Альтернативные методики диагностики А. Шульгина. Часть 1

Помимо классических общепризнанных методик диагностики автомобилей, предусматривающих использование широко известных приспособлений и приборов, существуют так называемые альтернативные методики.

Они не подменяют собой классические, а скорее дополняют их. Использование альтернативных методик можно сравнить с применением инструмента: вывернуть шуруп можно отверткой, можно шуруповертом, а можно и обычной дрелью. Применение шуруповерта не подменяет собой использование отвертки, и наоборот. Другое дело, что шуруповерт ускоряет и облегчает процесс, но не всегда и не везде он применим.

То же самое можно сказать и об альтернативных методиках диагностики двигателя. Они в большинстве случаев ускоряют и упрощают работу, но чтобы ими пользоваться, необходимо понять их и научиться применять.

Тесты Андрея Шульгина

Далее речь пойдет о методиках, широко известных как тесты Андрея Шульгина, названные так по имени их автора, диагноста из украинского города Черновцы. Изначально они были созданы как дополнительные модули (скрипты) для мотортестера USB Autoscope, но позже были реализованы и в мотортестере MotoDoc.

Классическая методика диагностики в числе прочего предусматривает:

• проверку компрессии в каждом цилиндре;
• проверку свечей и катушек зажигания;
• тестирование топливных форсунок на стенде;
• контроль правильности установки распределительного вала;
• при необходимости установку УОЗ на холостом ходу и на повышенной частоте вращения;
• измерение противодавление катализатора.

Все эти операции методика Андрея Шульгина позволяет выполнить в течение нескольких минут.  При этом можно убедиться, что степень сжатия данного двигателя отвечает заводским параметрам и выяснить,  что зубчатый венец не имеет значительного биения, не скручен на шпонке и все зубья диска на месте и не погнуты.

Говоря о тестах Андрея Шульгина, можно выделить две группы измерений: анализ информации, получаемой от датчика положения коленчатого вала и анализ информации, получаемой от датчика давления в цилиндре. Соответственно, существует два скрипта: Css (CrankShaft Sensor) и Рх. Для выполнения теста необходимо снять осциллограмму датчика и запустить соответствующий скрипт. Он автоматически произведет все расчеты и выдаст результат в графическом виде.

Рассмотрим принцип функционирования скриптов.

Скрипт Css

Идея работы этого скрипта проста, как и все гениальное и заключается в следующем. После прохождения ВМТ сжатия в результате воспламенения смеси поршень и соответственно, коленчатый вал получают ускорение. Это ускорение однозначно характеризует эффективность, с которой отработал цилиндр. Соответственно, мы можем ввести некое условное понятие эффективности и отобразить его графически в виде точки:

Еще раз обратим внимание на то, что речь идет об условной эффективности, оценить ее в процентах, киловаттах, лошадиных силах и т.п. нельзя. Она измеряется по ускорению коленчатого вала после воспламенения смеси, с использованием сигнала ДПКВ или какого-либо другого датчика вращения, но об этом поговорим позже.

Итак, составляется график эффективности работы каждого цилиндра, на котором каждая точка – это мгновенная эффективность, то есть характеристика того, как отработал данный цилиндр в данный момент. График представляет собой некую ломаную линию.

Если цилиндр в момент измерения отработал нормально, то соответствующая точка графика будет располагаться выше уровня нуля, в противном случае график окажется ниже этого уровня. Количество графиков соответствует числу цилиндров, и это дает возможность оценить работу двигателя визуально и сделать важные выводы. Серым цветом отображается график частоты вращения двигателя, он нужен для удобства анализа.

А теперь самое главное: имеющиеся дефекты того или иного рода проявляются на графике по-разному.  Чтобы понять, как и какие именно выводы можно сделать из графиков, рассмотрим несколько тезисов.

1. Предположим, что с двигателем все в порядке. В этом случае все построенные графики должны быть достаточно близкими друг к другу на всех этапах тестирования.

2. Проблемы в системе зажигания при работе мотора проявляются в виде спорадических пропусков воспламенения и в виде пропусков воспламенения в момент резкого открытия дроссельной заслонки.

При открытии дроссельной заслонки увеличивается наполнение цилиндров воздухом, повышается напряжение пробоя, и, как следствие, проявляются дефекты системы зажигания. Поэтому график работы цилиндра, имеющего проблемы в системе зажигания, будет иметь периодические провалы ниже уровня нуля при работе на холостом ходу либо явные провалы эффективности при резком наборе оборотов.

Попросту говоря, при наличии проблем в системе зажигания эффективность цилиндра не может снизиться равномерно: цилиндр либо отработал, либо нет. Поэтому точки графика располагаются либо выше нуля, либо ниже нуля, причем эти перескоки происходят резко.

3. Предположим наличие проблем в системе топливоподачи. Например, различна производительность форсунок вследствие их засорения. В этом случае график проблемного цилиндра (или цилиндров) окажется ниже остальных, вследствие более низкой эффективности работы из-за неоптимального состава смеси.

Графики оставшихся цилиндров, наоборот, поднимутся в результате возросшей нагрузки на эти цилиндры. Следует заметить, что график работы дефектного цилиндра будет стабильным, без провалов ниже нуля (если нет одновременно проблем с системой зажигания). Именно так проявляют себя дефекты топливной системы в отличие от дефектов зажигания, возникающих спорадически либо под нагрузкой:

4. Наконец, тест дает возможность оценить состояние механической части двигателя. Для этого нужно при работающем двигателе нажать на педаль акселератора до упора и, когда частота вращения вырастет до 3000-4000 rpm, выключить зажигание, не отпуская педаль акселератора.

Сразу после выключения зажигания частота вращения коленчатого вала начнет снижаться, но ещё какое-то время двигатель вращается по инерции, продолжая засасывать в цилиндры воздух и сжимать его. Искрообразования и подачи топлива при этом не происходит. В результате сжатый в цилиндре воздух после прохождения поршнем  ВМТ  работает подобно пружине, подталкивая коленчатый вал.

Чем большее количество воздуха находится в цилиндре в этот момент, тем более сильный возникает толчок. Таким образом, рассчитанная эффективность в этом случае зависит только от состояния механической  части двигателя и не зависит ни от состояния системы зажигания, ни от состояния системы подачи топлива.

В результате график проблемного цилиндра на конечном участке замедления будет расположен ниже остальных. Почему именно на конечном участке? Потому, что при достаточно высоких оборотах утечки воздуха из цилиндра сказываются меньше, чем при низких оборотах, когда вследствие медленного движения поршня возрастает время для возможных утечек:

Исходя из описанной модели теста, определим, какая информация нужна программе для работы и соответственно, какие необходимы подключения.

1. Для считывания информации о скорости вращения двигателя необходимо подключить мотортестер к датчику вращения. Им может служить датчик положения коленчатого вала двигателя.

Точность измерения зависит от количества зубьев задающего диска: чем их больше, тем точнее измерение. По этой же причине датчиком вращения не может служить датчик на эффекте Холла, так как число импульсов на оборот коленчатого вала в подавляющем большинстве систем с такими датчиками будет недостаточным.

В случае, когда необходимый датчик вращения отсутствует, в качестве такового можно использовать любой индуктивный датчик, поднесенный к венцу маховика, с которым при запуске двигателя контактирует стартер. Количество зубьев венца при этом не имеет значения: программа вычислит его сама.

То же самое относится и к задающему диску двигателя: и количество зубьев, и пропуск зубьев будут определены автоматически. Очень важный момент заключается в том, что маховик, с которого считывается скорость вращения, должен быть жестко установлен на коленчатом валу. Ни распределительный, ни промежуточный валы в качестве источника информации не годятся, так как не имеют жесткой связи с коленчатым валом и соответственно, в осциллограмму будут внесены искажения.

2. Для корректного отображения номеров цилиндров программе необходима привязка к первому цилиндру, а также информация об угле импульса привязки относительно ВМТ.

Ее можно осуществить разными способами: используя высоковольтный датчик первого цилиндра, в случае системы COP - подключившись к первичной цепи катушки зажигания либо к управляющему импульсу, даже импульс форсунки или датчика положения распределительного вала можно использовать как источник информации о номере цилиндра.

В этом случае нужно точно ввести угол опережения положительного фронта импульса по отношению к ВМТ первого цилиндра. Поэтому программа запросит угол опережения синхроимпульса относительно ВМТ. В том случае, если синхронизация осуществляется по импульсу высокого напряжения, необходимо задать первоначальный УОЗ, который чаще всего находится в пределах 0..15 градусов. Здесь не требуется высокая точность, +-10 градусов вполне достаточно.

Совершенно очевидно, что программе необходима информация о количестве и порядке работы цилиндров. Она вводится диагностом вручную:

Для выполнения теста необходимо подключить датчик положения коленчатого вала к первому каналу мотортестера, затем установить адаптер зажигания и датчик синхронизации по первому цилиндру.

В списке пользовательских настроек выбрать Css и включить запись данных. Запустить двигатель, плавно поднять частоту вращения примерно до 3000 об/мин и отпустить заслонку. Затем резко открыть дроссельную заслонку и, когда частота вращения достигнет 3000-4000 об/мин, выключить зажигание, удерживая заслонку открытой. В случае электронного дросселя можно воспользоваться другим способом, например, отключить форсунки.

После проведения теста остановить запись данных и выполнить скрипт нажатием на соответствующую кнопку панели инструментов.

Первая вкладка, которая возникнет в результате расчетов скрипта, это вкладка Report.

Она отображает рассчитанную скриптом формулу задающего диска и зуб ВМТ первого цилиндра.

Следующая вкладка – Эффективность. Она представляет собой те самые графики эффективности, о которых шла речь выше.

Вкладка Сжатие служит для оценки состояния дизельных двигателей.

Вкладка Опережение относительно ВМТ характеризует угол опережения зажигания относительно ВМТ. В большинстве современных систем управления двигателем зависимость УОЗ от частоты вращения носит очень сложный характер, и сделать какие-либо серьезные выводы можно лишь на двигателях, оснащенных механическим распределителем зажигания (трамблером).

Вкладка Зубчатый диск позволяет оценить состояние задающего зубчатого венца двигателя. Зеленый график отражает размах сигнала ДПКВ, зависящий в основном от зазора между датчиком и венцом. Красный график – форма зубчатого венца.

Венец тоже может иметь дефекты, к которым можно отнести:

• погнутые либо выбитые зубья;
• радиальное биение диска;
• слишком большой зазор между венцом и ДПКВ.

Если красный график укладывается в обозначенный двумя розовыми окружностями допуск, то задающий диск считается годным. При выходе за пределы допуска возможны сбои в синхронизации:

Фактически скрипт, получив осциллограмму датчика положения коленчатого вала, автоматически рассчитывает форму зубчатого венца и определяет его формулу. Чаще всего это формула 60-2, но может быть и 36-1, и 60-2-2 и любая другая, даже без пропуска зубьев. Рассчитав форму венца, скрипт в дальнейшем начинает с ним работать.

Несмотря на все преимущества описанного метода диагностики, он имеет и недостатки.

Первый недостаток состоит в том, что не все зубчатые венцы обрабатываются программой достаточно корректно.

Для наилучшего отображения необходимо, чтобы зубчатый венец имел как можно больше зубьев. Идеальный вариант – венец маховика, с которым работает стартер. Но иногда формула зубчатого венца (например, Subaru) не позволяет построить графики с высокой точностью.

Второй недостаток – невозможность работы с двигателями, имеющими длинный коленчатый вал. В этом случае за счет упругих деформаций коленвала возникает несоответствие толчка от цилиндра скорости зубчатого венца ДПКВ. Это вносит в измерения значительную погрешность: эффективность цилиндра, находящегося ближе всех к венцу, отображается корректно, а самого дальнего от венца – отображается так, как будто она ниже, чем есть на самом деле.

Вот таким образом в общих чертах выглядит альтернативная методика диагностики Андрея Шульгина, называемая скриптом Css.