Вся библиотека >>>

Содержание раздела >>>

 

Автомобиль

Диагностирование электрооборудования  автомобилей


А.Г. Сергеев, В.Е. Ютт

 

Глава 3. Комплексное диагностирование электрооборудования автомобиля

 

 

Встроенные системы диагностирования автомобиля

 

Диагностирование в стационарных условиях не решает в полной мере проблемы оптимального восстановления работоспособности автомобиля, так как основное требование— обслужить автомобиль по потребности—выполняется ; здесь лишь с известной вероятностью. Наиболее характерна данная ситуация для автомобилей, работающих в отрыве от баз технического обслуживания и находящихся в личном пользовании.

Кроме того, использование стационарных и переносных диагностических средств, как правило, связано с операциями подключения, настройки и снятия датчиков и коммутационной арматуры, что приводит к значительным трудозатратам на вспомогательные работы. Они составляют до  80...85 %   времени   полного  цикла  диагностирования.

Указанные недостатки могут быть в значительной мере устранены введением встроенного диагностирования. Встроенное диагностирование может быть реализовано двумя путями: установлением специальных датчиков, встроенных в соответствующие системы автомобиля с выводом сигналов на контрольные точки, например штекерный разъем; оборудованием автомобиля датчиками и дополнительными измерительными приборами, дающими   непрерывную информацию водителю о техническом состоянии узлов и агрегатов автомобиля.

Первый путь имеет целью снижение трудоемкости диагностирования и предполагает работу с внешними диагностическими средствами. Исследования показывают, что использование встроенных средств позволяет снизить трудоемкость диагностирования на 35 % за счет уменьшения числа подготовительно-заключительных операций.

Второй путь связан с существенными конструктивными изменениями автомобиля и целесообразен для выявления наиболее часто встречающихся неисправностей (в основном это — разрегулировка), обусловливающих значительное ухудшение технико-экономических показателей автомобиля.

Оба пути реализации встроенного диагностирования предполагают оборудование автомобиля системой, встроенных датчиков (СВД). Анализ различных СВД электрооборудования   свидетельствует,   что все датчики  различаются:

по функциональному назначению (датчики ВМТ, первого  цилиндра  и  высокого  напряжения);

по конструктивному исполнению (индуктивные — датчики ВМТ; индукционные — датчики первого цилиндра; емкостные — датчики высокого напряжения, датчики первого  цилиндра).

Датчик ВМТ является наиболее распространенным. Он предназначен для вырабатывания дискретного электрического импульса, соответствующего моменту прохождения поршнем первого (или какого-либо другого опорного) цилиндра ВМТ. Датчик служит для контроля правильности установки момента зажигания, а также исправности работы устройств опережения зажигания. На зарубежных автомобилях, как правило, применяются датчики ВМТ индуктивного типа. Однако монтаж и установка их на автомобилях различных фирм различны. Так, например, на автомобилях «Фольксваген», «НСУ», «Рено», «Ситроен» датчик ВМТ устанавливается на картере маховика. Причем маховик имеет специальные элементы для замыкания магнитной цепи датчика. На автомобилях фирмы «Мерседес-Бенц» датчик устанавливается на кронштейне в передней части двигателя напротив шкива коленчатого вала, на котором имеются магнитопроводящие элементы в виде штифтов. Этими различиями в установке датчиков обусловливаются различия их электрических параметров.

 



Датчик    ВМТ    производства фирмы    «Сименс»    типа 059919101 устанавливается на автомобилях «Фольксваген», «Ауди» и «НСУ». Датчик индуктивного типа представляет собой   катушку,   намотанную  на  пластмассовом  каркасе, которая надета на сердечник из магнитомягкого материала и заключена в общий металлический корпус, имеющий резьбу М14х1,5 для крепления  в  гнезде  картера маховика. Концы катушки выведены на двухклеммный разъем с плоскими штекерами в пластмассовой колодке датчика. Сопротивление обмотки катушки постоянному току составляет 16 Ом, ее индуктивность при частоте 1000 Гц равна 10,3 мГн. Сигнал, воспроизводимый датчиком, по форме представляет остроконечный импульс отрицательной полярности с крутым передним фронтом и пологой экспонентой. Уровень сигнала при частоте питающего напряжения 3000 Гц изменяется при изменении частоты вращения коленчатого вала двигателя от 700 до 6000 мин"1 в пределах 80... 10 мВ.

Датчики фирмы «Бош» типа 0 335 541 002 и 0 335 541 007 аналогичны между собой и применяются на автомобилях «Мерседес» и «Ровер». Указанные типы различаются только исполнением выводов. Датчик представляет собой катушку, намотанную на пластмассовом, каркасе с ферритовым сердечником внутри и железным магнитопроводом снаружи, заключенную в цилиндрический пластмассовый корпус-Сопротивление катушки составляет 60...80 Ом, индуктивность 64...86 мГн. Сигнал, вырабатываемый датчиков по форме представляет остроконечный импульс с круты передним фронтом. Уровень сигнала при частоте питай щего напряжения 3000 Гц изменяется при измененй частоты вращения коленчатого зала двигателя от 701 до 5000 мин"1 в пределах от 300 до 50 мВ.

На автомобиле   «Рено-ЗОТ»   установлен   датчик   ВМТ аналогичный по конструкции датчикам «Бош», он отличаете лишь формой наружной части корпуса и способом крепления на двигателе. Сопротивление катушки датчика составляет 50 Ом, индуктивность 57,3 мГн.

В качестве магнитопроводящих элементов, замыкающих цепь датчика на автомобилях «Фольксваген», «Ауди» и «НСУ», используются установленные на маховике двигателя цилиндрические штифты диаметром 4,5 и длиной 13 мм, расположенные перпендикулярно оси датчика. На автомобиле «Мерседес 280SE» штифты закреплены на шкиве привода вентиляторного ремня и расположены соосно с датчиком. Они имеют диаметр 5,5 мм и высоту 4,5 мм. Автомобиль фирмы «Рено» имеет маховик с завальцованными в его торцевой части на радиусе установки датчика ВМТ стальными шариками диаметром 6 мм, выступающими над поверхностью маховика на 2 мм. На всех автомобилях один из магнитопроводящих элементов установлен таким образом, что он находится против датчика в положении коленчатого вала, соответствующем углу опережения зажигания на холостом ходу двигателя, а второй — при положении коленчатого вала 20° после ВМТ первого (или другого опорного) цилиндра. Такая установка необходима для обеспечения уверенной работы внешних средств диагностирования при значительных нарушениях установки момента зажигания в сторону позднего.

Датчики первого цилиндра предназначаются для вырабатывания дискретного импульса, соответствующего моменту зажигания в опорном цилиндре двигателя. Датчик устанавливается на проводе свечи опорного цилиндра (как правило, первого) и служит для контроля правильности работы прерывателя и автоматов опережения зажигания. Датчик первого цилиндра может быть как индуктивного, так и емкостного типа, но первый более распространен на зарубежных автомобилях. Датчик фирмы «Бош» типа 0356914202 устанавливается на автомобилях «БМВ», начиная с модели «518». Датчик индуктивный, трансформаторного типа, выполнен в виде кольцевого ферритового сердечника, на который намотана обмотка из 16 витков провода диаметром 0,3 мм. Сердечник с обмоткой заключен в пластмассовый корпус, имеющий разрезной конус типа цанги, служащий для крепления датчика на высоковольтном проводе свечи первого цилиндра. Сопротивление датчика равно 0,178 Ом, индуктивность при частоте 1000 Гц составляет 75 мкГн. Сигнал датчика представляет собой крутой двухполярный импульс с амлитудой 10 — 35 В в зависимости от величины вторичного напряжения и типа применяемого   высоковольтного  провода.

На автомобилях «Мерседес» применяется датчик фирмы «Бош» типа 0356914203 трансформаторного типа, по конструкции он аналогичен предыдущему. Кольцевой ферритовый сердечник имеет обмотку из 4 витков провода диаметром 0,3 мм и находится внутри латунного стакана, служащего экраном и заземляемого в момент работы датчика. Сопротивление катушки составляет 0,065 Ом, индуктивность 18 мкГн.

Датчики первого цилиндра имеют полярность, которую необходимо соблюдать для правильного функционирования внешних средств диагностирования.

Датчик высокого напряжения предназначен для вырабатывания электрического импульса, определяющего величину и характер изменения по времени вторичного напряжения  в системе зажигания.

На автомобилях фирмы «БМВ» (начиная с модели «518») устанавливается датчик высокого напряжения «Бош» типа 0356914402. Датчик—параметрический, представляет собой емкостный  высоковольтный делитель напряжения,  закрепляемый   на распределителе и    включаемый  в   цепь  центрального   высоковольтного   провода.   Конструктивно  датчик   представляет  две латунные обкладки, концентрично расположенные вокруг  высоковольтного   провода   и   разделенные диэлектриком.  Внутренняя обкладка соединена с центральным проводом,  а наружная служит для снятия диагностического   сигнала,   для   чего  к  ней   подсоединен вывод датчика. Вся конструкция залита снаружи формованным пластмассовым компаундом, образующим корпус с посадочным местом для закрепления датчика. Электрическая емкость датчика составляет 14 пФ. Диагностический сигнал датчика по форме повторяет основные элементы осциллограммы цепи высокого напряжения — кривые пробоя и разряда. При  частоте вращения коленчатого вала двигателя, равной 1000 мин"1,     уровень   диагностического  сигнала  датчика достигает 600 В. На автомобилях «Ситроен» применяется датчик высокого напряжения типа «Жельбон» ATE 691000, аналогичный   рассмотренному.    Выводы    диагностических сигналов   всех  датчиков экранированы от действия  внешних  электромагнитных полей. Экраны датчиков выводятся на отдельную  клемму штекерной колодки и соединяются с «массой» на время  диагностирования автомобиля.

Диагностические штекерные разъемы выполняются на различное число (6,9,12 или 28) точек-полюсов. На автомобилях «Фольксваген», «Ауди» и «НСУ» установлена 28-полюсная монолитная колодка типа 823971503 прямоугольной формы с круглыми (до 1974 г. плоскими) штекерными контактными гнездами, 24 из которых малого размера, а 4 гнезда выполнены крупными для больших токовых нагрузок. Провода СВД крепятся с контактными гнездами колодки с помощью опрессовки. Гнезда закрываются крышкой, изготовленной в одной  пресс-форме с колодкой.

На автомобилях «Мерседес» установлена цилиндрическая пластмассовая диагностическая колодка типа 1235450026, состоящая из трех частей и имеющая 9 круглых одинаковых гнезд. Конструктивные элементы колодки удерживаются в собранном состоянии с помощью пружинных лапок оригинальной формы. Колодка имеет нетеряемую резьбовую крышку с резиновой прокладкой. 12-клеммная штекерная колодка автомобилей «Ситроен» и «Рено-ЗОТ» имеет прямоугольную форму и состоит из двух частей, скрепленных винтами. Гнезда расположены в три ряда и имеют одинаковый диаметр. Провода СВД крепятся в штекерных гнездах опрессовкой. Колодка закрывается вкладной нетеряемой пластмассовой   крышкой.

Автомобиль «БМВ» имеет две диагностические колодки прямоугольной формы: 6-клеммную, расположенную на двигателе, и 9-клеммную, помещенную в блоке предохранителей и реле. 6-клеммная колодка имеет круглые контактные гнезда, расположенные в два ряда. Корпус колодки закрывается пластмассовой  крышкой.

Современные переносные приборы для диагностирования электрооборудования (QST-100, США, МОТ-002. 00, ФРГ) и мотор-тестеры (Мультитест-8, ФРГ, Криптон-322, Англия, САН-2001, США) оборудованы штекерными ответными разъемами.

Для приспособления широко используемых в СССР мотор-тестеров (типа «Элкон», «Палтест», К-461 и др.) к диагностированию автомобилей с СВД и контрольными точками филиалом НАМИ разработано согласующее устройство (рис. 3.3). Оно расширяет функциональные возможности этих стендов и повышает точность диагностирования ряда параметров.

Данное устройство состоит из измерительной схемы и калибратора. Измерительная схема включает генератор тока /, линейный 2 и импульсный 3 усилители, широтно-им-пульсный модулятор 4, выходной усилитель 5 и индикатор 6. В качестве индикатора используется измерительная головка того или иного блока мотор-тестера. Сигнал на генератор тока поступает от датчика верхней мертвой точки (ДВМТ).

Калибратор состоит из трех основных функциональных узлов: импульсного генератора прямоугольных импульсов 7, делителя частоты 8 и дешифратора 9. При калибровке измерительной схемы контакты выключателя 10 замкнуты и подключается датчик первого цилиндра Д1Ц. При измерении   контакты  10   разомкнуты.

Питание согласующего устройства может осуществляться от аккумуляторной батареи диагностируемого автомобиля, от сети 220 В через выпрямитель или от источника питания   мотор-тестера.

Испытания показали,   что использование такого соглг сующего устройства позволяет снизить трудоемкость рения угла опережения   зажигания   примерно   на а погрешность измерения на 1%.

Для диагностирования автомобилей, как оснащенных СВД, так и без нее, филиалом НАМИ разработан переносной прибор СВД-1. Прибор питается от бортовой сети автомобиля и потребляет ток не более 0,3 А. Пределы измерения параметров прибора приведены в табл. 31.

Основные метрологические характеристики прибора сохраняются в диапазоне напряжения питания 10,5... 18 В. Информация выводится на три стрелочных индикатора, которые могут работать одновременно. В комплект прибора входят: стробоскоп ПАС-2, навесные датчики первого цилиндра и высокого напряжения, соединительный кабель со штекерным разъемом. Предусмотрена защита индикаторов от перегрузок. Прибор собран на кремниевых транзисторах и цифровых интегральных микросхемах.

Существующие методики измерения угла опережения зажигания предусматривают съем сигнала только с первого цилиндра. Однако ввиду отклонения формы кулачков прерывателя от идеальной (из-за технологического разброса, эксплуатационных износов и др.) угол опережения зажигания для остальных цилиндров может значительно отличаться. Поэтому с целью повышения точности диагностики необходимо измерять угол опережения зажигания для каждого цилиндра или оценивать некоторое среднее значение этого угла для всего двигателя. Проведение таких измерений требует повышения контролепригодности двигателя путем установки дополнительных меток для датчиков ВМТ. Например, для однорядного двигателя необходимо на маховике или шкиве установить:

у четырехцилиндрового двигателя две метки, расположенные под углом  180 °;

у шестицилиндрового — три под углом  120 °;

у восьмицилиндрового — четыре под углом 90 °.

Измерение угла опережения зажигания для каждого цилиндра осуществляется при установке датчика первого цилиндра на высоковольтный провод соответствующего цилиндра, а измерение среднего значения этого угла — при установке датчика на центральный высоковольтный провод.

Для проведения диагностирования в ряде случаев це

лесообразно использовать осциллографы. С этой целью

в приборе предусмотрены клеммы для подключения внеш

него осциллографа. Амплитуда сигнала на клеммах не

превышает 9 В, а выходное сопротивление не более 10 кОм.

На    работу   двигателей   большое   влияние   оказывает состояние   контактов прерывателя, характеризуемое падением напряжения на них. Обычно этот параметр измеряют в   статическом   состоянии   при   остановленном   двигателе и замкнутых   контактах. Прибор СВД-1 позволяет   измерить   падение   напряжения   на   контактах прерывателя и, дополнительно, замка зажигания в динамическом  режиме (при работающем двигателе), что позволяет снизить трудоемкость  диагностирования   и   повысить его достоверность. В настоящее  время   прибор СВД-1   модернизируется   (модель СВД-2)  за   счет   использования   более   современной

элементной базы.

Современные контрольно-измерительные приборы, устанавливаемые на панели автомобиля, в известной мере можно рассматривать   как   встроенные  диагностические   средства для  непрерывного контроля работоспособности отдельных агрегатов. Наиболее ответственной  в системе электрооборудования   является система   электроснабжения.   Необходимость  в бортовом контроле  ее  возникла  уже  в период становления  автомобилестроения.  Для  этой  цели используется   амперметр, контролирующий режимы заряда аккумуляторной   батареи.   Ранее,   при    небольших  мощностях генераторов  постоянного   тока и малой энергоемкости  потребителей установка одного амперметра была достаточной. Действительно, генераторы постоянного тока, имея сравнительно низкие мощности  и  частоту  вращения, даже  при разрегулировках   регулятора   напряжения   не  приводили к перенапряжениям, способным   в   короткий срок вывести из   строя   потребители (аккумуляторную   батарею,   лампы и   др.).   Правда,    это   справедливо   лишь    при   наличии в системе  электроснабжения  такого буферного элемента, как аккумулятор. В случае же одновременного нарушения работы РН, Г и АБ  аварийные перенапряжения все-таки возникают. Амперметр же не может обнаружить эту неисправность, так как при ее возникновении ток в его цепи

отсутствует.

Кроме того, для правильной оценки состояния системы по показаниям амперметра водителю требуется определенный навык, поскольку величина зарядного и разрядного-токов зависит от многих постоянно меняющихся факторов: частоты вращения коленчатого вала, технического состояния аккумулятора, количества (мощности) включенных потребителей.

Тенденция замены генераторов постоянного тока более мощными генераторами переменного тока и увеличение числа потребителей повысили требования и к точности, быстродействию и надежности контроля за системой электроснабжения. Это обусловлено тем, что отказ регулятора напряжения вызывает, как правило, повышение напряжения. Если это не будет замечено своевременно, электролит в аккумуляторе «закипит», и напряжение может возрасти до 75 В и более. Такие перегрузки приводят к выходу из строя как самого генератора, так и батареи, выпрямителя, а также многих потребителей.

Кроме того, на выходе генератора переменного тока после выпрямителя напряжение носит пульсирующий характер. Но заряд аккумуляторной батареи пульсирующим током усугубляет возможность ее перезаряда, что невозможно обнаружить с помощью амперметра. Используемые для этой цели сигнальные лампы также не решают проблемы, поскольку они лишь информируют об отдаче генератором электроэнергии и не свидетельствуют ни о техническом состоянии,   ни о режиме работы РН и АБ.

Учитывая изложенное, в последнее время большинство зарубежных автомобильных фирм устанавливает на автомобилях вольтметр или другое аналоговое или цифровое устройство, индицирующее напряжение для непрерывного контроля системы электроснабжения. Шкалы таких устройств, как правило, имеют цветовые зоны: красная — напряжение ниже 11...12 В (сильный разряд); желтая— 12...12,5 В (разряд имеет место); зеленая—12,5...14,8 В (нормальный заряд); красная (или мигающая красная) — более 14,8 В (перезаряд).

Для получения световой сигнализации о работе систем электроснабжения используются устройства контроля заряда АБ (рис. 3.4). Если напряжение в бортовой сети ниже 13,2 В (т. е. ниже номинального), транзисторы VT1, VT2, VT3 открыты, а контрольная лампа горит. При повышении напряжения стабилитрон пробивается, транзисторы запираются  и  лампа  гаснет.

Использование данного прибора позволяет определить следующие неисправности:

выход из строя генератора (лампа горит);

обрыв фазы обмотки статора (лампа часто мигает);

пробуксовка приводного ремня генератора или отрицательный баланс в системе электроснабжения (лампа горит кратковременно).

Установка на автомобиле приборов, индицирующих напряжение, позволяет осуществлять диагностирование на   следующих режимах:

перед пуском двигателя при включенном зажигании проверить исправность АБ без нагрузки по величине ее  напряжения;

при пуске двигателя оценить степень заряженности АБ по величине напряжения под нагрузкой током стартера (аналогично нагрузочной вилке);

при работающем двигателе по величине напряжения контролировать Г и РН, а также заряд АБ.

Безусловно, установка большого числа встроенных систем контроля вызывает известные организационные и технологические трудности, увеличивает стоимость автомобиля. В первую очередь такими устройствами должны быть оснащены системы, работоспособность которых трудно прогнозировать по результатам периодических диагностирований.

    

 Диагностирование электрооборудования автомобилей»      Следующая страница >>>

 

Смотрите также:    Советы, ремонт автомобиля  История автомобиля  Старинные автомобили  "Автомобиль за 100 лет"  "Очерки истории науки и техники"   Быт. Хозяйство. Техника   Техническое творчество