Практична робота № 7

Тема – перевірка технічного стану приладів мікропроцесорних систем

управління двигуна (датчик частоти обертання колінчастого вала).

Мета роботи – вивчити особливості будови мікропроцесорних систем управління двигуна, набути навичок у діагностуванні даних систем та навчитись визначати технічний стан датчика частоти обертання колінчастого вала.

1. Загальні відомості

Контактно-транзисторні і безконтактно-транзисторні системи запалювання теперішнім часом мають обмежене застосування. їм на зміну прийшли системи запалювання ІV покоління – мікропроцесорні.

Рис. 7.1 Мікропроцесорна система управління двигуна.

1 – датчик кутового положення колінчастого валу (датчик синхронізації); 2 – датчик положення дросельної заслінки; 3 – дросельна заслінка; 4 – датчик масової витрати повітря; 5 – електромагнітні форсунки; 6 – паливна рампа; 7 – регулятор додаткового повітря; 8 – датчик температури повітря у впускному трубопроводі; 9 – діагностичний роз’їм; 10 – реле системи керування двигуном; 11 – реле паливного насоса; 12 – електронний блок управління двигуном; 13 – регулятор тиску палива; 14 – датчик детонації; 15 – котушки запалювання; 16 – лампа сигналізатора; 17 – паливний насос; 18 – паливний фільтр; 19 – датчик положення розподільного валу (фази); 20 – свічки запалювання; 21 – датчик температури охолоджуючої рідини.

Мікропроцесорна система: керує електроживленням паливного насоса; керує подачею бензину у впускний трубопровід кожного циліндра відповідно до циклами робочого процесу двигуна; забезпечує іскру на свічках і коригує кут випередження запалювання, гарантуючи без детонаційну роботу двигуна; керує подачею повітря в момент пуску.

Система складається з електронного блоку управління, комплекту датчиків, виконавчих пристроїв і з'єднувальних проводів з роз'ємами.

Електронний блок управління – це спеціалізований комп'ютер, що приймає сигнали від датчиків і керуючий виконавчими елементами системи.

Мікропроцесор блоку управління за програмою, введеної в пам'ять блоку, і на основі даних, отриманих від датчиків, розраховує необхідні параметри сигналів для виконавчих пристроїв.

Погоджують елементи блоку управління передають ці сигнали виконавчим пристроям системи.

Датчики системи управління: синхронізації, положення розподільного вала, детонації, витрати повітря, положення дросельної заслінки, температури охолоджуючої рідини і повітря у впускному трубопроводі.

Виконавчі пристрої: електромагнітні форсунки, котушки запалювання, регулятор додаткового повітря, контрольна лампа сигналізатора, реле електробензонасоса і розвантажувальне реле.

У разі виходу з ладу датчика положення дросельної заслінки, датчика масової витрати повітря або датчика детонації, система переходить на резервний режим роботи, який дозволяє доїхати до місця ремонту.

Про перехід на резервний режим система інформує водія включенням лампи сигналізатора КМСУД на панелі приладів.

Робота двигуна в такому режимі не робить негативного впливу на його стан, проте не може пуск, погіршується приємність, підвищується витрата палива і токсичність відпрацьованих газів.

Існують різноманітні методи діагностування систем керування, які можна навести у вигляді інформаційної структури (рис.7.2). З одного боку, виникають питання пов`язані з організацією проведення діагностичних робіт, з другого, пов`язані із забезпеченням необхідної для цього інформації (документації).

Щодо кваліфікації оператора-діагноста, то він повинен: знати базові поняття електротехніки; вміти читати нескладні електричні схеми; вміти користуватися цифровим мультиметром; розуміти особливості функціонування системи та об`єкта керування; знати особливості конструкції об`єкта керування певної марки автомобіля.

При обслуговуванні МП систем на борту автомобіля слід додержуватися таких загальних застережень:

до того, як демонтувати (відключати) кола ЕБК слід від`єднати клему "маса" АКБ;

при роботі системи керування необхідно забезпечувати надійний контакт кола живлення ЕБК від АКБ і виключати ймовірність порушення контакту АКБ з бортовою мережею;

якщо АКБ потребує заряду від зовнішнього джерела, то її слід від`єднати від бортової мережі;

не дозволяється впливати на блок ЕБК температурою більш за +85⁰С в непрацюючому стані системи та більш за +65 ^°С, коли вона працює;

забороняється приєднувати та від’єднувати рознімання ЕБК, якщо замок запалювання увімкнено;

при проведенні електрозварювальних робіт на кузові автомобіля слід від`єднати проводи від АКБ та ЕБК;

забороняється користуватися діагностичними приладами, які не передбачені до застосування;

виключати можливість електростатичного розряду на сигнальні кола ЕБК.

Рис. 7.2. Інформаційна структура методів діагностування мікропроцесорних систем керування АТЗ

Зокрема для кожної системи керування обумовлюються додаткові застереження та попередження, пов’язані з особливостями функціонування та призначенням системи.

Загальна послідовність процесу діагностування систем керування складається з окремих етапів.

1. Опит власника. На цьому етапі заповнюється спеціальний "Бланк опитування", на підставі якого визначаються умови, при яких настає несправність. Ця інформація розглядається як "історія хвороби" та визначає послідовність таких перевірок. Зміст питань бланка опитування визначається призначенням системи та її типом. Наприклад, для системи керування двигуном важливі такі питання.

Які симптоми незадовільної роботи двигуна мають місце.

На яких режимах ДВЗ виникає симптом.

Які технічні втручання передували прояві симптомів.

Яка реакція діагностичного індикатора (лампи CHEK ENGINE).

Скільки часу минуло з моменту прояви симптомів

2. Початковий огляд регламентується переліком перевірок та послідовністю їх виконання. Існують загальні послідовності перевірок і регулювань, що можуть бути застосовані для більшості моделей автомобілів. Проте самі процедури перевірок та параметри, що контролюються, мають певні значення для різних моделей автомобілів і систем.

Початковий огляд системи керування двигуном містить такі перевірки:

рівня оливи у двигуні, стану оливи та системи вентиляції картеру;

рівня охолоджуючої рідини та системи охолодження;

стану АКБ, надійності її підключення та рівня електроліту;

стану та натягу ременя генератора;

стану свічок запалювання;

стану кришки та ротору розподільника запалювання, резисторів у високовольтних колах;

стану усіх електричних з`єднань;

3. Оцінка загального стану системи виконується на підставі довідкових даних по параметрах, що контролюються. Для оцінки контрольованих параметрів можна віднести такі виміри:

напруги АКБ у номінальному режимі;

напруги АКБ при пуску ДВЗ впродовж 15 с;

сили струму пуску ДВЗ;

струму заряду АКБ на обертах 3000 хв^-1;

напруги на первинному колі котушки запалювання;

часу накопичення енергії в котушці запалювання на різних швидкісних режимах;

початкового кута випередження запалювання.

Коли система керування непрацездатна і вимірювання параметрів не можливе, проводять діагностику за діагностичними картами ДК-А (початкові перевірки), які мають вигляд умовних алгоритмів (рис. 7.3). Наприклад, для системи керування ДВЗ карти ДК-А мають спрямованість за ознаками (колінчастий вал обертається, але ДВЗ не запускається; перевірка реле та кола живлення; перевірка електричних кіл системи паливоподачі; діагностування магістралі системи паливоподачі).

Якщо у системі керування, що діагностується, передбачено канал самодіагностики, в першу чергу виконуються перевірки діагностичних кіл за допомогою карт ДК-Д. Карти ДК-Д є умовними алгоритмами виконання перевірок та пошуку несправності в разі непрацездатності системи самодіагностики. Приклад карти ДК-Д наведено на рис.7.4.

Рис. 7.3. Фрагмент карти ДК-А «Перевірка головного реле та кола живлення»

Рис.7.4. Приклад карти ДК – Д «Не горить лампа діагностики»

Поглиблена перевірка стану системи виконується за допомогою діагностичних карт перевірки вузлів та агрегатів (ДК-П). Ці карти є умовними алгоритмами пошуку несправності (рис. 7.5).

Рис. 7.5. Приклад карти ДК-П «Перевірка датчика положення дросельної заслінки»

4. При наявності симптомів несправностей насамперед виконується діагностика за допомогою діагностичних карт ДК-С (симптоми та причини несправностей). Карти ДК-С містять перелік симптомів та можливі несправності, що їм відповідають. В карті наводиться інформація про місце пошкодження (коло, вузол, агрегат, система), причину, яка призвела до несправності (забруднення, нагар, розбаланс, обрив кола, коротке замикання), та звернення до інших діагностичних карт. Карти ДК-С мають вигляд довідкової таблиці.

Для поглибленої локалізації несправності та підтвердження діагнозу оператор-діагност виконує перевірки та вимірювання електричних параметрів, користуючись схемами електричних підключень та діагностичною картою ДК-Р (параметри на виходах рознімання ЕБК).

Схеми електричних підключень можуть надаватися у безпосередньому вигляді (як фрагменти графічних зображень схем) або у вигляді таблиць кореспонденцій (адресів). Другий варіант є більш переважним, якщо обсяг схеми значний. Для електросхем систем керування ДВЗ закордонних виробників (Рис.6) прийняті такі позначення окремих елементів: A - вузли; B - датчики; C - акумулятори та конденсатори; F - запобіжники; G - генератори; H - попереджуючі сигналізатори; K - реле; M - двигуни; P - вимірювачі та покажчики; R - резистори; S - перемикачі; V - напівпровідники; X - рознімання; Y - соленоїди. На розніманнях кожного елементу міститься інформація про номер виводу рознімання елемента; код (позначення) елементу, що є кореспондентом (адреса підключення); номер виводу кореспондента; колір проводу підключення (bl - блакитний; ge - жовтий; nf - сіруватий; rt - червоний; ws - білий; hgn - світло-зелений; br - коричневий; gn - зелений; og - помаранчевий; sw - чорний; hbl - світло-блакитний; rbr - темно-бордовий; el - кремовий; gr - сірий; rs - рожевий; vi - фіолетовий).

Карта ДК-Р має вигляд таблиці, в якій відповідно виводам рознімання ЕБК наводиться інформація про колір проводу, що під`єднується іззовні; призначення виводу; адрес підключення; значення напруг на виводах у режимах "запалювання увімкнено" та "двигун працює"; код несправності в разі відхилення параметра від допустимих значень; можливі ознаки та причини несправності кола; посилання до інших ДК, за допомогою яких локалізується несправність.

Вимірювання напруг, що контролюються за таблицею, виконуються при визначених умовах: двигун прогрітий до робочої температури; двигун працює на обертах неробочого ходу; контакт (вивід), що контролюється, не замкнуто на корпус; діагностичний комп’ютер (сканер) від’єднано; кондиціонування повітря вимкнено; вимірювання мультиметром виконується відносно корпусу.

Таблиця 7.1

Карти симптомів несправностей (ДК - С)

Симптом несправності	Додаткові ознаки	Необхідні перевірки та можливі пошкодження	Звертання до інших ДК
Ривки та провали у роботі двигуна	Коливання потужності ДВЗ при постійній швидкості руху чи однаковому положенні дросельної заслінки. Підвищення швидкості або гальмування без зміни положення педалі акселератору	Датчик МВП. Паливні форсунки (за-бруднення, баланс, тиск). Паливний фільтр, паливо. Система запалювання (висока напруга, нагар, пошкодження проводів та апаратів). Підключення маси до ДВЗ та ЕБК. Напруга бортової мережі. Вакуумні шланги	ДК - А6 ДК - П2 ДК - П4С
Детонація	Детонація підвищується при прискоренні. Металевий стук у ДВЗ при відкриванні дросельної заслінки	Коло вентилятора системи охолодження (перегрів). Рівень охолоджуючої рідини та її циркуляція в радіаторі. Датчик детонації. Датчик ТОР, датчик МВП. Тиск, якість палива. Система запалювання (високовольтна проводка, свічки, їх калільне число та момент затяжки). Система гасіння детонації	ДК - П7 ДК - П5 DST - 2 ДК - А6
Нестійка робота або зупинка на неробочому ході	Зупинці ДВЗ передує коливання обертів неробочого ходу	Датчики ПДЗ, ТОР, МВП. Форсунки (герметичність, тиск палива, баланс форсунок, обмотки форсунок). Система запалювання (висока напруга, свічки, датчик ПКВ, проводка. Регулятор неробочого ходу. Кола живлення. Опори ДВЗ, компресія, фази газорозподілу	ДК - П1 ДК - А6 ДК - П2 ДК - А3 ДК - П4В ДК - П3 DST - 2

Рис.7.6. Фрагмент схеми електричних підключень у графічному вигляді

Рис.7.7 Фрагмент схеми електричних підключень у вигляді таблиці кореспонденцій

Таблиця 7.2

Фрагмент ДК - Р (рознімання ЕБК)

Контакт	Колірпроводу	Призначення	Адреса	Напруга, В		Код	Ознаки та несправності кола
				запал. увімкн.	ДВЗ працює
1	Біло-черво-ний	Керуваннязапалюванням1 - 4	Модуль запалюван-ня "В"	0	(5)		Нестійкий неробочий хід, нема потужності, двигун глохне
7	Жовто-чорний	Вхідний сигнал ДМВП	ДМВП, конт. "5"	0,9 - 1,1	(5)	0102	Нестача потужності, зупинка двигуна
11	Блакитний	Вхідний сигнал датчика детонації	Датчик детонації	2,5	2,5	0325	Підвищена детонація
12	Рожево-білий	Напруга живлення датчиків	ДМВП, конт. "4", ДПДЗ конт. "А"	5	5	01020122	Завищені оберти неробочого ходу
44	Червоний	Вхідний сигнал СО-потенціометра	СО-потен-ціометр	0	(11)	11711172	Не регулюється концентрація СО
45	Жовтий	Вхідний сигнал ДТОЖ	ДТОЖ, конт. “В”	1 - 2	1 - 2 (3)	01170118	Утруднений пуск, висока токсичність
48	Зелений	Вхідний сигнал ДПКВ низького рівня	ДПКВ, конт. "В"	8 - 10	(5)	0335	Двигун не запускається
49	Білий	Вхідний сигнал ДПКВ високого рівня	ДПКВ, конт. "А"	8 - 10	(5)	0335	Двигун не запускається
53	Блакитно-помаранчевий	Вхідний сигнал ДПДЗ	ДПДЗ, конт "С"	0,3 - 0,7	0,3 - 0,7	01220123	Завищені оберти неробочого ходу, нерівномірний неробочий хід.Утруднений пуск у холодному стані

5. На етапі діагностування за допомогою сканера, перш за все користуються таблицею тлумачення кодів несправностей, на основі якої визначають причини та умови занесення кодів несправностей в пам`ять систем самодіагностики (табл. 7.3). Далі звертаються до відповідних діагностичних карт пошуку несправностей за кодами (карти ДК-К), які мають вигляд умовних алгоритмів (рис.7.7).

Таблиця 7.3

Приклад карти кодів несправностей (ДК - К)

Код	Відхилення параметра, ознака несправності	Умови внесення кодів до пам`яті ЕБК
0102	Низький рівень сигналу ДМВП	Сигнал з ДМВП відсутній або свідчить про витрату повітря нижче за 0,5 кг/год
0103	Високий рівень сигналу ДМВП	Сигнал свідчить про витрату повітря більш за 614 кг/год
0117	Низький рівень сигналу ДТОР	ДВЗ працює більш за 20 с, сигнал відповідає температурі двигуна t0 370С
0118	Високий рівень сигналу ДТОР	ДВЗ працює більш за 10 с, сигнал відповідає температурі t0 1350С
0122	Низький рівень сигналу ДПДЗ	ДВЗ працює та сигнал ДПДЗ U 0,2 В
0123	Високий рівень сигналу ДПДЗ	Сигнал ДПДЗ U  4,68 В
0325	Обрив ДД	ДВЗ працює, сигнал ДД, U 0,5 В, обидві умови на протязі t  2 с.
0327	Низький рівень шуму двигуна	ДВЗ працює, сигнал ДД, U 10 В, обидві умови на протязі t  2 с.
0328	Високий рівень шуму двигуна	ДВЗ працює, сигнал ДД, U 10 В, обидві умови на протязі t  2 с.
0335	Помилка ДПКВ	Колінчастий вал прокручується, контролер зчитує n  58 зубців (імпульсів) на оберт вимірювального диска
0501	Помилка ДША	Оберти ДВЗ 2500 n  6000 хв-1, ДМРВ вказує малу витрату повітря, сигнал ДСА відповідає V 5 км/год
0505	Помилка РНХ	ДВЗ у режимі неробочого ходу, оберти колінчастого валу при зачиненій дросельній заслінці на 200 хв-1 більше необхідних на протязі t  3хв.
0562	Пониження напруги бортової мережі	ДВЗ працює, бортова напруга U 6,5 В на протязі t  640 мс.

Для поглибленої локалізації (пошуку елемента або місця пошкодження) звертаються до інших ДК та вимірюють значення поточних параметрів системи за допомогою сканера. Значення цих параметрів порівнюються з еталонними параметрами, які зберігаються в пам’яті сканера. До цих параметрів, наприклад для систем керування ДВЗ відносять: швидкість обертання ДВЗ, оберти неробочого ходу, температуру охолоджуючої рідини, масову витрату повітря, положення дросельної заслінки, тривалість імпульсу упорскування, кут випередження запалювання, положення регулятора неробочого ходу, швидкість руху автомобіля та інші.

Метод та послідовність етапів діагностування в більшості випадків визначається фактичним станом системи на час перевірок, метою перевірок (регламентне, заявочне або негайне технічне обслуговування) та наявністю діагностичного обладнання.

Датчик Холла – це датчик магнітного поля. Він був названий так із-за принципу своєї роботи – ефекту Холла: якщо в магнітне поле помістити пластину з протікаючим через неї струму, то електрони в пластині будуть відхилятися в напрямку, перпендикулярному направленню струму. В яку саме сторону будуть відхилятися електрони, залежить від полярності магнітного поля (рис. 7.9)

Рис. 7.9 Ефект Холла:

1 – електрони, 2 – пластина 3 – магніти, 4 – магнітне поле 5 – джерело струму.

Різна густина електронів на сторонах платини створює різність потенціалів, яку можна підсилити і виміряти.

Принцип дії інтегрального датчика Холла заключається в різності потенціалів на границях напівпровідникових пластин з струмом розміщених в зовнішньому магнітному полі. Підсиленна датчиком різниця потенціалів прямо пропорційна напруженню поля області його установки. Таким чином, для вимірювання частоти обертання достатньо розмістити датчик поблизу деталі яка обертається з закріпленим на них магніті, при цьому на виході отримуємо сигнал рівній частоті зміни напруження магнітного поля (рис. 7.)

Рис. 7.10 Принцип дії інтегрального датчика Холла.

Датчик Холла складається з елемента Холла – струмопровідного постійного магніту і магнітного атенюатора – полого циліндра з магнітопрозорими вікнами. У цьому датчику чутливим елементом є атенюатор, а перетворювачем – елемент Холла. Для роботи датчика потрібне зовнішнє джерело постійного струму, тобто він пасивний. Для посилення сигналу, який виробляє датчик, вживають мікроелектронну схему. Число імпульсів за одиницю часу і їх довжина визначаються частотою обертання магнітного атенюатора і числом вікон в ньому, яке дорівнює числу циліндрів двигуна. Довжина кожного імпульсу визначається розміром вікна по периметру його кола. Вікно для першого циліндра ширше останніх, тому може буги зафіксована точка початку відліку. Таким чином, за допомогою датчика Холла і електронної схеми обробки його вихідного сигналу можуть бути визначені три головних параметри для системи запалювання: частота обертання колінвала ДВЗ, його положення відносно ВМТ для будь-якого циліндра в будь-яку мить часу і положення точки відліку. Безінерційність датчика і стабільність параметрів сигналу дозволяє реалізувати керування кутом випередження запалювання для кожного циліндра окремо.

Рис. 7. Аналоговий датчик холла ДХ SS49E.