СЕРГЕЙ САМОХИН, "АБС"

Машина приехала в ремонт не с улицы. Перед этим Audi 100, 1992 года выпуска, провела целую неделю в автосервисе, где ее безуспешно пытались отремонтировать. Такая предыстория обычно говорит о том, что неисправность не из ряда простых и обещает интересное развитие сюжета.

По словам владельца машины проявлялась она весьма странно. С некоторых пор обороты холостого хода прогретого двигателя начали уменьшаться. Они постепенно становились все ниже и ниже, пока не достигли величины чуть более 500 об/мин. При этом, естественно, двигатель работал нестабильно, и почти каждый раз при сбросе газа он «умирал», что и побудило хозяина обратиться в автосервис.

Недельное пребывание там не привело к обнаружению и устранению неисправности. Был удален катализатор, приобретены и установлены новые форсунки, выполнялись какие-то регулировки, но двигатель по-прежнему не хотел работать «на холостых».

Загадка, да и только!

Под капотом

Открыв капот 45-го кузова, выясняем, что на Audi установлен «фирменный» 5-цилиндровый двигатель объемом 2,3 л (заводской индекс AAR), оснащенный системой распределенного впрыска топлива КЕ-Jetronic-3.2 фирмы Bosch. Такое устройство на момент производства автомобиля уже нельзя было назвать революционным.

Надо сказать, что европейские концерны вообще весьма консервативны по части применения систем топливоподачи. VAG - не исключение, тем более, что в стремлении сделать свои автомобили более доступными западному «фольку», он оснащает двигатели «вагенов» наиболее простыми и дешевыми версиями таких систем. С другой стороны, они отработанны и надежны.

Не пожелав и на этот раз потратиться на более прогрессивную систему управления, например КЕ-Motronic, разработчики просто вдобавок к электромеханическому впрыску дооснастили двигатель системой электронного зажигания EZ-K со своим блоком управления. Таким образом, у двигателя появился второй «мозг» или, если хотите, второе полушарие мозга. Одно полушарие управляет топливоподачей, второе - моментом зажигания. Напомним, что аналогичная по своим функциям система управления КЕ-Motronic имеет единый ЭБУ.

В нашем случае два разных блока получают информацию от одних общих датчиков. В дополнение к этому, каждый из них имеет несколько индивидуальных, работающих на одну из систем.

Ремонт «секонд хенд»

Ремонт автомобиля, уже побывавшего в руках коллег-авторемонтников, сопряжен с дополнительными трудностями. Они обусловлены тем, что часто, не обнаружив причину ненормальной работы двигателя, пытаются устранить или скомпенсировать ее негативное влияние на работоспособность двигателя выполнением некорректных регулировок.

Особо отчаянные и не вполне грамотные крутят все, что только можно, а иногда и то, что ни в коем случае нельзя. В результате двигатель бывает полностью разрегулирован. В таких случаях нужно начать работу со сбора «грабель», разбросанных тут и там, а именно: с проверки и установки базовых значений параметров системы питания и зажигания.

Что касается системы топливоподачи, одним из важнейших параметров является величина дифференциального давления. Она определяется как разность между давлением топлива в системе и в нижней камере дозатора. Если системное давление - величина постоянная, то давление в нижней камере изменяется в зависимости от условий и режима работы двигателя под действием электрогидравлического регулятора (ЕНА).

Проверка и регулировка установочного значения дифференциального давления выполняется при отключенном ЕНА или когда его ток управления равен нулю. Такой режим достигается при работе прогретого двигателя на холостых оборотах с отключенным лямбда-датчиком.

Системное давление в таких устройствах впрыска может изменяться в пределах от 6,1 до 6,6 бар, при этом давление в нижней камере должно быть на 0,2-0,5 бар ниже. Убедившись в том, что управляющий ток ЕНА равен нулю, измеряем давление в верхней и нижней камерах дозатора топлива.

Результаты измерений показывают, что дифференциальное давление существенно выше допустимого (около 0,8 бар). Видимо таким образом пытались повысить обороты холостого хода, увеличив подачу топлива. Наша задача - вернуть все на прежние места, что мы и делаем методом последовательных приближений. Снимаем ЕНА, поворачиваем регулировочный винт на долю оборота, возвращаем регулятор на место, измеряем давление в нижней камере. И так несколько раз, пока дифференциальное давление не приходит в норму.

Уменьшив дифференциальное давление, мы обеднили смесь, что усугубило и без того неважное состояние двигателя, - обороты холостого хода упали еще ниже. Пришлось регулировочным винтом скорректировать состав смеси, контролируя его с помощью газоанализатора.

Затем приступаем к проверке угла опережения зажигания. Предварительная проверка дает неожиданный результат - около 0 град вместо обычных 10 град! В чем причина? Неправильно выставленная фаза газораспределительного механизма или неверная базовая величина УОЗ? Ошибка в установке ремня ГРМ или погрешность углового положения распределителя зажигания?

Скрупулезно проверяем все, что можно: совпадение меток, соответствие реального положения поршня ожидаемому по меткам. К регулировке ГРМ - никаких претензий. Контролируем установку распределителя. Тут и начинаются сюрпризы.

В режим базовых установок система зажигания переводится замыканием на массу одной из клемм, расположенных в блоке реле, под капотом. Согласно документации базовая величина УОЗ должна равняться 15±1 град при 720 об/мин, что совершенно не соответствует результатам измерения. Стробоскоп фиксирует УОЗ = 2-3 град, причем изменение углового положения распределителя никак не влияет на угол опережения зажигания. Это свидетельствует о том, что в процесс установки активно вмешивается блок управления зажиганием и по своей прихоти «позднит» его, что, по-видимому, и приводит к снижению оборотов холостого хода.

По ложному пути

Блок управления зажиганием анализирует текущее состояние двигателя по показаниям датчиков. Неверное определение УОЗ может быть вызвано либо неисправностью одного из них, включая неисправность электрических соединений, либо нарушением логики работы самого блока.

Возможных причин довольно много. Интересно, а не может ли нам помочь в поиске система самодиагностики? Этим вопросом мы задались довольно поздно. На то были веские причины. Система самодиагностики двигателя не блещет интеллектом. Она способна фиксировать очень небольшое количество кодов неисправностей и сохранять их только до момента выключения зажигания. Так что надежды обнаружить что-либо полезное - мизерны. И все же стоит попробовать.

Информация о неисправностях доступна в виде блинк-кодов. В данной модели автомобиля на панели приборов даже не предусмотрена лампочка «Chek Engine», с помощью которой обычно считываются коды ошибок. Для их получения используется специальный считыватель, снабженный светодиодом. Устройство немудреное, но без него получить информацию о неисправностях невозможно. К счастью, оно у нас имеется.

Применяя считыватель, нужно иметь в виду, что вначале опрашивается подсистема самодиагностики блока зажигания, после повторного запроса - блока управления впрыском. Это важно потому, что, как упоминалось, часть датчиков - общая для обоих блоков, поэтому нужно знать, по какой системе зафиксирован отказ.

Несмотря на скептическое отношение к результативности теста, он принес плоды. Каждый раз после пуска двигателя по системе зажигания фиксировался код, расшифровка которого указывала на неисправность концевого выключателя, срабатывающего при закрытом положении дроссельной заслонки.

Датчик информирует оба блока управления о режимах холостого хода или частичных нагрузок. Вполне вероятно, что блок зажигания не получает сигнал о том, что двигатель находится в режиме холостого хода. Можно лишь предполагать, какую логику заложили в него разработчики. Не исключено, что он при этом переходит в безопасный режим работы, максимально убирая УОЗ. Может быть, это то, что мы ищем?

Используя мультиметр и контрольную лампу, скрупулезно проверяем датчик на срабатывание, также «прозваниваем» провода и соединения вплоть до разъема блока управления зажиганием. Результат озадачивает - все исправно! Чтобы скрыть свое замешательство, заодно проверяем еще пару датчиков, которые могут повлиять на неправильную установку УОЗ - датчик детонации и датчик температуры охлаждающей жидкости. Результат тот же - выходные параметры датчиков в норме. Какой напрашивается вывод? Неисправен сам блок управления зажиганием, электроника которого на основании верной информации вырабатывает неправильные команды.

С одной стороны, такие отказы чрезвычайно редки, с другой - вполне вероятны. Причем особенность некоторых блоков такова, что выход из строя одного из каналов управления практически не влияет на работоспособность прочих. Более того, к примеру, данный двигатель может работать (безусловно, менее эффективно) вообще при отключенном блоке управления впрыском.

Менять - так менять! «Вызваниваем» на ближайшем развале блок зажигания, имеющий идентичный цифровой индекс, выкупаем, привозим, меняем, запускаем и... ничего. В том смысле, что ничего не изменяется. Обороты холостого хода все такие же «конвульсивные», фиксируется тот же код ошибки! Не того соседа наказали!

Чужие «мозги» - хорошо, а свои - лучше

Подсказки упрощенной самодиагностики явно направили нас по ложному следу. Трудно сказать, какие логические построения блока зажигания приводят его к выводу о неисправности концевика холостого хода дросселя. Оставим эти выводы на его совести и, игнорируя подсказки, будем руководствоваться собственным разумением.

Начнем сначала и проанализируем, что может оказывать влияние на частоту вращения двигателя на холостых оборотах. Исполнительным устройством, которое регулирует частоту вращения двигателя является регулятор холостого хода. В данной системе управления используется двухпроводный регулятор. В нем управление угловым положением ротора, регулирующего расход дополнительного воздуха, производится изменением скважности управляющих импульсов. В режиме холостого хода на прогретом двигателе нормальной считается скважность (отношение длительности импульса к периоду его следования), равная приблизительно 40%.

При помощи осциллографа измеряем картину управляющего сигнала. Она явно отличается от нормы. Скважность импульсов около 10% говорит о том, что блок управления практически закрывает подачу дополнительного воздуха. Это тем более странно, потому что обороты холостого хода существенно ниже нормы. Напомним, что столь же нелогично ведет себя блок зажигания, также стремясь уменьшить и без того низкие обороты, до предела уменьшая УОЗ.

Похоже на то, что где-то скрывается «дезинформатор», вводящий в заблуждение оба блока. Чтобы убедиться в том, что в двигатель действительно не поступает неучтенный воздух, проверяем впускной тракт на герметичность. Тестер герметичности впускного тракта подтверждает, что подсосов нет.

Остается еще один шанс - проверить сигнал измерителя количества поступающего воздуха. Главным образом этот параметр используется для определения нагрузки на двигатель и распознавания режима резкого ускорения. Чувствительным элементом, реагирующим на изменение расхода воздуха, является напорный диск расходомера. Положение напорного диска, связанное с расходом поступающего воздуха, определяется потенциометром. Подвижные контакты потенциометра (их два для надежности) соединены с осью вращения рычага напорного диска.

В режиме холостого хода измеряем сигнал потенциометра. Получаем результат - 1,8 В. «Ну и что?» - спросите вы и будете правы. Действительно, в информационной литературе обычно приводят диапазон изменения напряжения на потенциометре при полном отклонении напорного диска. Такой же была бы и наша реакция, если бы не опыт, в том числе по работе с такими системами.

Именно опыт заставил обратить внимание на повышенное, против обычного, значение напряжения на потенциометре. Для двигателей VAG оно обычно составляет величину около 0,6-0,8 В. Что это, общий уход характеристики расходомера или нечто другое?

Отсоединяем от корпуса напорного диска воздуховод, меняем мультиметр на осциллограф и записываем картину изменения напряжения на потенциометре при плавном перемещении напорного диска от одного крайнего положения до другого. Полученная осциллограмма дает ответ на многие вопросы. Собственно, не вся осциллограмма, а тот ее участок, который соответствует углам отклонения рычага напорного диска, соответствующим режиму холостого хода.

Вместо полагающейся плавности, характеристика в этой зоне имеет резкий скачок в сторону увеличения сигнала. Такой эффект имеет место при возрастании сопротивления, вызванного износом контактной дорожки потенциометра. Подобная неисправность «не лечится», а устраняется путем замены. Причем, на автомобилях VAG замене подлежит полностью корпус напорного диска в сборе с механизмом. В отличие от них, на автомобилях Mercedes достаточно заменить только потенциометр.

Чтобы утвердиться в правильности предположений, с помощью имитатора исправных датчиков в режиме холостого хода подаем в систему управления сигнал нормальной величины. Реакция двигателя утверждает нас в правильности предположения. Частота оборотов холостого хода стабилизируется на уровне 750 об/мин, стробоскоп фиксирует УОЗ, равный 10 град!

Повинуясь зову сердец, испускаем победный клич!

Примитивная логика

Пожалуй, не всем понятно, как неисправность потенциометра напорного диска могла обернуться такими последствиями. Попробуем представить себе примерный ход рассуждений полупроводниковых полушарий, управляющих двигателем.

Оставим в стороне постепенный характер изменения характеристики потенциометра во времени. Представим, что блок управления впрыском однажды обнаружил, что сигнал потенциометра примерно в 2 раза превышает обычный уровень.

Аналитические способности ЭБУ настолько упрощены, что их не хватает, чтобы квалифицировать отклонение параметра как неисправность (вот если бы отсутствие контакта или замыкание на массу!). С точки зрения блока это означает, что в двигатель поступает гораздо больше воздуха, чем ему требуется в режиме холостого хода (сигнал концевика холостого хода подтверждает, что дроссельная заслонка находится в крайнем положении).

Блок реагирует на увеличение расхода воздуха, подавая команду регулятору холостого хода на уменьшение подачи добавочного воздуха. Анализирует результат и удивляется, что желаемый эффект не достигнут. К борьбе с «излишним» воздухом подключается блок зажигания, уменьшая УОЗ. Опять никакого эффекта! Вот тут-то блок зажигания решает, что всему виной концевик холостого хода, который вовремя не разомкнулся, а воздуха много потому, что уже частично открыт дроссель. Это для «мозгов» все расставляет по своим местам, и они выносят концевику приговор по линии самодиагностики.

Оставив ложную скромность, подытожим, что если бы не опыт и мастерство, неизвестно, куда бы завела нас полупроводниковая логика.