Введение.

При всем многообразии большинство автомобильных микропроцессорных систем управления построено по единому принципу. Архитектурно этот принцип таков: датчики состояния – командный компьютер ECU – исполнительные механизмы изменения состояния. Главенствующая роль здесь принадлежит ECU, недаром народное название этого командного компьютера

По набору функций ECU подобны друг другу настолько, насколько подобны соответствующие системы управления. Фактические отличия могут быть велики, но вопросы электропитания, взаимодействия с реле и прочими соленоидными нагрузками идентичны для самых разных ECU. Поэтому важнейшие действия первичной диагностики разных систем оказываются одинаковыми. А излагаемая далее общая логика диагностики применима к любым автомобильным системам управления.

В разделах

Исправен ли ECU? Не торопитесь...

Разнообразие систем управления обязано своим появлением на свет частой модернизации а/м агрегатов их производителями. Каждый двигатель производится в течение ряда лет, но его система управления модифицируется почти ежегодно, и исходная со временем может быть полностью заменена на совершенно другую. Соответственно, в разные годы один и тот же двигатель может комплектоваться в зависимости от состава системы управления разными, похожими или не похожими друг на друга блоками управления. Пусть механика такого двигателя хорошо известна, но часто оказывается, что как раз видоизмененная система управления приводит к затруднениям в диагностике. Казалось бы, в такой ситуации важно определить: а исправен ли новый, не знакомый ECU?

На самом деле гораздо важнее преодолеть соблазн задумываться на эту тему. Слишком просто усомниться в исправности экземпляра ECU, ведь собственно о нем, даже как о представителе известной системы управления, обычно мало что известно. С другой стороны, существуют несложные приемы диагностики, применимые в силу своей простоты одинаково успешно к самым различным системам управления. Такая универсальность объясняется тем, что указанные приемы опираются на родство систем и тестируют их общие функции.

Данная проверка инструментально доступна любому гаражу, и игнорировать ее, ссылаясь на применение сканера, неоправданно. Наоборот, оправданна перепроверка результатов сканирования ECU. Ведь то, что чтение ошибок из ECU весьма облегчает диагностику, – распространенное заблуждение. Точнее было бы сказать, что -- да, облегчает поиск одних, но никак не помогает в выявлении других и затрудняет поиск третьих неисправностей. Диагност способен обнаружить при помощи сканера 40...60 % неисправностей (см. рекламные материалы по диагностическому оборудованию), т.е. этот прибор как-то отслеживает, примерно, их половину. Соответственно около 50% неполадок сканер либо не отслеживает вовсе, либо указывает на несуществующие. Так происходит, когда неисправность не относится к электрике, либо не укладывается в предусмотренный разработчиком алгоритм самодиагностики, по которому ECU формирует ограниченный набор кодов ошибок. К сожалению, приходиться констатировать, что одного этого бывает достаточно, чтобы ошибочно забраковать ECU.

Около 7... 10% из поступающих на диагностику ECU оказываются исправными, и большинство таких обращений результат скоропалительного вывода о выходе ECU из строя. Еще сравнительно недавно этот процент был вдвое-втрое выше. Не будет большим преувеличением сказать, что за каждым абзацем далее стоит случай разбирательства с тем или иным а/м после установления исправности его ECU, который первоначально был сдан в ремонт как предположительно дефектный.

Универсальный алгоритм.

Излагаемый способ диагностики использует принцип

Диагностика должна развиваться в направлении от простого к сложному и в согласии с логикой работы системы управления. Именно поэтому предположение о дефекте ECU следует оставить

Диагностика успешна только тогда, когда указывает на важнейшую из утраченных или нарушенных функций, а не на произвольный набор таковых. Это существенный момент, т.к. потеря одной функции обеспечения может приводить к невозможности работы нескольких функций исполнения. Последние не будут работать, но отнюдь не будут утрачены, их отказ произойдет просто в результате причинно-следственных связей. Именно поэтому такие неисправности принято называть наведенными.

При непоследовательном поиске наведенные неисправности маскируют истинную причину проблемы (весьма характерно для диагностики сканером). Понятно, что попытки бороться с наведенными неисправностями

Итак, универсальный алгоритм поиска неисправности в системе управления таков:

визуальный осмотр, проверка простейших соображений здравого смысла;

сканирование ECU, чтение кодов неисправностей (по возможности);

осмотр ECU или проверка путем замены (по возможности);

проверка функций обеспечения работы ECU;

проверка функций исполнения ECU.

С чего начать?

Важная роль принадлежит подробному опросу владельца о том, какие внешние проявления неисправности он наблюдал, как возникла или развивалась проблема, какие действия в этой связи уже были предприняты. Если проблема в системе управления двигателем, следует уделить внимание вопросам про сигнализацию (противоугонную систему), т.к электрика дополнительных устройств заведомо менее надежна из-за упрощенных приемов их установки (например, пайка или стандартные соединители в назначаемых точках ветвления и рассечения штатной проводки при подключении дополнительного жгута, как правило, не применяются; причем пайка зачастую не применяется сознательно из-за якобы ее неустойчивости перед вибрацией, что для качественной пайки, конечно, не так).

Кроме того, необходимо точно установить, какой именно а/м перед вами. Устранение сколько-нибудь серьезной неисправности в системе управления предполагает использование электрической схемы последней. Электросхемы сведены в специальные автомобильные компьютерные базы по диагностике и ныне весьма доступны, надо лишь правильно выбрать нужную. Обычно, если задать самую общую информацию по а/м (отметим, что базы по электросхемам не оперируют VIN-номерами), поисковик базы найдет несколько разновидностей модели а/м, и потребуется дополнительная информация, которую может сообщить владелец. Например, название двигателя всегда записано в техпаспорте – буквы перед номером двигателя.

 Осмотр и соображения здравого смысла.

Визуальный осмотр играет роль простейшего диагностического средства. Нередко весьма простые неисправности приводят к сложным внешним проявлениям и заставляют считать сложной простую проблему. В процессе осмотра системы управления двигателем предварительно должно проверяться:

наличие топлива в бензобаке;

отсутствие затычки в выхлопной трубе;

затянуты ли клеммы аккумуляторной батареи (АКБ) и их состояние;

отсутствие видимого повреждения электропроводки;

хорошо ли вставлены (должны быть защелкнуты и не перепутаны) разъемы проводки системы управления;

предыдущие чужие действия по преодолению проблемы;

подлинность ключа зажигания – для а/м со штатным иммобилайзером;

Иногда бывает полезно осмотреть место установки ECU. Не так уж редко оно оказывается залито водой, например, после мойки двигателя установкой высокого давления. Вода губительна для ECU негерметичного исполнения. Заметим, что разъемы ECU также бывают как герметичного, так и простого исполнения. Разъем должен быть сухим (допустимо применять в качестве водоотталкивающего средства, например, WD-40).

Чтение кодов неисправностей.

Если для чтения кодов неисправностей применяется сканер или компьютер с адаптером (современный KKL- USB - http://www.diagnostauto.ru/katalog/718.html ), важно, чтобы их соединение с цифровой шиной ECU было выполнено правильно. Ранние ECU не устанавливают связь с диагностикой, пока не подсоединены обе линии K и L.

Сканирование ECU, либо активация самодиагностики а/м позволят быстро определить несложные проблемы, например, из числа обнаружения неисправных датчиков. Причем для ECU все равно, неисправен сам датчик или его проводка.

Всегда следует помнить, что формирование ECU кодов диагностических сообщений, считываемых сканером, значительно формализовано и подчинено заложенной программе самодиагностики. Последняя выдает наиболее вероятную причину неисправности. Но очевидно, что наиболее вероятная причина будет реализовываться не всякий раз.

Еще хуже, когда наиболее вероятную причину алгоритм самодиагностики игнорирует -- по-видимому, в силу большой веры разработчика в надежность того или иного узла. Так самодиагностика некоторых французских а/м при отсутствии пуска двигателя из-за обрыва цепи датчика положения коленвала не предусматривает тестирование этого датчика. И поэтому даже дилерский прибор DIAG-2000 в целом ряде случаев не находит приобретенный обрыв указанной цепи.

Исполнительные механизмы, например, реле, управляемые ECU, проверяются сканером в режиме принудительного включения нагрузок. Этот режим называется тестом исполнительных механизмов. Здесь опять-таки важно отличать дефект в нагрузке от дефекта в ее проводке.

По-настоящему должна настораживать ситуация, когда наблюдается сканирование множественных кодов неисправностей. При этом весьма велика вероятность того, что часть из них относится к наведенным неисправностям. Такое указание на неисправность ECU, как

Если вы не располагаете сканером или его эквивалентом в виде компьютера с адаптером линий K и L, большую часть проверок можно сделать вручную (см. разделы

Осмотр и проверка ECU.

В тех случаях, когда доступ к ECU прост, а сам блок может быть легко вскрыт, следует осмотреть его. Вот что может наблюдаться в неисправном ECU:

обрывы, отслоение токоведущих дорожек, часто с характерными подпалинами;

вспученные или треснувшие электронные компоненты;

прогары печатной платы вплоть до сквозных;

вода;

окислы белого, сине-зеленого или коричневого цвета;

Как уже было сказано, достоверно проверить ECU можно путем замены на заведомо исправный. Очень хорошо, если диагност располагает проверочным ECU. Однако следует считаться с риском вывести этот блок из строя, ведь часто первопричина проблемы – неисправность внешних цепей. Поэтому необходимость иметь проверочные ECU не очевидна, а сам прием следует применять с большой осмотрительностью. На практике гораздо продуктивнее в начальной фазе поиска считать ECU исправным уже только потому, что его осмотр не убеждает в обратном. Бывает невредно просто убедиться, что ECU на месте.

Проверка функций обеспечения.

К функциям обеспечения работы ECU системы управления двигателем относятся:

питание ECU как электронного устройства;

обмен с управляющим блоком иммобилайзера – если имеется штатный иммобилайзер;

запуск и синхронизация ECU от датчиков положения коленвала и/или распредвала;

информация с прочих датчиков.

Проверьте отсутствие сгоревших предохранителей.

Проверьте состояние АКБ. Степень заряженности исправной батареи с достаточной для практики точностью может быть оценена по напряжению U на ее клеммах при помощи формулы (U-11.8)*100% ( пределы применимости -- напряжение АКБ без нагрузки U=12.8…12.2V). Глубокий разряд АКБ со сниженим ее напряжения без нагрузки до уровня менее 10V не допускается, иначе происходит необратимая потеря емкости батареи. В режиме работы стартера напряжение АКБ не должно падать менее 9V, иначе фактическая емкость батареи не соответствует нагрузке.

Проверьте отсутствие сопротивления между минусовой клеммой АКБ и массой кузова; и массой двигателя.

Затруднения в проверке питания обычно происходят тогда, когда ее пытаются провести, не имея схемы включения ECU в проводку. За редким исключением на разъеме жгута ECU (блок на время проведения проверки следует отсоединить) присутствует несколько напряжений +12V при включенном зажигании и несколько точек заземления.

Питания ECU это соединение с

В том случае, если главное реле должно включаться самим ECU, следует подать потенциал

Джампер, кроме того, применяют для пробного обхода подозрительного провода путем параллельного включения, а также для удлинения одного из щупов мультиметра, что позволяет держать в освободившейся руке прибор, свободно перемещаясь с ним по точкам проведения измерений.

джампер и его реализация

Должны быть целыми провода соединения ECU с

контрольная лампа, контрольная лампа с источником питания и их реализация в виде щупа.

                                     

Пример системы управления, критичной к качеству питания -- Nissan ECCS, особенно у модели Maxima 95 года и выше. Так плохой контакт двигателя с

В скобках заметим, что в Nissan ECCS V-образных двигателей подобная неисправность управления зажиганием объясняется не плохой

Если а/м оснащен штатным иммобилайзером, запуску двигателя предшествует авторизация ключа зажигания. В процессе ее должен произойти обмен импульсными посылками между ECU двигателя и ECU иммобилайзера (обычно -- по включению зажигания). Об успешности этого обмена судят по секъюрити-индикатору, например, на приборной панели (должен погаснуть). Для транспондерного иммобилайзера наиболее распространенные проблемы это плохой контакт в месте подсоединения кольцевой антенны и изготовление владельцем механического дубликата ключа, не содержащего идентификационной метки. При отсутствии индикатора иммобилайзера обмен можно наблюдать осциллографом на выводе Data Link разъема диагностики (или на выводе K- , либо W-линии ECU -- зависит от межблочных соединений). В первом приближении важно, чтобы хоть какой-то обмен наблюдался.

Управление впрыском и зажиганием требует запуска ECU как генератора импульсов управления, а также -- синхронизации этой генерации с механикой двигателя. Запуск и синхронизацию обеспечивают сигналы с датчиков положения коленвала и/или распредвала (далее для краткости будем называть их датчиками вращения). Роль датчиков вращения первостепенна. Если ECU не получает от них сигналов с необходимыми амплитудно-фазовыми параметрами, работать как генератор импульсов управления он не сможет.

Амплитуда импульсов указанных датчиков может быть измерена осциллографом, правильность фаз обычно проверяется по меткам установки ремня (цепи) газораспределительного механизма (ГРМ). Датчики вращения индуктивного типа проверяются путем замера их сопротивления (обычно от 0.2 КОм до 0.9 КОм для разных систем управления). Датчики Холла и фотоэлектрические датчики вращения (например, а/м Mitsubishi) удобно проверять осциллографом или индикатором импульсов на микросхеме (см. ниже).

Заметим, что иногда путают два типа датчиков, называя индуктивный датчик датчиком Холла. Это, конечно, не одно и то же: основу индуктивного составляет многовитковая проволочная катушка, тогда как основа датчика Холла – магнитоуправляемая микросхема. Соответственно отличаются явления, используемые в работе этих датчиков. В первом -- электромагнитная индукция (в проводящем контуре, находящемся в переменном магнитном поле, возникает э.д.с., а если контур замкнут – электрический ток). Во втором -- эффект Холла (в проводнике с током – в данном случае в полупроводнике, -- помещенном в магнитное поле, возникает электрическое поле, перпендикулярное направлению и тока, и магнитного поля; эффект сопровождается возникновением разности потенциалов в образце). Датчики на эффекте Холла называются гальваномагнитными датчиками, однако, в практике диагностики это название не прижилось.

Встречаются модифицированные индуктивные датчики, содержащие кроме сердечника и катушки выходную микросхему-формирователь. Микросхема добавлена в датчик с целью образовать сигнал, пригодный для процессора ECU без дополнительной обработки. Таков, например, датчик положения коленвала в системе управления Simos/VW.

Обратите внимание: модифицированные индуктивные датчики часто неправильно изображаются на электросхемах как катушка с третьим экранирующим проводом. На самом деле экранирующий провод 3 это "минус" цепи питания микросхемы датчика, а остальные – "плюс" питания 1 и сигнальный провод 2 (67 вывод ECU Simos). Условное обозначение как у датчика Холла может быть принято, т.к. достаточно для понимания главного отличия: модифицированный индуктивный датчик в отличие от просто индуктивного требует подачи питания и имеет на выходе прямоугольные импульсы, а не синусоиду (строго говоря, сигнал несколько сложнее, но в данном случае это неважно).

Прочие датчики выполняют вторичную роль по сравнению с датчиками вращения, поэтому здесь скажем лишь, что в первом приближении проверить их исправность можно путем отслеживания изменения напряжения на сигнальном проводе вслед за изменением того параметра, который измеряет датчик. Если измеряемая величина меняется, а напряжение на выходе датчика – нет, он неисправен. Многие датчики проверяются путем замера их электрического сопротивления и сравнения с образцовым значением.

Следует помнить, что датчики, содержащие электронные компоненты, могут работать только при поданном на них напряжении питания (подробнее см. ниже).

Проверка функций исполнения. Часть 1.

К функциям исполнения ECU системы управления двигателем относятся:
управление главным реле;
управление реле бензонасоса;
управление опорными (питающими) напряжениями датчиков;
управление зажиганием;
управление форсунками;
управление побудителем (регулятором) холостого хода -- idle actuator, иногда это просто клапан;
управление дополнительными реле;
управление дополнительными устройствами;
лямбда-регулирование.

Наличие управления главным реле может быть определено по следствию: путем замера напряжения питания ECU -- на том выводе, куда оно подается с контакта «87» главного реле. Предполагается, что проверка исправности самого реле и его проводки уже проведена. Указанное напряжение должно появиться после включения зажигания «15». Другой способ проверки – лампа взамен реле.  Маломощная контрольная лампа, не более 5W, включается между «30» и управляющим выводом ECU, соответствующим  контакту «85» главного реле (см. рис.). Важно: лампа должна гореть полным накалом после включения зажигания. 

 Проверка управления реле бензонасоса должна учитывать логику работы бензонасоса в исследуемой системе, а также способ включения реле. В некоторых а/м питание обмотки этого реле берется с контакта главного реле. На практике часто проверяют весь канал ECU-реле-бензонасос по характерному жужжащему звуку предварительной подкачки топлива в течение Т=1…3 секунд после включения зажигания.

Однако, такая подкачка есть не у всех а/м, что объясняется подходом разработчика: считается, что отсутствие подкачки благотворно влияет на механику двигателя при старте в связи с опережающим началом работы масляного насоса. В таком случае можно пользоваться контрольной лампой (мощностью до 5W), как это было описано в проверке управления главным реле (с поправкой на логику работы бензонасоса). Этот прием более универсальный, чем

Дело в том, что в ECU может содержаться

Заметим, что разрыв цепи управления реле бензонасоса – распространенный способ блокировки в противоугонных целях. Он рекомендуется к использованию в инструкциях множества охранных систем. Поэтому при отказе работы указанного реле следует проверить, не заблокирована ли цепь управления им?

В некоторых марках а/м (например, Ford, Honda) в целях безопасности применяется штатный автоматический размыкатель проводки, срабатывающий на удар (в Ford размещается в багажнике и поэтому реагирует также и на

Управление питающими напряжениями датчиков сводится к поставке таковых ECU при полном включении его питания после включения зажигания. В первую очередь важно напряжение, подаваемое на датчик вращения, содержащий электронные компоненты. Так магнитоуправляемая микросхема большинства датчиков Холла, а также формирователь модифицированного индуктивного датчика питаются напряжением +12V. Нередки датчики Холла с напряжением питания +5V. В американских а/м обычная величина напряжения питания датчиков вращения составляет +8V. Напряжение, подаваемое как питание датчика положения дроссельной заслонки, всегда оказывается около +5V.

Кроме того, многие ECU также «управляют» общей шиной датчиков в том смысле, что «минус» их цепи берется с ECU. Путаница здесь происходит, если питание датчиков замеряют как «плюс» относительно «массы» кузова/двигателя. Конечно, при отсутствии «-» с ECU датчик не будет работать, т.к. цепь его питания разомкнута, неважно, что «+» напряжения на датчике есть. То же происходит при обрыве соответствующего провода в жгуте ECU.
 

В такой ситуации затруднение в диагностике возникает, когда  отсутствие запуска двигателя происходит на фоне наличия минимально необходимых условий -- впрыска и искры. Так при обрыве общего провода датчика температуры охлаждающей жидкости ECU принимает температуру двигателя равной около -40...-50 град. Цельсия. Если при этом датчик вращения имеет общий провод отдельного исполнения, то впрыск и зажигание как функции ECU присутствовать будут, но запуск не произойдет. Дело в том, что при  предельно низких температурах количество впрыскиваемого топлива предусмотрено максимальным (чтобы компенсировать неполное сгорание), и в результате двигатель будет «залит». Известны случаи, когда сканеры не отслеживали описанный обрыв -- BMW.
 
 

Случается, что об исправности измерения температуры двигателя судят по показаниям этой температуры на панели приборов. Данное сопоставление неверно, потому что панель приборов получает сведения о температуре охлаждающей жидкости от иного, чем ECU, отдельного термодатчика.

Управление зажиганием обычно проверяют по следствию: наличию искры. Делать это следует с помощью заведомо исправной свечи зажигания, подсоединив ее к высоковольтному проводу, снятому со свечи  (проверочную свечу удобно разместить в монтажном «ухе» двигателя). Такой способ требует от диагноста навыка оценки искры «на глаз», т.к. условия искрообразования в цилиндре существенно отличаются от атмосферных, и если визуально слабая искра есть, то в цилиндре она может уже не образовываться. Во избежание повреждений катушки, коммутатора или ECU не рекомендуется проверять искру с высоковольтного провода на «массу» без подсоединенной свечи. Следует применять специальный разрядник с калиброванным зазором, эквивалентным в атмосферных условиях зазору свечи в условиях компрессии в цилиндре.

В случае отсутствия искры следует проверить, поступает ли напряжение питания на катушку зажигания («15» контакт на схеме электропроводки)? А также проверить, появляются ли при включении стартера управляющие импульсы, приходящие от ECU или коммутатора зажигания на «1» контакт катушки (иногда обозначается как «16»)? Отследить импульсы управления зажиганием на катушке можно с помощью контрольной лампы, включаемой параллельно. Если имеется коммутатор, проверьте, поступает ли напряжение питания на это электронное устройство?

На выводе ECU, работающим с коммутатором зажигания, наличие импульсов проверяют осциллографом или при помощи индикатора импульсов. Индикатор не следует путать со светодиодным пробником, применяемым для считывания «медленных» кодов неисправностей:

схема пробника на светодиоде

Использовать указанный пробник для проверки импульсов в паре ECU -- коммутатор не рекомендуется, т.к. для целого ряда ECU пробник создает избыточную нагрузку и подавляет управление зажиганием.

Заметим, что неисправный коммутатор точно также может блокировать работу ECU в части управления зажиганием. Поэтому, когда импульсов нет, проверку повторяют еще раз уже при отключенном коммутаторе. В зависимости от полярности управления зажиганием осциллограф в этом случае может применяться и при соединении его «массы» с «+» АКБ. Данное включение позволяет отслеживать появление сигнала типа «масса» на «висящем» выводе ECU. При таком способе будьте осторожны, не допускайте контакта корпуса осциллографа с кузовом а/м (провода подключения осциллографа могут быть удлиннены до нескольких метров, и это рекомендуется для удобства; удлинение может быть сделано обычным неэкранированным проводом, и отсутствие экранировки никак не помешает наблюдениям и замерам).

Индикатор импульсов отличается от светодиодного пробника тем, что имеет весьма высокое входное сопротивление, что практически достигается включением по входу пробника буферной микросхемы-инвертора, выход которой и управляет через транзистор светодиодом. Здесь важно питать инвертор напряжением +5V. В этом случае индикатор сможет работать не только с импульсами амплитудой 12V, но и даст вспышки от 5-вольтовых импульсов, обычных для некоторых систем зажигания. Документация допускает применение микросхемы-инвертора как преобразователя напряжения, поэтому подача на ее вход 12-вольтовых импульсов будет безопасна для индикатора. Не следует забывать, что существуют системы зажигания с 3-вольтовыми импульсами управления (например, МК1.1/Audi), для которых индикатор приводимого здесь исполнения неприменим.
 

схема индикатора импульсов

Обратите внимание, что включение красного светодиода индикатора соответствует положительным импульсам. Назначение зеленого светодиода в том, чтобы наблюдать такие импульсы с большой длительностью относительно периода их повторения (т.н. импульсы малой скважности). Включения красного светодиода при таких импульсах будут восприниматься на глаз как непрерывное свечение с еле заметным мерцанием. А поскольку зеленый светодиод гаснет, когда загорается красный, то в рассматриваемом случае основное время зеленый светодиод будет погашен, давая хорошо заметные короткие вспышки в паузах между импульсами. Заметим, что если перепутать местами светодиоды или использовать их одного цвета свечения, индикатор утратит свойство переключения.

Чтобы индикатор смог отслеживать импульсы потенциала «массы» на «висящем» контакте, следует переключить его вход на питание +5V, а импульсы подать непосредственно на 1 вывод микросхемы индикатора. Если позволит конструктив, желательно добавить в схему оксидный и керамический конденсаторы в цепь питания +5V, соединив их с массой схемы, хотя практически отсутствие этих деталей никак не сказывается.

Управление форсунками начинают проверять с измерения напряжения на их общем проводе питания при включенном зажигании - оно должно быть близко к напряжению аккумуляторной батареи. Иногда это напряжение поставляет реле бензонасоса, в этом случае логика его появления повторяет логику включения бензонасоса данного а/м. Исправность обмотки форсунки может быть проверена мультиметром (автомобильные компьютерные базы по диагностике приводят сведения о номинальных сопротивлениях).

Проверить наличие импульсов управления можно с помощью контрольной лампы небольшой мощности, подключая ее вместо форсунки. Для этой же цели допускается использовать светодиодный пробник, однако для большей достоверности уже не следует отсоединять форсунку, чтобы была сохранена токовая нагрузка.

Напомним, что инжектор с одной форсункой называется моновпрыском (есть исключения, когда в моновпрыск ставится две форсунки для обеспечения надлежащей производительности), инжектор с несколькими, управляемыми синхронно, в том числе попарно-параллельно, называется распределенным впрыском, наконец, инжектор с несколькими форсунками, управляемыми индивидуально – последовательным впрыском. Признак последовательного впрыска -- управляющие провода форсунок каждый своего цвета. Таким образом, в последовательном впрыске проверке подлежит цепь управления каждой форсунки по отдельности. При включении стартера должны наблюдаться вспышки контрольной лампы или светодиода пробника. Однако, в случае отсутствия напряжения на общем проводе питания форсунок, такая проверка не покажет импульсов, даже если они есть. Тогда следует взять питание непосредственно с «+» АКБ – лампа или пробник покажут импульсы, если они есть, и провод управления цел.

Работу пусковой форсунки проверяют совершенно аналогично. Состояние холодного двигателя можно сымитировать, разомкнув разъем термодатчика. ECU с таким открытым входом примет температуру равной, примерно, -40…-50 град. по Цельсию. Существуют исключения. Например, при обрыве цепи термодатчика в системе MK1.1/Audi управление пусковой форсункой действовать перестает. Таким образом, более надежным для данной проверки следует считать включение взамен термодатчика резистора с сопротивлением порядка 10 КОм.

Следует иметь в виду, что встречается неисправность ECU, при которой форсунки остаются все время открытыми и льют бензин непрерывно (из-за наличия постоянного «минуса» вместо периодических импульсов управления). В результате при долговременных попытках завести двигатель можно повредить его механику гидроударом (Digifant II ML6.1/VW). Проверьте, не увеличивается ли уровень масла вследствие того, что бензин стекает в картер двигателя?

При проверке импульсов управления на катушках и форсунках важно отслеживать ситуацию, когда импульсы присутствуют, но в пределах их длительности не происходит коммутации нагрузки с «массой» напрямую. Встречаются случаи (неисправности ECU, коммутатора), когда коммутация происходит через появившееся сопротивление. Об этом будет свидетельствовать сравнительно пониженная яркость вспышек контрольной лампы или ненулевой потенциал импульса управления (проверяется осциллографом). Отсутствие управления хотя бы одной форсункой или катушкой, а равно ненулевой потенциал импульсов управления приведут к неровной работе двигателя, его будет трясти.

Управление побудителем (регулятором)  холостого хода, если это просто клапан, можно проверить, услышав его характерное жужжание при включенном зажигании. Рука, положенная на клапан, будет чувствовать вибрацию. Если этого не происходит, следует проверить сопротивление его обмотки (обмоток, для трехпроводного). Как правило, сопротивление обмотки составляет в разных системах управления от 4 до 40 Ом. Часто встречающаяся неисправность клапана холостого хода - его загрязнение и в результате полное или частичное заклинивание подвижной части. Клапан можно проверить с помощью специального прибора (широтно-импульсного генератора), позволяющего плавно изменять величину тока и таким образом наблюдать на клапане через штуцер визуально плавность его открытия и закрытия. Если клапан заклинивает, его необходимо промыть специальным очистителем, а практически бывает достаточно несколько раз сполоснуть ацетоном или растворителем. Заметим, что неработающий клапан холостого хода – причина затрудненного пуска холодного двигателя.

Заслуживает упоминания случай, когда по всем электрическим проверкам клапан х.х. выглядел исправным, но неудовлетворительный х.х. был вызван именно им. По нашему мнению это можно объяснить чувствительностью некоторых систем управления к ослаблению возвратной спиральной пружины клапана вследствие старения металла пружины (SAAB).

Все прочие регуляторы холостого хода проверяются осциллографом по образцовым эпюрам из автомобильных компьютерных баз по диагностике. При проведении измерений разъем регулятора должен быть подсоединен, т.к. иначе на соответствующих ненагруженных выходах ECU генерация может отсутствовать. Наблюдают осциллограммы, изменяя частоту оборотов коленвала.

Отметим, что позиционеры дроссельной заслонки, выполненные как шаговый электродвигатель и играющие роль регулятора холостого хода (например, в моновпрыске), обладают свойством приходить в негодность после длительных периодов бездействия. Старайтесь не покупать их на разборках. Обращаем внимание, что иногда оригинальное название throttle-valve control unit неправильно переводят как «блок управления дроссельной заслонкой». Позиционер приводит в действие заслонку, но не управляет ею, т.к. сам является исполнительным механизмом ECU. Логику работы заслонки задает ECU, а не TVCU. Поэтому сontrol unit в данном случае следует переводить как «узел с прИводом» (TVCU -- узел дроссельной заслонки с сервоприводом в сборе). Нелишне напомнить, что электронных компонентов данное электромеханическое изделие не содержит.

Ряд систем управления двигателем особенно чувствителен к программированию х.х. Здесь имеются в виду такие системы, которые, не будучи запрограммированы по х.х., препятствуют пуску двигателя. Например, может наблюдаться сравнительно легкий пуск двигателя, но без подгазовки тут же произойдет его остановка (не путать с блокировкой штатным иммобилайзером). Или будет затруднен холодный пуск двигателя, и не будет нормального х.х.

Первая ситуация характерна для самопрограммирующихся систем с заданными начальными установками (например, MPI/Mitsubishi). Достаточно поддерживать обороты двигателя акселератором в течение 7…10 минут, и х.х. появится сам собой. После следующего полного отключения питания ECU, например, при замене АКБ, его самопрограммирование потребуется вновь.

Вторая ситуация характерна для ECU, требующих установки базовых параметров управления сервисным прибором (например, Simos/VW). Указанные установки сохраняются при последующих полных отключениях ECU, но сбиваются, если на работающем двигателе отсоединить разъем регулятора х.х. (TVCU).

На этом перечень основных проверок системы управления бензиновым двигателем, собственно, и заканчивается.

Проверка функций исполнения. Часть 2.

Как видно из текста выше, регулятор х.х. уже не имеет решающего значения для пуска двигателя (напомним, условно считалось, что стартер работает, а двигатель не заводится). Тем не менее вопросы работы дополнительных реле и дополнительных устройств, а также -- лямбда-регулирования порой вызывают ничуть не меньшие затруднения в диагностике и, соответственно, тоже порой приводят к ошибочной выбраковке ECU. Поэтому кратко осветим в этой связи важные моменты, которые являются общими для абсолютного большинства систем управления двигателем.

Вот основные положения, которые необходимо знать, чтобы стала ясна логика работы дополнительного оборудования двигателя:

электрический подогрев впускного коллектора применяется для предотвращения выпадения росы и образования льда во впускном коллекторе во время работы холодного двигателя;

охлаждение радиатора обдувом вентилятором может происходить в разных режимах, в том числе -- и некоторое время после выключения зажигания, т.к. передача тепла от поршневой группы в рубашку охлаждения запаздывает;

система вентиляции бензобака предназначена для вывода интенсивно образующихся паров бензина. Пары образуются вследствие нагрева топлива, прокачиваемого через горячую форсуночную рампу. Указанные пары отводятся в систему питания, а не в атмосферу по экологическим соображениям. ECU дозирует подачу топлива с учетом парообразного бензина, поступающего во впускной коллектор двигателя через клапан вентиляции бензобака;

система рециркуляции отработавших газов (отвода их части в камеру сгорания) предназначена для снижения температуры горения топливной смеси и, как следствие, -- уменьшения образования окислов азота (токсичны). ECU дозирует подачу топлива также с учетом работы и этой системы;

лямбда-регулирование выполняет роль обратной связи по выхлопу, чтобы ECU

Лямбда-зонд реагирует на парциальное давление остаточного кислорода в отработавших газах. Реакция выражается изменением напряжения на сигнальном проводе. Если топливная смесь бедная, на выходе датчика низкий потенциал (около 0V); если смесь богатая, на выходе датчика высокий потенциал (около +1V). При составе топливной смеси, близком к оптимальному, на выходе датчика происходят переключения потенциала между указанными значениями.

Обратите внимание: часто заблуждение, что периодические колебания потенциала на выходе лямбда-зонда есть следствие якобы того, что ECU периодически меняет длительность импульсов впрыска, тем самым как бы "подлавливая" состав топливной смеси вблизи идеального (т.н. стехиометрического) состава. Наблюдение указанных импульсов осциллографом исчерпывающе доказывает, что это не так. При бедной или богатой смеси ECU действительно меняет длительность импульсов впрыска, но не периодически, а монотонно и только до тех пор, пока кислородный датчик не выдаст колебания своего выходного сигнала. Физика датчика такова, что при составе отработавших газов, соответствующем работе двигателя на примерно стехиометрической смеси, датчик приобретает колебания сигнального потенциала. Как только состояние колебаний на выходе датчика достигнуто, ECU начинает удерживать состав топливной смеси неизменным: раз смесь оптимизирована, никакие изменения не нужны.

Управление дополнительными реле может быть проверено фактически так же, как и управление основными реле (см. Часть 1). Состояние соответствующего выхода ECU тоже может быть отслежено маломощной контрольной лампой, подсоединенной к нему относительно +12V (изредка встречается управление положительным напряжением, что определяется схемой включения второго конца обмотки реле, тогда и лампа включается соответственно -- относительно

Так реле подогрева впускного коллектора срабатывает только на холодном двигателе, что может быть сымитировано, например, включением в разъем датчика температуры охлаждающей жидкости взамен этого датчика – потенциометра номиналом порядка 10 КОм. Вращение регулятора потенциометра от больших сопротивлений к малым будет моделировать прогрев двигателя. Соответственно, вначале реле подогрева должно включаться (если включено зажигание), затем -- отключаться. Отсутствие включения подогрева впускного коллектора может быть причиной затрудненного пуска двигателя и неустойчивых оборотов х.х. (например, PMS/Mercedes).

Реле вентилятора охлаждения радиатора включается, напротив, при горячем двигателе. Возможно двухканальное исполнение этого управления – в расчете на обдув с разными скоростями. Проверяется совершенно аналогично с помощью потенциометра, включаемого вместо термодатчика системы управления двигателем. Заметим, что лишь небольшая группа европейских а/м имеет управление указанным реле от ECU (например, Fenix 5.2/Volvo).

Реле подогрева лямбда-зонда обеспечивает включение нагревательного элемента этого датчика. В режиме прогрева двигателя указанное реле может быть отключено ECU. На прогретом двигателе оно срабатывает сразу при пуске двигателя. Во время движения а/м в некоторых переходных режимах ECU может отключать реле подогрева лямбда-зонда. В ряде систем оно управляется не от ECU, а от одного из основных реле или просто от замка зажигания, либо вообще отсутствует как обособленный элемент. Тогда нагреватель включается одним из основных реле, что вызывает необходимость учитывать логику их работы.

Заметим, что встречающийся в литературе термин

Лямбда-регулирование. Помимо отказа лямбда-регулирования вследствие отказа подогрева зонда та же неисправность может наступать еще и в результате исчерпания рабочего ресурса кислородного датчика, из-за ошибочной комплектации системы управления, в силу неправильной работы систем вентиляции и рециркуляции, а также в результате неисправности ECU.

Возможен временный выход из строя лямбда-регулирования в связи с продолжительной работой двигателя на обогащенной смеси. Например, отсутствие подогрева лямбда-зонда приводит к тому, что датчик не отслеживает для ECU результаты дозирования топлива, и ECU переходит на работу по резервной части программы управления двигателем. Характерное значение СО при работе двигателя с отключенным кислородным датчиком – 8% (обратите внимание те, кто при удалении катализатора заодно отключают и передний лямбда-зонд, -- это грубая ошибка). Датчик быстро забивается копотью, которая затем уже сама становится препятствием для нормального функционирования лямбда-зонда. Восстановить датчик можно путем выжигания копоти. Для этого вначале следует выполнить прогон горячего двигателя на высоких оборотах (3000 об/мин. или более) в течение не менее 2…3 минут. Полностью восстановление произойдет после пробега 50…100 км по трассе.

Следует помнить, что лямбда-регулирование возникает не мгновенно, а после достижения лямбда-зондом рабочей температуры (задержка составляет около 1 минуты). Лямбда-зонды, не имеющие внутреннего подогревателя, выходят на рабочую температуру с запаздыванием возникновения лямбда-регулирования около 2 минут после пуска горячего двигателя .

Ресурс кислородного датчика, как правило, не превышает 70 тыс. км при удовлетворительном качестве топлива. Об остаточном ресурсе в первом приближении можно судить по амплитуде изменения напряжения на сигнальном проводе датчика, приняв за 100% амплитуду 0.9V (кроме того, старение датчика сопровождается более вялыми переключениями потенциала). Изменения напряжения наблюдают при помощи осциллографа или индикатора в виде строчки светодиодов, управляемой микросхемой.

лямбда-индикатор

Принципиальные схемы лямбда-индикаторов

Особенность работы лямбда-регулирования состоит в том, что эта функция перестает действовать правильно задолго до того, как ресурс датчика выработан полностью. Под 70 тыс. км понимался предел именно рабочего ресурса, за которым колебания потенциала на сигнальном проводе еще отслеживаются, но по показаниям газоанализатора удовлетворительной оптимизации топливной смеси уже не происходит. На практике такая ситуация складывается, когда остаточный ресурс датчика падает до, примерно, 60%, или если период изменения потенциала на х.х. возрастает до 3…4 секунд, см. фото. Характерно, что сканирующие устройства не показывают при этом ошибки по лямбда-зонду.

Датчик делает вид, что работает, лябда-регулирование происходит, но CO завышено.

Физически идентичный принцип работы абсолютного большинства лямбда-зондов позволяет производить их замену друг другом. При этом следует учитывать такие моменты.

зонд с внутренним подогревателем нельзя заменять на зонд без подогревателя (наоборот – можно, причем подогреватель желательно задействовать, т.к. у зондов с подогревателем более высокая рабочая температура);

отдельных комментариев заслуживает исполнение лямбда-входа ECU. Лямбда-входов всегда два на каждый зонд. Если первый,

Сигнальная цепь зонда соответствует проводам черного и серого цвета. Встречаются лямбда-зонды, у которых серый провод соединен с корпусом датчика, и такие, у которых он изолирован от корпуса. За малым исключением серый провод зонда всегда соответствует

родственная проблема – замена ECU, имеющего собственное заземление лямбда-входа и работающего с однопроводным датчиком, на ECU без собственного заземления по указанному входу и рассчитанного на работу с двухпроводным лямбда-зондом также без заземления. Разбиение пары приводит здесь к отказу работы лямбда-регулирования, т.к. один из двух лямбда-входов ECU замены оказывается никуда не подключен. Отметим, что у обоих ECU при несовпадающих схемах цепей лямбда-входов каталожные номера могут совпадать (Buick Riviera);

на V-образных двигателях с двумя зондами не допускается сочетание, когда у одного датчика серый провод на

практически все лямбда-зонды, поставляемые в запчасти к отечественным ВАЗ, -- брак. Кроме удивительно малого рабочего ресурса, брак также находит выражение в том, что в этих датчиках встречается возникающее в процессе эксплуатации замыкание +12V внутреннего подогревателя на сигнальный провод. При этом ECU выходит из строя по лямбда-входу. В качестве удовлетворительной альтернативы можно рекомендовать лямбда-зонды а/м

Лямбда-регулирование как функция ECU может быть проверено при помощи батарейки напряжением 1…1.5V и осциллографа. Последний следует установить в ждущий режим и синхронизировать импульсом управления впрыском. Измерению подлежит длительность этого импульса (сигнал управления форсункой подается одновременно как в измерительное гнездо, так и в гнездо запуска осциллографа; форсунка остается подключенной). Для ECU с заземленным лямбда-входом порядок проверки следующий.

Вначале размыкают сигнальное соединение лямбда-зонда и ECU (по черному проводу датчика). На свободно висящем лямбда-входе ECU должно наблюдаться напряжение +0.45V, его появление свидетельствует о переходе ECU на работу по резервной части программы управления. Отмечают длительность импульса впрыска. Затем подключают

Управление дополнительными устройствами. Под дополнительными устройствами в данном контексте подразумеваются электромеханический клапан EVAP системы вентиляции бензобака (EVAPorative emission canister purge valve – «клапан очистки бака от выделения паров топлива») и клапаны EGR системы рециркуляции отработавших газов (Exhaust Gas Recirculation). Рассмотрим эти системы в простейшей комплектации.

Клапан EVAP (вентиляции бензобака) вступает в работу после прогрева двигателя. Он имеет соединение патрубком с впускным коллектором, и наличие разрежения в этой соединительной магистрали также является условием его работы. Управление происходит импульсами потенциала «массы». Рука, положенная на работающий клапан, чувствует пульсации. Управление ECU этим клапаном алгоритмически связано с лямбда-регулированием, поскольку влияет на состав топливной смеси, так что неисправность клапана вентиляции способна привести к отказу лямбда-регулирования (наведенная неисправность). Проверка работы системы вентиляции проводится вслед за обнаружением отказа лямбда-регулирования (см. выше) и включает в себя следующее:

проверка герметичности соединений впускного коллектора, включая патрубки (т.е. отсутствие подсоса воздуха);
проверка вакуумной магистрали клапана;
(иногда об этом пишут весьма лапидарно: «…проверить на правильность трассы и отсутствие закупорки, пережатия, порезов или отсоединения»);

проверка герметичности клапана (клапан не должен продуваться в закрытом состоянии);
проверка напряжения питания клапана;
наблюдение осциллографом импульсов управления на клапане (кроме того, можно применять пробник на светодиоде или индикатор импульсов);
замер сопротивления обмотки клапана и сравнение полученной величины с номинальной из автомобильных компьютерных баз по диагностике;
проверка целостности проводки.
Заметим, что импульсы управления EVAP не появляются, если использовать для целей индикации контрольную лампу, вставленную в разъем вместо самого клапана. Наблюдение этих импульсов должно происходить только при подключенном клапане EVAP.

Клапаны системы EGR – это перепускной механический клапан и вакуумный электромагнитный клапан. Механический клапан собственно и возвращает часть отработавших газов во впускной коллектор. А вакуумный поставляет разрежение из впускного коллектора («вакуум») для управления открытием механического клапана. Рециркуляция осуществляется на двигателе, прогретом до температуры не ниже +40 град. Цельсия, чтобы не препятствовать быстрому прогреву двигателя,  и только на частичных нагрузках, т.к. при значительных нагрузках снижению токсичности отдается меньший приоритет. Такие условия задаются управляющей программой ECU. Оба клапана EGR при рециркуляции открыты (больше или меньше).

Управление ECU вакуумным клапаном EGR алгоритмически связано, также как и управление клапаном EVAP, с лямбда-регулированием, поскольку тоже влияет на состав топливной смеси. Соответственно, при отказе лямбда-регулирования система EGR также подлежит проверке. Типичными внешними проявлениями неисправности этой системы являются неустойчивый х.х. (двигатель может глохнуть), а также провал и рывок при ускорении а/м. И то, и другое объясняется неправильным дозированием топливной смеси. Проверка работы системы EGR включает в себя действия, однотипные с описанными выше при проверке работы системы вентиляции бензобака (см.). Дополнительно учитывается следующее.

Закупорка вакуумной магистрали как и подсос воздуха извне приводят к недостаточному открытию механического клапана, что проявляется в возникновении рывка при плавном разгоне а/м.

Подсос в механическом клапане вызывает приток во впускной коллектор дополнительного количества воздуха. В системах управления с расходомером воздуха -- датчиком MAF (Mass Air Flow) – это количество не будет учтено в общем воздушном потоке. Наступит обеднение смеси, и на сигнальном проводе лямбда-зонда будет низкий потенциал – около 0V.

В системах управления с датчиком давления MAP (Manifold Absolute Pressure – абсолютного давления в коллекторе) приток в результате подсоса дополнительного воздуха во впускной коллектор вызывает там уменьшение разрежения. Измененное за счет подсоса разрежение приводит к несоответствию показаний датчика действительной нагрузке двигателя. Одновременно механический клапан EGR уже не может нормально открываться, т.к. для преодоления усилия его запирающей пружины ему «не хватает вакуума». Наступит обогащение топливной смеси, и на сигнальном проводе лямбда-зонда будет отмечается высокий потенциал – около +1V.

Если система управления двигателем оборудована как MAF-, так и MAP-датчиком, то при подсосе воздуха обогащение топливной смеси на х.х. будет сменяться ее обеднением в переходных режимах.

Проверке также подлежит выхлопная система в части соответствия ее гидравлического сопротивления номиналу. Гидравлическое сопротивление в данном случае – это сопротивление движению отработавших газов от стенок каналов выхлопного тракта. Для понимания настоящего изложения достаточно принять, что гидравлическое сопротивление единицы длины выхлопного тракта обратно пропорционально диаметру его проходного сечения.
 
Если, предположим, частично забился каталитический преобразователь (катализатор), его гидравлическое сопротивление увеличивается, и давление в выхлопном тракте на участке до катализатора растет, т.е. растет оно и на входе механического клапана EGR . Это означает, что при номинальной величине открытия этого клапана, поток отработавших газов через него уже будет превышать номинал. Внешние проявления такой неисправности – провал при разгоне, а/м «не едет». Конечно, внешне похожие проявления при забитом катализаторе будут и у а/м без системы EGR, но тонкость состоит в том, что EGR делает двигатель более чувствительным к величине гидравлического сопротивления выхлопной системы. Это означает, что а/м с EGR приобретет провал разгона гораздо раньше, чем а/м без EGR при той же скорости старения катализатора (нарастания гидравлического сопротивления).

Соответственно, а/м с EGR более чувствительны к процедуре удаления катализатора, т.к. за счет понижения гидравлического сопротивления выхлопной системы давление на входе механического клапана снижается. В результате поток через клапан уменьшается, цилиндры работают «в обогащении». А это препятствует, например, реализации режима предельного ускорения (kickdown), т.к. ECU в этом режиме дозирует (длительностью открытия форсунок) резкое увеличение подачи топлива, и цилиндры окончательно «заливаются». Таким образом, неправильное удаление подзабитого катализатора на а/м с EGR может и не привести к ожидаемому улучшению разгонной динамики. Этот случай из тех примеров, когда будучи абсолютно исправным, ECU формально становится причиной проблемы и может быть необоснованно выбракован.

Для полноты картины следует вспомнить, что в выхлопной системе происходит сложный акустический процесс заглушения шума выхлопа, сопровождающийся возникновением в движущихся отработавших газах вторичных звуковых волн. Дело в том, что глушение шума выхлопа принципиально происходит не в результате поглощения энергии звука специальными поглотителями (их в глушителе просто нет), а в результате отражения глушителем звуковых волн в сторону источника.

Оригинальная конфигурация элементов выхлопного тракта представляет собой настройку его волновых свойств, так что волновое давление в выпускном коллекторе оказывается зависимым от длин и сечений указанных элементов. Удаление катализатора сбивает эту настройку. Если в результате такого изменения к моменту открытия выпускного клапана головки цилиндров вместо волны разрежения подойдет волна сжатия, это будет препятствовать опустошению камеры сгорания. Давление в выпускном коллекторе изменится, что отразится на потоке через механический клапан EGR. Такая ситуация также входит в понятие «неправильное удаление катализатора».
 
Здесь тяжело удержаться от каламбура «неправильно -- удалять катализатор», если не знать реальную практику и наработанный опыт автосервисов. На самом деле известны правильные приемы в этой сфере (установка пламегасителей), но их обсуждение уже совсем далеко от темы статьи. Заметим лишь, что прогары наружных стенок и внутренних элементов глушителя также способны привести к дисфункции EGR – по вышеназванным причинам.