|
Конкурс
Продолжается организованный журналом Автомастер и Владимиром Постоловским конкурс на интересные методики диагностики и ремонта автомобилей. Практика показывает – без новых технологий в диагностике и ремонте современных автомобилей уже не обойтись. Электрооборудование автомобиля с каждым годом становится всё сложнее. Такие обстоятельства требуют от диагноста постоянного повышения своей квалификации. "Учиться, учиться и ещё раз учиться!", как говорил великий вождь всех времён и народов.
В этой статье рассмотрены "узкие места" в диагностике автомобиля. В качестве призов за оригинальные методики будут вручены приборы нового поколения USB Autoscope III.
USB Autoscope III
Надеемся, читателей заинтересует возможность самостоятельно испытать свои силы и знания.
Определение ВМТ (или НМТ)
без использования датчика давления в цилиндре.
Существующий метод: по графику давления в цилиндре.
В большинстве мотортестеров ВМТ (Верхняя Мёртвая Точка) определяется по графику давления в цилиндре, получаемому при помощи специальных датчиков давления.
Датчики давления в цилиндре.
Для построения графика зависимости давления в цилиндре от времени применяют датчик давления, который вкручивают на место свечи зажигания; высоковольтный провод данного цилиндра подключают к разряднику.
Установка датчика давления в цилиндр на место свечи зажигания.
1 – Датчик давления в цилиндре.
2 – Датчик синхронизации с моментом зажигания.
3 – Разрядник.
После подключения датчиков двигатель запускают. Пики давления на графике давления в цилиндре соответствуют ВМТ.
График давления в цилиндре. Точки графика
соответствующие ВМТ отмечены как "ВМТ".
Точное значение момента времени, когда поршень находится в ВМТ необходимо для расчетов значений угла опережения зажигания (необходимо при установке начального угла опережения зажигания…), для расчетов углов открытия / закрытия впускных / выпускных клапанов системы газораспределения (необходимо при проверке правильности взаимного положения коленчатого и газораспределительных валов)… Эти методики подробно и неоднократно описаны во многих публикациях и здесь рассматриваться не будут.
Недостатки метода.
-
Основным недостатком метода определения ВМТ по графику давления в цилиндре является то, что цилиндр, в который установлен датчик давления, во время проведения измерений не работает. По этой причине двигатель во время проведения измерений работает в нештатном режиме, отличающемся от режима работы без установленного датчика давления. Как следствие, точность измерения может снизиться.
-
Вторым недостатком метода является то, что неравномерность вращения коленчатого вала никак не учитывается, из-за чего точность измерения угла поворота коленчатого вала по графику давления в цилиндре с отдалением от ВМТ снижается. Так же погрешность измерения угла поворота коленчатого вала зависит и от частоты вращения коленчатого вала – чем частота вращения ниже, тем точность погрешность выше.
-
Ещё одним существенным недостатком метода является вероятность возникновения калильного зажигания в цилиндре с установленным датчиком давления, что может привести к повреждению датчика.
-
Ограниченное время теста, обусловленное интенсивным нагреванием датчика во время работы двигателя – так же является недостатком этого метода.
-
Из-за особенностей конструкции двигателя, на многих двигателях установка датчика давления на место свечи зажигания может быть сильно затруднена, а на некоторых – невозможна.
Задача.
Найти метод определения ВМТ (или НМТ) другим способом.
Возможные пути решения задачи:
-
определение ВМТ (или НМТ) по графику пульсаций разрежения во впускном коллекторе;
-
определение ВМТ (или НМТ) по графику пульсаций давления в картере двигателя;
-
определение ВМТ (или НМТ) по графику пульсаций давления в выпускном тракте;
-
определение ВМТ (или НМТ) по комбинации из двух или трёх перечисленных в п. 1…3 графиков…
Определение степени загрязнения (закоксованности) топливных форсунок без их снятия с двигателя.
Практика показала, что в среднем через каждые 50…60 тыс. км пробега автомобиля топливные форсунки загрязняются настолько, что возникает необходимость в их очистке. Это случается иногда раньше, а иногда позже. Но самое интересное здесь то, что надёжных методик определения степени загрязнённости топливных форсунок без их снятия с двигателя не существует. Косвенно о состоянии форсунок можно судить по значениям коэффициентов адаптации / коррекции топливовоподачи, отображаемым при помощи сканеров. Но этот метод далеко не точен, так как изменение значений коэффициентов адаптации / коррекции топливовоподачи может иметь и другие причины.
Задача.
Найти метод достоверного определения степени загрязнения топливных форсунок (для дизельных форсунок в том числе) без их снятия с двигателя.
Возможные пути решения задачи.
-
По графику тока сигнала управления форсункой.
При помощи USB Autoscope на экран компьютера можно выводить осциллограммы напряжения сигналов, в том числе и сигнал управления форсунками. Воспользовавшись преобразователем тока в напряжение, на экран осциллографа можно вывести график тока протекающего через обмотку форсунки.
Осциллограммы напряжения сигнала управления форсункой (график красного цвета) и график тока протекающего при этом через обмотку форсунки (график оранжевого цвета).
1 – Начало подачи управляющего напряжения на обмотку форсунки.
2 – Момент открытия клапана форсунки.
3 – Конец подачи управляющего напряжения на обмотку форсунки.
4 – Момент закрытия клапана форсунки.
A – Продолжительность действия управляющего импульса напряжения на обмотку форсунки.
B – Продолжительность открытого состояния клапана форсунки.
При сравнении полученных осциллограмм напряжения и тока управления форсункой видно, что продолжительность действия управляющего импульса напряжения на обмотку форсунки и продолжительность открытого состояния клапана форсунки заметно отличаются, так как моменты открытия и закрытия клапана форсунки запаздывают относительно моментов начала и конца подачи управляющего напряжения на обмотку форсунки.
Предположительно, путём сравнения графиков тока протекающего через обмотки форсунок одного и того же двигателя можно выявить загрязнённые форсунки без их снятия с двигателя.
Попутно, по отсутствию на графиках характерных точек "2" и "4" можно выявить такие топливные форсунки, клапан которых "заклинен".
Таким образом, необходимо разработать преобразователь тока управления форсунками в напряжение и создать методики диагностирования форсунок.
Построить преобразователь тока в напряжение можно на основе, например, одного из линейных бесконтактных датчиков тока с выходом по напряжению – CSLA1CD (±57A), CSLA1CE (±75A).
-
По падению давления в топливной рейке.
Так же для оценки производительности топливных форсунок можно использовать эффект падения давления в топливной рейке вследствие открытия форсунки при отключенном топливном насосе.
Методика может быть следующей. К топливной рейке подключается высокоточный манометр (предпочтителен вывод графика давления на экран осциллографа, полученный при помощи электронного датчика давления). От топливных форсунок диагностируемого автомобиля отключаются электрические разъёмы, к электрическим разъёмам форсунок подключаются разъёмы от генератора эталонных управляющих импульсов форсункой. На короткое время (до обеспечения срабатывания регулятора давления топлива) включается штатный топливный насос, после чего насос отключается. Далее генератор подаёт на форсунку №1 эталонные управляющие импульсы. Отображаемый при этом на экране осциллографа график давления в топливной рейке фиксируется. То же проделывается с каждой из остальных форсунок, после чего полученные графики давления топлива в топливной рейке сравниваются между собой на основе чего и делается заключение о состоянии топливных форсунок.
Для реализации данного способа оценки производительности топливных форсунок потребуется подобрать преобразователь давления в напряжение (датчик давления) имеющий высокую разрешающую способность и предназначенный для работы с агрессивными жидкими средами. В качестве генератора эталонных управляющих импульсов форсункой можно использовать Injector Reanimator – потребуется только подобрать оптимальные параметры импульсов.
Измерение динамических характеристик автомобиля.
На сегодняшний день актуален вопрос измерения динамических характеристик автомобиля, для сравнения их величин до и после проведения ремонта / тюнинга двигателя.
Существующий метод.
На данный момент полноценно проконтролировать все динамические характеристики двигателя без его снятия с автомобиля возможно только на динамических колёсных стендах.
Задача.
Разработать методику оценки динамических характеристик двигателя на движущемся автомобиле (без применения мощностных стендов).
Возможные пути решения задачи.
Использовать один или несколько датчиков установленных на автомобиль (штатный датчик системы ABS ведомого колеса; сигнал от датчика частоты вращения / положения коленвала; дополнительный датчик ускорения; дополнительный датчик частоты вращения дополнительно устанавливаемый на ведомое колесо диагностируемого автомобиля).
Пример графиков скорости движения автомобиля (график зелёного цвета) и ускорения автомобиля (график синего цвета) построенных на базе сигнала от датчика скорости вращения колеса (штатный датчик системы ABS).
Тестирование проводить при следующих условиях:
-
двигатель диагностируемого автомобиля прогрет до рабочей температуры;
-
на ровном участке дороги продолжительностью не менее
200…300 метров автомобиль плавно трогается с места и на первой передаче педаль акселератора резко нажимается до упора;
-
через секунду после достижения оборотов отсечки (максимальной частоты вращения двигателя) отпустить педаль акселератора, выжать педаль сцепления и плавно затормозить автомобиль до полной его остановки.
На основании полученных от задействованных датчиков сигналов рассчитать следующие характеристики автомобиля (или некоторые из них):
-
зависимость величины ускорения автомобиля от времени;
-
зависимость величины ускорения автомобиля от частоты вращения двигателя;
-
зависимость мощности двигателя от частоты вращения двигателя;
-
зависимость величины вращающего момента от частоты вращения двигателя.
Измерение ионного тока в искровом
промежутке свечи зажигания *
Измерение ионного тока в искровом промежутке свечи зажигания позволяет сделать выводы о качестве сгорания топливовоздушной смеси, о правильности выбранного значения угла опережения зажигания и
о правильности выбора калильного числа свечей зажигания.
Графики давления в цилиндре с поджигом топливовоздушной смеси (вверху) и соответствующие им графики ионного тока (внизу) *.
1 – Нормальное сгорание.
2 – Позднее зажигание.
3 – Раннее зажигание.
a – Оптимальный момент зажигания.
b – Верхняя мёртвая точка.
Принцип измерения основан на следующем эффекте. После прекращения горения искры зажигания зазор между электродами свечи зажигания по-прежнему остаётся ионизированным до тех пор, пока продолжает гореть топливовоздушная смесь. Электрическая цепь образованная источником напряжения, свечёй зажигания и устройством контроля тока замыкается.
Таким образом, ионизирующий эффект пламени позволяет оценить развитие процесса сгорания топливовоздушной смеси посредством измерения электропроводимости искрового промежутка свечи зажигания.
Задача.
Разработать устройство преобразования величины ионного тока в искровом промежутке свечи зажигания в напряжение для отображения полученного сигнала на экране осциллографа. Структурная схема такого преобразователя приведена ниже *.
Структурная схема преобразователя величины ионного
тока в искровом промежутке свечи зажигания в напряжение *.
1 – К катушке зажигания (или распределителю зажигания).
2 – Адаптер для измерения ионного тока.
2a – Высоковольтный диод.
3 – Электроды свечи зажигания.
4 – Преобразователь ионного тока в напряжение.
5 – Осциллограф.
Возможные пути решения задачи.
-
Встроить преобразователь величины ионного тока в напряжение в индивидуальную катушку зажигания.
-
Разработать устройство, подключаемое как вставка между свечёй зажигания и колпаком высоковольтного провода, преобразовывающее величину ионного тока в напряжение.
Примечание: технология измерения ионного тока ранее применялась только некоторыми авто-производителями на этапе конструирования двигателя для подбора оптимальных свечей зажигания и оптимальных углов опережения зажигания. В последнее время, на некоторые двигатели серийно выпускаемых автомобилей (например, BMW M5 с двигателем 5.0 V10 мощностью 373 кВт / 507 л. с.; некоторые двигатели SAAB) штатно устанавливается устройство измерения ионного тока, данные от которого поступают на блок управления двигателем для коррекции текущего режима работы двигателя.
|
|
|
