Исправное и неисправное состояние системы управления двигателем

Изучая работу системы управления двигателем (СУД) мы рассматривали исправное состояние каждого компонента, входящего в состав системы управления, а также исправное состояние самого двигателя. Другими словами, идеализированную модель системы, и нам было важно разобраться с основными принципами функционирования каждого ее компонента. Теперь же, когда мы представляем себе процесс работы идеальной системы управления, можно знакомиться с работой реальной системы.

В реальности все может оказаться не таким простым, как на бумаге. Например, по какой-то причине двигатель заводится не с первой попытки или работает нестабильно (с большой раскачкой оборотов) на холостом ходу, глохнет при переключении передач или же не развивает максимальной мощности при полностью выжатой педали газа. В чем причина подобного поведения двигателя? Соответствует ли теория практике?

В качестве примера рассмотрим систему топливоподачи, являющуюся составной частью систем управления двигателем. Вспомним принцип подачи топлива во впрысковых системах. Топливо подается в рампу под избыточным давлением (около 6 атмосфер), которое создает бензонасос. С помощью регулятора давления, пневматически связанного с впускным коллектором, на форсунке поддерживается постоянный перепад давления, равный трем атмосферам. При постоянном давлении и линейной характеристике форсунок количество впрыскиваемого топлива определяется длительностью импульса управления форсунками. Это теория. На реальном двигателе перепад давления на форсунке может составлять от 2,8 до 3,2 атмосферы. Это допустимый диапазон, при котором не наблюдается каких-либо отклонений в работе двигателя. Почему возможен такой разброс давлений? Он определяется разбросом характеристик регуляторов давления. Следует особо отметить, что в реальных системах управления все контролируемые параметры (начиная с мощности двигателя и момента и заканчивая напряжением в электрических цепях) имеют допустимый диапазон изменения. Раньше (при изучении теории) нас это не интересовало.

Подключим манометр к топливной рампе. При включенном бензонасосе и неработающем двигателе давление должно составлять 2,8—3,2 атмосферы. Если двигатель работает на холостом ходу, давление должно снизиться до 2,2—2,5 атмосферы, так как в задроссельном пространстве появилось разрежение (при этом перепад давления на форсунках останется прежним). При перегазовках стрелка манометра должна отклоняться в зону 2,8—3,2 атмосферы.

Теперь проверим работу форсунок. На неработающем двигателе создадим необходимое давление в рампе (2,8—3,2 атмосферы), после чего с помощью диагностического оборудования подадим серию тестовых импульсов на первую форсунку, контролируя изменение давления. Вышеописанную процедуру необходимо провести для всех форсунок. Перепад давления во всех случаях должен быть одинаков. Если результаты проверки давления топлива соответствуют вышеописанным, делаем вывод, что система подачи топлива исправна.

А что будет происходить, если давление топлива в рампе окажется пониженным (например, менее 2 атмосфер) или повышенным (например, более 4 атмосфер)? Количество реально впрыскиваемого топлива в этом случае изменится пропорционально отклонению реального давления от нормы. Другими словами, произойдет непредвиденное обеднение или обогащение топливовоздушной смеси. Особенно болезненным оно будет в системах управления двигателем без обратной связи по датчику кислорода, так как контроллер не знает о неисправности и продолжает рассчитывать топливоподачу для нормального значения давления топлива. В системах управления с дачником кислорода контроллер может компенсировать изменение состава топливовоздушной смеси, но только в разумных пределах. При неправильном давлении топлива возникают проблемы с пуском двигателя, появляются провалы при движении автомобиля (говорят, что двигатель перестает тянуть), увеличивается расход топлива. Таким образом, если манометр показывает отклонение давления топлива в рампе от допустимых значений, делаем вывод, что система топливоподачи неисправна.

Поиск неисправности СУД

Вспомним состав системы топливоподачи. В нее входят: топливный бак с установленным в нем погружным бензонасосом, топливный фильтр, топливопроводы (подающая и сливная магистрали), рампа форсунок и регулятор давления. Неисправность любого из названных компонентов может стать причиной неверного давления топлива. Попробуем перечислить наиболее часто встречающиеся неисправности для каждого компонента системы топливоподачи.

Бензобак. Через специальные трубопроводы бензобак сообщается с атмосферой, что предотвращает его деформацию (сплющивание). Если связь с атмосферой нарушена, внутри бензобака создается разрежение. В этом случае давление в топливной рампе может быть пониженным.

Бензонасос. Неисправностей может быть несколько:

• бензонасос не развивает нужного давления, как следствие — пониженное давление топлива;
• обратный клапан бензонасоса не держит давление, как следствие — быстрое падение давления после выключения зажигания;
• загрязнение сеточки-фильтра бензонасоса, как следствие — пониженная производительность насоса, сказывающаяся в динамических режимах работы двигателя.

Топливный фильтр. Загрязнение топливного фильтра может приводить к пониженному давлению топлива из-за снижения пропускной способности топливной магистрали. Если топливный фильтр поврежден (порван), грязь может попасть в форсунки со всеми вытекающими последствиями.

Топливопроводы. Топливопроводы могут быть пережаты. Если это случилось с подающей магистралью, то давление топлива будет пониженным, если со сливной магистралью — повышенным. Кроме того, к снижению пропускной способности топливных магистралей может приводить использование некачественного бензина с повышенным содержанием смол.

Регулятор давления топлива. Встречаются регуляторы с подклинившей диафрагмой в открытом или закрытом положении. В первом случае давление топлива в системе будет пониженным, во втором — повышенным.

Форсунки. Для форсунок характерны следующие виды неисправностей:

• форсунка не открывается, как следствие — обедненная топливовоздушная смесь;
• форсунка постоянно открыта, как следствие — обогащенная топливовоздушная смесь;
• форсунка работает, но ее характеристика “уплыла”, как следствие — некорректная топливовоздушная смесь.

Способна ли бортовая диагностика определить неисправное состояние топливной системы?

Как уже было сказано выше, неисправность топливной системы приводит к отклонению давления в топливной рампе. Вследствие этого количество топлива, подаваемого в цилиндры, отличается от рассчитанного, происходит обеднение или обогащение топливовоздушной смеси. В системах управления двигателем с датчиком кислорода контроллер следит за текущим составом топливовоздушной смеси. При значительном отклонении топливовоздушной смеси от желаемого значения контроллер воспринимает это состояние как неисправность, и в памяти контроллера фиксируется один из двух кодов неисправностей:

• P0171 — система топливоподачи слишком бедная;
• Р0172 — система топливоподачи слишком богатая.

Здесь необходимо сделать несколько пояснений.

Повышенное или пониженное давление в топливной рампе — это лишь одна из причин, по которым в памяти контроллера могут быть зафиксированы коды Р0171, Р0172. Причиной значительного обеднения или обогащения топливовоздушной смеси могут быть неисправные датчики массового расхода воздуха, датчики кислорода, форсунки и т. д. К переобеднению топливовоздушной смеси приводят подсосы воздуха. Наличие кодов P0171, Р0172 в памяти ошибок контроллера подразумевает проведение серьезного анализа состояния всей системы управления двигателем для выяснения истинных причин появления кодов.

Значение давления топлива может находиться за пределами допустимого диапазона, но при этом бортовая диагностика ничего не фиксирует. Вполне реальная ситуация — бортовая диагностика не всесильна.

Даже в том случае, когда бортовая диагностика не указывает однозначно (с помощью кодов неисправностей) на присутствие неисправности в топливной системе, она способна оказать существенную помощь при оценке состояния системы топливоподачи. Например, с помощью диагностического тестера можно управлять исполнительными механизмами. В нашем случае при проверках давления в рампе придется неоднократно включать бензонасос. При проверке баланса форсунок на неработающем двигателе на каждую из форсунок можно подать серию тестовых импульсов (этот сервис реализован не во всех вазовских системах). С помощью диагностического тестера можно проконтролировать сигналы интересующих нас датчиков, а также ряд параметров, характеризующих работу системы управления двигателем. Грамотное использование возможностей, предоставляемых бортовой диагностикой, позволяет минимизировать время, затраченное на анализ состояния топливной системы и на поиск неисправности, если она присутствует.