Диагностика двигателей внутреннего сгорания

Возможности анализа сигнала. Возможности по анализу сигнала представляют собой, например, возможность использования измерительных меток (маркеров) - диагност выбирает определенную точку или точки осциллограммы и получает информацию о значении амплитуды сигнала в выбранной точке. Маркеров может быть и несколько - например, задав две точки диагност может получить информацию не только об амплитудах сигнала в этих точках и разнице между ними, но и о продолжительности временного промежутка между точками. Например, с помощью этой возможности можно по осциллограмме напряжения в цепи форсунки определить длительность периода открытого состояния форсунки (длительность впрыска), так как во многих осциллографах штатно режим измерения этого параметра не предусмотрен.

3. Поддержка специальных мотор-тестерных режимов диагностики.

Специальные мотор-тестерные режимы (иногда этот "блок" мотор-тестера еще называют анализатор цилиндров) - это главное, что, как уже говорилось выше, отличает мотор-тестер от автомобильного осциллографа. В частности это тесты:

- Тест "Баланс мощности по цилиндрам";

- Тест "Относительная компрессия";

- Тест "Эффективность цилиндров" ("Неравномерность вращения") - при установившейся работе двигателя прибор анализирует изменение временного промежутка между сигналами зажигания (которое зависит от вклада каждого цилиндра во вращение коленчатого вала);

- Тест "Давление в цилиндре" - в какой-либо из цилиндров вместо свечи вкручивается датчик давления. По снятой осциллограмме пульсаций давления в цилиндре, при наложении на нее сетки нормативных фаз открытия и закрытия клапанов определяется правильность работы газораспределительного механизма;

- Тест "Прокрутка" - двигатель прокручивается стартером, запуск двигателя блокирован. Во время прокрутки определяются обороты, минимальное и среднее напряжение бортсети, стартерный ток (при наличии токовых клещей);

- Тест "Запуск" - производиться запуск двигателя. Во время запуска определяются обороты, минимальное и среднее напряжение бортсети, стартерный ток (при наличии токовых клещей), время запуска;

- Тест "Разгон" - определяется время набора двигателем оборотов с одного значения до другого;

- Тест "Баланс индикаторной мощности" (иногда его называют "Разгон-Выбег") подразделяется на два теста - тест "Составляющая механических потерь баланса индикаторной мощности" и тест "Эффективная составляющая баланса индикаторной мощности". Индикаторная мощность - это мощность, полученная от сгорания топлива в цилиндрах. К сожалению, использовать ее полностью невозможно - так как часть мощности расходуется на преодоление сил трения и пр. Эти потери мощности составляют "механические потери", а то, что осталось, составляет "эффективную мощность". Составляющая механических потерь определяется как отношение мощности механических потерь к индикаторной мощности. Эффективная составляющая определяется как отношение эффективной мощности к индикаторной мощности (фактически это механический КПД (коэффициент полезного действия) двигателя) - для современных автомобильных двигателей, как правило, не превышает 0,70-0,85 (70-85%).

При диагностировании мотор-тестером (без применения мощностного стенда и глубоких ходовых испытаний) эти параметры определяются условно и приближенно через обсчет времени ускорений и замедлений (в микроциклах разгона-выбега) коленчатого вала в районе определенных заданных оборотов;

- Тест "Разрежение во впускном коллекторе". Для получения данных разрежения (давления) во впускном коллекторе к мотор-тестеру подключается специальный датчик давления-разрежения. Первый вариант теста дает возможность просмотреть значение разрежения во впускном коллекторе при работающем двигателе и по его колебаниям сделать вывод о работе клапанов. Но в принципе это можно сделать и без мотор-тестера с помощью существенно более дешевого прибора - вакуумметра.

Однако, использование мотор-тестера или автомобильного осциллографа открывает новые возможности данной методики - можно детально анализировать осциллограмму изменения давления в привязке к отдельным цилиндрам (этот тест проводиться как при запущенном двигателе, так и при прокрутке двигателя стартером). Соответственно, можно судить уже не об общем состоянии системы газораспределения, а о состоянии клапанов конкретных цилиндров.

- Тест "Давление в выпускной системе". Тест проводиться с использованием таких же датчиков, как и предыдущий. Тест помогает выявиться неработающий или плохо работающий цилиндр, а также оценить работу выпускных клапанов на двигателе, имеющим любое количество цилиндров (в этом главное преимущество этого теста перед тестом "Баланс мощности по цилиндрам"). Тест также проводиться как при запущенном двигателе, так и при прокрутке двигателя стартером;

- Тест "Давление картерных газов". Тест проводится с использованием таких же датчиков, как и предыдущие. В процессе выполнения теста отслеживаются пульсации давления картерных газов в привязке к работе (тактам сжатия и рабочего хода) отдельных цилиндров. Чем больше увеличивается давление при работе цилиндра - тем больше газов прорывается из надпоршневого пространства - следовательно, у данного цилиндра хуже состояние поршневых колец и/или стенок поршня;

- Тест "Опережение зажигания" - позволяет построить график зависимости угла опережения зажигания от оборотов двигателя. Тест позволяет оценить работу центробежного и вакуумного регуляторов в классической системе зажигания.

Это далеко не полный перечень тестов, которые могут предложить современные мотор-тестеры диагносту. Однако, конечно же, пока не существует приборов, которые предлагают диагносту выполнение всех перечисленных тестов - но это лишь вопрос времени, так как у всех современных приборов постоянно обновляется программное обеспечение, а список опций пополняется необходимыми датчиками.

Иногда на рынке предлагаются приборы, выполняющие часть из приведенных тестов, но вообще не имеющие функции осциллографа - вряд ли такие приборы можно назвать мотор-тестерами.

4. Справочные функции и экспертные системы.

Справочные функции, выполняемые мотор-тестерами, можно разбить на три части:

1. Справка по использованию самого прибора (какие датчики прибора для чего служат, как включить тот или иной режим, как масштабировать осциллограмму, как сохранить осциллограмму в файл и т.п.) - как правило, содержится в самом программном обеспечении прибора и/или отдельном печатном руководстве - ознакомиться с ним достаточно один раз и позже обращаться к нему редко, при необходимости.

2. Справочная база по устройству и диагностике автомобилей. У мотор-тестеров, выполненных в виде отдельных приборов без привязки к ПК, такая база, как правило, либо отсутствует, либо крайне скудна. У приборов на базе ПК такая база есть практически всегда и входит в комплект поставки. Что она должна содержать:

- фотографии с подсказками мест подключения прибора на различных моделях двигателей;

- основные технические характеристики автомобилей - порядок работы цилиндров, компрессия и пр.;

- эталонные осциллограммы первичной и вторичной цепей зажигания разных типов, эталонные осциллограммы с различных датчиков, эталонные осциллограммы в цепях различных исполнительных устройств;

- электрические схемы.

3. Экспертная система - это специализированное программное обеспечение, позволяющее частично автоматизировать процесс диагностики. В идеале, при работе с экспертной системой диагносту достаточно иметь минимальный уровень знаний и работать только "на подхвате" исполнителем у "умного" компьютера - ввести внешние признаки неисправности, по команде системы последовательно подсоединять указанные датчики в указанные места и в конце процесса анализа системой полученных данных (измерений может быть несколько) заменить неисправный (по мнению системы) компонент (так называемая "ведомая диагностика" - guided fault finding). Прообразы таких систем уже предлагаются с некоторыми моделями мотор-тестеров и сканеров (как правило, это дилерские приборы - например диагностический комплекс VAS для VW-Audi). Куда уйдет технический прогресс через 10-20 лет мы не знаем - нельзя однозначно исключать, что описанное станет реальностью.

На сегодняшнем уровне развития, систем, позволяющих полностью заменить человека на этапе анализа данных и принятия решений, даже при диагностике одной марки (и даже модели) автомобиля, не существует. Поэтому если кто-то Вам предлагает такой чудо-прибор - советуем держаться от таких поставщиков и приборов подальше.

5. Возможность сопряжения с компьютером.

Для мотор-тестеров, выполненных не на базе ПК, такая возможность может существенно расширить функциональную привлекательность и устранить недостатки такого исполнения прибора. Подключение к компьютеру может давать возможность:

- переноса на ПК и просмотра сохраненных в памяти прибора осциллограмм;

- ведения на ПК базы клиентов;

- прямого управления пробором в режиме "он-лайн" с просмотром получаемых осциллограмм на экране ПК;

- обновлять программное обеспечение прибора;

- распечатывать полученные данные;

- прочее.

7. Возможности сопряжения с другими диагностическими приборами.

Даная возможность может существенно расширить функции мотор-тестера за счет более комплексного подхода к диагностике. Полезно взаимодействие мотор-тестера с:

- газоанализатором - в приборах с высокой степенью интеграции, диагност может просматривать данные с газоанализатора непосредственно в программе мотор-тестера, а также данные газоанализатора используются в тесте "Баланс мощности по цилиндрам";

- сканером. Здесь, прежде всего, полезна организация комплексной работы сканера в режиме просмотра текущих параметров и мотор-тестера (точнее его осциллографической части) в режиме просмотра осциллограммы с соответствующих датчиков. Такой режим реализован, например, в приборе Carman Scan VG. После выхода сканера Scandoc реализация такого режима также планируется при работе со связкой приборов MotoDoc-II + Scandoc.

Также взаимодействие между несколькими приборами полезно, если есть возможность подготовки сводного отчета о диагностических операциях (как для диагноста, так и для клиента), включающего данные с нескольких приборов.

8. Удобство работы.

Здесь, кроме упоминавшегося выше размера экрана, можно отметить все эргономические параметры прибора - удобство расположения кнопок управления, удобство интерфейса, удобство датчиков, наличие пульта дистанционного управления и пр.

9. Прочие параметры.

- Возможности по документированию и учету как процесса выполнения всех диагностических операций, так и конечных результатов;

- Качество изготовления прибора, датчиков, кабелей, программного обеспечения;

- Наличие и степень устойчивости встроенной защиты от неправильного подключения и/или неправильного использования ПО;

- Наличие и условия обновлений;

- Необходимость, периодичность и стоимость обслуживания, настройки, калибровки, поверки и пр. прибора;

- Гарантийное и послегарантийное обслуживание.

5. Характеристики мотор-тестера М3-2, особенности конструктивного исполнения и функциональные возможности

Мотортестер М 3-2 - предназначен для измерения параметров и проверки технического состояния 2,3,4,5,6,8-цилиндровых четырехтактных двигателей внутреннего сгорания.

Средство диагностирования двигателей на основе современной микропроцессорной техники. Предназначен для автоматизированного диагностирования бензиновых и дизельных двигателей. Позволяет производить диагностику, поиск неисправностей и регулировку двигателей. Диагностирует системы зажигания: стандартные, безраспределительные, двухискровые, с катушками на свечах, с двумя распределителями. Комплексная диагностика: мощность двигателя и мощность механических потерь, относительная компрессия по цилиндрам, баланс мощности по цилиндрам. Углубленная диагностика с помощью встроенного цифрового осциллографа и мультиметра. Принцип действия основан на микропроцессорной обработке сигналов датчиков, входящих в комплект поставки и устанавливаемых на контролируемом двигателе. Используя легкосплавные датчики и стробоскоп с помощью прибора можно контролировать до 50 параметров работы двигателей. Результаты измерений отображаются на экране жидкокристаллического дисплея высокого разрешения с подсветкой или на экране монитора персонального компьютера. Оснащен выходами на принтер и персональный компьютер. В режиме осциллографа прибор позволяет контролировать характеристики впрыска дизеля, первичного и вторичного напряжения бензинового двигателя, системы инжектора, параметры лямбда-зонда и других датчиков автомобилей. Потребляемая мощность от сети 220 В, 50 Гц, 20 А, Габаритные размеры, мм, не более 200*440*355; Масса, кг, не более 10.

Рисунок 5.1 Комплектность датчиков и устройств для мотортестера: 1 -датчик давления; 2 - стробоскоп; 3 - зажим для подключения к клеммам аккумулятора; 4 - зажим для подключения к выводам катушки зажигания; 5 - датчик тока; 6 - датчик высокого напряжения; 7 - датчик начала отсчета; 8 - диагностическая розетка

В комплект прибора входит системный блок мотортестера, оснащенный жидкокристаллическим монитором для индикации режимов работы и вывода информации, датчик давления впрыска для диагностики дизельных двигателей 1, стробоскоп 2, контактные зажимы для подключения к клеммам аккумулятора 3 и выводам катушки зажигания 4, индуктивные датчики тока 5, высокого напряжения 6 и начала отсчета 7, розетки для соединения с ди-агностическими разъемами автомобилей 8, оснащенных электронным блоком управления (ЭБУ), дистанционный пульт управления (рисунок 5.1).

В таблице 5.1 приведены контролируемые параметры которые определяются мотор-тестером М3-2, а также погрешности их определения.

Таблица 5.1

Контролируемые параметры

6. Разработка технического процесса диагностирования

6.1 Диагностирование электрических систем бензинового двигателя

Электрооборудование автомобиля по назначению делят на несколько систем:

электроснабжения: аккумуляторная батарея, генератор;

пуска: стартер;

зажигания: катушка зажигания, прерыватель-распределитель, регулятор опережения зажигания, центробежный регулятор, вакуумный регулятор, октан-корректор, свечи зажигания, высоковольтные провода;

система освещения, световой сигнализации;

контрольно-измерительные приборы и дополнительное оборудование(кондиционер, система вентиляции воздуха в салоне и т.д.).

Наибольшее относительное число отказов в процессе эксплуатации автомобилей с карбюраторным двигателем приходится на электрическую систему. Для ее диагностирования используют параметры, наименование и необходимые величины которых сведены в таблицу 6.1.

Таблица 6.1

Диагностируемые параметры электрической системы автомобиля

Неисправности в электрической системе автомобиля влияют на многие параметры его работы и являются причиной следующих неисправностей: потеря мощности, повышенный расход топлива, превышение предельно допустимых норм содержания токсичных веществ в выхлопных газах, неравномерная работа двигателя, проблемы с запуском автомобиля, разрядка аккумулятора, неисправность световой, звуковой сигнализации и др.

Порядок проведения диагностирования

1 Подключить все датчики и зажимы, входящие в комплект мотор-тестера, к проводам, клеммам автомобиля (рисунок 6.1).

1.1 Датчик тока установить на провод, идущий от аккумуляторной батареи на «массу», для измерения тока заряда или на любой другой провод для измерения тока в этой цепи.

1.2 Установить датчик начала отсчета (ДНО) на провод, подходящий к свече первого цилиндра возможно ближе к крышке распределителя.

1.3 Датчик высокого напряжения (ДВН) установить на высоковольтный провод, подходящий к центральному выводу катушки зажигания.

1.4 Зажимы 3 "+" (красного цвета) и "--" (черный) подключить соответственно к клеммам "+", "--" аккумуляторной батареи.

1.5 Зажим 4 SW подключить к проводу катушки зажигания, соединенному с замком зажигания, а зажим СВ - к выводу катушки зажигания, соедененному с прирывателем (электронным камутатором).

Рисунок 6.1 Схема подключения датчиков к устройствам бензинового автомобиля

2 Включить мотор-тестер. Выбрать тип двигателя и модель автомобиля из списка, представленного на дисплее мотор-тестера, используя кнопки перемещения маркера «^» «Ў» «<» «>».

3 После выбора диагностируемого автомобиля нажать кнопку «меню» на системном блоке мотор-тестера для отображения основных режимов диагностирования.

4 завести двигатель автомобиля, Прогреть его до рабочей температуры. Нажать кнопку «1» для измерения параметров электропитания двигателя. Экспериментальные данные получить на нескольких режимах работы:

- на холостых оборотах при выключенных потребителях;

- на холостых оборотах при включенных потребителях (фары);

- при частоте вращения коленвала двигателя n=3000 об/мин.

5 Нажать кнопку «2» для включения режима измерения параметров прерывателя.

Для измерения УОЗ с помощью стробоскопа нажать кнопку «» мотор-тестера.

Включить стробоскоп с помощью кнопки на ручке стробоскопа. Удерживая ее в нажатом состоянии, осветить шкив коленчатого вала. Нажимая кнопки «^», «Ў» на задней панели стробоскопа, добиться совмещения меток на шкиве 1 и на картере двигателя 4, что соответствует ветрней мервой точке (ВМТ) поршня первого цилиндра (рисунок 6.2).

После совмещения на экране мотор-тестера высветиться результат измерения УОЗ.

Поочередно нажимая кнопки «1», «2», «3», и «4» получите результаты измерений: время накопления энергии в катушке зажигания ф, угол замкнутого состояния контактов прерывателя (УЗСК), угол опережения зажигания(УОЗ) и напряжение на контактах прерывателя U_пр по цилиндрам.

Рисунок 6.2 Схема определения УОЗ автомобиля

1 - метка на шкиве коленчатого вала; 2 - метка опережения зажигания на 10є; 3 - метка опережения зажигания на 5є; 4 - метка ВМТ первого цилиндра

6 Выйти в меню основных режимов диагностирования, нажимая кнопку «Возврат» на системном блоке мотор-тестера. Нажать кнопку «3» для измерения параметров системы зажигания.

В этом режиме мотор-тестер измеряет:

- первичное напряжение U_Акз, В - амплитуду первичного напряжения в катушке зажигания (кнопка «1»);

- напряжение пробоя U_c - амплитуду вторичного напряжения на свечах зажигания (кнопка «2»);

- напряжение горения U_р - напряжение искрения на свечах зажигания (кнопка «3»);

- длительность горения ф_р - длительность искрения на свечах зажигания (кнопка «4»);

- бесперебойность искрообразования - пропадание искры по цилиндрам за 100 циклов работы двигателя (кнопка «5»).

7 В меня основных режимов нажать кнопку «4» для выбора режима «Регуляторы УОЗ», в котором мотор-тестер контролирует работу центробежного и вакуумного регуляторов.

Следуя командам мотор-тестера, отсоединить трубку от вакуумного регулятора угла опережения зажигания или от карбюратора в любом доступном месте. На мотор-тестере выбрать измерение с помощью стробоскопа.

Включить стробоскоп и осветить им метки на шкиве коленчатого вала и картере двигателя. Нажимая на нем кнопки «^», «Ў», совместить метки друг с другом. После совмещения меток на экране мотор-тестера высветятся результаты измерений.

8 Заглушить автомобиль. Выключить мотор-тестер и снять все датчики.

6.2 Диагностирование электронных систем бензинового двигателя

Первая электронная система управления двигателем (Bosch Motronic) была разработана и установлена на автомобиль BMW 732i в 1978 году. Идея управления состоит в том, что установленный в автомобиле электронный блок управления (ЭБУ) постоянно следит за режимом работы двигателя и подстраивает его параметры так, чтобы в любой момент двигатель работал наилучшим образом. Система функционирует следующим образом: датчики, контролирующие работу различных механизмов автомобиля, посылают в ЭБУ сигнал, который в нем обрабатывается. В зависимости от величины этого сигнала ЭБУ направляет соответствующую управляющую команду на исполнительные устройства. Например, датчик кислорода (л-зонд) зафиксировал повышенное содержание кислорода в отработавших газах (бедная смесь). Он посылает сигнал об этом в ЭБУ. Там сигнал обрабатывается и посылается команда к исполнительным механизмам - форсункам, которые обогащают смесь. Так обеспечивается обратная связь ЭБУ и исполнительных механизмов.

Кроме того, на электронный блок управления возложена функция самодиагностики, которая позволяет следить за состоянием двигателя, коробки передач, подвески, тормозов и пр. и определять возможные неисправности, которые трудно идентифицировать иным образом.

Система самодиагностики постоянно держит под контролем сигналы различных датчиков и исполнительных механизмов системы управления двигателем (СУД). Эти сигналы сравниваются с их контрольными значениями, которые хранятся в памяти бортового компьютера. Если уровень сигнала выходит за допустимые пределы, ЭБУ трактует это как неисправность и заносит в память специальное сообщение. Эти сообщения могут быть вызваны из памяти в виде «кода неисправности» или «ошибки». После извлечения эти коды дают важную информацию для диагностики. Она полезна для указания направления, в котором следует искать неисправность.

Ошибки бывают нескольких видов: однократные, появившиеся один раз, и многократные, зафиксированные более двух раз за два часа эксплуатации автомобиля. Однократные ошибки могут быть случайными.

Если датчик неисправен, система фиксирует это в виде ошибки и переводит работу двигателя в режим ограниченной управляемости (Limp home - «Хромай домой»). Это означает, что СУД начинает руководствоваться не показаниями датчика, а его контрольным значением. Это позволяет поддерживать двигатель в рабочем состоянии для проезда автомобиля в мастерскую.

Порядок проведения диагностирования

1 Подключить розетку 8 из оборудования мотор-тестера к диагностическому разъему автомобиля оснащенного электронным блокам управления автомобилем.

2 Завести автомобиль и прогреть его до рабочей температуры.

3 Включить мотор-тестер. Выбрать тип двигателя и модель автомобиля из списка, предоставленного на дисплее мотор-тестера.

4 Нажать кнопку «Меню» на системном блоке мотор-тестера для отображения меню основных режимов диагностирования.

5 Нажать кнопку «0» для включения режима «сканер кодов».

6 На экране системного блока мотор-тестера отобразиться меню систем электронных блоков управления.

7 Выбрать необходимый тип установленного на данном автомобиле ЭБУ и нажать «Ввод». После тестирования ЭБУ система предлагает выбрать один из режимов диагностирования.

8 Выбрать режим «Многократные ошибки» и нажать «Ввод». На экране отобразятся ошибки, которые проявились более одного раза в течении 2 часов. Информация о таких ошибках храниться в ОЗУ ЭБУ до явного сброса или отключения питания ЭБУ.

9 Возвратиться в меню режимов диагностирования и выбрать режим «Исполнительные механизмы». Он дает возможность управлять некоторыми исполнительными механизмами автомобиля.

10 Находясь в меня исполнительных механизмов, выделить курсором «Корректировка СО». Это позволит корректировать состав выхлопных газов автомобиля.

11 Выключить мотор-тестер и заглушить двигатель автомомбиля.

7. Указания мер безопасности при работе с мотор-тестером

7.1 ВНИМАНИЕ! В стробоскопе имеется источник опасного напряжения 300 B

7.2 КАТЕГОРИЧЕСКИ ЗАПРЕЩАЕТСЯ работа с мотортестером без предварительного заземления.

7.3 При работе с мотортестером должны выполняться общие правила работыс электроустановками. Работа то снятыми крышками прибора показывающего истробоскопа не допускается.

7.4 ЗАПРЕЩАЕТСЯ при включенном мотортестере размыкать и замыкатьразъемные соединения.

7.5 ВНИМАНИЕ! Перед пуском двигателя переключатель передач автомобиля должен быть в нейтральном положении, а автомобиль поставлен на стояночный тормоз. Следить за тем, чтобы все соединительные провода находились в стороне от вентилятора и других вращающихся частей двигателя.

7.6 ЗАПРЕЩАЕТСЯ подключение мотортестера к двигателю с разомкнутой "массой" аккумулятора. ЗАПРЕЩАЕТСЯ размыкать "массу" аккумулятора при подключенном мотортестере.

Список литературы

1. Довгяло В.А. Диагностика двигателей внутреннего сгорания / В.А. Довгяло, В.В. Невзоров, В.В. Макеев. М-во образования Респ. Беларусь, Белорус. Гос. ун-т трансп. Гомель:БелГУТ, 2007. 35 с.

2 Тур., Е.Я. Устройство автомобиля / Е.Я. Тур, К.Б. Серебряков, Л.А. Жолобов. М.: Машиностроение, 1990. 352 с.

3 Техническое обслуживание и ремонт автомобилей / В.М. Власов [и др.]; под общ. Ред. В.М. Власова. 2-е изд., стер. М.: Издательство центр «Академия», 2004. 480 с.

Размещено на Allbest.ru