Стендовые диагностические системы. Мотортестеры

Стендовые диагностические системы не подключаются к бортовым электронным блокам управления и, таким образом, не зависят от бортовой диагностической системы автомобиля.

Они обычно диагностируют отдельные механизмы двигателя и системы зажигания, поэтому их часто называют мотортестерами.

Рис. Мотортестер

Основными элементами мотортестера являются датчики, а также блок обработки и индикации результатов измерений воспринимаемых сигналов. Датчики и регистрирующие приборы соединены с кабелями с помощью штекеров и зажимов. Мотортестеры выполняются на базе компьютеров, имеют клавиатуру, дисплей, дисководы, привод CDROM. В комплект обычно входит набор соединительных проводов и кабелей, стробоскоп, а в отдельных случаях — и газоанализатор отработавших газов. Информация вводится в компьютер с помощью соответствующего анализатора, в котором размещены аналоговоцифровые преобразователи, компараторы, усилители и другие устройства предварительной обработки сигналов. Анализатор подключается к необходимым элементам на автомобиле с помощью комплекта кабелей, который представляет собой набор проводов, подключаемых к отрицательной, положительной клеммам аккумулятора и катушке зажигания, провода высокого напряжения к катушке зажигания и к свече первого цилиндра, а кроме того, бесконтактный датчик тока на шине зарядки аккумулятора, датчик температуры масла в двигателе (вставляется вместо щупа), датчик разрежения во впускном коллекторе и т.п.

Основная часть мотортестера — осциллограф, на экране которого появляются различные осциллограммы, отражающие режим работы и техническое состояние проверяемых деталей и приборов системы зажигания. Оценка сигнала, появляющегося на экране осциллографа, основывается на анализе изменений (при наличии неисправностей) характера электрических процессов, протекающих в цепях низкого и высокого напряжения. По отдельным частям изображения можно судить также о работе некоторых элементов систем питания и зажигания, а характер изменения позволяет выявлять причины неисправностей. Компьютер мотортестера обрабатывает информацию, полученную от двигателя, и представляет результаты на дисплее или в виде распечатки на принтере.

Основные функции мотортестера:

1. Снятие и отображение осциллограмм. Этот режим используется, в частности, для проверки сигналов от датчиков электронных систем управления и проверки управляющих сигналов от электронных блоков управления к исполнительным устройствам.
2. Осциллограф зажигания — снятие и отображение осциллограмм первичных и вторичных цепей систем зажигания. Функциональность этого режима у конкретного прибора полностью зависит от того, какие системы зажигания он поддерживает. Поддержка той или иной системы заключается в поддержке со стороны программного обеспечения прибора и наличии датчиков, необходимых для снятия осциллограмм первичной и вторичный систем зажигания.
3. Специальные мотортестерные режимы. В частности это тесты — тест «Баланс мощности», тест «Эффективность цилиндров» («Неравномерность вращения»), тест «Относительная компрессия» и др.
4. Измеритель и осциллограф неэлектрических величин — температура (масла, охлаждающей жидкости), давление (давление в цилиндре, давление масла, давление топлива, давление наддува в турбированных системах, давление выхлопных газов и пр.), разрежение (во впускном коллекторе), детонация и пр. — могут измеряться при помощи специальных датчиков, преобразующих соответствующую физическую величину в напряжение.
5. Мультиметр — измерение различных электрических величин — напряжения, тока, сопротивления, частоты, скважности и пр.
6. Имитатор сигналов.

Функции по графическому представлению осциллограмм системы зажигания заключаются, прежде всего, в поддержке различных режимов вывода осциллограммы сигналов первичной и вторичной цепи:

• Режим «Один цилиндр» – отображается осциллограмма первичного и/или вторичного напряжения по одному выбранному цилиндру. Осциллограмму выбранного цилиндра можно изучить досконально. При выводе осциллограмм как первичной, так и вторичной цепи можно сделать вывод о локализации неисправности.
• Режим «Парад» – отображаются осциллограммы первичного или вторичного напряжения всех цилиндров с расположением в ряд, друг за другом (рис.). При этом, прежде всего, удобно сравнение амплитудных параметров (величин напряжения) по цилиндрам – напряжения пробоя, напряжения горения и пр.
• Режим «Растр» – отображаются осциллограммы первичного или вторичного напряжения всех цилиндров с расположением в столбец, друг над другом. При этом удобно сравнивать временные величины по цилиндрам (время накопления энергии, время горения и пр.), а также формы осциллограмм.
• Режим «Наложение» – отображаются осциллограммы первичного или вторичного напряжения всех цилиндров с расположением друг на друге. При этом сразу видно, осциллограмма какого из цилиндров существенно отличается от других.

Рис. Характерные осциллограммы системы зажигания

Данные по работе системы зажигания могут выводиться и на экран в виде цифровых значений.

Рис. Цифровые значения параметров системы зажигания

Мотортестеры позволяют по каждому параметру отследить минимальные, максимальные и средние значения, а также сравнить различные параметры между цилиндрами представив их в максимально удобной форме – например, в виде гистограмм (столбиковых диаграмм).

Специальные мотортестерные режимы – это главное, что, как уже говорилось выше, отличает мотор-тестер от автомобильного осциллографа. В частности это тесты:

• Тест «Баланс мощности по цилиндрам» проверяется при установившемся режиме работы двигателя при частоте вращения коленчатого вала равной 0,5 от номинальной частоты. На режимах проверки данного теста происходит поочередное отключение цилиндров и по процентам падения частоты вращения коленчатого вала определяют работоспособность того или иного цилиндра. Измеренные значения для четырехцилиндрового двигателя должны быть в пределах для каждого цилиндра 82…88%, для шестицилиндрового двигателя – 86….92%, для восьмицилиндрового двигателя – 90…95%.
• Тест «Относительная компрессия» при установившемся режиме работы проверяется в процентах относительная компрессия по цилиндрам. Относительная компрессия измеряется по пульсациям напряжения аккумуляторной батареи во время прокрутки двигателя стартером. Для предотвращения пуска двигателя система зажигания автоматически блокируется мотор-тестером;
• Тест «Эффективность цилиндров» («Неравномерность вращения») — при установившейся работе двигателя прибор анализирует изменение временного промежутка между сигналами зажигания, которое зависит от вклада каждого цилиндра во вращение коленчатого вала;
• Тест «Давление в цилиндре» – в какой-либо из цилиндров вместо свечи вкручивается датчик давления. По снятой осциллограмме пульсаций давления в цилиндре, при наложении на нее сетки нормативных фаз открытия и закрытия клапанов определяется правильность работы газораспределительного механизма;
• Тест «Прокрутка» – коленчатый вал двигателя прокручивается стартером, запуск двигателя блокирован. Во время прокрутки определяются частота вращения, минимальное и среднее напряжение бортовой сети, стартерный ток;
• Тест «Запуск» – производиться запуск двигателя. Во время запуска определяются частота вращения, минимальное и среднее напряжение бортовой сети, стартерный ток, время запуска;
• Тест «Разгон» – определяется время набора двигателем частоты вращения коленчатого вала с одного значения до другого;
• Тест «Баланс индикаторной мощности» (иногда его называют «Разгон-Выбег») подразделяется на два теста — тест «Составляющая механических потерь баланса индикаторной мощности» и тест «Эффективная составляющая баланса индикаторной мощности». Индикаторная мощность — это мощность, полученная от сгорания топлива в цилиндрах. К сожалению, использовать ее полностью невозможно так как часть мощности расходуется на преодоление сил трения и пр. Эти потери мощности составляют «механические потери», а то, что осталось, составляет «эффективную мощность». Составляющая механических потерь определяется как отношение мощности механических потерь к индикаторной мощности. Эффективная составляющая определяется как отношение эффективной мощности к индикаторной мощности (фактически это механический КПД (коэффициент полезного действия) двигателя) – для современных автомобильных двигателей, как правило, не превышает 0,70…0,85. При диагностировании мотортестером (без применения мощностного стенда и глубоких ходовых испытаний) эти параметры определяются условно и приближенно через обсчет времени ускорений и замедлений (в микроциклах разгона-выбега) коленчатого вала в районе определенных заданных оборотов;
• Тест «Разрежение во впускном коллекторе». Для получения данных разрежения (давления) во впускном коллекторе к мотортестеру подключается специальный датчик давления-разрежения. Первый вариант теста дает возможность просмотреть значение разрежения во впускном коллекторе при работающем двигателе и по его колебаниям сделать вывод о работе клапанов.
• Тест «Давление в выпускной системе». Тест проводиться с использованием таких же датчиков, как и предыдущий. Тест помогает выявиться неработающий или плохо работающий цилиндр. Тест также проводиться как при заведенном двигателе, так и при прокрутке двигателя стартером;
• Тест «Давление картерных газов». Тест проводится с использованием таких же датчиков, как и предыдущие. В процессе выполнения теста отслеживаются пульсации давления картерных газов в привязке к работе (тактам сжатия и рабочего хода) отдельных цилиндров. Чем больше увеличивается давление при работе цилиндра — тем больше газов прорывается из надпоршневого пространства — следовательно, у данного цилиндра хуже состояние поршневых колец и/или стенок поршня;
• Тест «Опережение зажигания» — позволяет построить график зависимости угла опережения зажигания от частоты вращения коленчатого вала двигателя. Тест позволяет оценить работу центробежного и вакуумного регуляторов в классической системе зажигания.

Мотортестеры способны диагностировать большинство автомобильных систем, в том числе системы пуска, электроснабжения, зажигания, оценивать компрессию в цилиндрах, измерять параметры системы питания.

По мере усложнения автомобильной электроники расширяются и функциональные возможности стационарных систем, поскольку необходимо диагностировать не только управление двигателем, но и тормозные системы, активную подвеску и т.д. Универсальность компьютерных мотортестеров определяется их программным обеспечением. Многие из них работают в привычной большинству пользователей операционной системе Windows. К недостаткам мотортестеров следует отнести то, что с их помощью трудно обнаружить непостоянные неисправности в сложных электронных системах, когда неисправность в одной системе проявляется в виде симптомов в других системах, функционально связанных с первой.