Марченко А.П., Рязанцев М.К., Шеховцов А.Ф. Двигуни внутрішнього згоряння: Серія підручників у 6 томах. Том 3. Комп’ютерні системи керування ДВЗ

Подождите немного. Документ загружается.

400

нцюга форсунок складає відповідно з табл. 7.5. Несправні форсунки треба

замінити.

Таблиця 7.5 – Перевірка параметричної надійності форсунок

Чотири форсунки у групі Три форсунки у групі Дві форсунки у групі

Опір,

Ом

Справність

форсунок

Опір,

Ом

Справність

форсунок

Опір,

Ом

Справність

форсунок

4-5

Всі форсунки справні

5-6

Всі форсунки справні

8-9

Всі форсунки справні

5-6

Пошкоджена 1

8-9

Пошкоджена 1

16-17

Пошкоджена 1

8-9

Несправні 2

16-17

Несправні 2

16-17

Несправні 3

Форсунка підсистеми центрального вприскування бензину (SPI). При

цьому тестуванні рекомендують використовувати осцилограф. Спочатку

тестування виконується на непрацюючому двигуні (двигун прокручується

стартером). Вимірювач повинен показати наявність деякого робочого цик-

лу форсунки. Якщо імпульс у ланцюзі форсунки слабкий або зовсім відсут-

ній, треба перевірити перш за все тиск і подачу палива. Перевіряють також

роботу датчика n та напругу на клемі з’єднувача форсунки (повинна дорів-

нювати напрузі акумулятора). Якщо напруга відсутня, треба перевірити

електропроводку поміж форсункою та БСІ, а також подачу напруги до фо-

рсунки. Тестування на працюючому двигуні має процедури, аналогічні

описаним вище для розподіленого вприскування палива.

Крім висвітлених тестів можуть проводитися й спеціальні тести пе-

ревірки БСІ для виявлення живлення цього блока, різних реле БСІ, палив-

ного насоса й датчика кисню тощо. Тестуються також самі датчик кисню,

паливний насос; перевіряються, нарешті, збої у регулюванні складу суміші

або адаптивні несправності, пов’язані з цим регулюванням.

7.3.4. Приклад діагностики КПСК вприскуванням та

запалюванням

Викликає значний інтерес приклад тестового обслуговування однієї з

найкращих сучасних електронних підсистем керування паливоподачею й

запалюванням швидкохідного бензинового двигуна легкового автомобіля

фірми Peugeot – 405 (Motronic MP 5.1 фірми Bosch) [2].

Підготовка. Дякуючи відносній простоті пристрою підсистеми запа-

лювання з комп’ютерним керуванням, підготовчі операції зводяться тільки

401

до перевірки справності електричної проводки; перевіряється стан прово-

дів, свічок, які можуть бути перетерті або мати порізки; це маловірогідно,

оскільки всі проводи вкладено у кабелепровід.

Наголошується, що, проводячи перевірку системи запалювання, тре-

ба дотримуватися заходів безпеки. Треба пам’ятати, що при запущеному

двигуні напруга у високовольтній частині КПСК сягає кількох десятків ти-

сяч вольт. Необережність може призвести до травмування або до виходу з

ладу електрообладнання.

Треба обов’язково перевірити, чи підходять свічки запалювання за

типом й характеристикою, та відрегулювати величину іскрового проміжку.

У випадках затруднень треба користуватися інструкцією по ремонту.

Стосовно підсистеми повітропостачання, рекомендується зняти ре-

гулятор холостого ходу, промити його речовиною для прочищення карбю-

раторів й змастити. Потрібно перевірити датчик положення дросельної за-

слінки й переконатися в тому, що диск потенціометра (ковзні контакти)

чистий, а також перевірити обмежувач ходу (повороту) дроселя. Можливо,

його положення було порушене, в результаті чого вихідна напруга датчика

положення дроселя вийшла за межі норми.

Треба перевірити, чи не проникає повітря у вакуумний шланг, що

з’єднує впускний колектор з датчиком тиску, встановленим у перехідній

частині моторного відсіку. Шланг не повинен мати петель, перегинів, порі-

зів й повинен бути щільно приєднаний. Якщо у місці приєднання шланга

маються пошкодження, його довжина дозволяє вилучити пошкоджену час-

тку й щільно насадити шланг наново. Одночасно треба переконатися у то-

му, що усередині шланга немає залишків мастила або бензину, оскільки їх

наявність сповільнює реакцію датчика, що впливає на його вихідний сиг-

нал.

Пошук й усунення несправностей. КПСК паливозапалюванням Mo-

tronic MP 5.1 дуже надійна. Серйозні несправності виникають рідко, однак

пошкодження все ж можливі. Однією з таких неполадок можуть бути

знижені оберти колінвала двигуна на холостому ході, які супроводжуються

пульсацією контрольної лампи на панелі самодіагностики й висвітлення

коду 21 (вказує на несправність потенціометра, який звичайно рекоменду-

ється замінити).

402

Однак перед тим як купувати дорогу запасну частину, якою є найчу-

тливіший потенціометр, слід уточнити діагноз. Потенціометр є пристроєм,

напруга якого знаходиться у прямій залежності від кута відкриття дросе-

льної заслінки й змінюється від 0,5 до 4,5 В. При пересуванні дросельної

заслінки напруга повинна зростати плавно. Важливо також пересвідчитись,

що вихідна напруга перебуває у потрібних межах. Потенціометр перевіря-

ють при включеному запалюванні за допомогою дуже чутливого вольт-

метра, оскільки досить найменшого відхилення вихідної напруги потенці-

ометра від норми, аби виникли порушення у роботі системи вприскування

бензину. Тому звичайні тестери у даному випадку не годяться. Краще

всього використовувати для цього осцилограф, тому що він впевнено

сприймає будь-які електричні сигнали, включаючи наведені. Наведені

електричні сигнали можуть імітувати несправності навіть у тому випадку,

коли вихідна напруга відповідає потрібному значенню. Шумовий сигнал

сприймається БСІ як сигнал потенціометра, що може призвести до пору-

шення роботи регулятора холостого ходу. Побічним ефектом цього може

стати збільшення витрати палива. У більшості сучасних КПСК вихідна на-

пруга потенціометра дроселя використовується як сигнал про наступне

прискорення автомобіля. Тому ще однією ознакою несправності потенціо-

метра є надлишкова подача бензину.

Задача ускладнюється тим, що в системі використовуються два типи

потенціометрів; заміна першого з них пояснюється погіршенням тягової

характеристики двигуна. На жаль, потенціометр не можна виправити шля-

хом очищення чи ремонту: це герметичний нерозбірний пристрій, тому,

якщо він дійсно несправний, його можна тільки замінити.

Другою несправністю, що властива підсистемі керування, яка роз-

глядається, є неусталена робота двигуна при холостому пуску, іноді з зво-

ротними хлопками у впускний колектор. Частіш всього це є наслідком

збіднення горючої суміші, яке обумовлене помилкою у програмному за-

безпеченні БСІ. Однак перш ніж купувати новий БСІ, слід перевірити ро-

боту форсунок. Для цього форсунки треба зняти, очистити й переконатися

у їхній справності. Якщо спеціальна (згідно з інструкцією) перевірка свід-

чить, що форсунки справні, слід перевірити програму БСІ. Ремонт БСІ ко-

штує дешевше, ніж купівля нового. Далі слід перевірити відсутність підсо-

403

су повітря у підсистему вприскування, що може спричинити збіднення го-

рючої суміші.

Звичайно, подібні несправності виявляються при значному сумарно-

му пробігу автомобіля, коли двигун починає “старіти”. Цьому сприяє ство-

рення нагару на клапанах й загальний знос двигуна.

Автомобілі оснащені каталітичними нейтралізаторами і мають ком-

плекс обмежень шкідливих викидів із зворотним зв’язком від l-зонду. Як-

що склад відпрацьованих газів не відповідає нормі (паливна суміш дуже

збіднена або збагачена), то перш ніж запідозрювати l-зонд у несправності,

треба перевірити вихідну напругу датчика абсолютного тиску. Можливо,

причиною несправності є саме останній. Перевірку можна провести, не за-

пускаючи двигун, за допомогою вакуумного насоса. Дуже важливо, аби

цей насос був правильно відрегульовано, оскільки його показники повинні

бути гранично точними. Вихідну напругу датчика необхідно перевіряти у

всьому робочому діапазоні тисків. Встановивши, що напруга знаходиться у

межах допуску, необхідно засвідчитися, що воно достатньо стабільне. Рі-

вень вихідного сигналу датчика абсолютного тиску має дуже велике зна-

чення, оскільки навіть найменші його відхилення від передбаченого тех-

нічними вимогами показника суттєво впливають на роботу двигуна. Похи-

бка в бік збільшення або зменшення всього на 0,25 В вже істотно познача-

ється на сумішоутворенні в циліндрах двигуна й тому на його ефективних

показниках. Несправний датчик ремонту не підлягає й повинен бути замі-

нений.

Якщо перевірка датчика абсолютного тиску показує, що він у нормі,

тоді треба перевірити l-зонд та тиск палива.

В КПСК Motronic MP 5.1 використовується цирконієвий l-зонд. Він

видає напругу амплітудою від 0,2 до 0,8 В при частоті 1–2 Гц із плавним

переходом від нижнього до верхнього рівня сигналу, які відповідають бід-

ній та багатій сумішам. Важливе значення має також рівність тривалості

сигналів, що керують збідненням та збагаченням паливної суміші.

Кисневі датчики (l-зонди), старіючи, стають більш “повільними” й

швидкість їх комунікації зменшується. Це негативно позначається на тяго-

вій характеристиці гарячого двигуна й виявляється у вигляді коливань тяги

при їзді автомобіля з малим відкриттям дроселя. Для перевірки роботи да-

тчика потрібен осцилограф.

404

В усякому разі, не треба поспішати замінювати БСІ. Треба пам’ятати,

підкреслимо ще раз, що він має високу надійність, тому рідко виходить із

ладу. Необхідно відпрацювати всі можливі методи усунення несправнос-

тей. Наприклад, якщо доводиться мати справу із незадовільним вприску-

ванням бензину, то розумніше перевірити форсунки й очистити двигун

(його елементи) від нагару, перш ніж купувати новий БСІ.

7.4. Контрольно-діагностичні випробування КСК ДВЗ

Такі випробування поділяються на стендові безмоторні, стендові мо-

торні й дорожні (або такі, що відображають іншу специфіку силової уста-

новки).

7.4.1. Безмоторні стендові випробування

Загальною для будь-яких таких випробувань є імітація експлуатацій-

них умов з метою перевірки відповідності таких умов характеристикам

КСК ДВЗ. Після аналізу результатів перевірки можуть обґрунтовуватися

рекомендації щодо корегування настроювання КСК або можливостей (не-

можливостей) нормального функціонування системи керування у конкрет-

них умовах використання.

Виділимо, як важливі, випробування електрокерованих форсунок. З

урахуванням величезної швидкодії форсунок їх випробування дуже склад-

ні. Використовуються стенди фізичного моделювання, стадійне фотогра-

фування, швидкісна кінозйомка переміщень клапанів форсунок, які обу-

мовлюють показники й характеристики дозування подачі палива.

Дуже важливо точно знати тривалість командного імпульсу t

(див.

главу 3), для чого використовують осцилограф, який має калібровані міт-

ки, або, що значно зручніше, спеціальний вимірювач часових інтервалів з

цифровою індукцією.

Випробування на стенді форсунок виконують у такій послідовності:

² оцінка електромагнітної системи (вимірювання активного та ін-

дуктивного опорів котушки, перевірка її замкнення на корпус, визначення

мінімальної тривалості командного імпульсу t

);

² перевірка герметичності форсунки при посадці голки на запірний

конус розпилювача;

405

² зняття швидкісних й навантажувальних характеристик, що відпо-

відають умовам експлуатації форсунок на силовій установці з двигуном

(рис. 7.3);

² перевірка стабільності роботи форсунок (ресурс їх повинен від-

повідати 200 – 250 тис. км пробігу автомобіля, наприклад); розходження у

швидкісних та навантажувальних характеристиках (за максимумами та мі-

німумами величин) відповідно до та після тривалих випробувань не пови-

нно перевищувати 3 %.

До більш поглиблених випробувань форсунок відносяться дослі-

дження елементів клапанів з електромагнітним приводом. Це питання за-

слуговує особливого вивчення.

Безмоторні дослідження датчиків передбачають визначення:

v можливих амплітудних й частотних діапазонів;

v абсолютної й відносної чутливості, а також похибок;

v перешкодостійкості;

v ресурсу роботи та стабільності початкових настройок.

Рисунок 7.3 – Характеристики форсунки КПСК

паливоподачею з електромагнітним керуванням:

а – швидкісна (p

= const; T

ох

= const); - - - - – G

); –––––– – DG

);

б – навантажувальна (p

= const; f

= const); f

–

частота командного

пульсу

е1

е2

е3

е1

е2

е4

е3

е5

е4

е5

500

1000

2000

3000

4000

, Гц

хв

–

, кг/ч

0,6

1,0

1,4

, м

, кг/ч

=30 Гц

=10 Гц

406

За амплітудний та частотний діапазони приймають такі, в яких збері-

гається відповідна запрограмована функціональна характеристика датчика

у вигляді функції R = f(T

ох

); R = j(Dр

труб

) та ін.

Абсолютну та відносну чутливість датчика визначають у різних амп-

літудних діапазонах.

При експлуатації велике значення має усталеність датчика по відно-

шенню до механічних (вібрації), електричних (коливання напруги джерел

живлення, електромагнітні поля), температурних діянь на КСК ДВЗ. На

стендах ці перешкоди моделюються за допомогою вібропристроїв, термо-

статів, кліматичних камер.

Для датчиків із механічними елементами важливо врахувати можли-

ві резонанси, обумовлені збігом частот власних коливань зони установки

датчика, а також характеристик вібрацій датчика.

Особливе значення мають випробування для визначення довговічно-

сті датчиків (іноді – й безвідмовності датчика) за заданою програмою цик-

лів навантажень, наближених до експлуатаційних змін режимів їхньої ро-

боти.

Випробування електронних пристроїв КСК ДВЗ (БСІ, посилювачі

потужності, апаратура синхронізації, безконтактні комутуючі пристрої, ре-

ле та ін.) здійснюються з метою перевірки якості їх монтажу й рівня осно-

вних вихідних показників.

Методи перевірки БСІ застосовуються на підприємствах – виробни-

ках.

Контроль монтажу направлений на виявлення зовнішніх дефектів

(відпайка, замкнення сусідніх контактів та ін.) або на перевірку напруг у

вузлових точках схем, обумовлених режимною картою.

Весь електронний комплекс перевіряють на спеціальному безмотор-

ному стенді. Контролюють окремі блоки, підсистеми, елементи.

Обов’язково перевіряють форму і параметри стартових і командних ім-

пульсів (по осцилографу, наприклад), оцінюють скважність командного

імпульсу та температури транзисторів посилювачів потужностей.

Особливе місце займають випробування КСК ДВЗ при різних темпе-

ратурах; нормально вони повинні працювати у діапазоні – 50 ¸ +60 °С.

На закінчення, визначають швидкісну й навантажувальну характери-

стики БСІ. Швидкісною характеристикою БСІ називають залежність три-

407

валості вихідного імпульсу від частоти стартових імпульсів при постійних

значеннях сумарної інформації датчиків. Вона визначається при постійних

температурі навколишнього середовища, напрузі електроживлення й на-

вантаженні на виході БСІ.

Навантажувальною називають залежність тривалості вихідного сиг-

налу (імпульсу) від сумарної інформації датчиків при постійній частоті

стартових імпульсів. Умови визначення цієї характеристики такі ж, як і для

швидкісної.

7.4.2. Моторні випробування на стендах

Вони дозволяють більш реально оцінювати можливості таких КСК.

Крім звичайних для стендових випробуваннях вимірів, при випробу-

ваннях КСК ДВЗ повинні обов’язково фіксуватися тиск палива перед фор-

сункою р

, тривалість командних імпульсів й частота їх чергування.

Звичайно стендові моторні випробування КСК ДВЗ проводяться у

чотири етапи:

· порівняльне дослідження потужності й економічності двигуна

при його роботі із звичайним карбюратором та КСК; знімають регулюва-

льні характеристики за складом суміші; випередження запалювання – оп-

тимальне; t

ох

і t

постійні; важливо осцилографувати робочі цикли й елект-

ричні імпульси, які подаються на керовану форсунку (рис. 7.4);

· випробування на прийомі-

стість; знімають тахограми порів-

нювальних підсистем паливоподачі

з пневматичним й електронним ке-

руванням; при цьому спочатку ви-

ходять на режим M

max

, а потім, при-

криваючи дросель, зменшують n до

мінімально усталеного значення; да-

лі вмикають тахограф і різко повніс-

тю відкривають дросель;

· визначення впливу темпе-

ратурного режиму двигуна t

ох

на по-

тужнісні та економічні показники

Рисунок 7.4 –

Осцилограма,

отримана у процесі моторно-

стендових випробувань КПСК

вприскування бензину:

1 – позначення часу; 2 – робочий цикл

двигуна; 3 – командні імпульси сили

току; 4 – відмітка ВМТ

408

двигуна; це являє інтерес, оскільки t

ох

суттєво впливає на склади економі-

чної й потужнісної сумішей, на режими пуску та прогріву двигуна;

· визначення впливу складу горючої суміші на зношування сполу-

чень двигуна, перш за все, пар “циліндри – поршневі кільця”; використо-

вуються методи мікрометрирування, лунок, мічених атомів, оцінок зносу

за змістом заліза у картерному мастилі та ін.

7.4.3. Дорожні випробування

Вони завершують цикл експериментальних перевірок працездатності

й ефективності використання КСК ДВЗ на конкретному силовому агрегаті.

Дуже важливо підкреслити, що дорожні випробування єдині, які дозволя-

ють отримати інформацію щодо стабільності КСК в реальних умовах три-

валої експлуатації.

Підкреслимо ряд характерних особливостей етапів дорожніх випро-

бувань КСК ДВЗ:

◑ перш за все перевіряють режими пуску й прогріву двигуна; пра-

вильно відрегульована КСК забезпечує пуск холодного двигуна при тем-

пературі повітря до –20 °С з першої спроби без натискування на педаль

дроселя;

◑ потім перевіряються режими зрушення автомобіля з місця; вони

не повинні супроводжуватися ривками та ін.; перевірки проводяться при

різних швидкостях відкриття дроселя аж до різкого натискування на пе-

даль газу;

◑ далі знімають економічну характеристику силового агрегата

(рис. 7.5); звичайно знімають дві економічні характеристики при роботі

двигуна з різними системами керування;

Рисунок 7.5 – Залежність

об’ємної витрати повітря

на 100 км від швидкості

автомобіля ЗІЛ-431410:

1 – з карбюратором; 2 – з КСК

центральним вприскуванням

20 30

, км/год

, л

409

◑ після цього переходять до визначення динаміки розгінної харак-

теристики автомобіля; важливо при цьому переконатися, що КСК ДВЗ до-

зволяє значно поліпшити динамічні якості автомобіля; перевіряють роботу

підсистеми керування на неусталених режимах (при перехідних процесах),

для чого імітують рух автомобіля у міських умовах;

◑ визначення токсичності ВГ частіше проводять на шляху за спеці-

альним їздовим циклом;

◑ знімають контрольно-економічні характеристики двигуна з КСК

(через кожні 1000 км пробігу автомобіля, наприклад), тому що дуже важ-

ливим етапом дорожніх випробувань є оцінка експлуатаційної стабільності

КСК ДВЗ.

Дорожні випробування можуть розглядатися як етап експлуатацій-

них випробувань КСК на стабільність й надійність.

7.5. Техніко-економічна ефективність електронного керування

двигунами

Задача практичного здійснення оптимізації експлуатаційних харак-

теристик двигунів з використанням КСК ДВЗ потребує комплексної оцінки

техніко-економічної ефективності таких систем керування.

При цьому слід, по-перше, виходити з позитивних сторін

комп’ютеризації та електронізації двигунів внутрішнього згоряння, до

яких, як відзначено вище, відносять: покращення експлуатаційної палив-

ної економічності; поліпшення динамічних якостей силових агрегатів

(перш за все, за рахунок скорочення тривалості перехідних процесів); зни-

ження рівня токсичності ВГ. До цього у ряді випадків (наприклад, при пе-

реході з карбюрування до вприскування бензину у циліндри ДВЗ з іскро-

вим запалюванням) необхідно віднести також збільшення потужності дви-

гунів у середньому на 10–15 %, а також поліпшення пускових якостей та

ін.

По-друге, застосування комп’ютерних систем керування зменшує

надійність та стабільність силового агрегату внаслідок введення додатко-

вих елементів (датчиків, механічних та електронних виконавчих пристроїв,

перш за все) у функціональну схему керованого об’єкта. Природно, дещо

збільшиться й собівартість агрегату без комп’ютерної системи керування.

Відзначені протиріччя треба пояснити шляхом техніко-економічної