Оборудование для диагностики топливной аппаратуры

Расходомеры. Расходомеры используют для непрерывного измерения расхода топлива на автомобилях с карбюраторным двигателем при проведении регулировочных и диагностических работ, а также для проведения дорожных испытаний.

Принцип работы механического расходомера основан на подсчете числа оборотов крыльчатки, омываемой потоком маловязкой жидкости (бензина). В разрыв бензопровода, между бензонасосом и карбюратором устанавливается датчик расходомера. В центральном сквозном канале датчика расположен ротор. Ротор состоит из стальной оси с жестко закрепленными на ней двумя крыльчатками и флажками между ними. Флажки размещены на пути светового потока от осветителя к фоторезистору. При вращении ротора флажки прерывают световой поток. При этом на фоторезисторе образуются фотоимпульсы, которые подаются на счетное устройство. Расчет расхода жидкости основан на пропорциональной (функциональной) зависимости расхода потока от частоты вращения ротора. Однако появление дополнительного гидравлического сопротивления в потоке жидкости приводит к большой погрешности измерения.

Этого недостатка лишены ультразвуковые расходомеры. В основу работы ультразвуковых расходомеров положен время-импульсный принцип, сущность которого заключается в измерении и определении разности скоростей ультразвуковых зондирующих импульсов, проходящих по направлению потока жидкости и против него (рис. 5.1).

Расчет расхода жидкости основан на пропорциональной зависимости разности времени прохождения ультразвукового импульса по и против потока жидкости от скорости движения потока жидкости, а следовательно, и ее расхода.

Осциллографы

Осциллографы предназначены для измерения параметров и визуального анализа формы сигналов в любых электронных и электрических системах автомобиля. Подключение к исследуемой цепи осуществляется посредством измерительных кабелей и датчиков.

Осциллограф -- электронный прибор, позволяющий, в отличие от тестера, увидеть не только средние значения напряжения н измеряемых цепях, но и процесс изменения напряжения во время работы на выводах проверяемых узлов автомобиля. При помощи осциллографа можно составить полную картину работы системы управления двигателем и сделать соответствующие выводы.

В большинстве описаний приборов приводится такая характеристика, как точность измерения, погрешность измерения или класс точности прибора. Например, если погрешность измерения равна 10 %, это означает, что измеренное напряжение может на самом деле находиться в диапазоне от 11,4 до 13,9 В и точнее его можно измерить только прибором, имеющим меньшую погрешность изме-рения. Желательно, чтобы был еще указан способ вычисления погрешности измерения -- от изме-ряемой величины или от максимальной (например, при измерении напряжения в 1 В на шкале в 100 В, если прибор имеет погрешность 5 % максимального значения шкалы, получаются показания от -4 до +6 В, а если проводить те же измерения на шкале в 2 В, то разброс значений будет от 0,9 до 1,1 В).

Частотные характеристики гораздо более важны для осциллографа, нежели для тестера. Все измерения тестера ограничиваются частотой в единицы герц, так как быстрее индикатор тестера работать не может. Например, если измерять тестером минусовой (управляющий) вход форсунки на работающем автомобиле, получится напряжение около 7...9 В, которое будет несколько изменяться в ту или другую сторону при нажатии и отпускании педали газа. Если же подключить к цепи осциллограф, то можно определить, что напряжение 7...9 В -- это среднее значение напряжения на выводе форсунки за длительный период времени. Но при включении форсунки на исправном автомобиле напряжение на этом выводе равно + 0...1 В, а при выключении -- напряжению питания -0...1 В. Таким образом, осциллограф отличается от тестера тем, что может воспроизводить на экране форму быстро меняющихся сигналов. Однако уловить автомобильным осциллографом электрический сигнал на входе приемника или сигнализации с радиоуправлением невозможно, так как частота сигнала на входе слишком высока для автомобильного осциллографа, и его можно увидеть только специальными осциллографами, имеющими максимальную частоту входного сигнала не менее 100 МГц. Предел частот для рассмотрения подавляющего большинства сигналов в автомобильной системе управления двигателем к настоящему времени составляет около 10 кГц, исключением из общей массы сигналов являются лишь сигналы зажигания -- наиболее важная их составляющая находится в пределах 40 кГц. Поэтому осциллограф, предназначенный для работы в условиях автосервиса, должен достоверно показывать форму сигналов в полосе частот от 0 до 10 кГц, если он не предназначен для работы с системой зажигания, и от 0 до 40 кГц, если в перечень сигналов, доступных к просмотру, входят сигналы зажигания.

Необходимо корректировать искажения исследуемого сигнала в соответствии с полосой пропускания прибора. Все импульсные сигналы, существующие в системах электронного управления двигателем, как прави-ло, претерпевают незначительные искажения в осциллографе с полосой про-пускания не ниже 10 кГц. Форма сигнала может существенно отличаться только у сигналов зажигания и, в некоторых случаях, у сигналов датчиков положения коленчатого вала, и то на высоких оборотах (более 4000...5000 мин1).

У осциллографа, в отличие от тестера, существует набор горизонтальных разверток, синхронизация и горизонтальное смещение изображения. Горизонтальной разверткой 10 с называют отображение непрерывного фрагмента измеряемого сигнала длительностью 10 с. Фрагменты, отображаемые на экране, не следуют в реальности один за другим, без перерыва. Фрагменты измеряемого сигнала отстоят друг от друга на произвольное время, но показ изображения на экране всегда начинается с одной и той же точки изображения, поэтому изображение на экране кажется слитным и относительно неподвижным, что позволяет просматривать сигналы в реальном времени. Для того чтобы обеспечить вывод изображения таким образом, в осциллографе есть механизм или устройство, называемые синхронизацией. Этот механизм обеспечивает выдачу в осциллограф команд начала рисования фрагмента входного напряжения. Простейший способ, используемый во всех осциллографах широкого употребления -- это фиксация момента, когда напряжение на входе переходит через какой-то уровень в определенную сторону (например, переход напряжения через уровень 6 Вв сторону увеличения). Этот способ синхронизации называется синхронизацией по входному сигналу или внутренней синхронизацией. Уровень напряжения и направление перехода можно менять по своему усмотрению. Для того чтобы устройство могло мгновенно отреагировать на появление сигнала начала рисования существует механизм, который называется горизонтальным смещением сигнала -- с его помощью в осциллографах можно увидеть сигнал, который появился на входе одновременно или даже раньше сигнала синхронизации, а также установить просматриваемый сигнал в удобное положение на экране.

Основными сервисными функциями являются функции записи сигнала для последующего просмотра и автоматическая установка вертикальной и горизонтальной разверток и способа синхронизации по заранее определенному типу входного сигнала.

Специализированные автомобильные осциллографы. Эти приборы имеют набор специализированных датчиков (высокое напряжение, разрежение, ток) и специальную систему синхронизации с вращением двигателя при помощи датчика тока свечи первого цилиндра, который позволяет диагностировать ЭСУД по любым параметрам. При этом они сохраняют возможности универсального осциллографа и могут использоваться для проверки работы практически всех электрических цепей автомобиля. Кроме того, они могут заменять ряд отдельных устройств, применяемых для диагностики -- например, при наличии в составе автомобильного осциллографа датчика не требуется приобретать вакуумметр.

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 дилерском уровне.

Мотор-тестер - прибор, в котором не используется кодовая информация о неисправностях, поступающая от блока управления, а задействованы аналоговые сигналы от внешних датчиков, установленных в автомобиле.

По идеологии использования мотор-тестер прежде всего необходим для определения параметров системы зажигания (в высоковольтной и низковольтной частях), параметров пуска электроснабжения, анализа выхлопных газов -- если встроен газоанализатор, угла опережения зажигания. Кроме электрических, мотор-тестер измеряет параметры гидравлических и механических систем: давление топлива и компрессию, разряжение на впуске и давление турбины компрессора, противодавление катализатора и температуру двигателя.

Мотор-тестеры можно применять для измерения совокупности каких-либо сигналов с любой точки системы управления, т. е. в качестве тестера или осциллографа. Измерения мотор-тестер производит при помощи набора специализированных датчиков. Именно от их конструкции и разнообразия зависит возможность проведения измерений. Особенно большим многообразием отличаются датчики для исследования системы зажигания. Мотор-тестер в обязательном порядке должен выполнять тест относительной или абсолютной компрессии, тест системы газораспределения, мощностного баланса, баланса производительности форсунок. Результаты этих тестов представляются как в цифровом, так и в графическом виде, что позволяет оценить не только численное значение параметров, но и обнаружить такие сложные дефекты, как неправильную установку фаз газораспределения или причину пониженной компрессии.

Огромную роль в мотор-тестере играет осциллографический режим. Современные мотор-тестеры объединяют осциллограф (с возможностью получения осциллограммы высоковольтной системы зажигания) и анализатор двигателя, который с помощью разнообразных тестов оценивает состояние цилиндро-поршневой группы и электрооборудования автомобиля. В зависимости от класса (а значит, и цены) мотор-тестер может иметь различные характеристики и возможности. Например, осциллограф может быть как одноканальным, так и многоканальным, осциллограмма зажигания может быть доступна только на автомашинах с классической системой (с распределителем) или на современных системах DIS и СОР (прямое зажигание и система катушек на свечах), и возможности анализатора двигателя тоже бывают различными, хотя большинство этих тестов доступно только для старых классических систем зажигания.

Мотор-тестер можно использовать для исследования двигателей всех типов, как карбюраторных, так и со впрыском, работающих на бензине или газе. Наиболее широкими возможностями обладают стационарные мотор-тестеры со встроенными газоанализаторами.

Современный мотор-тестер оснащается справочными базами данных. Эти базы, как правило, содержат информацию о регулировочных параметрах, расположении контрольных меток и регулировочных винтов, данные о параметрах элементов электрооборудования и характеристики датчиков. Наиболее хорошо оснащенные мотор-тестеры содержат базу эталонных сигналов.

В последнее время на рынке мотор-тестеров появились портативные модели, которые не имеют экспертной системы и базы данных, но вполне могут заменить консольные системы среднего уровня. Эти приборы позволяют делать практически все, что делают стационарные, и даже обладают некоторыми преимуществами перед ними по стабильности, удобству управления, четкости алгоритма пользования базовым меню.

Портативные мотор-тестеры имеют модульную конструкцию, т. е. существует основной системный блок с экраном и клавиатурой, а также смежные модули обработки сигналов. Например, модуль четырехканального осциллографа, модуль сигналов системы зажигания, модуль сканера, и в перспективе даже может быть установлен модуль газоанализатора.

Важное преимущество портативного прибора по сравнению с консольной конструкцией -- возможность тестирования двигателя на ходу.

Поскольку прибор выполнен на одной плате, надежность его очень высока. Универсальность портативного мотор-тестера определяется прежде всего квалификацией персонала. Набор дополнительных адаптеров и переходников для подключения в базовой комплектации охватывает большой спектр моделей автомобилей и позволяет диагностировать практически любой двигатель.

Мотор-тестеры. Измерительная часть мотор-тестера в основном совпадает с измерительной частью автомобильного осциллографа. Отличие мотор-тестера заключается в том, что он может не только отображать осциллограммы любых измеряемых цепей, но и производить комплексные оценки работы двигателя сразу по нескольким параметрам (динамическая компрессия, разгон, сравнительная эффективность работы цилиндров и т. д.). Это позволяет существенно снизить время на поиск неисправности. При закупке оборудования также необходимо учесть, что неотъемлемой частью мотор-тестеров часто являются такие устройства, как газоанализатор, стробоскоп и т. д., поэтому, хотя цена мотор-тестера достаточно высока, при его покупке переплата в общей сумме будет относительно невелика по сравнению с приобретением отдельно автомобильного осциллографа, газоанализатора и стробоскопа.

Фундаментальные диагностические приборы, мотор-тестеры, сканеры и газоанализаторы в большинстве случаев позволяют получить исчерпывающий объем данных по исследуемому двигателю. Однако нередко случается, что применение современных базовых средств диагностики бывает невозможным, недостаточным или малоэффективным. Например, далеко не ко всем машинам можно подключить сканер. Даже подключив его, можно не обнаружить сохраненные коды ошибок. Может оказаться и так, что дефект не проявляется в искажении электрических сигналов и не отражается существенно на качестве сгорания топливной смеси. В этом случае и мотор-тестер, и газоанализатор будут также бессильны. Несмотря на колоссальные способности приборов «большой тройки» они не в состоянии охватить все области информационного поля, отражающего текущее состояние двигателя и его систем.

В этом состоит одна из причин того, почему инструментарий универсального диагноста не ограничивается тремя типами оборудования. Существует широкий ассортимент дополнительных приборов и приспособлений, используя которые можно получить специфическую диагностическую информацию. Порой именно она позволяет обнаружить неисправность.

Нередки ситуации, когда базовый прибор указывает на нарушение работоспособности одной из систем двигателя. Допустим, показания газоанализатора указывают на неправильное дозирование топлива. Чтобы установить причину отклонения от нормы, локализовать неисправность, следует провести дополнительные пошаговые проверки (проконтролировать работу топливного насоса, форсунок и т. д.). При этом не обойтись без вспомогательного оборудования. Или, например, сканер зафиксировал ошибку в работе датчика системы управления. Далее необходимо выяснить, чем вызвана ошибка: отсутствием питания, неисправностью самого датчика или дефектами выходных электрических цепей. Для этого также требуются вспомогательные приборы.

Специальные мотор-тестерные режимы (иногда этот "блок" мотор-тестера еще называют анализатор цилиндров) - это главное, что, как уже говорилось выше, отличает мотор-тестер от автомобильного осциллографа. В частности это тесты:

- Тест "Баланс мощности по цилиндрам";

- Тест "Относительная компрессия";

- Тест "Эффективность цилиндров" ("Неравномерность вращения") - при установившейся работе двигателя прибор анализирует изменение временного промежутка между сигналами зажигания (которое зависит от вклада каждого цилиндра во вращение коленчатого вала);

- Тест "Давление в цилиндре" - в какой-либо из цилиндров вместо свечи вкручивается датчик давления. По снятой осциллограмме пульсаций давления в цилиндре, при наложении на нее сетки нормативных фаз открытия и закрытия клапанов определяется правильность работы газораспределительного механизма;

- Тест "Прокрутка" - двигатель прокручивается стартером, запуск двигателя блокирован. Во время прокрутки определяются обороты, минимальное и среднее напряжение бортсети, стартерный ток (при наличии токовых клещей);

- Тест "Запуск" - производиться запуск двигателя. Во время запуска определяются обороты, минимальное и среднее напряжение бортсети, стартерный ток (при наличии токовых клещей), время запуска;

- Тест "Разгон" - определяется время набора двигателем оборотов с одного значения до другого;

- Тест "Баланс индикаторной мощности" (иногда его называют "Разгон-Выбег") подразделяется на два теста - тест "Составляющая механических потерь баланса индикаторной мощности" и тест "Эффективная составляющая баланса индикаторной мощности". Индикаторная мощность - это мощность, полученная от сгорания топлива в цилиндрах. К сожалению, использовать ее полностью невозможно - так как часть мощности расходуется на преодоление сил трения и пр. Эти потери мощности составляют "механические потери", а то, что осталось, составляет "эффективную мощность". Составляющая механических потерь определяется как отношение мощности механических потерь к индикаторной мощности. Эффективная составляющая определяется как отношение эффективной мощности к индикаторной мощности (фактически это механический КПД (коэффициент полезного действия) двигателя) - для современных автомобильных двигателей, как правило, не превышает 0,70-0,85 (70-85%).

При диагностировании мотор-тестером (без применения мощностного стенда и глубоких ходовых испытаний) эти параметры определяются условно и приближенно через обсчет времени ускорений и замедлений (в микроциклах разгона-выбега) коленчатого вала в районе определенных заданных оборотов;

- Тест "Разрежение во впускном коллекторе". Для получения данных разрежения (давления) во впускном коллекторе к мотор-тестеру подключается специальный датчик давления-разрежения. Первый вариант теста дает возможность просмотреть значение разрежения во впускном коллекторе при работающем двигателе и по его колебаниям сделать вывод о работе клапанов. Но в принципе это можно сделать и без мотор-тестера с помощью существенно более дешевого прибора - вакуумметра.

Однако, использование мотор-тестера или автомобильного осциллографа открывает новые возможности данной методики - можно детально анализировать осциллограмму изменения давления в привязке к отдельным цилиндрам (этот тест проводиться как при запущенном двигателе, так и при прокрутке двигателя стартером). Соответственно, можно судить уже не об общем состоянии системы газораспределения, а о состоянии клапанов конкретных цилиндров.

- Тест "Давление в выпускной системе". Тест проводиться с использованием таких же датчиков, как и предыдущий. Тест помогает выявиться неработающий или плохо работающий цилиндр, а также оценить работу выпускных клапанов на двигателе, имеющим любое количество цилиндров (в этом главное преимущество этого теста перед тестом "Баланс мощности по цилиндрам"). Тест также проводиться как при запущенном двигателе, так и при прокрутке двигателя стартером;

- Тест "Давление картерных газов". Тест проводится с использованием таких же датчиков, как и предыдущие. В процессе выполнения теста отслеживаются пульсации давления картерных газов в привязке к работе (тактам сжатия и рабочего хода) отдельных цилиндров. Чем больше увеличивается давление при работе цилиндра - тем больше газов прорывается из надпоршневого пространства - следовательно, у данного цилиндра хуже состояние поршневых колец и/или стенок поршня;

- Тест "Опережение зажигания" - позволяет построить график зависимости угла опережения зажигания от оборотов двигателя. Тест позволяет оценить работу центробежного и вакуумного регуляторов в классической системе зажигания.

Это далеко не полный перечень тестов, которые могут предложить современные мотор-тестеры диагносту. Однако, конечно же, пока не существует приборов, которые предлагают диагносту выполнение всех перечисленных тестов - но это лишь вопрос времени, так как у всех современных приборов постоянно обновляется программное обеспечение, а список опций пополняется необходимыми датчиками.

Иногда на рынке предлагаются приборы, выполняющие часть из приведенных тестов, но вообще не имеющие функции осциллографа - вряд ли такие приборы можно назвать мотор-тестерами.

Третья группа приборов представляет собой оборудование для углубленной проверки ЭСУД и ее отдельных узлов.

Консольный мотор-тестер АВТОMACTEP-AM1 представ собой современный диагностический комплекс на базе персонального компьютера, сочетающий в себе функции мотор-тестера, сканера электронных блоков управления, многоканального ocциллографа и генератора — имитатора сигналов датчиков, позволяет измерять относительную компрессию, баланс мощности, цилиндровый баланс, производительность форсунок, поставляется в различных конфигурациях с последующим дооснащением.

Портативный сканер/мотор-тестер Vision 2000 — это компьютер последнего поколения, отличается портативностью и многофункциональностыо. Масса прибора — 1 кг, он легко умещается на ладони и при этом обладает диагностическими возможностями, сравнимыми с полноразмерным мотор-тестером. С его помощью можно тестировать механические системы двигателя, измерять параметры систем зажигания: проверять DIS-системы (статического зажигания) и традиционные системы с распределителем; проводить диагностику первичного и вторичного контура с выводом форм соответствующих сигналов. Прибор отображает диаграммы пиковых величин (на тактах сжатия и расширения), характеризующие время сгорания, зажигания, напряжение горения и угол опережения зажигания; определяет относительную неравномерность цилиндров карбюраторных двигателей и двигателей с системами впрыска; распечатывает результаты теста (20 протоколов).

Мomop-тестер SMP 4000 позволяет проводить все диагностирование двигателя, тестовые и ремонтные операции, получить базу данных с изображениями, техническими данными. Программное обеспечение по производителям и моделям, разработанное для SMP 4000, выдает точную информацию для конкретного транспортного средства, дает возможность проводить тесты в запрограммированной последовательности, проверять все современные системы зажигания, такие как Wasted Spark, Dual Distributor and pirect Ignition Systems, без дополнительных адаптеров.

Возможности SMP 4000 :

- диагностирование механического состояния двигателя (оценка состояния поршневой группы поршни, кольца, клапаны по сумме трех тестов, тепловой режим двигателя по температуре масла, поиск негерметичностей в системе впуска и др.);

-диагностирование системы зажигания (полный тест элементов катушки, прерывателя, проводов и свечей, осциллограммы напряжений, таблица цифровых значений);

• диагностирование процесса сгорания топлива (самый информативный тест — качество сгорания топлива по наличию CH, СО, CO2, O2 в отработавших газах); расчет коэффициента избытка воздуха. Тест «Баланс мощности» позволяет достоверно выявить неисправный цилиндр, в том числе в многоцилиндровых двигателях;

• диагностирование электронных систем управления (двухканальный цифровой осциллограф с возможностями цифрового обсчета графиков позволяет проводить поиск неисправностей любой сложности);

• определение пускозарядных характеристик (определение причин затрудненного пуска двигателя из-за неисправности стартера и аккумулятора; проверка состояния генератора, ре-гулятора напряжения; наличие специального теста искро- и смесеобразования в режиме запуска);

• диагностирование бортовой электрики (поиск обрывов, коротких замыканий, утечек тока в электрических цепях; оперативная проверка генератора, выпрямительных диодов, регулятора напряжения и др.).

Мотор-тестер MT-5 предназначен для диагностирования автомобилей грузовых и легковых, бензиновых и дизельных, отечественных и импортных. Мотор-тестер позволяет:

• осуществлять проверку всех возможных причин неисправности двигателя;

- выполнять регулировку для экономичной эксплуатации;

• воспроизводить процессы зажигания и впрыска;

• автоматически отключать цилиндры;

• измерять угол опережения зажигания со стробоскопом и от датчика верхней мертвой точки.

Мобильный диагностический комплекс для диагностирования автомобилей зарубежных производителей AX ONE 2000 включает в себя сканер, мотор-тестер, мультиметр, осциллограф и датчик для измерения вакуума и давления в гидросистемах с большим набором переходников (около 40).

Центральным компонентом комплекса является переносной высокопроизводительный компьютер с автономным питанием, компактен, может использоваться для тестирования как во время движения, так и на станциях технического обслуживания.

Универсальный системный сканер VSKAN D51 предназначен для диагностирования следующих автомобилей: Mercedes-Benz, BMW, Audi, Volkswagen, SEAT, Skoda, Volvo, Porsche, Mitsubishi, Mazda, Nissan, Toyota, Honda до 2002 г., а также любого автомобиля, поддерживающего протоколы OBD II и EOBD (ISO 9141, SAE J1850, ISO 14230, KWP 2000).

Сканер vSKAN D51 представляет собой упрощенную версию сканера i-SCAN D91, может поставляться в трех различных вариантах комплектации: D51-Full для диагностирования автомобилей европейского и японского производства; D51-Euro — Для диагностики автомобилей европейского производства; 051-Japan — для диагностирования автомобилей японского производства.

Дизель-тестер К 296М предназначен для проверки и регулировки дизельных двигателей и имеет два цифровых индикатора, накладные датчики давления для 6 и 7 мм топливо-проводов, выход на осциллограф К 518, К 523, выполняет 10 проверок и регулировок, позволяет проводить диагностирование по диаграммам впрыска, измеряет угол опережения впрыска, частоту вращения

коленчатого вала, ток.

Осциллограф МО-2 служит для визуального наблюдения и измерения параметров сигналов в электронных и электрических системах современных автомобилей

Универсальный двухканальный цифровой осциллограф с памятью на 100 кадров позволяет вывести на экран как сигнал, непосредственно поданный на вход 1 или 2, так и один внутренних сигналов комплекса, подключаемых программно- управляемым коммутатором: сигнал «первого цилиндра», «первичная цепь».

Компрессограф дизельный мод. 363 предназначен для замера компрессии в цилиндрах дизелей. Требуется приобретение переходников для подключения к различным дизелям.

Компрессограф бензиновый мод. 362 предназначен определения компрессии в цилиндрах бензиновых двигателе. В базовую комплектацию включены переходники под два caмых распространенных типоразмера свечей зажигания.