CC BY
100УДК 629.331.1:629.054
ОСНОВЫ КОМПЬЮТЕРНОЙ ДИАГНОСТИКИ АВТОМОБИЛЯ ПО ПАРАМЕТРАМ ^-РЕГУЛИРОВАНИЯ
Александр Юрьевич Малахов, канд. техн. наук, malahov-alex@yandex.ru, МАДИ, Россия, 125319, Москва, Ленинградский проспект, 64, Константин Анатольевич Курганов, эксперт, tc216@yandex.ru, Учебный центр I-Аutospecialist, 109028, Москва, ул. В. Петушкова, 3с1
Аннотация. В статье подробно описан механизм процессов Х-регулирования сте-хиометрического состава топливовоздушной смеси, поступающей в цилиндры ДВС автомобиля. Показана конструкция и разъяснён принцип работы различных Х-зондов: узкополосного (циркониевого и титанового) и широкополосного. Предложен алгоритм компьютерной диагностики работы ДВС автомобиля по параметрам Х-регулирования (краткосрочной и долгосрочной коррекции длительности впрыска топлива), который должен помочь экспертам при производстве ими автотехнических экспертиз определить точную причину неисправности.
Ключевые слова: автотехническая экспертиза, Х-регулирование, Х-зонд, краткосрочная коррекция длительности впрыска, долгосрочная коррекция длительности впрыска.
FUNDAMENTALS OF COMPUTER DIAGNOSTICS OF THE CAR ACCORDING TO THE PARAMETERS OF THE ^-REGULATION
Аleksandr Yu. Malakhov, Ph.D., malahov-alex@yandex.ru, MADI, 64, Leningradsky Prosp., Moscow, 125319, Russia, Konstantin A. Kurganov, expert, tc216@yandex.ru, Training Center I-Outospecialist, 3-1, V. Petushkova str., Moscow, 109028, Russia
Abstract. The article describes in detail the mechanism of the processes of Х-regulation of the stoichiometric composition of the fuel-air mixture entering the cylinders of the internal combustion engine of the automobile. Shows the design and operation of various Х-sensors: shortband (zirconium and titanium) and wideband. An algorithm for computer diagnostics of the operation of the internal combustion engine of a car according to the parameters of Х-regulation (short-term and long-term correction of the duration of fuel injection) is proposed, which should help experts determine the exact cause of the malfunction.
Keywords: automobile-technical expertise, Х-regulation, Х-sensors, short term fuel trim, long term fuel trim.
Введение
В настоящее время невозможно представить себе автотехническую экспертизу транспортного средства без проведения его компьютерной диагностики. В современных высокотехнологичных автомобилях используется большое количество различных электронных систем, которые не только управляют работой тех или иных исполнительных узлов и агрегатов транспортного средства, но и постоянно диагностируют их состояние. Чаще всего каждая такая электронная система имеет свой отдельный электронный блок управления (ЭБУ). Например ECM
(Engine Control Module) - модуль управления двигателем; ВСМ (Brake Control Module (ABS or ESC)) - модуль управления тормозной системой; ACU (Airbag Control Unit) - блок управления подушками безопасности; ТСМ (Transmission control module) - модуль управления трансмиссией; EPS (Electric power steering) -модуль электрического усилителя руля и т.п. Компьютерная диагностика автомобиля заключается в подключении сканера к электронным системам управления автомобилем через специальный разъём, с целью их диагностики (считывания и анализа данных) и проверки работоспособности исполнительных и регистрирующих компонентов (рис. 1).
Рис. 1. Схема взаимосвязи ЭБУ двигателя с регистрирующими и исполнительными компонентами, контроль которых производится при компьютерной диагностике [1]
Система управления - совокупность информационных датчиков и исполнительных органов, объединённая микроконтроллером.
Для бензинового двигателя основными исполнительными органами системы управления являются катушки зажигания (одна или несколько) и топливные форсунки (тоже одна или несколько). Без управления этими органами работа двигателя невозможна.
Для дизельного двигателя с системой Common Rail основными исполнительными органами являются топливные форсунки и клапаны, обеспечивающие необходимое давление топлива в рампе.
Кроме этого, в зависимости от конструкции ДВС, система управления может управлять, (посредством соответствующих исполнительных органов) фазами газораспределения, количеством воздуха, поступающего во впускной коллектор, высотой подъема впускных клапанов, давлением топлива, производительностью турбокомпрессора и т.д. [1].
В настоящее время существует множество различных диагностических сканеров для компьютерной диагностики (оригинальные дилерские под конкретные марки автомобиля и универсальные (launch, bosch, autel и т.п.). При производстве судебных автотехнических экспертиз рекомендуется использовать оригинальные дилерские сканеры с установленным на них актуальным программным обеспечением.
В рамках данной статьи остановимся на основных моментах компьютерной диагностики ЭБУ ДВС автомобиля, которые связанны с контролем параметров À -регулирования.
Параметры Х-регулирования
Диагностика автомобиля по параметрам À-регулирования возможна как в системах бензинового впрыска MPi (Multi Point injection - многоточечный распределенный впрыск во впускной коллектор), так и в системах GDI (Gasoline Direct Injection - непосредственный впрыск в цилиндры).
Параметр À (лямбда) - коэффициент избытка воздуха, равный отношению фактического объёма (или массы) воздуха, поступающего в цилиндры ДВС, к теоретическому стехиометрическому объёму (или массе) воздуха. Теоретический стехиометрический объём (или масса) воздуха - это такой объём (масса) воздуха, который необходим для полного сгорания 1 кг топлива (бензина). Принято считать данный оптимальный стехиометрический объём (массу) воздуха равный 14,7 кг. Коэффициент избытка воздуха для стехиометрической смеси равен единице (À = 1). Практически в двигателях внутреннего сгорания этот коэффициент отличается от 1. Если коэффициент À больше 1 (À > 1), то такая топливовоздушная смесь называется бедной (она обеднена топливом), если же коэффициент À меньше 1 (À < 1), то такая топливовоздушная смесь является богатой (она обогащена топливом). Оптимальной с точки зрения экономичности для двигателей с искровым зажиганием является чуть обеднённая смесь 1,03...1,05. Наибольшая мощность двигателя при прочих равных условиях достигается при его работе на более богатых смесях (À = 0,83.0,88). Однако определяющим фактором для работы автомобиля с оптимальным значением À является не его экономичность, и не его мощность, а требования экологичности. Бедная смесь приводит к образованию в выхлопных газах повышенного количества вредных соединений оксидов азота (NOx), а богатая - к образованию вредных соединений оксида углерода (СО) и не-сгоревших углеводородов (СхНу). Самые минимальные выбросы указанных вредных веществ в выхлопных газах будут обеспечиваться именно при коэффициенте À = 1. В связи с этим производители автомобилей стремятся к тому, чтобы ДВС их автомобилей как можно точнее работали на всех режимах при коэффициенте À = 1. При этом же коэффициенте À = 1 наиболее эффективно выполняет свою функцию каталитического нейтрализатора отработавших газов, установленный в выпускной системе автомобиля. В случае отклонения коэффициента À от 1 содержание вредных примесей в отработавших газах возрастает, и каталитический нейтрализатор уже не может их полноценно нейтрализовать.
С целью контроля за коэффициентом А при работе ДВС автомобиля в его выхлопной системе устанавливается специальный датчик, который называется А-зонд (или кислородный датчик) (рис. 2). В современных автомобилях устанавливается несколько таких А-зондов: один перед каталитическим нейтрализатором, а второй за ним. Второй А-зонд, установленный за каталитическим нейтрализатором, контролирует эффективность его работы. Второй зонд также участвует в точной подстройке состава топливовоздушной смеси, компенсируя погрешность первого зонда, которую необходимо учитывать по мере его старения.
Поступающий
воздух Двигатель
Электронный блок управления (ЭБУ)
Рис. 2. Схема установки X - зонда в выхлопной системе автомобиля [2]
Первый же А-зонд перед каталитическим нейтрализатором, является основным. Именно по сигналу от этого датчика электронный блок отслеживает количество кислорода в выхлопных газах и производит коррекцию топливовоздушной смеси, приближая её к идеальному стехиометрическому значению.
Данная коррекция ЭБУ называется А-регулированием и производится путём изменения длительности впрыска форсунками топлива в цилиндры. Работа ДВС с обратной связью по А-регулированию является адаптивной.
Основными параметрами, по которым ЭБУ ДВС, с учётом заложенных в него корректирующих алгоритмов (матриц), определяет длительность впрыска форсунками топлива в цилиндры, являются:
и = / (п, Р, £°ож, £°возд, иб.с., ^дрос, Ррамп, Ратм),
где п - обороты (частота вращения) двигателя;
Р - нагрузка на двигатель;
£°ож - температура охлаждающей жидкости;
£°возд - температура, поступающего во впускной коллектор воздуха;
иб.с. - напряжение бортовой сети;
^дрос - положен е дроссельной заслонки;
Ррамп - давление топлива в топливной рампе;
Ратм - атмосферное давление.
Это, рассчитанное ЭБУ, значение длительности впрыска (ti) является базовым (£(0баз) и далее начинает корректироваться путём обратной связи с А-зондом. Фактическое значение длительности впрыска будет определяться по формуле ниже:
tфакт = ^/)баз ± tstft ± tltft,
где tstft - Short Term Fuel Trim (краткосрочная коррекция длительности впрыска топлива), аддитивный коэффициент коррекции;
tltft - Long Term Fuel Trim (долгосрочная коррекция длительности впрыска топлива), мультипликативный коэффициент коррекции.
Сигнал обратной связи от А-зонда в ЭБУ поступает с некоторой задержкой, в связи с чем коррекция длительности впрыска начинает рассчитываться только на относительно стационарных режимах (режим холостого хода, установившихся нагрузок), когда параметры работы двигателя не значительно меняются по времени.
На автомобилях, предшествующих экологическим классам ЕВРО 5 (примерно до 2005 года), устанавливались А-датчики релейного (прыжкового) типа. Такие датчики также имеют название узкополосные, так как позволяют лишь в узком диапазоне (показывают, что смесь либо «богата», либо «бедная», но не насколько именно) определять значение коэффициента А.
Данные узкополосные А-зонды релейного (прыжкового) типа, в зависимости от основы их активного рабочего элемента, бывают двух типов: циркониевые и титановые.
На рисунке 3 показана схема конструкции узкополосного генераторного А-зонда на основе диоксида циркония.
т
7
Рис. 3. Схема конструкции узкополосного X - зонда на основе диоксида циркония [2]
Циркониевый А-зонд действует по принципу гальванического элемента. Рабочий элемент в виде керамики из диоксида циркония ^г02) выступает в роли твёрдого электролита (ячейка Нернста). Керамический наконечник с диоксидом циркония с обеих сторон покрыт защитными экранами из токопроводящих пористых платиновых электродов. Свойства твёрдого электролита рабочего элемента, пропускающего ионы кислорода, начинают проявляться лишь при его нагреве до температуры выше 350 °С. В связи с этим, пока А-зонд не прогрет до температур активации его работы, он не работает и А-регулирование длительности впрыска
О (работавший raj Наружный платиновый электрод
(контакт с отработавшим газом)
Эле мент датчик*
Корпус
Эталонный воздух
Внутренний платиновый электрод (контакт с эталонным воздухом)
Отверстие защитной трубы
топлива не производится. В этот момент длительность впрыска контролируется по специальным программным картам, заложенным в памяти ЭБУ ДВС. По этим же программным картам начинает корректироваться впрыск и в случае выхода из строя А-зонда (если его неисправность выявлена ЭБУ). С целью быстрого прогрева А-зонда в его корпус встраивается нагревательный элемент с керамическим изолятором.
Отработавшие газы из ДВС поступают к наружной части наконечника через специальные прорези в защитном кожухе. Атмосферный воздух попадает внутрь датчика через отверстие в его корпусе или пористую водонепроницаемую уплот-нительную крышку (манжету) проводов. За счёт передвижения ионов кислорода по электролиту между наружным и внутренним платиновыми электродами возникает разница потенциалов и генерируется напряжение (потенциал Нернста). Напряжение, образующееся на электродах А-зонда, обратно пропорционально количеству кислорода в отработавших газах. В зависимости от наличия или отсутствия кислорода в отработавших газах узкополосные циркониевые А-зонды генерируют либо низкий (до 0,05 В), либо высокий (до 0,95 В) потенциал (рис. 4) [1].
U: В 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
\
а 14 7 - и 0 4*! В
i
\
V
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
110 11 Ь 12.0 12 5 13 0 13 5 МО 14 6 150 15.5 16 0 16 5 17.0 17 5 18 0 Q
Богатая смесь Бедная смесь
Рис. 4. Зависимость сигнала зонда от состава смеси [1]
В других режимах узкополосный циркониевый А-зонд работать не может. Именно поэтому он и получил название релейный датчик скачкового типа - сигнал напряжения с него в момент переключения режима скачет с низкого (0,05 В) на высокий (до 0,95 В) и при обратном переключении наоборот с высокого (до 0,95 В) на низкий (0,05 В). Таким образом, циркониевый узкополосный А-зонд не может точно определить количество кислорода в отработавших газах. Он показывает либо, что топливовоздушная смесь «богатая», либо что «бедная», но на сколько именно определить не может. Каким же образом тогда реализуется коррекция топливовоздушной смеси к необходимому стехиометрическому соотношению А = 1?
А реализуется данная коррекция, как раз за счёт постоянной Short Term Fuel Trim (краткосрочной коррекции длительности впрыска топлива). При работе ДВС с обратной связью по А-регулированию ЭБУ на стационарном (установившемся) режиме так варьирует длительность впрыска топлива, что сигнал с А-зонда постоянно переключается с низкого на высокий и наоборот. В результате
график фактических сигналов работы А-зонда за какой-то промежуток времени при стационарном (установившемся) режиме примет вид схожий с синусоидой (рис. 5).
Время изменения состава Время образования
Рис. 5. График фактических сигналов работы циркониевого узкополосного X - зонда релейного
(скачкового) типа [3]
За счёт того, что количество переключений А-зонда от богатой к бедной смеси и наоборот в среднем получается одинаковым (50% на 50% от общего количества переключений) реализуется приближение топливовоздушной смеси к стехиометрическому числу.
Переключение А-зонда осуществляется путём краткосрочной коррекции длительности впрыска топлива. Данная краткосрочная коррекция производится ЭБУ путём небольшого постепенного увеличения длительности впрыска топлива (небольшими шагами), пока датчик не переключится, после чего ЭБУ начнёт наоборот постепенно (небольшими шагами) уменьшать длительность впрыска до обратного переключения датчика.
На рисунке 6 приведен пример зарегистрированного фрагмента работы двигателя с обратной связью по лямбда-регулированию на повышенной частоте вращения холостого хода. Как только сигнал зонда принимает высокий потенциал -обогащенная смесь - ЭБУ начинает постепенно уменьшать цикловую подачу. После перехода сигнала на низкий потенциал - обедненная смесь - ЭБУ начинает увеличивать цикловую подачу, дожидаясь, когда сигнал зонда опять станет высоким. На приведенном рисунке продолжительность активации форсунок варьируется в окрестностях 3,12 ± 0,1 мс, т.е. вариация (краткосрочной коррекции длительности впрыска топлива) составляет порядка ± 3 % [1].
В силу различных причин (изменения характеристик датчика кислорода и технического состояния двигателя, наличия в нём дефектов, нестабильности топлива и др.) с течением времени только одной краткосрочной коррекции времени впрыска для управления питанием двигателя оказывается недостаточным. Чтобы учесть изменения, влияющие на работу топливной системы, электронный блок управления подстраивается под возникающие длительные изменения путём долгосрочной коррекции длительности впрыска топлива (производится А-адаптация).
Рис. 6. Пример графиков сигналов работы двигателя с обратной связью по лямбда-регулированию (краткосрочной коррекции длительности впрыска топлива) [1]
На рисунке 7 показан пример долгосрочной коррекции длительности впрыска топлива (А-адаптации), которая произошла в результате длительного снижения объёма воздуха, поступающего в цилиндры на установившимся режиме. После включения режима А-регулирования ЭБУ начал снижать длительность впрыска топлива до тех пор, пока не произошло переключение А-зонда из режима обеднения смеси в её обогащение. Таким образом, длительность впрыска топлива скорректировалась под внешние изменения работы ДВС (произошла А-адаптация). Только после этого запустилось краткосрочное А-регулирование.
В случае долгосрочной коррекции длительности впрыска топлива (А-адаптации) при длительном увеличении объёма воздуха, поступающего в цилиндры на установившимся режиме, картина была бы зеркально обратной и отличалась бы тем, что долгосрочная коррекция длительности впрыска топлива ушла бы в вверх относительно изначально рассчитанной ЭБУ длительности впрыска.
Таким образом, в результате А-регулирования мы имеем два основных параметра, которые и будем использовать для диагностики работы ДВС исследуемого автомобиля: tstft (Short Term Fuel Trim - краткосрочная коррекция длительности впрыска топлива) и titft (Long Term Fuel Trim - долгосрочная коррекция длительности впрыска топлива). Обычно параметры tstft и titft выражаются в виде процентов коррекции относительно номинальных значений длительности впрыска.
На различных автомобилях предусмотрены свои допустимые диапазоны краткосрочной и долгосрочной коррекции длительности впрыска. Для примера возьмём допустимым для краткосрочной коррекции значения лежащие в интервале: -8 % < tstft < +8 %, а для долгосрочной коррекции - в интервале: -8 % < titft < +8 %. Тогда методика диагностики автомобиля по параметрам tstft и titft будет следующей.
Рис. 7. Пример графиков сигналов при долгосрочной коррекции длительности впрыска топлива
(Х-адаптация) [4]
Возможные варианты развития событий, с которыми может столкнуться эксперт при компьютерной диагностике автомобиля, а также возможные причины неисправностей в работе ДВС при данных событиях, сведены в табл. 1.
Другой разновидностью узкополосного А-зонда релейного (прыжкового) типа является кислородный датчик на основе диоксида титана. Основное отличие титанового А-зонда от циркониевого заключается в том, что рабочий элемент датчика выполнен на основе пленок из диоксида титана (ТЮ2), нанесенных на изолирующую подложку (рис. 8).
В электрическую схему блока управления титановый А-зонд включается как переменное сопротивление резистивного делителя. Принцип действия датчика прост и основан на свойстве диоксида титана при высоких температурах (от 200 °С, оптимальный режим - около 700 °С) изменять свое электрическое сопротивление в зависимости от парциального давления кислорода (то есть, от концентрации этого газа). Причем это изменение происходит скачкообразно: при обогащении топливной смеси (снижении концентрации кислорода) сопротивление составляет 1-10 кОм; при обеднении топливной смеси (повышении концентрации кислорода) сопротивление скачкообразно повышается на два порядка -до 1-10 МОм.
Таблица 1
Возможные варианты развития событий, с которыми может столкнуться эксперт при компьютерной диагностике автомобиля
№ варианта события Значения й/ (долгосрочная коррекция длительности впрыска топлива) Значения tst/t (краткосрочная коррекция длительности впрыска топлива) Возможная причина неисправного состояния
1 0% -3,6% < й/ < +3,6% Состояние исправное
2 + 12 % -3,6% < tst/t < +3,6% Состояние неисправное: - подсос воздуха (не герметичность впуска, выпуска в районе А-зонда или вакуумной системы); - неисправность форсунок в виде недостаточной подачи топлива; - низкое давление топлива в рампе (неисправен топливный насос, регулятор давления, забит топливный фильтр); - неисправный датчик температуры ОЖ завышает свои показания; - неисправный датчик массового расхода воздуха или датчик абсолютного давления воздуха занижает свои показания; - неисправна система регулирования фаз газораспределения двигателя; - неисправна система рециркуляция отработавших газов
3 - 15 % -3,6% < й/ < +3,6% Состояние неисправное: - неисправность форсунок в виде повышенной подачи топлива; - слишком высокое давление топлива в рампе (неисправен регулятор давления); - неисправный датчик температуры ОЖ занижает свои показания; - неисправный датчик массового расхода воздуха или датчик абсолютного давления воздуха завышает свои показания; - не герметичность клапана адсорбера топливного бака; - сильно загрязнённый воздушный фильтр
4 0% -12 % < tstft < +15 % Состояние неисправное: - неисправности в системе зажигания автомобиля (неисправность свечей зажигания, катушек, высоковольтных проводов)
5 + 25 % (- 25 %) предел коррекции -25 % < tstft < +25 % предел коррекции (недопустимые значения tst/t могут быть вызваны пропусками воспламенения из-за неисправности, вызывающей состояние предельной коррекции й/ь) Неисправное состояние: - значительная неисправность расходомера; - значительная неисправность топливных форсунок; - сильный подсос воздуха
Датчик подключается к ЭБУ двигателя через измерительный мост, где выполняет функции одного из четырех резисторов. Сопротивления резисторов подобраны таким образом, что при А = 1 мост находится в балансе и сигнал на его выходе соответствует некоторой величине, которая условно принята за "ноль". При уменьшении концентрации кислорода сопротивление датчика резко падает и на выходе моста появляется напряжение 4-5 В. При увеличении концентрации кислорода сопротивление датчика резко возрастает и на выходе моста появляется напряжение около 0,2-0,4 В. Данные выходные напряжения поступают на ЭБУ, который вносит коррективы в работу системы впрыска топлива [5].
Защитная труба
Подложка
Керамический держатель
Сигнальный кабель
Уплотнительное кольцо
Внешний металлический корпус
Стеклянный уплотнитель Уплотнитель
Титановый элемент
Rich ♦
♦ Lean
Металлический корпус с шестигранником а
Состав смеси (X)
б
Рис. 8. Схема конструкции узкополосного Х-зонда на основе диоксида титана (а) и зависимость сопротивления его рабочего элемента от состава смеси (б) [5]
Осциллограмма сигналов работы титанового А-зонда за какой-то промежуток времени при стационарном (установившемся) режиме по форме схожа с сигналами циркониевого А-зонда (рис. 9).
Рис. 9. Осциллограмма сигнала с узкополосного Х-зонда на основе диоксида титана [6]
А-коррекция (краткосрочная и долгосрочная) по титановому А-зонду ЭБУ ДВС выполняется также, как и по циркониевому, в связи с чем компьютерная диагностика автомобиля по параметрам tstft и ведётся по аналогичной схеме.
Узкополосные А-датчики релейного (прыжкового) типа в связи с узким диапазоном их работы не могут обеспечить необходимой точности и быстроты коррекции топливовоздушной смеси, чтобы отработавшие газы ДВС автомобиля полностью соответствовали требованиям экологических классов ЕВРО 5 и выше. В связи с этим на смену узкополосных А-зондов пришли более совершенные широкополосные А-зонды.
Внешний вид широкополосного А-зонда практически не отличается от узкополосного, за исключением лишь количества проводов. На узкополосных датчиках с подогревом имеется 3 или 4 провода: первые два «сигнал» и «масса» (если он имеется) и еще два контакта «+» и «-» на нагревательный элемент. На широкополосных датчиках имеется 5 или 6 проводов: первый и второй - «+» и «-» на нагревательный элемент, третий - сигнал от измерительной ячейки, четвертый -сигнал от тока накачки, пятый - заземление и шестой (если он имеется) - внешний калибровочный резистор (корректор).
Основное отличие широкополосного датчика от узкополосного находится внутри его конструкции (рис. 10). Измерительная ячейка (ячейка Нернста) широкополосного зонда такая же, как и у релейного узкополосного, изготовлена из диоксида циркония. Она генерирует напряжение, сравнивая состав отработавших газов в измерительной камере с эталонным воздухом. Помимо измерительной ячейки у широкополосного зонда имеется ячейка накачки. При протекании через нее электрического тока происходит перенос кислорода между измерительной камерой и отработавшим газом.
Ячейка накачки
Измерительная ячейка
Эталонный воздух
Пористый диффузионный проход
Отработавший газ
Рис. 10. Упрощённая схема внутренней конструкции широкополосного А-зонда [1]
В зависимости от направления и силы тока, управление которым происходит на основании сигнала измерительной ячейки, меняется направление и интенсивность переноса (перекачки) кислорода или в отработавшие газы из измерительной камеры, или же наоборот из отработавших газов в измерительную камеру. Целевая функция управления - получить в измерительной камере такую концентрацию кислорода, которая соответствует стехиометрической смеси. Сигнал измерительной ячейки при этом должен быть равен 0,45 В. Таким образом, зная направление и силу тока ячейки накачки, можно достаточно точно определить степень обеднения или обогащения смеси [1].
На рисунке 11 представлен релейный сигнал измерительной ячейки и ток ячейки накачки в зависимости от состава ТВС. В отличие от релейного зонда, где информативным является напряжение на измерительной ячейке, у широкополосного зонда информативным является ток через ячейку подкачки. Ток обычно определяется как падение напряжения на измерительном резисторе.
Рис. 11. Сигналы с измерительной ячейки и ячейки подкачки широкополосного Х-зонда [7]
Примеры графиков фактических сигналов тока ячейки накачки с широкополосного A-зонда при различных режимах работы ДВС показаны на рис. 12.
Алгоритм диагностики ДВС автомобиля в случае работы с широкополосным A-зондом ведётся аналогично алгоритму диагностики ДВС с узкополосным датчиком. Однако дополнительно с данными titft (Long Term Fuel Trim - долгосрочной коррекции длительности впрыска топлива) и tstft (Short Term Fuel Trim -краткосрочной коррекции длительности впрыска топлива) анализируются также сигналы, получаемые непосредственно с ячейки накачки широкополосного A-зонда. Сам ток ячейки накачки A-зонда, обработанный ЭБУ ДВС, отображается в диагностическом приборе не как ток, а как некое абстрактное напряжение (обычно от 2,80 до 3,80 В при стехиометрическом значении A = 1 при 3,29 В), полученное генерацией тока при его прохождении через нагрузочное сопротивление в ЭБУ. Данное напряжение пересчитывается ЭБУ и отображается на сканере в виде цифры отличной от 1 или в % коррекции стехиометрии на A-зонде. Данный параметр в диагностическом сканере обычно обозначается как AF FT B1 S1 - Air-Fuel Fuel Trim Bank 1 Sensor 1 (топливовоздушная коррекция A-зонда № 1 ряда цилиндров № 1). Данная коррекция (AF FT B1 S1) показывает на сколько выхлопные газы, проходящие через широкополочный A-зонд, отличаются по содержанию в них кислорода (в сторону обогащения или обеднения) от выхлопных газов стехиометрической топливовоздушной смеси. Именно по этим данным ЭБУ ДВС далее производит коррекцию параметра tstft (краткосрочная коррекция длительности
впрыска топлива), и через какое-то время подстраивает долгосрочную коррекцию длительности впрыска топлива (£/д).
Ток(1р) мА
а
I т 21 СП л ■л л*
|И
Время, I» мС
!
а - изменение состава смеси с помощью кратковременного открытия/закрытия дроссельной заслонки (смесь прыгает, то в бедную, то в богатую область)
Ток,(1р)
мЛ
114
1}
Я
}|
90
•Я
4)
143
гЛЛЛ/ 1 Ч/Ч-А^лг гв
00 и и 31 1)1 «4 я н 102 13
1 .......- ■ .
Время, мС
1«
б - изменение состава смеси с помощью отключения одной из форсунок (обеднение смеси) ТжЛр
мА
114
II 21 Р8
-н -я и ■и * и]
Ц., . Л ^ НА и Г"1
0 _ьйЕ" 1Я2 2М * №4
..............
в - момент обратного подключения форсунки (ЭБУ старается выйти на стехиометрический
состав смеси)
Рис. 12. Примеры графиков фактических сигналов тока ячейки накачки с широкополосного Х-зонда
при различных режимах работы ДВС [7]
Пример анализируемых экспертом данных при проведении компьютерной диагностики автомобиля с широкополосным А-зондом по параметрам А-регулирования показан в табл. 2.
Таблица 2
Пример анализируемых экспертом данных при проведении компьютерной
диагностики автомобиля с широкополосным А-зондом по параметрам _А-регулирования_
Параметр Что он означает параметр Значение
INJECTOR Длительность впрыска топлива 3.2 ms
ENGINE SPD Обороты ДВС 757 rpm
AFS B1 S1 Генерируемое током ячейки накачки А-зонда напряжение в ЭБУ 2.78 V
SHORT FT Краткосрочная коррекции ЭБУ длительности впрыска топлива - 0.1 %
LONG FT Долгосрочная коррекция ЭБУ длительности впрыска топлива 4.6 %
AF FT B1 S1 Коррекция стехиометрии непосредственно по сигналу коррекции тока ячейки накачки на А-зонде 0.86
Заключение
В статье показан алгоритм компьютерной диагностики работы ДВС автомобиля по параметрам А-регулирования. Также показано, с чем именно может быть связано отклонение основных параметров А-регулирования - tstft (Short Term Fuel Trim - краткосрочная коррекция длительности впрыска топлива) и titft (Long Term Fuel Trim - долгосрочная коррекция длительности впрыска топлива). В случае заявленных неисправностей автомобиля, связанных с потерей мощности, повышенным расходом топлива, нестабильной работой ДВС (его строением, повышенной вибрацией) и дымностью выхлопа, компьютерная диагностика по параметрам А-регулирования - это то, с чего рекомендуется начинать исследование при производстве автотехнической экспертизы. Предложенный алгоритм компьютерной диагностики должен помочь экспертам в поиске точной причины неисправности ДВС автомобиля.
Список литературы
1. Техническая эксплуатация. Диагностирование и ремонт двигателей внутреннего сгорания / А.В. Александров, С.В. Алексахин, И.А. Долгов, В.А. Тармин, М.Г. Шатров. - М.: РИОР, 2020. - 448 с.
2. Устройство лямбда-зонда (кислородного датчика) [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://vash-glushitel.ru/lyambda-zond (дата обращения: 02.08.2022).
3. Какие должны быть показания лямбда зонда при диагностике [Электронный ресурс]. -Режим доступа: https://nb-tomsk.ru/advice/cto-takoe-lambdazond-avtomobila-osobennosti-i-funkcii.html (дата обращения: 04.08.2022).
4. Искусство корректности [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https: / / www.zr.ru / content/articles /14251-
iskusstvo_korrektnosti/?ysclid=l7vu1322qe232262557 (дата обращения: 02.08.2022).
5. Датчик кислорода: в борьбе за оптимальный состав горючей смеси [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.autoars.ru/articles/?id=152 (дата обращения: 05.08.2022).
6. Циркониевая (bos^) лямбда вместо титановой (siemens) V2.0 [Электронный ресурс]. -Режим доступа: https://www.drive2.ru/l/507427640949343268/?m=543114489852069706 (дата обращения: 10.08.2022).
7. Широкополосные датчики топливовоздушной смеси TOYOTA [Электронный ресурс]. -Режим доступа: https://autodata.ru/article/all/shirokopolosnye_datchiki_toplivovozdushnoy_smesi_toyota/ ?ysclid=l85rfgvujt429339605 (дата обращения: 20.08.2022).
References
1. Aleksandrov A.V., Aleksakhin S.V., Dolgov I.A., Term V.A., Shatrov M.G. Tekhnicheskaya eksplu-ataciya. Diagnostirovanie i remont dvigatelej vnutrennego sgoraniya (Technical operation. Diagnostics and repair of internal combustion engines), Moscow, RIOR, 2020, 448 p.
2. Ustrojstvo lyambda-zonda (kislorodnogo datchika), available at: https://vash-glushitel.ru/lyambda-zond (02.08.2022).
3. Kakie dolzhny byt pokazaniya lyambda zonda pri diagnostike, available at: https://nb-tomsk.ru/advice/cto-takoe-lambdazond-avtomobila-osobennosti-i-funkcii.html (04.08.2022).
4. Iskusstvo korrektnosti, available at: https://www.zr.ru/content/articles/14251-iskusstvo_korrektnosti/?ysclid=l7vu1322qe232262557 (02.08.2022).
5. Datchik kisloroda: v borbe za optimalnyj sostav goryuchej smesi, available at: http://www.autoars.ru/articles/?id=152 (05.08.2022).
6. Cirkonievaya (bossh) lyambda vmesto titanovoj (siemens) V2.0, available at: https://www.drive2.ru/l/507427640949343268/?m=543114489852069706 (10.08.2022).
7. Shirokopolosnye datchiki toplivovozdushnoj smesi TOYOTA, available at: https://autodata.ru/article/all/shirokopolosnye_datchiki_toplivovozdushnoy_smesi_toyota/ ?ysclid=l85rfgvujt429339605 (20.08.2022).
Рецензент: А.А. Дьяков, канд. техн. наук, доц., эксперт МАДИ
Статья поступила 01.09.2022
