Технологии экспресс обслуживания электронных систем впрыска топлива
В «КТ» № 6/2005 была опубликована статья о создании поста для обслуживания электронных систем впрыска топлива и подборе для него технологического оборудования. В данной публикации приводятся наиболее часто применяемые на практике технологии экспресс обслуживания. Материал изложен как пояснение реальных работ по обслуживанию двигателя ЗМЗ-406, а также как содержание обучающей методики при подготовке операторов-диагностов.
Применение электронных систем впрыска топлива Motronic ( система впрыска топлива + микропроцессорная система зажигания ) не ликвидировало проблем, которые присущи системе зажигания. Как и прежде, она требует особого внимания, и при внешних неясностях в работе двигателя проверять ее надо в первую очередь.
Система зажигания
На двигателе ЗМЗ-406, которым, например, комплектуются современные модели ГАЗели, применяется система зажигания DIS ( Distributorless Ignition System ), с эффектом «холостой» искры. Система состоит из пары двухвыводных катушек. Роль двухканалыюго коммутатора здесь, в отличие, например, от двигателей ВАЗ до 2005 года и ряда зарубежных малотоннажных автомобилей, выполняет электронный блок управления. Каждая катушка обслуживает одновременно два цилиндра. Первая работает на 1-й и 4-й цилиндры, а вторая - на 2-й и 3-й. Таким образом, в цилиндре, в котором будет такт сжатия, произойдет воспламенение смеси, а в другом цилиндре искра проскакивает на такте выпуска.
Для полномасштабного контроля системы зажигания существуют дорогостоящие мотор-тестеры, позволяющие получать осциллограммы рабочих процессов системы. Контроль трудоемкий, требует высокой квалификации рабочего персонала, большая часть времени уходит не на монтажные работы, а на анализ осциллограмм. О них мы расскажем в последующих статьях.
В реальности в большинстве случаев можно обойтись более простым, но достаточно эффективным методом экспресс-диагностики. Оценка работоспособности системы зажигания в целом проводится при помощи разрядника, который подключают к системе через высоковольтные провода. Диагностика заключается в подаче напряжения на контакты разрядника. По специальным таблицам, в зависимости от максимального пробиваемого воздушного зазора, определяется величина напряжения. Для конкретной модели авто мобиля разумно установить нор мируемую величину воздушного зазора на электродах разрядника и проверку проводить по принципу «искра есть» - «искры нет». На ЗМЗ-406 диагностика проводится при неработающем двигателе, но при включенном зажигании.
Для повышения достоверности данного метода проверку системы следует проводить не только на холостом ходу. Примерно 30 процентов неисправностей «наглядно проявляются при повышенных оборотах. На неработающем двигателе для имитации таких оборотов используют имитатор датчика положения коленчатого вала. Электронным блоком управления изменение сигнала по частоте будет восприниматься как высокие обороты коленчатого вала, что отразится на проявлении искры на электродах свечи.
Особое внимание следует соблюдать при подключении разрядника к системе. При ошибочных действиях наиболее легким последствием будет удар высоковольтным напряжением, что чувствительно, но не смертельно. Худшим последствием будет неустранимое повреждение электронного блока управления катушек зажигания, хотя система защищена от подобных воздействий.
Оценка работоспособности форсунок
Оценить работоспособность форсунки в полном объеме можно, только сняв ее с автомобиля. Для этого существуют дорогостоящие установки, как правило, импортные, стоимостью до 2000 евро. Они позволяют проверить динамическую и статическую производительность форсунки, а также форму ее факела распыла. Но снятие форсунки является операцией трудоемкой. Требуется демонтаж всей рампы. Однако особой необходимости в ряде случаев в этом нет. Ведь, по сложившейся практике, если характеристики какой-либо форсунки оказываются неудовлетворительными и промывка их не улучшает, то заменяют весь комплект форсунок. Поэтому при обучении осваивается менее трудоемкий, но достаточно эффективный на практике метод поэтапного отключения каждой из форсунок при помощи специального тестера. Выполняется это после контроля системы зажигания и цилиндро-поршневой группы (по компрессии или по утечкам сжатого воздуха) для исклю чения их влияния в случае техни ческих неисправностей.
Работоспособность форсунки оценивается по падению оборотов коленчатого вала при ее отключении при помощи тестера. Выключается подающийся на форсунку управляющий сигнал.
Если обороты, измеряемые по сканеру, изменились незначительно, это значит, что форсунка работает плохо и от этого цилиндра отдача минимальная. В настоящее время разрабатываются нормативные значения падения оборотов для исправного двигателя в пределах его допустимого износа цилиндро-поршневой группы. Предварительно установлено и уже практически используется, что отключение исправно работающей форсунки (при обязательном отключении регулятора холостого хода) должно снижать обороты двигателя на 150-110 об/мин, не менее.
Для двигателей семейства ВАЗ диагностика форсунок расширена за счет появления на рынке нового прибора - тестера форсунок от ЗАО «Академический инжиниринговый центр» (Самара).
Этот тестер включают в разрыв жгута, идущего на форсунки. Кроме вышеописанного контроля, с его помощью можно на заданное время при неработающем двигателе включать бензонасос и проверять баланс работы форсунок по их условной производительности.
Промывка топливоподающей системы
Наиболее частые проблемы в топливоподающей системе - это засорение сопла форсунок. Причины - топливный фильтр с плохими свойствами или плохое качество самого топлива, что случается значительно чаще в наших условиях. Так, по данным лаборатории контроля качества автомобильных нефтепродуктов «МАДИ-ХИМ», 74 процента проб бензина, поступающих на испытания, не соответствовали нормативному значению по показателю концентрации фактических смол. При предельной норме 5 мг/100 мл бензина средняя величина составила 89 мг/100 мл, а максимальная вообще за гранью понимания - 1550 мг/100 мл.
Негативно сказывается на состоянии форсунок также перегрев двигателя при длительной его работе на малых оборотах, например, в дорожных пробках. Тяжелые фракции топлива закоксовывают форсунки.
Наиболее распространенный способ обслуживания - это очистка форсунок при кратковременной работе двигателя на топливно-промывочной жидкости с применением специального приспособления. На снимке представлен один из вариантов отечественной разработки. По своим характеристикам (может быть, за исключением дизайна) она практически ни в чем не уступает зарубежным образцам, но стоит как минимум вдвое меньше. В некоторых отечественных разработках, к сожалению, в комплектации отсутствует комплект переходников для подключения к топливным системам зарубежных автомобилей. Но при определенной личной инициативе этот недостаток устраним.
Установка, что показана на снимке, одноконтурная. Рабочее давление жидкости (3 bar ) поддерживается редуктором, подключаемым к стационарной воздушной магистрали.
Стандартный режим очистки: 15 мин работы на холостом году, 15 мин перерыв (отмокание), затем работа на 3000-4500 об/мин до выработки мерного количества жидкости. В учебных целях достаточно только освоения технологий подсоединения разъемов, запуска двигателя и установки по сканеру требуемой величины холостых и повышенных оборотов коленчатого вала.
Система управления впрыском
К числураспространенных неисправностей относятся сбои в работе датчиков и исполнительных механизмов, обрывы контактных элементов в датчиках и проводке.
Для диагностирования электронной системы управления впрыском в штатный диагностический разъем (в учебных целях он выведен на пульт управления моторной установки) подключается ноутбук или персональный компьютер. Стандартное программное обеспечение позволяет считывать и отображать на экране до семи диагностических параметров, как в дискретном виде, так и в динамике, получать сведения об ошибках, зафиксированных электронным блоком управления, содержании его паспорта и пр.
При обучении приемам обслуживания этой системы используются 2 методики.
Обзорно-учебная для инженерного персоналапри его квалификационной переподготовке и для студентов. Проводится контроль и анализ работы двигателя при создании искусственных неисправностей датчиков массового расхода воздуха, положения дроссельной заслонки и положения распределительного вала. Изучаются приемы проверки работоспособности этих датчиков и их замены.
Производственная методика для диагностов предприятийтранспорта и сервиса. Проводится контроль и изучение (запоминание) особенностей работы двигателя при поочередном искусственном создании неисправностей датчиков и исполнительных механизмов. Практически осваиваются приемы контроля и устранения неисправностей, замены отдельных элементов системы.
Влияние некоторых отказов демонстрируется по изменению основных эксплутационных характеристик двигателя: расходу топлива и крутящему моменту.
Отдельным этапом обучения является проверка работы некоторых датчиков на разных режимах. Наиболее часто данный подход применяется для датчика положения дроссельной заслонки как весьма распространенного отказа системы управления впрыском некоторых автомобилей. Датчик представляет собой потенциометр, соединенный с осью дроссельной заслонки. На него подается базовое напряжение 5 В. При последовательном открытии дроссельной заслонки выходное напряжение меняется от 0,3 до 4,5 В. При помощи специального прибора (прибора выходных параметров) датчик подключается к осциллографу. На его экране (левая шкала - напряжение, правая -процент открытия дросселя; обе по вертикали) напряжение, снимаемое с датчика при неподвижном положении дросселя, отображается прямом линией.
При исправном датчике при постепенном открытии дроссельной заслонки прямая линия перемещается по экрану вверх от 0,3 до 4,5 В. При этом диагност оценивает не столько величину сигнала в вольтах, сколько его стабильность. Строгой коррекции
напряжение - процент открытия дроссельной заслонки нет. У каждого автомобиля эти связи могут быть свои и могут даже зависеть от положения датчика при его первоначальной установке на двигатель.
Если в датчике образовалась зона неустойчивого контакта, то на осциллограмме появится «дребезг». При обычном диагностировании эта неисправность, как правило, остается незамеченной. Однако в движении автомобиля при открытии дросселя и попадании его датчика на неустойчивый контакт, блок управления начнет выдавать команды по управлению впрыском, не соответствующие истинному положению дроссельной заслонки. При дальнейшей эксплуатации при данном положении дросселя контакт в датчике может исчезнуть полностью. Блок управления переходит на аварийный режим работы. Движение автомобиля будет продолжено, но с характеристиками, далекими от оптимальных.
Аналогичным образом проводится проверка датчиков положения коленчатого вала, распределительного вала, датчиков массового расхода воздуха, детонации. Для ряда других элементов, отслеживающих и управляющих работой системы впрыска, в настоящее время в МАДИ разрабатываются индивидуальные методы контроля.
В условиях реального автосервиса работа датчиков оценивается по косвенным признакам, или,что чаще, датчики в принудительном порядке последовательно заменяются новыми. Неполадки в работе двигателя в итоге будут устранены, но какой ценой?
Изложенные подходы явились основой для разработки методики тренировочных режимов. Необходимость в этом возникла из-за того, что зачастую новый датчик может или оказаться неработающим, или выходит из строя на начальной стадии эксплуатации. В условиях реального обслуживания автомобилей последующее устранение рекламационных претензий по своей трудоемкости многократно превышает затраты на тестирование и выбраковку этих комплектующих деталей перед передачей их в зону ремонта.
А судьи кто?
В соответствии со стандартом Евро-2 все бензиновые двигатели должны быть оснащены современными топливными системами (читай - с электронным управлением впрыском), обеспечивающими снижение вредных выбросов в окружающую среду. Эра карбюраторщика с ручным насосом для продувки топливопроводов и жиклеров отходит в прошлое.
Конечно, освоение представленных технологий обслуживания связано с определенными трудностями. И финансовые не являются основными. Требуется хорошее методическое и инструментальное сопровождение, требуются грамотные наставники. Все это может быть только в специальных учебно-профессиональных центрах. Другие способы обучения хорошего диагноста не создадут. А раз так, то или автомобили будут затратными в эксплуатации из-за повышенного расхода топлива и повышенной потребности в запасных частях - это на автотранспортных предприятиях с приписным подвижным составом, или клиент уедет к конкуренту, где обслуживание на более качественном уровне, - это на предприятиях автомобильного сервиса.