Павел

Компьютерная диагностика своими руками. Неисправности топливной системы бензиновых автомобилей

24.06.2021, Просмотров: 1183
Приветствую, вас уважаемые читатели и тех, кто забрёл на мой блог случайно! В этом выпуске нам предстоит с вами разобрать все возможные неисправности топливной системы современных автомобилей. А для начала я расскажу что вообще из себя представляет топливная система и как она работает. Поехали!
 
Чтобы было легче уловить смысл, я представлю вам самую простейшую топливную систему, которая относится к бензиновым двигателям с распределённым впрыском топлива. Забегу немного вперёд: кто не знает, первая система впрыска именуется как моновпрыск, то есть стоит одна топливная форсунка, которая впрыскивает топливо во впускной коллектор, что равносильно карбюраторной системе питания, только вместо механической системы (карбюратора) используется электронная — форсунка. Следующее поколение это распределённый впрыск, где в каждом окне ГБЦ перед впускным клапаном стоит форсунка. И последнее, это непосредственный впрыск, когда форсунка подаёт топливо непосредственно в камеру сгорания. Итак, система с распределённым впрыском. В неё входит топливный бак (1), в баке установлена насосная станция (2) с топливным насосом (3), фильтром тонкой очистки (4) и датчиком уровня топлива (5). Далее идёт магистраль с фильтром грубой очистки (6), которая соединена с топливной рампой (7) и регулятором давления (8), а рампа уже соединена с форсунками (9).

Фильтр тонкой очистки представляет собой тонкую сеточку, соединённой напрямую с бензонасосом. При включении зажигания, на него в короткий промежуток времени подаётся питание и бензонасос начинает нагнетать давление в топливную рампу через фильтр грубой очистки. Регулятор давления поддерживает постоянное давление в рампе, которое требуется заводом-изготовителем, конкретно для данного двигателя. После запуска автомобиля, бензонасос постоянно работает, чтобы в рампу осуществлялась непрерывная подача топлива. А блок управления двигателем, основываясь на показаниях датчиков, подаёт на форсунку импульс определённой длины, чтобы последняя открылась и благодаря наличию в рампе рабочего давления, в мотор подаётся порция топлива.
 
В системах с непосредственным впрыском, топливная система делится на магистраль низкого и высокого давления. В магистраль низкого давления входит бак (1), топливная станция (2) и фильтр тонкой (3) и грубой очистки (4). А магистраль высокого давления состоит из топливного насоса высокого давления (ТНВД) (5) с датчиком давления топлива (6), магистрали высокого давления, топливной рампы (7) и форсунок (8).

Как видите, в целом система идентичная предыдущей, но в неё добавлен ТНВД, усиленные магистрали и другие форсунки, так как для непосредственного впрыска требуется очень высокое давление. В результате достигается и повышенная мощность и полноценность сгорания топливно-воздушной смеси. Потому моторы с непосредственным впрыском по звуку работают как дизели. Теперь система не нуждается в регуляторе давления, так как его роль играет ТНВД. Системе требуется лишь датчик давления, установленный на самом ТНВД, через который блок управления отслеживает давление.
 
Помните, я выше говорил, что блок управления двигателем подаёт управляющий импульс на форсунку определённой длины. Как ЭБУ понимает импульс какой длины нужно подавать на форсунки? Работа ЭБУ основана на специальных технических картах, в которых определённая величина импульса равна определённой порции топлива, которое подаст полностью исправная, незагрязнённая форсунка при полностью исправной топливной системе. Также, при дозировке топлива, блок управления двигателем учитывает показания с датчиков расходомера воздуха (или давления во впускном коллекторе), датчика кислорода (первый лямбда-зонд), датчиков фаз (положения коленвала и распредвала) и даже датчика температуры двигателя. 
 
Как это всё уложить в голове? Давайте разбираться. Представьте упрощённую схему двигателя, с расходомером, потенциометром (датчиком) дроссельной заслонки, датчиком кислорода и форсункой.

Мы знаем, что для того, чтобы горючая смесь полноценно сгорала, требуется правильное соотношение бензина с воздухом, которое составляет 14,7/1. Так как в разный момент времени и на разных режимах работы, в двигатель поступает разное количество воздуха, система использует показания ДМРВ, для оценки количества воздуха, поступившее в двигатель. Узнав это количество, блок управления рассчитывает количество топлива, которое нужно впрыснуть. Смесь сгорает и образовавшиеся выхлопные газы попадают в выпускной тракт, где они проходят очистку в катализаторе. Перед катализатором установлен датчик кислорода, благодаря которому ЭБУ может проверять, насколько правильно была подготовлена смесь. Приведу пример. Расходомер показал, что в данный момент, в двигатель поступает, примерно 2 г/сек. Блок управления посчитал, что при таком количестве воздуха, нужно впрыснуть 3,5 мг топлива. Он подал управляющий импульс заданной длины на форсунку, топливо смешалось с воздухом и сгорело в цилиндре. Далее отработанные газы попали на выхлоп, а датчик кислорода определил, что состав смеси соответствует стехиометрическому, то есть коэффициент лямбда равен 1. В конкретной ситуации всё получилось, как задумывалось, и коэффициент топливной коррекции будет равен 0.
Что касается датчика температуры, то от него зависит «холодный» и «горячий» запуск двигателя. Так как мотор холодный, для запуска требуется богатая смесь, а для пуска уже «горячего» двигателя — бедная. Когда мотор полностью прогрет, блок управления специально беднит смесь и таким образом достигается экономия топлива, но в случае, если датчик будет неисправный, и например, при «холодном» пуске будет показывать +90 градусов, ЭБУ подаст бедную смесь, и двигатель не запустится. Если этого не знать, то при таких симптомах, можно, как говорится и голову сломать.
 
Думаю у нас с вами получилось понять устройство и принцип работы топливной системы, теперь давайте разберём неисправности. Хочу отметить, что коды неисправностей, связанные с топливной системой, я буду разбирать не все, так как их достаточно много, поэтому разберём самые часто встречающиеся. Также в зависимости от вашего сканера перевод кода ошибки может отличаться от моего и в зависимости от функционала блоков управления вашего автомобиля, некоторые коды система может не записывать, так как их конкретно ваша система не может отслеживать. Имейте это ввиду. Перед работой считайте сканером ошибки. Нас интересует блок управления двигателем, так как неисправности по топливу записываются именно в нём.
 
Первый и самый ненавистный всеми код — это Р0171 (слишком бедная смесь) и  Р0172 (слишком богатая смесь). Обе ошибки имеют отношение к системе смесеобразования, о которой я говорил выше: расходомер, датчик кислорода, стехиометрия, помните?  Также они могут дублироваться вместе с ошибками по лямбда-регулированию: Р0131 (низкий уровень сигнала — переобогащение), Р0132 (высокий уровень сигнала — переобеднение) и общий код Р0133 (медленный отклик датчика — переобогащение/переобеднение).
 
Так вот, если взять во внимание ошибку по бедной смеси Р0171, то это значит, что первый лямбда-зонд увидел в отработавших газах количество кислорода, выходящее за пределы стехиометрии, то есть сгорело слишком мало топлива. Почему так происходит? Одна из причин это присутствие в системе подсоса воздуха. Давайте вернёмся к нашей схеме лямбда-регулирования. Предположим, что у нас есть подсос воздуха. Разберёмся, почему он вообще поступает во впускной тракт. Всё дело в давлении. Для более простого понимания принципа работы, я буду использовать абсолютную шкалу давления, где полный вакуум (разряжение) — это ноль, а наше атмосферное давление равно 1. Итак, до дроссельной заслонки мы имеем атмосферное давление, равное 1 бар. Так как заслонка практически полностью закрыта, а за ней двигатель постоянно «всасывает» воздух, давление за дроссельной заслонкой на холостом ходу, около 0,3 бара.

Так как до заслонки мы имеем атмосферное давление в 1 бар, а во впускном коллекторе 0,3 бара, у нас получается разница давления в 0,7 бар, которое и заставляет «лишний» воздух с места подсоса двигаться во впускной коллектор. Воздух, поступивший в двигатель через «подсос», оказался не посчитанным расходомером воздуха (ДМРВ), то есть только часть воздуха прошла через расходомер и попала в двигатель, а другая часть прошла мимо. Таким образом, расходомер увидел уже не 2 г/сек, а например 1,6 г/сек. ЭБУ не знает о наличии подсоса и увидев 1,6 г/сек, он впрыснет топлива уже не 3,5 мг, а 3 мг. Такая смесь сгорит, попадёт на выхлоп, датчик кислорода увидит смесь не стехиометрического состава, а обеднённую — лямбда будет равняться 1,05. Блок управления увидит, что смесь обеднённая, и будет её корректировать, в результате чего топливные коррекции начнут расти. И по конкретному примеру, вместо 0%, мы будем видеть 7-8%. Данная цифра напрямую зависит от величины «подсоса». Но почему на холостом ходу подсос воздуха оказывает сильное влияние на работу двигателя, а под нагрузкой, при высоких оборотах наоборот? Причина кроется также, в давлении. На холостом ходу, дроссельная заслонка приоткрыта и через эту щель воздух поступает в двигатель. Регулируя зазор заслонки, блок управления управляет количеством оборотов на холостом ходу. Из-за малой щели заслонки, воздуху тяжело через неё проходить и гораздо легче пройти через место подсоса. Даже если «подсос» будет идти через небольшое сечение, будь то трещина или снятый шланг, воздуху всё равно будет легче идти через отверстие подсоса. А само соотношение того воздуха, который поступил через расходомер и того воздуха, который попал в двигатель через не герметичность, весьма значительно. Таким образом, на холостом ходу даже небольшой подсос воздуха через маленькое сечение, оказывает значительное влияние на состав смеси. А когда двигатель работает под нагрузкой, особенно в режиме полной нагрузки, то дроссельная заслонка открыта полностью или почти полностью, то есть на значительный угол. Воздействие подсоса теперь полностью меняется. Так как заслонка открыта, давление во впускном тракте и задроссельном пространстве сильно растёт и практически равно атмосферному и с учётом «потерь» на подсос, составляет 0,9 бар. Так как разница давлений уже равняется не 0,7 бар, а 0,1 бар, поток неучтённого воздуха сильно сокращается, ведь заслонка открыта и воздуху намного легче проходить через расходомер, чем через небольшой подсос. Соотношение воздуха через расходомер и через подсос ничтожно, поэтому при наличии даже значительного подсоса, топливные коррекции будут стремиться к нулю на высоких оборотах.

Но это была одна из причин. При помощи сканера, в блоке управления двигателем проверьте параметры в реальном времени. Оцените на холостом ходу показания с расходомера воздуха, величину управляющих импульсов на форсунки (если есть такая возможность) и показания датчика температуры двигателя. Для расходомера воздуха, на холостых оборотах, нормой считается в среднем 2-3 г/сек. Опять же, для некоторых двигателей, этот показатель может быть разным и если у вас система «MAP», а не «MAF», то расходомером воздуха выступает датчик абсолютного давления во впускном коллекторе. Для такой системы норма 50-60 кПа (400-500 мм рт.ст.). Отличия и принцип работы систем «MAP» и «MAF» я расскажу в другом выпуске. При несоответствии показаний расходомеров, возможна их излишняя загрязнённость, неисправность самого расходомера или его проводки.
 
Что касается импульса на форсунки, то для холостого хода, величина 324 мксек равна 3,5 мг топлива. После нехитрых вычислений, можно установить, что импульс 624 мксек равен 0,5 мг топлива. Форсунки я советую проверять в самую последнюю очередь. Переходим к топливным коррекциям — их всего две: краткосрочная (коррекция в реальном времени) и долгосрочная (за длительный отрезок времени). У каждой из них, диапазон показателей варьируется от 0 до 25% (иногда показатели могут достигать и 27-28%) и при этом показатель может быть со знаком «+», либо со знаком «-». Если показатель просто отображается как, например «10%» без знака перед числом, значит это показатель со знаком «+», а минус («-») при отрицательной коррекции будет отображаться во всех типах ЭБУ. Топливная коррекция это процесс обогащения или обеднения горючей смеси, для обеспечения ровной работы двигателя. Обогащение или обеднение, происходит изменением величины импульсов, которые ЭБУ посылает на форсунки. И соответственно обогащение будет отображаться со знаком «плюс» или просто числом, а обеднение со знаком «минус».  Однако топливные коррекции вступают в силу не сразу, а с того момента, как прогреется первый датчик кислорода (лямбда-зонд). Потому коррекции проверяются только на прогретом моторе. Принцип работы системы таков, что ЭБУ берёт показания с датчика массового расхода воздуха или датчика давления во впускном коллекторе, тем самым понимая сколько в коллектор зашло воздуха и по стехиометрической таблице, рассчитывает сколько нужно топлива для полного сгорания смеси, посылая соответствующие импульсы на форсунки нужной величины. После прогрева лямбда-зонда, ЭБУ считывает с него показания, чтобы понимать насколько качественно сгорела смесь и при надобности, основываясь на этих показаниях, ЭБУ корректирует дальнейшее сгорание: обедняя или обогащая смесь.
 
Как я уже говорил, в среднем, топливные коррекции имеют диапазон 0-25%. Допустимая величина коррекции равна 10%, будь то «+10%» или «-10%». Если же коррекция больше — это уже нехорошо, позже объясню почему. Пускай и допустимый показатель 10%, но по своему опыту могу сказать, что лучший допустимый показатель — это не больше 5%, а в идеале — 0%. В большинстве случаев, причиной повышенной топливной коррекции, является, повторюсь — лишний подсос воздуха. Понять это несложно: показатель коррекции будет только плюсовой. На деле из-за неучтённого ЭБУ воздуха, смесь обедняется и сгорает неполноценно. По датчику кислорода ЭБУ понимает, что смесь сгорела некачественно, поэтому принудительно обогащает смесь, чтобы выровнять этот показатель. Если ваш сканер позволяет вам отследить краткосрочную и долгосрочную коррекцию, то при наличии «подсоса» воздуха, вы увидите положительную коррекцию выше 0% со знаком «плюс». При сильном подсосе воздуха, сначала будет расти показатель краткосрочной коррекции, а когда он достигнет 25% (своего максимума), то начнёт расти показатель долгосрочной коррекции, а краткосрочной будет падать. Такое своего рода «перебегание» показателей коррекции, позволяет ЭБУ ещё больше обогатить смесь. Всё дело в том, что краткосрочная коррекция, которая осуществляет обогащение смеси в реальном времени, при достижении 25% дальше не может это делать. Тогда запускается долгосрочная коррекция, за счёт которой двигатель работает на обогащённой смеси уже постоянно. Таким образом у краткосрочной коррекции показатель падает до нуля и ЭБУ может дополнительно обогатить уже обогащённую смесь до 25%. Как вы уже поняли, если у обоих коррекций по 25%, то это очень печально. Нажмите до упора педаль газа. Двигатель должен хорошо на неё реагировать и бодро набирать обороты. Также обратите внимание на коррекции. При повышении оборотов, коррекции падают до нуля, а если педаль газа отпустить — при наличии подсоса, коррекции снова будут расти.
 
Первым делом, я советую измерить давление топлива. Сначала подсоедините манометр к выходу из насосной станции. Желательно подключать манометр через тройник, то есть в разрыв между бензонасосом и рампой. Включите зажигание и проверьте какое давление выдал бензонасос перед запуском двигателя. Так как автомобили отличаются по многим параметрам, то соответственно и нормы давления будут разные. В общем и целом, для двигателей с распределенным впрыском нормой считается диапазон 2,8-3,2 бара. Прислушайтесь к работе бензонасоса — возможно по звуку работы понять работает он легко или «в натяг». Если забита сеточка тонкой очистки или фильтр грубой очистки, насосу будет тяжело «протолкнуть» топливо и он будет долго работать после включения зажигания и усиленно гудеть. Забитые фильтры чреваты преждевременным выходом из строя насоса! Можете для теста подключиться до и потом после фильтра грубой очистки, чтобы увидеть разницу. Проверьте состояние разъёма насосной станции, так как туда может попадать влага, от чего окисляются контакты или окисляются провода, что в результате влечёт за собой потери питающих напряжений с последующим выходом из строя насоса.

После того, как при включении зажигания насос создал в системе давление, оцените с какой скоростью оно падает. Давление падать будет в любом случае, но достаточно постепенно. Если же это происходит стремительно, значит проблема с обратным клапаном внутри насосной станции.
 
Теперь запустите двигатель и оцените давление на холостом ходу. Затем повысьте педалью газа обороты, оцените давление и дайте на мотор нагрузку — включите передачу и с зажатым тормозом плавно отпускайте сцепление, не давая двигателю заглохнуть, и также оцените давление. Бывает такое, что бензонасос при включении зажигания даёт достаточное давление, а на холостом ходу, на оборотах или только под нагрузкой, может уже не справляться со своей задачей. В случае, если фильтра не забиты, но давление перед пуском или во время работы мотора недостаточное, то подозрение на бензонасос. Но не спешите покупать новый, так как следует проделать ещё один тест. Подключите манометр к топливной рампе. На некоторых автомобилях, в конструкции предусмотрен в рампе отдельный штуцер, специально для диагностики давления в рампе, если такого нет, то подключайтесь в разрыв между магистралью и рампой. Проделайте такую же процедуру: оцените давление при включении зажигания, затем после пуска двигателя на холостом ходу и под нагрузкой. Давление в рампе должно поддерживаться регулятором давления. Если он неисправен, то давления в рампе будет недостаточно для нормальной работы двигателя. Такими тестами, мы с вами можем диагностировать и исключать по отдельности все составляющие топливной системы.
 
И нет, я не забыл про форсунки, к ним мы ещё вернёмся. Второй тест, который желательно сделать, это проверить систему впуска на подсос. Для этого отсоедините впускную гофру от воздушного фильтра и сделаете её герметичной, например заглушив её банкой и стянув хомутом. Подключите дымогенератор в любую удобную точку, к примеру к шланге вентиляции картера, которая идёт во впускную гофру. Заполните систему дымом и осмотрите её на наличие выхода дыма из не плотности соединений и т.п.
 
В виду отсутствия дымогенератора, можно на рабочем двигателе при помощи пассатижей (не кусачек! =) ) поочерёдно пережимать все патрубки и следить за реакцией двигателя. Такой способ не самый надёжный, так как целостность прокладок под впускным коллектором вы не определите, но иногда можно добиться результата. Обратите внимание на абсорбер. Вкратце это система улавливания паров бензина. Шланг вентиляции топливного бака соединён с абсорбером (пластиковый короб, внутри которого находится угольный фильтр). Когда автомобиль стоит на месте, в баке испарения топлива создают давление, которое их направляет через угольный фильтр и затем в атмосферу. Потому стоя рядом с автомобилем вы не чувствуете запаха топлива. Во время пуска двигателя, клапан абсорбера открывается и направляет пары во впускной коллектор на дожиг, тем самым очищая и обновляя свойства угольного фильтра, так как он не может выполнять очистку паров бесконечно. Во время работы мотора, ЭБУ то открывает то закрывает клапан абсорбера открывается, потому открыв капот мы и слышим постоянные щелчки с его стороны. Сам клапан может «залипнуть» или будучи закрытым «пропускать» через себя, создавая лишний подсос воздуха. Проверить клапан можно подав на него напряжение или отследить его работу при помощи сканера (если имеется такая функция).

Думаю, не сложно догадаться, что первый лямбда-зонд будет давать неверные показания при наличии подсоса воздуха и через выпускной коллектор. Согласитесь, ведь если датчик оценивает количество кислорода в отработавших газах, то при негерметичности, например,  прокладки выпускного коллектора, датчик зафиксирует его увеличенное количество. На основании этого блок управления будет корректировать смесеобразование, пытаясь выровнять работу двигателя, и в памяти блока запишется соответствующий код неисправности. Проверяется также при помощи дымогенератора и внимание стоит обращать на область вокруг датчика: место посадки лямбды, прокладка выпускного коллектора и целостность труб до датчика и от датчика до катализатора.
 
Ещё возможной причиной можно считать поврежденный катализатор. Если соты повредились, вылетели через выхлопную трубу и не препятствуют оттоку отработавших газов, проблем не будет (это если у вас не стоит второй датчик кислорода после катализатора). А вот если наоборот, то повышенная их концентрация будет сводить первую лямбду и блок управления с ума, а в последующем и вас.
 
Следующая группа кодов это Р0100-Р0103 (связанная с датчиком массового расхода воздуха — система MAF) и Р0105-Р0108 (датчик абсолютного давления — система MAP). Расшифровывать каждый нет смысла, так как отклонения показаний этих датчиков происходят в результате загрязнения чувствительного элемента, повреждения проводки или неисправности самого датчика. Принцип работы расходомеров бывает разный, одни оценивают объём воздуха, через изменение сопротивления нагретого резистора чувствительного элемента, который охлаждается входящим потоком, другие могут работать по результатам показания потенциометра заслонки внутри датчика, то есть по величине открытия заслонки входящим потоком воздуха, ЭБУ вычисляет объём. Это достаточно большой материал, требующий рассмотрения в отдельной статье.
 
Наконец мы добрались до наших форсунок. Я не зря сказал, что проверять их нужно в самую последнюю очередь, ведь в них проблемы бывают очень редко это раз, а также на какой-то машине к ним добраться просто, а на какой-то наоборот — это два. Если уж мы пришли к заключению, что всё дело в форсунках, то снимаем топливную рампу с форсунками и устанавливаем её форсунками вверх, полностью подключённой к топливной системе и электронике. Отключите управляющий разъём модуля зажигания или каждой катушки по отдельности и прокрутите мотор стартером. Эту процедуру желательно делать с помощником, чтобы он крутил мотор, а вы смотрели за тем как распыляют форсунки. Либо можно на крайний случай установить немного сбоку камеру и снять видео.

Визуально по облаку распыла можно оценить какая из форсунок плохо льёт или наоборот переливает. Но мы с вами должны понимать, что всё это лишь визуальный осмотр, который не поможет 100% диагностировать проблему, и потому не всегда работает. Правильнее всего, будет отнести их на проверочный стенд, где уже точно будет видна их производительность и заодно их можно прочистить.

Как вариант, можно сделать примитивный стенд и самому. Проверка будет осуществляться также на автомобиле, с подключением рампы к топливу и электронике, но при этом тестируемую форсунку можно поместить над ёмкостью и при помощи самодельного блока питания, подать на неё импульсы разной длины. Думаю, в будущем я всё же сделаю публикацию о том, как самостоятельно собрать такой, скажем, стенд для теста форсунок.
 
Кстати даже простая система ЭБУ может отслеживать наличие некоторых неисправностей, касаемо форсунок. Не трудно догадаться, что это Р0200-Р0212 «Неисправность цепи управления форсункой». Целостность цепи проверить достаточно просто, а вот для импульсов желательно использовать осциллограф, хватит даже самого простого (карманного) за 1300 р. В крайнем случае, на разъём можно подключить лампочку, и по частоте, а также силе освещенности мониторить работу. Снова же, это всё не точная проверка.
 
В более современных системах, блоки управления могут отслеживать и записывать коды неисправностей, указывая на регулятор давления топлива, бензонасос, датчик уровня топлива, утечку топлива и т.п.
 
Пожалуй всё на этом. Согласен, очень обширный материал, местами сложный, однако вооружившись этими знаниями, вам будет легче разобраться с причиной проблемы и скорее её устранить.

Компьютерная диагностика своими руками. Неисправности топливной системы бензиновых автомобилей изображение 1

Комментарии 0

Наверх