Применение осциллографа в автомобильной диагностике Часть 3

Применение осциллографа в автомобильной диагностике.

Часть 3 : Использование осциллографа для диагностики дизельных двигателей.

В этой части мы рассмотрим, какие возможности дает осциллограф (мотортестер) при диагностике дизельных двигателей. Основная задача - не научить пользоваться этим прибором и проводить анализ приведённых осциллограмм, ибо это лучше делать при очном обучении под руководством опытного наставника. А дать информацию тем, кто не знает, что такое осциллограф или только планирует его приобретение, какую пользу он может принести при поисках дефектов в современных дизельных автомобилях. А также помочь им выбрать наиболее подходящий для них прибор. Кроме того, цикл этих статей рекомендован к изучению перед началом обучения в Школе Автомобильной диагностики ИнжекторКар.

Продолжение. Начало смотри:

- Часть 1. Осциллограф.

- Часть 2. Мотортестер.

Немного истории

Первые мотортестеры (осциллографы с набором специализированных датчиков) появились ещё в середине прошлого века и предназначались в основном для диагностики систем зажигания. Что  представляли в это время дизельные автомобили? Рядные (реже распределительные) ТНВД без электронного управления и простейшие механические форсунки. Проведение диагностики заключалась только в демонтаже этих элементов и в проверке их на специализированных (тоже полностью механических) стендах. Ремонтом дизельных систем занимался специалист по ремонту топливной аппаратуры, чаще называющийся просто "топливщик". Учитывая полное отсутствие электронных компонентов в топливной аппаратуре, а также не требующейся на дизеле системы зажигания, знаний основ электроники ему не требовалось. И нужды в таком приборе, как осциллограф (не говоря уже про мотортестер), в то время просто не было.

Прошли годы...

Старые механические системы дизельного впрыска уже не могли обеспечивать возросшие требования по экологии. И производители, для повышения точности дозирования топлива и снижения вредных выбросов, были вынуждены применить электронную систему управления. А также постоянно совершенствовать программное обеспечение в появившихся блоках управления (ЭБУ). И на рынке диагностики систем дизельного впрыска сложилась катастрофическая ситуация: старые и опытные топливщики не понимали, как работает электронная начинка обслуживаемой ими техники и термин "осциллограф" для них был чужд и непонятен. А вот молодые и энергичные электронщики, с помощью сканера и мотортестера легко разбирающиеся в любых сложных дефектах бензиновых систем впрыска и зажигания,  не очень хорошо понимали специфику работы дизельной топливной аппаратуры. И такой замечательный прибор, как осциллограф (мотортестер) в дизельной диагностике оказался практически невостребованным...

Попробуем исправить эту ситуацию и коротко рассмотреть методы тестирования дизельных систем,  рассматриваемых во время обучения в Школе Диагностов ИнжекторКар. А также  оборудование, которое используется в работе техцентра, на базе которого она располагается.

С какими дефектами владельцы дизельных автомобилей чаще всего обращаются в сервис?

По статистике нашего техцентра, на долю дизельной топливной аппаратуры приходиться  не более 40% отказов. К ним относятся:

1. Дефекты форсунок Common Rail - подавляющее число отказов.

2. Отказы регуляторов давления (потока) - часто.

3. Дефекты ТНВД - иногда.

Значительно больший процент обращений приходиться на дефекты, связанные:

1. С воздушным трактом:

-неисправности двигателя - иногда

- отложение и загрязнения - постоянно

- неисправности системы EGR - часто

- неисправности турбонаддува - часто

- другие неисправности воздушного тракта

2. С электронной системой управления:

- отказ или неверные показания различных датчиков - часто

- отказы проводки (электротехнические работы) - очень часто

- отказы блоков управления - очень редко

Какие из этих проблем может решить осциллограф, и какой набор датчиков к нему следует приобрести?

Особенностью дизельных двигателей являются трудности при проведении ряда стандартных замеров. Возьмём, например, замер компрессии. На бензиновом моторе проведение этой несложной процедуры доступно даже новичку. На дизеле для подключения компрессиометра необходимо либо демонтировать форсунку, либо свечу накала. Кто хоть раз снимал форсунки (например, 4-ю форсунку на Rexton!) понимает, насколько сложной порой бывает эта процедура. Да и не лучше дела обстоят со свечами накала. Неудачные попытки её выкручивания иногда приводят даже к крупному ремонту двигателя. Такие примеры можно приводить до бесконечности, поэтому сразу приступим к делу - какими приборами и датчиками мы пользуемся во время проведения диагностики дизельных автомобилей.

Токовые клещи

1. Проверка свечей накала.

Подключив токовые клещи к проводу, идущему на свечу и активировав  контроллер, можно измерить ее ток. Зная референсные значения, можно легко найти обрыв свечи или плохой контакт в проводе.

Нагревательный элемент всех свечей делается на основе металлов и имеет положительный температурный коэффициент (PTC). Сопротивление свечи по мере нагрева увеличивается, а ток соответственно падает. По времени падения тока можно легко определить так же время и степень ее нагрева.

Рекомендуемая чувствительность токовых клещей для этого замера: около 5-10 mV\А. Диапазон измеряемых токов - не менее 50-100А.

2. Замер относительной компрессии по току стартера.

Ни для кого не является секретом, что замерить компрессию на дизельном двигателе порой представляет определенную проблему. И тут на помощь приходит осциллограф, укомплектованный токовыми клещами. Любой стартер - это электродвигатель постоянного тока. У них есть характерная особенность: при увеличении нагрузки на вал, их ток потребления растёт. Отключив систему топливоподачи и подключив токовые клещи на стартерный провод (вариант: на любую клемму АКБ) начинаем прокручивать двигатель стартером. При подходе очередного цилиндра к ВМТ на такте сжатия усилие на стартер возрастает - соответственно возрастает его ток. Сравнив изменение тока при прохождении каждым цилиндром своей ВМТ, можно оценить разброс компрессии по всем цилиндрам. Компрессия лучшего цилиндра принимается за 100%, компрессия в остальных - в процентах от лучшего. Метод не в состоянии измерить ее абсолютную величину, но простота проверки позволяет очень быстро определить цилиндр со сниженной компрессией.

Рекомендуемая чувствительность токовых клещей - от 1 до 10 mV/дел, диапазон измеряемых токов - от 600 А.

3. Проверка состояния пьезокристалла в дизельных форсунках с пьезоприводом.

Методы проверки пьезокристаллов по сопротивлению, указанные в соответствующих мануалах, к сожалению, не всегда дают достоверный результат. Более точно оценить его состояние можно с помощью токовых клещей. Этим методом можно определить отслоение токопроводящих площадок, подвижность приводного механизма, а также работоспособность драйвера форсунок.

Рекомендуемая чувствительность токовых клещей - от 10 mV/дел, диапазон измеряемых токов - от 100 А.

Замер тока пьезоэлектрической форсунки позволяет оценить состояние пьезокристалла, а также исправность драйвера в ЭБУ.

4. Проверка импульсов управления на дизельные форсунки с электромагнитным приводом.

В связи с усложнением схемотехники драйверов форсунок в современных блоках управления проверка их выходных импульсов с помощью обычного двух канального осциллографа представляет определённую сложность. Замер токов управления с помощью токовых клещей позволяет без особого труда оценить наличие импульсов управления, исправность проводки и косвенно оценить исправность электрической части электромагнитной форсунки.

Рекомендуемая чувствительность токовых клещей 5 -10 mV/дел, диапазон измеряемых токов - от 100 А.

Датчик пульсаций 1,6 bar

Использование этого датчика на дизельном двигателе ничем не отличается от его использования на своем бензиновом собрате. Но, как говориться, есть некоторые нюансы. Используя этот датчик на протяжении многих лет, были выяснены режимы работы двигателя, где он даёт наилучшие показания. На заведенном двигателе, кроме основного сигнала, он также "ловит" волны, связанные с настройкой впускного коллектора, а также работой системы изменения его геометрии (иногда называемой "вихревые" заслонки). Эта настройка очень важна при проведении тюнинга двигателя и подробно рассматривается на очных курсах нашей школы ИнжекторКар. Для начинающего диагноста анализ этих показаний представляет некоторую сложность, и проведение замеров в этом режиме без должной подготовки не рекомендован. Более информативным в повседневной работе является использование датчика 1,6 bar на прокрутке стартером за дроссельной заслонкой. Но на дизельном двигателе дроссель является элементом системы EGR и алгоритмы его работы в корне отличаются от алгоритмов работы на бензиновом двигателе. Например, на холостом ходу, в отличие от бензинового двигателя, он в большинстве случаев находиться в открытом состоянии и закрывается только в каких-то определённых режимах.

Выход из ситуации: для получения более точных результатов замеров при использовании этого датчика, дроссель на дизеле следует принудительно закрыть. Либо изготовить заглушку с небольшим отверстием, которая будет имитировать закрытый дроссель.

Пьезодатчики

Предназначены для безразборной диагностики элементов топливной аппаратуры любого типа, кроме насос-форсунок. Впервые они появились ещё в 70-х годах прошлого века и позволяли искать дефекты, как в старых механических системах, так и в системах дизельного впрыска с электронным управлением (PE, VE - EDC, VE - MV, VR и других). В те года эти датчики выпускались ведущей на тот момент фирмой SUN. У нас в России они стали выпускаться чуть позднее в г. Самара под торговой маркой ПД-4 и ПД-6.

Принцип работы датчиков прост: при увеличении давления, создаваемого ТНВД, трубка высокого давления, подходящая к форсунке, расширяется. Несмотря на то, что это расширение составляет буквально микроны, пьезокристалл датчика способен уловить даже эти изменения и вывести сигнал на вход осциллографа. Для этого достаточно было прочно зафиксировать датчик на трубке, подходящей к форсунке, завести двигатель и определить: исправность форсунки, ТНВД, наличие подвпрыска и ряд других параметров, характеризующих работу топливной аппаратуры. Но в работе этих датчиков есть один нюанс: они измеряют не само давление, а скорость его изменения (производную). Для получения графика реального давления требуется применение интегрирующего усилителя, иногда называемым "пьезоусилителем". Величину постоянной составляющей любой интегратор отобразить не в состоянии, поэтому анализу подлежат не абсолютные величины давления, а форма графика его нарастания (падения) в нагнетательном тракте по каждому цилиндру.

Датчики ПД-4 и ПД-6 с интегрирующим усилителем.

Показывая прекрасные результаты при тестировании рядных и распределительных ТНВД, а также индивидуальных секций, на системах Common Rail применение этих датчиков осложнилось наличием общей рейки. Датчик, установленный на трубке, подходящей к одной форсунке, неизбежно обнаруживал изменение давления от работы других форсунок. 

Выход из ситуации: на системах Common Rail пьезодатчик следует располагать на общей трубке, идущей от ТНВД. По разности падения давления в общем тракте при поочерёдном открытии форсунок, легко обнаружить дефектную форсунку, по количеству впрыска отличающуюся от остальных.

Оптический датчик

Очень много информации при диагностике дизельного двигателя может дать анализ показаний датчика коленчатого вала (скрипт CCS). На основе его показаний определяется баланс цилиндров, безразборным способом проверяется механизм ГРМ и многое другое. Но, к сожалению, на ряде старых дизельных систем, а также на ряде коммерческой, судовой и другой спецтехнике этот датчик просто отсутствует. И тут на помощь может прийти оптический датчик.

Он представляет собой лазерный указатель (подсветку), фотоприемник и оптическую фокусирующую систему. На шкиве коленчатого (распределительного) вала обычным маркером наносятся риски. На них направляется луч лазера. Отраженный свет, фиксируемый фотоприемником датчика, преобразуется в электрический сигнал, который полностью соответствует сигналу датчика Холла.

Оптический датчик

Оптический датчик очень неплохо считывает метки, нанесенные от руки обычным маркером на шкиве  коленчатого вала.

Подведем итоги

Как мы видим, комплектация мотортестера для поиска дефектов в дизельных автомобилях  отличается от комплектации, применяемой в диагностике бензиновых двигателей. Например, приобретение таких датчиков, как датчик давления в цилиндре или накладных датчиков для проверки систем зажигания для дизельных сервисов просто нецелесообразно. К сожалению, часть производителей мотортестеров не разрешает комплектовать свои приборы так, как нужно потребителю и предлагает только стандартную полную комплектацию. Для сервисов, занимающихся как бензиновыми, так и дизельными автомобилями, такое положение вещей не доставляет особых проблем. Сложнее дело обстоит со специализированными дизельными сервисами и особенно автотранспортными предприятиями (АТП). Но им не стоит отказываться от использования такого прибора, как мотортестер. В связи с труднодоступностью и большими затратами времени на тестирование элементов топливной аппаратуры, а также механической части самого двигателя, на данный момент становятся более популярными методы безразборной диагностики, основанные на программной обработке сигналов как штатных датчиков автомобиля, так и перечисленных выше.

Впрочем, о возможностях программного обеспечения современных мотортестеров мы поговорим уже в следующих частях.

Продолжение следует…

Федор Рязанов

(технический тренер ИнжекторКар)

Написать комментарий