Про "Тойоту"

Когда у владельца этого автомобиля загрохотал двигатель, он решил продать автомобиль, как говорят, задешево. А как иначе? Ну кто купит за нормальные деньги машину, двигатель которой работает с явным стуком?

Да и двигатель-то какой! Была бы это Лада, заехал бы в первый же гараж и откапиталил мотор. Ну, во всяком случае, если и не откапиталил, то хоть выявил и устранил причину. А здесь – Toyota Corolla, не самый простой автомобильчик, пусть даже 2003 года выпуска.  Да и двигатель для тех лет тоже не самый простой: 3ZZ-FE, оснащенный системой изменяемых фаз газораспределения на впускном валу.

На автомобилях Toyota эта система традиционно называется VVTi, что означает Variable Valve Timing Intelligent, или «микропроцессорная система изменяемых фаз газораспределения».

Ладно, попытка – не пытка, и владелец все-таки заехал на СТО. Чем черт не шутит, может быть, не все так плохо?

Здесь мы немного отвлечемся. Что может быть лучше мастера-диагноста? Только связка диагност плюс моторист. В этой ситуации один замечательно доплняет другого: провели диагностику - тут же разобрали и отремонтировали двигатель. Дело было в городе Рубцовске, что в Алтайском крае, а попал автомобиль к нашему коллеге Александру Цоппе и его напарнику-мотористу. Надо сказать, владельцу "Тойоты" очень повезло.

Ну что ж, посмотрим. Точнее, послушаем. Да, гремит, и здорово так гремит! И звук явно идет со стороны механизма газораспределения. Поэтому самым разумным будет выполнить замечательный тест Css Андрея Шульгина. Он создан в основном для сравнения эффективности работы цилиндров, но при этом содержит замечательный инструмент: анализ поведения сигнала во времени. Именно этим инструментом мы и обработаем сигнал датчика положения распределительного вала (ДПРВ) и посмотрим, как он соотносится по времени с сигналом основного синхронизирующего датчика – датчика положения коленчатого вала (ДПКВ).

Выполняем тест и смотрим, что у нас получилось. Красная осциллограмма – это сигнал ДПКВ, синяя – ДПРВ, желтая, традиционно – моменты синхронизации, то бишь искрообразования. Все бы ничего, но что это за артефакты на осциллограмме датчика распределительного вала, отмеченные красными стрелками? (Иллюстрации кликабельны)

 Что-то не то. Подобные искажения не могут возникать сами по себе, для этого нужна веская причина. А такой причиной может быть только… что? Да, такой причиной может быть только «болтанка» распределительного вала. Рассмотрим осциллограмму дальше. Вот еще один участок:

 Жесть, просто жесть! Это первая фраза, которая крутится на языке. Что это вообще такое? Сигнал датчика распредвала совершенно не похож на то, что мы привыкли видеть на таких же исправных двигателях. Судя по форме сигнала, рывки распредвала такие, что уже практически все ясно: причину дефекта нужно искать где-то в механизме газораспределения, и вероятнее всего, в муфте VVTi.

Запускаем выполнение теста Css, задав для построения вкладки «Фаза» второй канал, содержащий сигнал ДПРВ. Прежде всего немного вспомним, что это за вкладка. Она строится следующим образом: записанный сигнал как-бы прорисовывается полосами сверху вниз и слева направо, подобно тому, как формировался растр в старых телевизорах. Иначе говоря, берется один рабочий цикл, рисуется линия сверху вниз, яркость линии соответствует уровню сигнала. Далее берется следующий цикл, опять прорисовывается линия сверху вниз и так далее.

Наша задача в этом случае – увидеть, каким образом смещается интересующий нас импульс и смещается ли он вообще. А может быть, периодически пропадает? Процесс идет сверху вниз, поэтому смещение сигнала в более раннюю сторону – это смещение вверх, и наоборот, если сигнал сместился по времени в позднюю сторону, он опустится вниз.

Итак, обрабатываем сигналы ДПКВ и ДПРВ скриптом. И видим жутковатую картину.

Во-первых, при росте частоты вращения момент открытия впускных клапанов должен смещаться в раннюю сторону. Это делается для того, чтобы увеличить перекрытие клапанов, необходимое для более качественного наполнения цилиндров на высоких оборотах. Но судя по вкладке «Фаза», вал смещается не в сторону более раннего, а наоборот, в сторону более позднего открытия клапанов:

 Это означает, что муфта VVTi неисправна. А во-вторых, если еще растянуть изображение по горизонтали, то заметно, что при росте оборотов возникает сильная угловая вибрация распредвала:

 Ну, в общем-то все, нужно разбирать двигатель. Как это было и к чему привело – посмотрите в коротком видео:

 

Муфту сняли и разобрали. Вот что предстало нашему взору. Один лепесток внутреннего ротора сломан, еще в двух - трещины:

Конечно, муфту VVTi только менять. Но прежде попробуем подумать, что именно могло привести к подобному дефекту. В исходном состоянии, когда двигатель не работает и давления масла нет, муфта неподвижна. Она зафиксирована от проворачивания специальным стопорным штифтом. После запуска двигателя штифт смещается давлением масла, а муфта обретает подвижность.

На фото видно, что излом муфты случился именно по стопорному штифту, иначе говоря, он не смещался, а удерживал муфту в заблокированном состоянии. Попробуем подтвердить или опровергнуть нашу догадку.

Установив привезенную владельцем муфту, вновь запускаем двигатель и выполняем то же самое измерение.

 Ну наконец-то видим на этом двигателе хоть что-то похожее на правду. Импульсы ДПКВ и ДПРВ имеют прямо-таки эталонный вид. Кстати, сравните импульсы ДПРВ с теми, которые были получены нами в самом начале. Опять обращаем внимание на вкладку «Фаза» и видим, что при изменении частоты вращения распределительный вал попросту стоит на месте:

Это тоже повод немного подумать. Муфта VVTi изменяет положение распределительного вала под влиянием создаваемого двигателем давления масла. Поток масла в полости муфты направляет так называемый Oil Control Valve, он же OCV. Перевести это можно как "клапан управления потоком масла". В свою очередь, положение клапана зависит от широтно-импульсно-модулированного (ШИМ) сигнала, поступающего с блока управления двигателем. 

Демонтировать клапан с двигателя и убедиться в его исправности и подвижности штока просто. Для этого достаточно кратковременно подать на его обмотку напряжение аккумулятора и визуально проконтролировать движение штока:

Чтобы окончательно расставить точки над i и не попасть впросак, снимем осциллограмму управляющих импульсов и заодно тока, протекающего через OCV, при помощи токовых клещей CTi-M. Вот что получилось:

 

Анализ несложен. В момент начала роста оборотов коленчатого вала коэффициент заполнения ШИМ-сигнала явно увеличился. Возрос более чем на один ампер и ток через OCV. А это означает лишь одно: блок управления двигателем исправно подает управляющие импульсы на OCV, ток через клапан также есть, в подвижности штока убедились ранее. Что это означает?

А это означает, что муфта VVTi все-таки не выходит из заблокированного состояния. Причина чаще всего в сниженном из-за износа двигателя давлении масла: его попросту недостаточно для смещения стопорного штифта и приведения муфты в рабочее состояние. Сообщили об этом владельцу. Ответ был предсказуемым: черт с ней, лишь бы не гремела.

Как говорится, хозяин-барин…