt har vi gjort en bred utredning over de meldingene som blir sendt via CAN-nettverket og har dermed vært i stand til å gå inn i detaljer på funksjonene.

Etter at det er bekreftet at en renovering er nødvendig, demonteres spjeldhuset. Ikke bare posisjonssensorene tas bort, også elektromotoren, klaffeventilen og styreenheten. Bokstavelig talt blir hver komponent behandlet eller byttet ut. Det har derfor ingen betydning i hvilken stand de gamle delene er, for en renovert spjeldhus må alltid bli levert tilbake til kunden i nystand og da får ingenting bli hoppet over. Vi bruker alltid deler som oppnår minimalt OE-spesifikasjon. Vi bruker uttrykkelig ordet « minimalt», for der det er mulig, velger vi heller for en bedre alternativ.

To av spjeldhusets komponenter fortjener litt ekstra forklaring: spjeldhusposisjonssensor. Funksjonen til disse sensorene er nemlig veldig nøye undersøkt av R&D, med det mål å finne et alternativ som bruker et annet prinsipp selv om det gir samme funksjon. Med dette i tankene ettersøkes det en metode for å gjøre berøringsfrie målinger, slik at ulempen med slitasje kan elimineres helt. Den her løsningen ble funnet i den såkallte Hall-effekten. De nye posisjonssensorene som blir plassert på renovert spjeldhus, tilsvarer derfor ikke i første omgang mer på den originale, men gjør jobben sin på samme måte ( eller egentlig bedre) enn den originale sensoren.

Da er det tid for kalibrering og en utførlig sluttest. Vi skal ikke gå inn på det tekniske og de komplekse prosessene men det kan være interessant å vite at det krever en spesifikk kunnskap på området volt, signaler og CAN-meldinger. Vårt arbeid hadde vært en del enklere om vi bare hadde byttet ut posisjonssensorene mot bedre eksempler, desverre er det ikke så enkelt i praksis. Heldigvis har Actronics nok med kunnskap for å kunne fullføre til og med den her biten av renoveringsprosessen.

Etter renovering ser spjeldhuset i slutten slik ut:

ETM i detalj

Magneti Marelli spjeldhuset er en del av ETC: Electronic Throttle Control, det her ”fly by wire” systemet bruker informasjonen fra spjeldhusposisjonssensor ( TPS: Throttle Position Sensor), gasspedalposisjonssensor (APPS: Accelerator Pedal Position Sensor), hjulsensor, hastighetssensor og i en del tilfeller også en par andre sensorer, for å avgjøre om isåfall hvor mye spjeldhuset må reguleres. Dette høres komplisert ut men i prinsippet er den beste måten å forklare ved å først fokusere på TPS og APPS. Vi kommer derfor først å forklare hvordan disse to sensorene fungerer.

Selv om mange tror at det skjer en masse kompliserte saker på en slik sensor, er både spjeldposisjons- og – gasspedalssensor i utgangspunktet ikke mer enn potentiometer, også kalt spenningsdeler. Disse spenningsdelere bruker bare motstandsbane, ofte laget av karbon hvor spenningen går gjennom. En liten glidekontakt beveger seg over den her banen og avgjør hvor mye spenning som overføres avgjøres på hvor kontakten befinner seg på akkurat det øyeblikket.

Når det gjelder spjeldposisjonssensoren:

Jo mer spjeldhuset står åpent, desto lengre blir glidekontakten dyttet langs med moststandsbanen: det kommer nå inn meget høy spenning til styreenheten som nå vet presis i hvilken posisjon spjeldhuset står i.

Når det gjelder gasspedalsensoren:

Jo dypere som gasspedal trås, desto lengre blir sensorens glidekontakt dyttet langs med motstandsbanen: det kommer nå inn meget høy spenning til styreenheten som nå vet presis hvor hardt gasspedalen blir nedtrykt.

Dette prinsippet fungerer bra, men har (som det ble fortalt tidligere) en stor ulempe: slitasje. Derfor brukes Hall-effekten når det gjelder gasspedals- og spjeldhusposisjons-sensor i nyere biler. Hall-effekten er en elektrisk spenning som oppstår i tverrretningen av en strømleder som legges vinkelrett over en flyte som går i begge retninger og skaper dermed en magnetfelt. Litt enklere å forklare: det brukes en magnet og når avstandet mellom magneten og strømlederen blir mindre, blir det magnetiske feltet sterkere og dermed genereres også en sterkere strøm. Funksjonen blirsammenlignet med en potensiometer men uten at den lider av slitasje.

Nå vet vi hvordan begge sensorene virker og kan se nærmere på hvordan disse sensorene samarbeider med ETC. Alt følger et såkalt ”closed loop” system, som faktusk gjør at spjeldhusets aktuelle posisjon brukes som referens for å avgjøre om det skal justeres eller ikke. En stor fordel med dette systemet er at det kan brukse sammen med andre funksjoner som adaptiv cruisecontrol og stabilitetskontroll. Da styreenheten ( og ikke gasspedalen) i slutten bestemmer i hvilken posisjon spjeldhuset skal stå på, kan også andre innmatinger som hjulsensore regnes med i beslutningen. Spjeldhuset har gjennom den her utviklingen bokstavelig talt blitt smartere ( og dermed automatisk også mer kompleks).

Til slutt finns det også et stort antall andre emner som vi skulle kunne rette inn på men vi har valgt ut en som kan hjelpe til med å stille rett diagnose: stiften på kontaktstykket. På stift 5 og 6 kan det måles om det finnes jording og måling for øyeblikket. Finns det også mulighet på arbeidsplassen, da kan det via stift 3 og 4 måles om CAN-meldingen fortsatt sendes og tas imot. Signalene fra stift 1 og 2 er mindre intressant under diagnos da de brukes av bilen for å sende til « duty cycle» og ta imot diagnose informasjon.

1 duty cycle : blå
2 diagnose : gul/grønn
3 CAN + : rosa
4 CAN – : lilla
5 jording : brun
6 12V : grønn

(De)montering

Vi har den her gangen sett de to første bokstavene i paranteser, for i dette tilfellet er det ikke demonteringen som er komplisert, men istedet er de lastingen som til og fra kan føre til problem. Nedlastingingsprosessen kan mislykkes på grunn av flere årsaker og i såfall kan bilen ikke brukes overhodet. Det er derfor viktig at nedlastingen lykkes.

Nedlasitng kan i grunn mislykkes på grunn av to anledninger:
1. Det er ett spjeldhus med en antatt delnummer eller en annen mykvareversjon montert
2. Det er en annen del defekt ( for eksempel sensorer) som må arbeide sammen med spjelhuset.