Датчик массового расхода воздуха

Датчик GM имеет частотный выходной сигнал. Фирма BOSCH использовала датчик с аналоговым выходом, который требовал стабильного напряжения питания для датчиков.

Система гашения детонации

Использование фирмами разных типов датчиков детонации потребовало разработки новых алгоритмов гашения детонации с учетом ТУ на отечественные двигатели. Система байпасного канала для холостого хода Исполнительные механизмы GM и BOSCH, определяющие регулирование подачи воздуха при закрытой дроссельной заслонке, принципиально отличались механикой и электрической системой управления. Все эти и другие различия должны были быть преодолены разработчиками при согласовании работ над новой системой. При этом для аппаратной части электронного блока фирмы BOSCH (М1.5.4)

российские специалисты должны были разработать свое управляющее программное обеспечение. Специалисты фирмы BOSCH уже работали над созданием нового блока управления MP7.0 с собственным программным обеспечением, предназначенного для дальнейшего развития системы. Еще одна параллельная работа заключалась в создании российского блока управления Январь 5.1.

В результате проведенных работ на свет появилась ЭСУД ВАЗ, представляющая собой гибрид американской и немецкой идеологии, с комплектующими от российских, американских и немецких производителей. Ситуация усложнялась различиями в программном обеспечении ЭБУ и наличием многочисленных модификаций этих блоков. Дальнейшее развитие систем управления двигателем заключалось в замене устаревших датчиков GM и BOSCH на новые, модификации жгутов ЭСУД для различных вариантов систем (под нормы токсичности Россия, EBRO 2, EBRO 3). При этом все эти системы устанавливались на один и тот же двигатель – 2111 (2112). Все это привело к полной неразберихе на рынке услуг по диагностике и ремонту автомобилей ВАЗ. В такой ситуации обслуживание и ремонт автомобилей на отечественном рынке столкнулось с рядом проблем, которые должны были быть решены с помощью информационных и технических сервисных средств. Какие это проблемы?
• Недостаток профессиональных знаний о системах ЭСУД (построение, принципы работы, классификация неисправностей, определяющих работу двигателя и автомобиля в целом).

• Недостаток сведений о комплектации ЭСУД, устанавливаемой на автомобилях, в технической литературе завода-изготовителя.

• Менталитет российского потребителя, заставляющий разбираться этого самого потребителя в тонкостях работы всех узлов автомобиля и ремонтировать автомобиль своими силами.
• Отсутствие удобных, необходимых для проверки и ремонта средств диагностики, позволяющих не просто отображать параметры системы и ошибки самодиагностики, но и непосредственно проверять работу узлов системы.
Вместе с электронными системами управления на рынке должно было появиться оборудование для диагностики и ремонта таких систем. В России первой на этот рынок вышла фирма НПП «НТС». На сегодняшний день перечень специализированного оборудования, производимой этой фирмой, перекрывает список аналогичных приборов других фирм. Поэтому мы в дальнейшем, где это необходимо, будем ссылаться на работу с приборами этой фирмы.
Неисправности в работе электронной системы управления двигателем
Поскольку далее будет идти речь о диагностике и ремонте ЭСУД, нужно сначала поговорить о неисправностях или сбоях в работе этих систем. Классифицировать неисправности можно следующим образом: 
Простые и сложные
Простые неисправности – это те, которые могут быть определены быстро (из описания работы двигателя и системы). Простая неисправность может быть быстро определена, но устранение такой неисправности может потребовать гораздо большего времени, чем предполагается. 
Сложные неисправности – это те, которые могут быть вызваны отказом различных узлов системы или двигателя и требуют различных проверок для их выявления. Сложную неисправность порой труднее выявить, чем устранить. По мере роста опыта специалиста, занимающегося ремонтом, простые неисправности формируются в законченный список, и их устранение является делом времени. Сложные неисправности требуют более длительного времени, зачастую связанного с заменой или обслуживанием узлов системы и последующими испытаниями. Диагностируемые и неопределенные
Диагностируемые неисправности определяются системой самодиагностики блока управления и сопровождаются появлением кода ошибки, который можно считать с помощью тестера-сканера. Такие ошибки, как правило, относятся к простым неисправностям, потому что имеют четкий алгоритм их выявления и последующего ремонта. Эти алгоритмы приведены в книгах по руководству и обслуживанию ЭСУД. Однако не всегда появление кода ошибки однозначно определяет причину сбоя в работе двигателя или автомобиля. В любом случае исправление диагностируемых ошибок в системе должно быть выполнено в обязательном порядке.
Неопределенные неисправности не отображаются системой самодиагностики блока управления, об их возникновении можно судить только по поведению двигателя или автомобиля. Связанные с работой ЭСУД и не имеющие к ней отношения но приводящие к сбоям в ее работе Неисправности, связанные с работой ЭСУД, появляются при выходе из строя узлов, диагностика которых не проводится блоком управления: модуль зажигания, регулятор давления топлива, воздушный и топливный фильтры, диск синхронизации, и т.д. К неисправностям, которые приводят к сбоям в работе исправной ЭСУД, относятся неполадки и выходы из строя узлов самого двигателя или автомобиля: регулировка клапанов, потеря компрессии, неисправность стабилизатора напряжения генератора, работа помпы системы охлаждения и т.д. А также отсутствие бензина в баке или его плохое качество, выход из строя системы сигнализации, плохое крепление защиты картера и т.п. Общие замечания:
• Проще всего определить неисправность, связанную с выходом из строя (поломкой) какого-либо элемента ЭСУД. Гораздо труднее понять, что датчик или элемент системы не удовлетворяет техническим требованиям, и его работа приводит к сбоям в функционировании системы.
• Как правило, сложная неисправность, связанная с неправильной работой системы, имеет свои специфичные проявления на разных режимах работы двигателя и автомобиля. Выяснение этих проявлений в комплексе позволяет быстрее выявить эту неисправность.
• При появлении сложной неисправности требуется провести следующие обязательные проверки. Состояние двигателя – компрессия, регулировка клапанов. Замер давления в топливной системе – работа регулятора давления. Внешний визуальный осмотр на предмет правильного крепления разъемов, соединительных трубок, наличия явных подсосов в системе подачи воздуха. Исправность работы механических узлов – функционирование дроссельной заслонки, натяжение и установка ремней ГРМ и т.д. мы определяет основной процент сбоев в работе двигателя и системы, поэтому иногда ремонт неисправных узлов способом замены может не достичь результата.
• Микропроцессорная система управления может гибко реагировать на отклонения в работе двигателя, связанные с возникшими неисправностями. Системные и режимные параметры работы блока управления, которые могут быть отображены на экране диагностического оборудования, позволяют определить правильный путь к разрешению проблемы. 
Подсистема самодиагностики блока управления
Электронный блок является компьютером, встроенным в систему управления двигателем. Аппаратное исполнение и управляющая программное обеспечение определяют его надежность и качество работы ЭСУД в целом. Одной из важнейших функций блока управления является диагностика работы всех элементов системы управления. Для этого аппаратная часть блока содержит специальные драйверы, позволяющие на аппаратном уровне не только определять ошибки в цепях управления и сообщать о них управляющей программе, но и обеспечивать защиту внутренних элементов и цепей блока управления. Однако главная роль в подсистеме самодиагностики отводится управляющей программе, позволяющей контролировать параметры работы системы. Программные модули диагностики определяют выход значений параметров за пределы требуемых диапазонов и устанавливают признаки ошибок в памяти контроллера. Ошибки могут определяться с помощью простых
сравнений измеренных величин с границами заданных диапазонов или рассчитываться на основе более сложных процедур, реализующих рабочие модели подсистем двигателя и автомобиля.
В случае постоянных ошибок управляющая программа способна переходить к управлению двигателем по резервным алгоритмам. Эти алгоритмы обеспечивают с одной стороны, защиту двигателя и его подсистем, с другой стороны, гарантируют работу двигателя и движение автомобиля до станции техобслуживания. Развитие ЭСУД в большей степени определено совершенствованием именно системы самодиагностики управляющей программы, позволяющей гарантировать выполнение объявленных производителем автомобилей критериев токсичности, экономичности, комфортности и т.д. в работе двигателя. 
Резервные режимы работы ЭСУД
В управляющей программе электронного блока присутствует подсистема самодиагностики, позволяющая выявлять неисправности в работе цепей управления элементов ЭСУД и определять аварийные отклонения режимных параметров при работе двигателя. Реакция управляющей программы на возникновение таких неисправностей может вызывать переход на резервные режимы работы системы управления. Резервные режимы работы призваны сохранить работоспособность двигателя и возможность движения автомобиля при отказах элементов ЭСУД: 
• Резервный режим работы при неисправном датчике температуры охлаждающей жидкости предполагает включение в системе вентилятора, установку начальной температуры при запуске двигателя 0°С, а также автоматическое увеличение температуры двигателя до 85°С по времени работы двигателя после запуска.
• Резервный режим работы при неисправности датчика положения дросселя определяет повышенные обороты холостого хода. В этом случае система отказывается от регулирования оборотов холостого хода, шаговый мотор устанавливается в постоянное положение 120 шагов. Топливоподача рассчитывается по показаниям датчика массового расхода воздуха с параметром обогащенного состава топливной смеси.
• Резервный режим работы при неисправности датчика массового расхода воздуха ведет себя точно также, как и при отказе датчика положения дросселя. Шаговый мотор устанавливается в положение 120 шагов. Показания датчика массового расхода воздуха заменяются значениями из аварийной таблицы (на основе показаний датчика положения дросселя и рассчитанных оборотов двигателя). Топливоподача рассчитывается по этим значениям с параметром обогащенного состава топливной смеси.
• Резервный режим при отказе датчика детонации заключается в изменении режимных углов опережения зажигания. Система использует аварийную таблицу (пониженных) углов опережения зажигания.
• При выходе из строя датчиков массового расхода и датчика положения дросселя двигатель способен заводиться и работать, но передвигаться на таком автомобиле очень нелегко.
• При недопустимом проценте пропусков воспламенения в цилиндре двигателя этот цилиндр будет выведен из работы, управляющая программа запретит подачу топлива в него путем блокировки соответствующей форсунки.
Переход на резервный режим работы системы всегда сопровождается включенной лампой «Проверь двигатель» и ухудшением ездовых качеств автомобиля.

Средства и приборы для диагностики отечественных автомобилей с ЭСУД
Имеющиеся на рынке диагностические средства для обслуживания ЭСУД можно разделить на три категории:
• Сканеры кодов диагностики,
• Тестеры –сканеры,
• Мотор-тестеры.
Сканеры кодов диагностики позволяют считывать, распознавать и стирать коды неисправностей, определенные системой самодиагностики блока управления.
Тестеры-сканеры могут обеспечить визуализацию системных параметров электронного блока, определяющих работу двигателя, вплоть до системных переменных, позволяющих судить о работе алгоритма управляющей программы.
Мотор-тестеры (в нашем понимании) позволяют обеспечить сбор и отображение параметров работы двигателя и автомобиля независимо от блока управления и обеспечить контроль выходных параметров исполнительных устройств, не контролируемых электроникой ЭСУД.
Совершенно понятно, что цены на приборы разных категорий отличаются на порядок и зависят от качества, полноты и сервисной поддержки производителя. Парадокс диагностики ЭСУД заключается в следующем: простую неисправность очень сложно определить без простейшего тестера-сканера, сложная неисправность не диагностируется никакими имеющимися на рынке приборами и может определяться лишь на основе знаний работы элементов системы и алгоритма управляющей программы блока управления. Ниже мы попытаемся дать разъяснения по алгоритмам работы электронного блока управления, по специфике работы исполнительных устройств и датчиков ЭСУД, по параметрам системы управления, которые можно отобразить с помощью тестера-сканера, основным неисправностям и признакам их проявления на различных режимах работы двигателя.
Все дальнейшие рассуждения основываются на знаниях работы ЭСУД и управляющей программы блока управления и являются интеграцией опыта работы в области диагностики электронных систем управления двигателем.
Узлы и элементы ЭСУД
В этой части мы более подробно опишем работу элементов системы, связанные с ними возможные неисправности и методы их диагностики. К неисправностям элементов ЭСУД можно отнести и нарушения в цепях соединений этих элементов в системе. Зачастую плохой контакт в соединительных разъемах или поврежденном проводе может быть принят за неисправность работы узла или датчика системы. С описанием ЭСУД и ее составных элементов можно познакомиться в руководствах по диагностике и ремонту ЭСУД для автомобилей ВАЗ.
 Лампа  Проверь двигатель
Лампа «Проверь двигатель» располагается на панели приборов автомобиля и должна загораться после включения замка зажигания – это является признаком включения блока управления. Характерный щелчок должен сопровождать срабатывание главного реле. Через главное реле подается напряжение на основные элементы ЭСУД. После запуска двигателя, когда обороты двигателя превысили 1000 об/мин, лампа гаснет – ее выключает блок управления. Система самодиагностики блока управления определяет неисправности в работе ЭСУД. О наличие любой неисправности блок управления сигнализирует водителю с помощью лампы «Проверь двигатель» - лампа загорается примерно через 40 сек после определения неисправности. Включенная лампа при работающем двигателе не означает, что неисправность (диагностируемая текущая ошибка) имеет место в данный момент. Лампа может гореть, предупреждая водителя о том, что ошибка была определена ранее, и код ее занесен в память блока управления (сохраненная неисправность). Если ездовые качества автомобиля резко не ухудшаются, скорее всего, включение лампы говорит о сохраненной неисправности. Необходимо проверить код сохраненной неисправности и провести проверки в работе системы. Опыт показывает, что первое появление неисправности элемента системы или его цепей управления говорит о возможном отказе этого узла в ближайшее время.
 Узел дроссельной заслонки
На первый взгляд, узел дроссельной заслонки представляет собой несложное механическое устройство. На нем располагается датчик положения дроссельной заслонки и шаговый мотор (регулятор ХХ). В комплексе этот узел должен соответствовать строгим техническим условиям. Отклонение характеристик узла дроссельной заслонки от этих ТУ существенно влияет на поведение двигателя в переходных режимах: разгон, торможение, движение накатом, работа на режиме холостого хода, запуск двигателя. Исправность датчика положения дроссельной заслонки и шагового двигателя не гарантируют правильную работу системы при некачественном исполнении механики и конструкции дроссельной заслонки.

Узел дроссельной заслонки является в системе устройством, через которое водитель задает требуемую скорость движения автомобиля. Нажимая на педаль дроссельной заслонки (газа), он изменяет пропускную способность впускного коллектора для подачи воздуха в двигатель.
Вторая задача дроссельного узла заключается в поддержании байпасного канала (канал ХХ) в таком режиме, чтобы при отказе водителя от управления дросселем (выключение КПП, торможение, движение накатом - во всех этих случаях дроссельная заслонка закрыта) этот канал обеспечивал необходимое наполнение двигателя воздухом для поддержания заданных системой оборотов вращения коленчатого вала. Этот режим реализуется с помощью шагового мотора, установленного в узле дроссельной заслонки. Некачественное исполнение узла дроссельной заслонки (несоответствие ТУ), как правило, вызывает следующие неисправности в работе:
• Медленное снижение оборотов двигателя после закрытия дроссельной заслонки.
• Двигатель глохнет при резком снижении нагрузки (выключение КПП, движение накатом).
• Затрудненный пуск горячего двигателя с закрытым дросселем. Перечисленные неисправности могут быть вызваны и другими причинами, например, сбоями в системе зажигания, топливоподачи, неисправностью датчика расхода воздуха. Но эти неисправности, если они есть, проявляются и на других режимах работы двигателя.
   Датчик положения дросселя

Располагается на узле дроссельной заслонки и определяет степень открытия дроссельной заслонки. Система использует показания датчика дроссельной заслонки для следующих режимов работы:
• На режиме пуска двигателя подача топлива корректируется по степени открытия дросселя (увеличивается при открытом дросселе). Но при открытии дросселя более 90% система перестает подавать топливо в двигатель. В этом режиме можно реализовать продувку двигателя при прокрутке стартером.

• В рабочих режимах положение дроссельной заслонки 0% означает выход на режим холостого хода. В этом случае задача системы – поддерживать заданный уровень частоты вращения коленчатого вала в зависимости от показаний датчика температуры и скорости автомобиля. Блок управления пытается снизить обороты двигателя, управляя режимом блокировки топливоподачи до границы, с которой включается программный регулятор холостого хода, обеспечивающий с помощью шагового мотора и угла опережения зажигания стабильную работу двигателя на заданных оборотах.
• Во время движения автомобиля, при показаниях датчика дроссельной заслонки выше определенного значения, система с учетом оборотов двигателя обеспечивает мощностной режим топливоподачи. Расчет времени открытия форсунки в зависимости от расхода воздуха определяется параметром обогащения состава топливно-воздушной смеси по таблицам, зашитым в памяти блока управления.
• В резервных режимах, при выходе из строя датчика массового расхода показания датчика дроссельной заслонки определяют наполнение цилиндров воздухом для расчета топливоподачи в двигатель и установки угла опережения зажигания.
Нужно понимать, что система пользуется показаниями датчика положения дросселя не только для определения режима работы (холостой ход, мощностной режим, продувка двигателя при запуске, работа в резервных режимах), но и проводит коррекцию подачи топлива в двигатель в зависимости от скорости изменения положения дроссельной заслонки (в аналогии с карбюратором – ускорительный насос).
Ресурс работы датчиков российских производителей оставляет желать лучшего. Стирание резистивного слоя на внутренних контактах датчика может приводить к ряду сбоев в работе системы. Переход на бесконтактный датчик поможет выправить ситуацию. Как правило, показания датчика нарушаются в положениях, где он чаще всего и работает. Это 20% (или близкое к нему) положение дроссельной заслонки.
Характерные сбои в работе системы при неисправном датчике дроссельной заслонки:
• Зависание оборотов холостого хода на уровне 1500-3000 в зависимости от температуры двигателя (Это резервный режим работы системы, он вызван неисправностью датчика, система в этом случае не регулирует обороты холостого хода).
• Резкие рывки при наборе скорости. Вызываются резкими провалами в показаниях положения дроссельной заслонки Неисправность датчика положения дроссельной заслонки достаточно хорошо определяется системой самодиагностики блока управления. При плохом датчике загорается лампа «Проверь двигатель» и в память блока заносится соответствующий код неисправности. Когда появляется такой код неисправности, а вы не заметили сбоев в работе системы, проверьте крепление датчика и его разъем. Более точную диагностику этого датчика можно произвести с помощью специализированного тестера ДСТ-6С, в котором реализован тест проверки исправности резистивного слоя. Высокая чувствительность прибора позволяет выявить повреждение дорожки на самых ранних стадиях возникновения неисправности. Если при наличии перечисленных неисправностей система самодиагностики не выдает кода неисправности по датчику дроссельной заслонки, не торопитесь его менять. Признаки, перечисленные выше, скорее всего, вызваны другими причинами.
   Шаговый мотор регулятор ХХ

Шаговый мотор установлен в байпасном канале узла дроссельной заслонки. Положение вала шагового мотора определяет проходное сечение байпасного канала, необходимое для устойчивой работы двигателя при закрытой дроссельной заслонке. В системе управления шаговый мотор выполняет несколько основных функций:
• Прогрев двигателя после запуска. Система определяет тепловое состояние двигателя по датчику температуры охлаждающей жидкости и автоматически устанавливает обороты холостого хода (минимальные обороты при закрытой дроссельной заслонке). С помощью шагового мотора в этом случае задается такое сечение байпасного канала, при котором двигатель способен поддерживать эти обороты.
• При открытии дроссельной заслонки весь воздух в двигатель поступает через сечение дроссельной заслонки, а байпасный канал должен быть подготовлен к резкому закрытию дросселя и сбросу нагрузки (отключение КПП). Система отслеживает с помощью шагового мотора такое сечение байпасного канала (в зависимости от оборотов двигателя, скорости автомобиля и положения дроссельной заслонки) при котором в случае сброса нагрузки должно быть обеспечено плавное снижение оборотов коленчатого вала до заданных оборотов холостого хода.
• Третьей функцией шагового мотора является компенсация контролируемой блоком управления нагрузки (включение/выключение вентилятора, кондиционера и т.д.). В режиме холостого хода система корректирует положение шагового мотора до включения/выключения нагрузки. Тем самым компенсируется мощность, подключаемой этой нагрузки (компенсирует провал оборотов в режиме холостого хода). Шаговый мотор и называют регулятором холостого хода, но он выполняет лишь перечисленные функции. Заданные обороты холостого хода в пределах ±50 об/мин поддерживаются в основном быстрым контуром управления – регулятором по углу опережения зажигания. Раскачка оборотов в режиме холостого хода зависит именно от этого контура и влияния возмущений в системе топливоподачи. Шаговый мотор определяет медленную составляющую в регулировании, отслеживая режимные переходы системы управления. Выход из строя шагового двигателя приводит к явным сбоям в системе: невозможность работы двигателя на холостом ходу, повышение оборотов ХХ, увеличивающихся по мере прогрева двигателя. Эти неисправности возникают и при неполадках в цепях управления шаговым мотором и могут быть определены при помощи тестера ДСТ-2М, который позволяет задавать положение шагового мотора как параметр блока управления. Выбрав режим управления исполнительными механизмами в тестере, нужно подвигать шаговый мотор с помощью блока управления в ту или иную сторону. Если при этом обороты двигателя не изменяются, расход воздуха остается постоянным, а система определяет постоянное положение шагового мотора, неисправность шагового мотора или цепей его управления очевидна. Проверка шагового мотора с помощью тестера может и не дать результата. Система будет правильно отрабатывать ваши попытки закрыть или открыть байпасный канал. Однако при эксплуатации автомобиля останутся зависания оборотов в момент отключении КПП и остановка двигателя при движении накатом. Характерным признаком неисправности РХХ является затрудненный запуск двигателя, который запускается только при нажатии педали акселератора. Появление в комплексе этих неисправностей говорит о неисправности шагового двигателя или его цепей управления. И даже при исправных цепях, шаговый мотор может просто неправильно выполнять команды системы управления. Вместо движения вперед отрабатывает движение назад или наоборот. Это можно наблюдать, если снять шаговый мотор и специальным тестером задавать ему движения в разные стороны. Алгоритм управления шагового мотора достаточно сложен, и сбои в его работе могут быть выявлены только специальным тестером, например, ДСТ-6C. Блок управления может выдавать код неисправности шагового мотора, но не всегда это означает, что шаговый мотор или цепи его управления действительно вышли из строя. К сожалению, этот код может появиться и при исправном шаговом моторе. 
Совет: Если смазывать механическую часть шагового мотора литолом, то он работает значительно лучше и дольше. После смазки плохой шаговый мотор часто восстанавливает свою работоспособность.

Датчик температуры охлаждающей жидкости

Этот датчик – самый надежный из всех датчиков системы российского производства. По этому датчику си