Особенности диагностики современных автотранспортных средств

Нынешняя экономическая ситуацию на мировом топливном рынке ведет к тому, что происходит удорожание эксплуатации автотранспорта. Все это заставляет владельцев таких транспортных средств обращать пристальное внимание их оптимальный режим работы, который в первую очередь зависит от грамотной диагностики его узлов [1]. Экономия топливно-эксплуатационных ресурсов современного автомобиля напрямую зависит от оптимально выверенных параметров работы всех узлов и агрегатов автомобиля.

Техническая диагностика, как правило, состоит из теории, методов и средств определения технического состояния объектов. Целью технического диагностирования является определение технического состояния объектов.

В разделе 017000 Общероссийского Классификатора Услуг Населению ОК 002-93 (ОКУН) под кодовым номером 017104 представлена услуга автосервиса «Контрольнодиагностические работы», которая характеризуется необходимостью определения техниче- ского состояния автомобиля в целях его безопасной эксплуатации, проверки соответствия показателей эксплуатационных свойств нормативным значениям, определения неисправностей, оценки стоимости АТС и восстановительных работ при устранении дефектов и т.п.

Диагностирование включает в себя три основных этапа: фиксация отклонений диагностических параметров от их номинальных значений; анализ характера и причины возникновения этих отклонении; установление величины ресурса исправной работы. Для внешнего диагностирования используются диагностические комплекты оборудования, приборов и приспособлений, а также посты и участки диагностирования на пунктах и станциях ТО.

В настоящее время широкое распространение получили встроенные средства «бортового» диагностирования машин. Их преимуществом является то, что они позволяют диагностировать автомобиль в процессе эксплуатации.

На рис.1 приведена классификация средств диагностики автомобилей. Заметим, что сочетание встроенных и внешних средств диагностирования повышает уровень достовер- ности получаемой информации значительно, что ведет к снижению вероятности пропуска отказов.

Рисунок 1 - Классификация средств диагностики автомобилей

В зависимости от технических средств и диагностических параметров, среди известных современных методов диагностирования, превалирующее использование имеет компьютерная диагностика.

Компьютерная диагностика автомобиля позволяет производить тестирова ние различных электронных систем и исполнительных механизмов автомобиля, влияющих на работу бортовых систем, а также выявить неисправности, связанных с работой электронных систем автомобиля. На основании полученных данных составляется диагностическая карта неисправностей для последующего ремонта и устранения неполадок, связанных с автомобильным электрооборудованием и исполнительными системами.

Все электронные бортовые системы автомобиля оснащены системами самодиагностики. Эти системы необходимы для управления исполнительными механизмами автомобиля, непрерывного тестирования в момент запуска и работы двигателя. Системы самодиагностики информируют о возможных неисправностях узлов и агрегатов, а также отслеживают межсервисные интервалы и напоминают водителю о необходимости своевременного прохождения технического обслуживания автомобиля.

Оборудование для компьютерной диагностики должно поддерживать стандарты интерфейсов, перечисленные ниже в порядке от ранних до более поздних:

ALDL ( Assembly Line Diagnostic Link ) и протокол для тестирования модулей управления двигателей ( ECM ) – диагностическая система автомобилей, разработанная фирмой General Motors ;

OBD-I (On-Board Diagnostic) – Бортовая диагностика, регулирующая намерения побудить автопроизводителей, разрабатывать на- дежные системы контроля за выбросами Emission control system;

OBD-II ( On-board diagnostics ) – борто вая диагностика, предоставляет полный контроль за двигателем. Позволяет проводить мониторинг частей кузова и дополнительных устройств, а также диагностирует сеть управления автомобилем.

EOBD ( European On Board Diagnostic ) – Европейская бортовая диагностическая система, основана на спецификации OBD-II. Эта система была введена при разработке требований мониторинга и сокращения выбросов от автомобилей EURO 3.

JOBD ( Japan On-Board Diagnostic ) — является версией OBD -II для автомобилей, проданных в Японии.

На сегодняшний день существует большое количество диагностического оборудования. Станции технического обслуживания автомобилей, как правило, используют различные диагностические адаптеры, дилерские сканеры и приборы дилерского уровня, предназначенные для диагностики определенной марки или группы авто.

Все оборудование для диагностики легковых автомобилей делится на несколько групп: диагностическое оборудование, предназначенное для дилерской диагностики и диагностическое оборудование для мульти-марочной диагностики машин.

Диагностическое оборудование для дилерской диагностики предназначено для диагностики автомобилей любых моделей одного производителя: BMW, Ford, Honda, Mercedes-Benz, Opel, Porsche, Renault, Toyota, Citroen, Peugeot, Chrysler, Mitsubishi, Nissan, Subaru, Volvo . Либо для диагностики автомобилей, входящих в одну производственную группу: VAG (Audi, Skoda, Volkswagen, SEAT), GM (Buick, Cadillac, Chevrolet, GMC,

GM Daewoo, Pontiac, Holden, Pontiac, Saturn, Saab, Vauxhall, Wuling, Hummer) . Диагностическое оборудование для дилерской диагностики позволяет осуществлять работу по поиску неисправностей на самом высоком техническом уровне.

Мультимарочное оборудование для диагностики автомобилей применяется в автомобилях различных марок и моделей. Такое оборудование для диагностики имеет очень широкий охват и богатый функционал, что позволяет обходиться всего одним прибором с набором адаптеров, при обслуживании различных автомобилей. Этой группе диагностического оборудования следует уделить особое внимание, если вы планируете организовать обслуживание и диагностику автомобилей различных производителей.

Диагностическое оборудование на базе ПК имеет достаточный функционал и поддерживает различные автомобили Европейского, Американского, Азиатского и Российского производства. Основной функционал таких автосканеров это работа с кодами ошибок. Оборудование на базе ПК, компактное, и простое в эксплуатации, что позволяет использовать его не только в автосервисах, но и в небольших автомастерских. Это диагностическое оборудование требует наличия стационарного компьютера или ноутбука для установки на него программного обеспечения, которое позволит адаптеру взаимодействовать с ПК. Программа для диагностики автомобиля чаще всего имеет русскоязычный интерфейс, что облегчает процесс диагностики автомобиля.

Портативное оборудование для диагностики автомобилей имеет необходимый функционал для определения неисправностей автомобиля, его ходовой части, двигателя и прочих систем путем чтения и расшифровки кодов ошибок. Так как портативные автосканеры работают по протоколу OBD 2, а это означает, что они могут взаимодействовать с большинством современных автомобилей. Плюсами такого оборудования является не только малые габариты и небольшой вес, но и отсутствие необходимости подключения к компьютеру. Портативное оборудование, благодаря этому фактору, занимает лидирующие позиции в экономном ценовом сегменте. Простота пользования и низкая цена делают портативное диагностическое оборудование доступным для каждого автолюбителя, мастерской, СТО.

Еще одна группа диагностического оборудования это автосканеры грузового транспорта. Они предназначены для профессионального использования на автосервисах и СТО грузовых автомобилей, автобусов отечественного и зарубежного производства: MAN, Volvo, Iveco, Renault, Scania, DAF, Mercedes-Benz, Volv o, КамАЗ.

Для детальной диагностики двигателя автомобиля применяют мотор-тестеры . Этот тип тестов позволяет работать с системой зажигания, газораспределения и топливоподачи. Мотор тестеры, а также осциллографы с достаточной точностью регистрируют показания, которые после тщательного анализа программ дают исчерпывающую информацию о состоянии мотора [2].

Быстрыми темпами набирает популярность дистанционная диагностика, одна из функциональных возможностей сервиса Onstar от General Motors . Следует отметить, что телематические платформы, несмотря на то, что являются самостоятельными средствами диагностики, но все еще используются в качестве вспомогательного оборудования наряду с инструментами от изготовителя.

Компания Daimler Trucks North America (дилерский автосканер Star Diagnosis SD Connect ) предлагает услугу «Виртуальный помощник», которая представляет собой систему передачи данных о состоянии автомобиля и дистанционной диагностики в реальном времени.

Новый диагностический комплекс Mercedes Star Diagnosis Compact 4 содержит диагностический сканер SD connect , рис.2. Основным отличием этого сканера является возможность диагностики автомобилей не только через кабельное сетевое соединение LAN , но и по беспроводному каналу WI-FI . Наличие такой функции, как беспроводной канал WI-FI в мультиплексоре SD connect позволяет сделать проведение диагностики максимально удобной и комфортной. В этом случае, нет необходимости перемещать монитор и компьютер от одной машины к другой, достаточно лишь подключить интерфейс. Сканер SD connect поддерживает полноценную диагностику как легкового, так и коммерческого транспорта с бортовым напряжением 24 В , а также предоставляет возможность проведения диагностики всех моделей автомобилей компании Mercedes , независимо от их года выпуска.

Рисунок 2 – Общий вид диагностического сканера SDconnect с комплектом составляющих его устройств [3].

Прогноз рынка показывает постепенное продвижение телематических средств диагностики. Они должны занять на нем устойчивое место, только после разработки соответствующего программного обеспечения [4].

Диагностирование топливной системы автомобилей позволяет выявить забитые и неисправные форсунки. Для этого, обычно, используется тест "Баланс форсунок". Тест основан на оценке пульсаций давления в топливной системе при работе форсунок [5].

Чаще всего встречается два типа топливных систем:

• 1.    Система с РДТ (регулятор давления топлива), установленным на топливной рампе:

• 2.    Система с РДТ (регулятор давления топлива), установленном на топливном насосе в баке.

К топливной рампе подведено два патрубка: первый – подача топлива, второй - слив избыточного топлива. Регулятор давления представляет собой мембранный регулятор избыточного давления, поддерживающий давление топлива на уровне 3 бар. Избыток топлива возвращается через регулятор давления по трубке обратного слива топлива в топливный бак.

Установочное положение топливопровода высокого давления, регулятора давления и форсунок зависит от конструкции конкретного двигателя. Топливный насос расположен в топливном баке и подает топливо под давлением не менее 3 бар. Топливо поступает из топливного бака в топливопровод высокого давления, откуда оно равномерно распределяются топливной рампой по четырем форсункам. Количество впрыскиваемого топлива зависит от времени открытия форсунки.

Регулятор давления установлен с одного конца топливопровода высокого давления. Непосредственная связь регулятора давления с впускным коллектором обеспечивает поддержание постоянной разницы между давлением во впускном коллекторе и давлением топлива. Таким образом, количество впрыскиваемого топлива не зависит от давления во впускном коллекторе, а зависит только от времени открытия форсунок.

Функция РДТ – поддержание постоянного давления в топливной системе. Однако, при открытии форсунки давление в системе в начале падает скачкообразно, а затем плавно восстанавливается. Следовательно, существует прямая зависимость: чем больше скачек при сбросе топлива – тем больше расход топлива через форсунку. Логично сделать вывод, что, сравнивая пульсации давления с разных форсунок, можно оценить их состояние. Отследить эти пульсации манометром не представляется возможным из-за его инерционности.

Изменение давления можно отследить по деформации патрубков. Специально для этих целей был разработан датчик вибрации, который устанавливается на топливоподводящий патрубок для регистрации его деформации.

Для проведения диагностики следует подключить датчик к мотор-тестеру, к любому из его аналоговых каналов, рис.3. Если при максимальной чувствительности амплитуда сигнала слишком мала, то можно воспользоваться дополнительным аппаратным усилителем.

Рисунок 3 – Мотор-тестер-III [6]

Для настройки мотор-тестера необходимо включить два канала: аналоговый, к которому подключен датчик, и логический канал. Для логического канала следует выбрать авто матическую настройку. Аналоговый канал настраивают на диапазон 0,1…0,2 В . Для резиновых патрубков необходима меньшая чувствительность, для пластиковых – большая. Развертка – 10…50 КГц .

Запись осциллограммы проводится при полностью прогретом двигателе, работающем на холостом ходу. На рис.4 приведена осциллограмма пульсаций давления в топливной рампе исправного автомобиля марки ВАЗ2109.

Анализ осциллограммы, рис.4, показывает, что амплитуда каждого импульса соответствует пропускной способности форсунки. Чем ниже вершина импульса, тем больше топлива впрыснула форсунка.

На рис.5 приведена осциллограмма пульсаций давления в топливной рампе автомобиля марки ВАЗ2109 с повышенным расходом топлива. Как видно из рис.5, повышенный расход топлива в диагностируемом автомобиле марки ВАЗ2109 связан с неисправностью 1 и 3 форсунок: 1я - практически полностью непроходима, а 3я форсунка забита частично. Как известно при частичной или полной непроходимости форсунок значительно падает мощность двигателя.

Определение параметров расхода топлива. В качестве примера, рассмотрим диагностику работы ДВС автомобиля Mercedes-Benz Ml-350, проведенную в Учебноэкспериментальном производственном подразделении «СТО» Сервис» на базе факультета Сервиса в составе СПб ГЭУ. Для диагностирования топливной системы использовался диагностический сканер - Launch X- 431 Master. Заметим, что сканер Launch X- 431 Master поставляется с диагностическим программным обеспечением для следующих марок автомобилей: Mercedes, BMW, VW, Audi, Seat,

Skoda, Opel, Renault, Fiat, Volvo, Citroen, Porsche, LandRover, Peugeot, Euro Ford, Lancia, Alfa Romeo, Rover, Saab, Vauxhall, Smart, Mitsubishi, Toyota/Lexus, Honda, Nissan, Mazda,

Subaru, Daihatsu, Suzuki, Daewoo, Hyundai, Kia, Ssangyang, Chrysler, Dodge, Ford, Benz V-Class, Isuzu, Jaguar.

Время, мс

Рисунок 4 – Осциллограмма пульсаций давления в топливной рампе исправного автомобиля ВАЗ2109 : 1ф – пульсация 1-ой форсун-ки,2ф - 2-ой форсунки,3ф - 3-ей форсунки, 4ф - 4-ой форсунки, Сх1 – момент искры в первом цилиндре [5] .

Рисунок 5 – Осциллограмма пульсаций давления в топливной рампе автомобиля марки ВАЗ2109 с повышенным расходом топлива [5].

Рисунок 6 – Общий вид сканера автомобильного диагностического типа Launch X-431 Master .

С помощью указанного прибора были сняты параметры расхода топлива на разных режимах (500, 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000 оборотов в минуту коленчатого вала) и построен соответствующий график, рис.7.

Для анализа работы диагностируемого ДВС, его график часового расхода топлива сравнивался с графиком, построенным по расчетному методу с использованием данных нормативно технической документации. Расчетные данные приведены в табл.1.

Из рис.7 видно, что кривая часового расхода топлива, диагностируемого ДВС, находится выше нормативной кривой, что говорит о повышенном расходе топлива на всех режимах работы двигателя.

Определение нагрузки двигателя. Launch X- 431 Master позволяет более детально тестировать работу двигателя ( Engine - ENG, DME, DDE, CDI, ERE и др.) путем «опроса» корректной работы датчиков. В рассматриваемом случае в системе ECM , по показаниям прибора, проблемно работает ДМРВ – датчик массового расхода воздуха. Датчик массового расхода воздуха служит для определения количество воздуха, идущего на заполнение цилиндров при работе двигателя. Датчик установлен во впускном тракте после воздушного фильтра и подсоединяется к электрическому жгуту системы управления шестиконтактной колодкой проводов.

Частота вращения коленчатого аала, об/мин

Рисунок 7 – Часовой расход топлива : нормативный и диагностируемый

Таблица 1 – Нормативные параметры ДВС

Частота вращения коленчатого вала мин -1	Параметры внешней скоростной характеристики
	” X Н Л X ^ - -они И у У 9 5g О й М S а	>К ' В S и 2 а « н S g и О Ц S	1      i m g О   О П> м S Cd и 4 Ч у 2 5ц	1 Ц О К и £	d в S U U И " И 2 X «ЦК и К М а и о и g у	о S н Н 5 Щ 5 й и ж 2 К В и	^>s S CD Ц Ц ц m н cd g S ц « § О V 4^8 Рч	cd ^ а§ о cd О у х	н И «I и К ^ g
	Ne, кВт	Me, Н·м	P e , МH/м2	Vср, м/сек	P m , МH/м2	Mi, Н·м	ge, г/кВт·ч	Gт кг/ч	ŋ v
500	17,1	327,4	1,371	1,17	0,047	338,7	420,2	7,20	1,02
1000	36,4	348,0	1,457	2,33	0,060	362,4	384,9	14,03	1,05
2000	78,0	372,5	1,560	4,66	0,087	393,2	328,3	25,61	0.96
3000	117,7	374,7	1,569	6,99	0,113	401,7	294,6	34,68	0,93
4000	148,5	354,7	1,485	9,32	0,139	388,0	282,9	42,03	0,79
5000	163,5	312,3	1,308	11,66	0,166	351,9	293,3	91,60	0,72
5200	176,4	323,9	1,357	12,12	0,171	364,8	298,0	52,56	0,73
6000	155,6	247,7	1,038	13,99	0,192	293,6	325,7	50,69	0,63

Измерить количество воздуха, поступившего в двигатель, – значит, определить нагрузку двигателя. Когда водитель нажимает на педаль газа, дроссельная заслонка открывается и количество всасываемого воздуха увеличивается. Обычно говорят: нагрузка увеличилась. И наоборот, педаль отпустили – нагрузка уменьшилась [7]. В реальных условиях движения для двигателя типична частая смена режимов работы, что поступающий воздух участвует в различных газодинамических процессах во впускной системе, то задача определения массы воздуха важна. Ремонт или замена ДМРВ полностью решает проблему и выводит на оптимальный режим ДВС.

В заключении, следует отметить, что проведение своевременного и грамотного об- служивания топливной системы автомобиля позволяет поддерживать его эксплуатационные характеристики, которые отвечают нормативным требованиям.