Датчики разряжения в автомобильных двигателях
Датчик разрежения используются для того чтобы производить замеры вакуума и его давления. Замеры можно производить как в агрессивных средах, жидких и газообразных. Вакууметрическое давление непрерывно преобразовывается в электрические сигналы, преобразование происходит при температуре от −54°C до + 350°C.
На мембрану датчика воздействуют преобразователи, измеряется именно разность давлений. В данных устройствах задействуется курант датчика разряжения, который проводит преобразование давления. Преобразование давления контролируемой среды происходит относительно атмосферного давления. Для того чтобы производить преобразование существует специальный вход в виде штуцера, либо отверстия, которое позволяет связывать контролируемую среду с атмосферным давлением.
На каких ДВС используется
Поскольку каждый двигатель имеет свои индивидуальные особенности, начиная от разного содержания вакуума во впускных коллекторах и заканчивая расхождением в объемах, а также количество цилиндров, с помощью встроенного краника можно произвести настройку датчика на работу с каждым типом двигателя. Одним из главных преимуществ такого прибора является его увеличенный диапазон работы, а также наибольшая чувствительность. Для того чтобы воздух смог пульсировать во впускном коллекторе двигателя внутреннего сгорания, был применен пьезоэлемент. Таким образом, согласующие и усиливающие электронные компоненты, могли уже не использоваться. Причем пьезолемент отличается тем, что может с высокой скоростью отслеживать процессы.
Обычные датчики не способны на такие функции, поскольку пьезоэлемент не искажает сигнал, а с обычными устройствами возникает проблема с тем, что они очень долго восстанавливают нулевую фазу. Из-за того, что простые приборы не успевают восстановить свое исходное положение, то данные о впускном коллекторе двигателя внутреннего сгорания отображаются неверно на осциллограмме.
Главные задачи датчика
Конечно же одной из ключевых задач устройства является отображение данных состояния газораспределительного механизма, но это не все его функциональные особенности. Помимо того, что он производит замеры пульсаций во впускном коллекторе двигателя внутреннего сгорания, он также замеряет пульсации выхлопных и картерных газов. Благодаря этому отображается полный анализ данных о том, в каком состоянии на данный момент находится цилиндропоршневая группа. Поэтому такие проблемы, как пропуски воспламенения в цилиндрах становятся не страшны, поскольку, благодаря полученным данным неисправности можно легко определить.
На данный момент на российском рынке датчик разряжения с пьезоэлементом является уникальным и не имеет даже аналогов, которые смогли бы реализовать настолько точную диагностику. Диагностика строится в виде диаграмм, где отображается положение верхней и нижней точки цилиндров.
Преимущества использования датчика разрежения
Одними из самых главных достоинств использования данного устройства по сравнению с предыдущими аналогами являются:
Преимущество использования датчика разрежения в том, что для его использования нет необходимости использовать конкретную модель осциллографа, поскольку он универсальный, то подойдет любая. В комплект к устройству предоставляется кабель питания и экранированный кабель разъема BNC, с разъемным корпусом датчика.
Для чего необходимо использовать прибор
Использование данного устройства заключается в проведении диагностики двигателя по графику пульсации. Перед пользователем предоставляется осциллограмма, где указаны конкретные точки, с помощью которых определяется состояние цилиндропоршневой группы, где на данный момент находится распредвал и коленвал, определение фаз газораспределительного механизма, правильно ли установлено положение зубчатого диска и ДП коленвала. Причем диагностику для открытия и закрытия впускных клапанов есть возможно производить отдельно на каждый цилиндр.
Как проводить диагностику
Для того чтобы выполнить диагностику двигателя внутреннего сгорания, датчик разряжения подсоединяется к впускному коллектору, когда двигатель внутреннего сгорания работает без нагрузки в холостую и находится в нормальном температурном режиме. После этого устройство подсоединяем к осциллографу, настраиваем его чувствительность, используя специальный регулировочный винт.
Таким образом, датчик показывает наглядно на рисунке работу поршня, когда он двигается вверх, то отработанные газы выталкиваются.
Видео по теме
Разрежение это в автомобиле
Проверка разряжения во впускном коллекторе
Прежде чем приступать к проверке разряжения во впускном коллекторе, рассмотрим работу 4-х тактного двигателя.
Поршень идет вверх, рабочая смесь сжимается. Растет давление, повышается температура. Клапана закрыты.
Степень сжатия в бензиновом двигателе подбирается так, что бы температура в конце такта сжатия не превышала температуру самовоспламенения рабочей смеси. Примерная температура составляет 300-400 градусов Цельсия.
В дизельном двигателе сжимается не рабочая смесь, а чистый воздух. Степень сжатия здесь подбирается таким образом, чтобы температура в конце такта сжатия превышала температуру самовоспламенения топлива. После чего происходит его впрыск и начало самовоспламенения.
Примерная температура составляет порядка 700 градусов Цельсия.
Смесь воспламенилась. Растет температура, но так как горение происходит в замкнутом объеме, так же повышается давление. Скорость горения составляет порядка 20-40 м/сек (в зависимости от качества смеси). Поэтому воспламенение должно произойти раньше ВМТ (верхней мертвой точки) – так называемый угол опережения зажигания (для бензиновых двигателей) или угол опережения впрыска (для дизельных двигателей). Обычно этот угол составляет порядка 10 градусов до ВМТ. При этом пик максимального давления возникает (за счет конечного времени горения смеси) через 10-12 градусов после ВМТ. Делается это для предотвращения перегрузок цилиндропоршневой группы и защиты от детонации.
Давление Р в камере сгорания создает усилие F на поршень.
Получаемая работа равна:
A = F * L
где A – получаемая работа
F – сила, действующая на поршень
L –перемещение поршня
Итак, получаемая работа на рабочем такте равна:
A= P*L*S п
При увеличении объема (поршень двигается вниз) давление падает. Зависимость получаемой работы приобретает интегральную зависимость от перемещения поршня, но расчет данной зависимости выходит за рамки данной статьи.
Как видим, чем больше давление в цилиндре, тем больше мы получаем механической работы при одном и том же количестве сжигаемого топлива. Высокофорсированные двигателя имеют большую мощность (а соответственно экономичность), чем низко форсированные.
Дизельные двигатели превосходят бензиновые по этим параметрам из-за более высокой степени сжатия и соответственно более высоких давлений.
3.Такт выпуска (продувки)
Открывается выпускной клапан, поршень двигается вверх, выталкивая отработанные газы. Они выходят через ограниченное отверстие, поэтому давление на такте выпуска превышает атмосферное. Сопротивление на выходе создают: ограниченное отверстие в клапанах, наличие элементов выпускного тракта.
При этом создается противодавление движению поршня и часть энергии, запасенной в маховике, расходуется на преодоление этого противодавления.
4. Такт впуска
Открыт впускной клапан, поршень идет вниз. Свежая смесь поступает в цилиндр через ограниченное сечение впускного клапана и на холостом ходу (ХХ) также через прикрытую дроссельную заслонку. Создается разряжение (давление ниже атмосферного). При движении поршня вниз это создает усилие, мешающее перемещению поршня.
Еще одна часть энергии, запасенная в маховике, уходит на преодоление этого усилия.
Снова наступает такт сжатия. Поршень движется вверх, сжимая смесь. Необходимая для этого энергия опять берется из энергии вращения маховика, запасенной во время рабочего хода.
Таким образом, энергетический баланс неутешителен: мы получаем механическую работу только в одном такте. В трех других мы эту работу тратим.
Способы повышения получаемой работы.
Способ только один – повышение давления в цилиндре. При его повышении мы получаем большую работу, но рискуем получить детонацию. Поэтому степень сжатия, угол зажигания (впрыска) ограничено. Дизельное топливо более стойко к детонации, поэтому дизеля способны работать при больших давлениях (получать большую механическую работу при равных затратах топлива)
Способы минимизации потерь.
1. Такт выпуска.
Необходимо уменьшить гидростатическое сопротивление выходу газов. Применение много клапанных двигателей и содержание в порядке выхлопного тракта позволяет частично решить эту проблему.
2. Такт впуска.
Уменьшение гидростатического сопротивления можно получить путем применения много клапанных двигателей.
3. Такт сжатия.
Неизбежные потери.
Рассмотрим поподробнее, что происходит во впускном коллекторе во время рабочего цикла на холостом ходу. Когда закрыт впускной клапан, давление в нем равно атмосферному. На такте впуска смесь поступает в цилиндр через ограниченное отверстие в дроссельной заслонке. Во впускном коллекторе возникает разряжение (абсолютное давление ниже атмосферного). Впускной клапан закрывается, давление снова возрастает. Мы можем видеть пульсации давления. Но так как одноцилиндровые двигателя встречаются достаточно редко, пульсации давления (разряжения) от разных цилиндров накладываются друг на друга и во впускном коллекторе возникает какое то среднее давление, которое ниже атмосферного (т.н. «разряжение»).
Абсолютное давление в 20 кРа (разряжение 80 кРа) считается нормой, но на практике для исправного двигателя можно считать допустимым абсолютное давление 30 кРа (разряжение 70 кРа). Автору данной статьи всего несколько раз попадались автомобили с идеальным абсолютным давлением (разряжением). Давление в 40 кРа (разряжение 60 кРа) допустимо только для ВАЗов. При давлении в 50 кРа – имеют место серьезные проблемы в двигателе.
Факторы, влияющие на абсолютное давление (разряжение) будут рассмотрены в следующей части.
Рязанов Федор
© Легион-Автодата
Разрежение это в автомобиле
Вообще в распоряжении пока имеется банальный манометр от прибора для измерения артериального давления. Там пределы измерения от 0 до 300 мм.рт.столба. Но, по сути то, не думаю, что разрежение может достигать и 10 мм.рт.ст,
Насколько я понимаю разрежение таким манометром ты не померяешь, т.к. он меряет давление выше атмосферного, а в колекторе разрежение, то есть давление ниже атмосферного и оно не может быть даже 1мм рт. столба 
мере от «астмы» сия хренотень спасёт двигатель с запасом. Останется додумать обратный клапан, чтоб тот на ХХ отводил избыточный воздух обратно за вентилятор и всё. Система готова.
Насколько я понимаю разрежение таким манометром ты не померяешь, т.к. он меряет давление выше атмосферного, а в колекторе разрежение, то есть давление ниже атмосферного и оно не может быть даже 1мм рт. столба
Ну, тут можно возразить лишь тем, что в пределах 150мм.рт.ст. манометр может давать показания как в «прямом» направлении (когда давление повышено), так и в обратном (когда разрежение). Там лишь надо проградуировать шкалу иначе.
Вероятно не всё так просто, чтоб создать наддув мошнее, чем сосёт воздух движёк необходим не абыкакой «пылесос» а серьёзная турбина, а то о чём ты говоришь, на мой взгляд не даст желаемого результата. imho
Ну что. Жду ещё существенных доводов. Расход воздуха в минуту двигателем можно посчитать по формулам. И посчитать сколько должен давать нагнетатель на соответствующих оборотах, чтоб обеспечить по крайней мере удвоение расхода воздуха.
А дальше количество и объем считай сам. 😎
Так что может займёмся таки разработкой некрупного механического нагнетателя, приводимого в движение таким же ремнём, как у генератора и по тому же принципу.
Как работает система вентиляции картера, каких подлостей от нее ждать
Для чего предназначена система вентиляции картера двигателя, понятно из ее названия. Но почему картер необходимо вентилировать? Как показывает практика, точность ответа на этот вопрос сильно зависит от того, приходилось ли раньше тому или иному владельцу сталкиваться с проблемами, которые система вентиляции способна создавать. Если не приходилось, случается, что о том, из-за чего картер нуждается в вентиляции, равно как и том, как она реализуется, автовладелец может и не догадываться.
Все упирается в прорыв газов в картер. Как бы ни были хороши поршневые кольца, полную герметизацию пространства над поршнем, где происходит рабочий процесс, они обеспечить не могут. В результате под действием высокого давления из надпоршневого пространства в картер проникают не только продукты сгорания горючей смеси, но на такте сжатия и некоторая часть самой горючей смеси.
Если прорвавшиеся газы не отводить, давление в картере повышается, в результате чего картерные газы способны выдавить щуп масломера с последующим выбрасыванием масла из двигателя в моторное отделение и вызвать появление течей масла по прокладкам и сальникам. Вентиляция обеспечивает выравнивание давления в картере с атмосферным давлением, что позволяет избежать этих негативных последствий прорыва газов. Это и есть основная причина оснащения любого двигателя вентиляцией картера.
Однако в целую систему PCV (Positive Crankcase Ventilation) вентиляция превратилась благодаря экологии. Картерные газы токсичны. Поэтому широко применявшаяся некогда вентиляция с помощью сапуна с вытяжной трубкой, отводившей газы из картера прямо в атмосферу, примерно с середины 1960-х годов была запрещена сначала в США, а затем и в Западной Европе.
Сейчас сапуны открытого типа можно увидеть лишь на коробках передач, раздаточных коробках и других агрегатах, где их наличие обусловлено способностью воздуха от нагрева во время работы агрегата расширяться, из-за чего увеличивается давление внутри узла, что также чревато выдавливанием уплотнений и появлением течей.
В картерных газах присутствует масляная взвесь, которую во избежание высокого расхода моторного масла на угар и загрязнения узлов системы питания, находящихся во впускном тракте, необходимо отделять. Поэтому должен быть предусмотрен маслоотделитель, иногда также называемый маслоуловителем, или маслоотстойником, и каналы, по которым собранное масло возвращается в поддон.
Помимо этого, сообщение картерного пространства с впускным коллектором оказывает влияние на работу двигателя по причине снижения разряжения в коллекторе и добавления к воздуху, поступающему в цилиндры двигателя, того или иного количества картерных газов, которое существенно изменяется в зависимости от режима работы силового агрегата.
Например, маслоотделители могут быть встроенными в двигатель и при этом располагаться внутри клапанной крышки либо в блоке цилиндров, а могут быть выполнены как отдельный узел, расположенный на моторе.
В маслоотделителях используются лабиринтные и инерционные принципы улавливания масла. В первом случае поток картерных газов движется по каналам, резко изменяющим направление. При этом капельки масла оседают на стенках лабиринта, затем объединяются в крупные капли и стекают вниз, где попадают в сливные каналы и возвращаются в поддон двигателя.
В маслоотделителях центробежного типа капельки масла под действием сил инерции отбрасываются и прилипают к стенкам, а далее опять-таки стекают вниз.
Клапаны PCV в свою очередь бывают золотниковые и мембранные. С точки зрения более точного дозирования количества картерных газов мембранные считаются лучшими, но, впрочем, это не так уж и важно. Важно, что неисправность клапана ведет к нарушению состава горючей смеси. Отсюда начинаются проблемы, которые в эксплуатации способна создавать вентиляция картера.
Коварство системы вентиляции заключается в том, что неполадки в ней могут не оказывать сильно заметного влияния, а если и начинают сказываться уменьшением мощности, увеличением расхода топлива, слишком быстрым загрязнением дроссельной заслонки, регулятора холостого хода, замасливанием воздушного фильтра и прочими проблемами, то их списывают на неисправности других систем, прежде всего систем питания и зажигания.
По словам специалистов, некоторые модели двигателей, отвечающих экологическим требованиям от Евро-4 и выше, при неполадках с вентиляцией способны «свалиться» на работу в аварийном режиме, однако и при этом компьютерная диагностика не указывает на истинного виновника. Поэтому чаще всего лишь когда система засорилась настолько, что картерным газам не остается ничего другого, как выдавить щуп масломера и выгнать масло из двигателя, на вентиляцию наконец-то обращают внимание.
Но в зимний период эксплуатации вентиляция способна на настоящие подлости. Ко всему прочему в картерных газах содержатся водяные пары. Откуда им взяться? Из атмосферного воздуха, поступающего в двигатель, разумеется.
И опять-таки, к сожалению, не во всех инструкциях по эксплуатации есть указания по уходу за системой вентиляции картера. Он должен заключаться в периодической очистке полостей вентиляционных шлангов, маслоотделителя, калиброванных отверстий и других узких мест в системе.
При этом обслуживание системы в существующих указаниях по уходу рекомендуется проводить одновременно с очередной заменой масла в двигателе либо через одну замену. Однако как часто подобные рекомендации используются на СТО, в гаражах, владельцами, самостоятельно обслуживающими свои машины? Как в такой ситуации говорят философы, вероятность есть всегда, в данном случае она равна нулю.
Сергей БОЯРСКИХ
Фото автора
ABW.BY
Благодарим за помощь в организации фотосъемки Ресурсный центр на базе автомеханического колледжа имени академика М.С.Высоцкого
Разрежение это в автомобиле
©А. Пахомов (CTTeam, Школа Диагностики Алексея Пахомова).
В своих обучающих курсах я почти не касался одного измерительного датчика, применяемого в мотортестерах. Речь идет о датчике давления/разрежения, имеющего предел примерно плюс-минус 1 Bar. В разных мотортестерах этот датчик имеет различные названия, но давайте в нашем разговоре будем называть его просто «датчик разрежения», потому что чаще всего измерять с его помощью приходится именно разрежение, то есть давление ниже атмосферного.
Итак, датчик разрежения.
Почему же я так мало уделял ему внимания? Дело в том, что обучение автодиагностов должно, с моей точки зрения, базироваться на принципе разумной достаточности. Поэтому нет смысла забивать начинающим голову не слишком важными моментами, требующими, однако, глубокого понимания и интуиции. А датчик разрежения – именно из этой оперы: чтобы его применять, нужно мыслить очень гибко и чувствовать работу двигателя буквально «на пальцах». Тогда получаемая с его помощью информация будет понятна. Но подобным умением могут похвастать лишь опытные диагносты, а никак не новички.
Вторая причина заключается в отсутствии общепринятых методик анализа осциллограмм, полученных с помощью датчика разрежения. Да, есть более или менее достоверные методики, но даже они не всегда применимы! Тем не менее давайте вспомним и перечислим их.
Очень полезна осциллограмма давления во впускном коллекторе при стартерной прокрутке. Эту проверку делать можно и нужно, с ее помощью легко и быстро обнаруживаются проблемы в механической части двигателя.
Можно оценить пульсации давления в картере двигателя и в выпускном тракте. Пожалуй, все!
Знатоки скажут: но ведь есть методика анализа давления во впускном коллекторе работающего двигателя! Да, есть. Но давайте вспомним, сколько в ней издержек. Начнем с того, что форма пульсаций давления сильно зависит от конструкции впускного коллектора. А это значит, что от двигателя к двигателю она будет менять свой вид. Как быть?
Не спорю, если вы работаете с одними и теми же автомобилями и двигателями (например, только «Газель»), то вид этой осциллограммы вы знаете наизусть и знаете, как выглядят на ней те или иные дефекты. А если сегодня у вас «Газель», завтра Volkswagen, а послезавтра Ford?
Далее, форма осциллограммы давления во впускном коллекторе зависит от точки присоединения датчика к коллектору. Зависит она и от длины соединительного шланга, через который датчик разрежения сообщается с внутренним объемом впускного коллектора.
Несомненно, виртуозы диагностики этот датчик в своей работе применяют, и весьма успешно. И сейчас мы рассмотрим один из интересных примеров его применения.
Подопытный
Однако ничто не вечно под Луной, и двигатель однажды огорчил владельца автомобиля нестабильной работой на холостом ходу и потерей мощности. Ну что ж, бывает…
По законам жанра, прежде чем автомобиль попал в руки профессионального диагноста, владелец три месяца скитался по сервисам в поисках помощи. Нужно ли говорить, что на двигателе уже заменены свечи, высоковольтные провода и наконечники, промыты форсунки. Руководствуясь лишь им одним понятной логикой, неизвестные мастера заменили бензонасос, при этом, правда, не поменяв топливный фильтр. Дважды был заменен лямбда-зонд, причем оба раза датчик устанавливался оригинальный. Апофеозом всего этого безобразия стало предложение заменить модуль зажигания.
Подобное предложение переполнило чашу терпения владельца, и он в очередной раз поехал искать, как говорят, «нормальную диагностику».
Итак, автомобиль перед нами. Заводим двигатель. Конечно, замена такого большого количества деталей облегчает нашу работу, однако торопиться не будем. Прежде всего, двигатель явно «подколбашивает» при работе на холостом ходу. Это видно и безо всякого диагностического оборудования. А у среза выхлопной трубы отчетливо прослушиваются характерные хлопки, указывающие на наличие пропусков воспламенения смеси в цилиндрах.
Если вплотную к глушителю поднести ладонь, то явно ощущается, что руку как будто несколько раз отталкивает, а потом один раз всасывает. И это повторяется хаотически. На самом деле рука, поднесенная к глушителю, это изумительный инструмент: опытные диагносты определяют так не только пропуски воспламенения в цилиндрах, но даже и разрушенный каталитический нейтрализатор.
Ну в нашем-то случае с нейтрализатором все в полном порядке, а вот пропуски воспламенения чувствуются, как сказал когда-то поэт, «весомо, грубо, зримо». Руководствуясь здравым смыслом, следующим шагом подключаем сканер и связываемся с блоком управления двигателем. Как бы это ни было странно, не обнаруживаем в его памяти никаких кодов, говорящих о пропусках! Как так? Это же Volkswagen! Неужели блок управления не фиксирует явные пропуски воспламенения в цилиндрах? Ладно, оставим эти рассуждения на потом и займемся поиском причин дефекта.
В принципе, уже все ясно, осталось лишь установить неисправный цилиндр и причину, приведшую к снижению его работоспособности. Напомню, что любое «троение» двигателя может быть вызвано всего тремя причинами:
Последовательность, в которой перечислены причины, выбрана неспроста. Как показывает практика, чаще всего пропуски воспламенения вызваны дефектами в элементах системы зажигания. Вторая по массовости причина – механические дефекты, и чаще всего это прогоревшие клапаны. Ну и последняя, встречающаяся наиболее редко, это форсунки: уход их характеристик наблюдается лишь на автомобилях с приличным пробегом.
Проверяем зажигание
Начнем поиск и прежде всего проверим систему зажигания. Следует заметить, что она здесь не совсем обычная:
Это система Distributorless Ignition System (DIS), но модуль зажигания хитрый: две катушки объединены в один корпус и установлены прямо на свечи четвертого и третьего цилиндров через наконечники. Модуль прикручен болтами к клапанной крышке, а поверх него располагается коммутатор с огромным радиатором. Ко второму и к первому цилиндрам от катушек протянуты высоковольтные провода. Такая конструкция с точки зрения диагностики неудобна: затруднено снятие осциллограммы высокого напряжения в третьем и четвертом цилиндрах. Сложности добавляют еще и глубокие свечные колодцы.
Тем не менее после нескольких дополнительных манипуляций снимаем осциллограмму высокого напряжения и анализируем ее.
Но трудились не зря. Явно заметно, что напряжение пробоя в первом цилиндре ниже, чем в остальных. Коротко вспомним, от чего зависит напряжение пробоя искрового промежутка свечи. Это очень интегральный параметр, на который влияет целый ряд факторов. И один из самых важных факторов – давление в цилиндре в момент пробоя. Напряжение пробоя во многом зависит именно от него.
Запустив автоматический анализ осциллограммы с выводом результатов в виде графиков, обнаруживаем, что график напряжения пробоя в первом цилиндре располагается значительно ниже остальных:
А такое поведение графика может говорить только об одном: в первом цилиндре в момент искрообразования давление ниже, чем в остальных. Попросту говоря, в первом цилиндре снижена компрессия. Конечно, к такому же результату приведет, например, слишком малый зазор на свече, но свечи проверены и зазор там в норме.
Собственно, задача почти решена. Осталось поработать компрессометром, а лучше пневмотестером: он даст более достоверные результаты.
Развлекаемся
А давайте поэкспериментируем, благо, что клиентов в очереди больше нет, а мотортестер уже установлен под капотом автомобиля! Поработаем тем самым датчиком разрежения и посмотрим, как отображаются пропуски на осциллограммах давления во впускном коллекторе и в выпускном тракте. Попытаемся обнаружить связь между искрой первого цилиндра и отклонениями формы осциллограмм.
Решено! Первым делом соединяем датчик разрежения с полостью впускного тракта. Чем короче используемый для этого вакуумный шланг, тем лучше: будет меньше искажений формы давления. А чтобы видеть момент искрообразования в первом цилиндре, на его высоковольтный провод установим датчик синхронизации. Собственно, он там уже стоит, ведь незадолго до этого снималась осциллограмма высокого напряжения.
Прежде чем приступать к измерениям, вспомним основные моменты, связанные с формой графика давления во впускном коллекторе. Измерение производится при стартерной прокрутке, при этом запуск двигателя должен быть заблокирован, например, путем отключения форсунок. Осциллограмма давления похожа на синусоиду. В случае, когда в механизме газораспределения все исправно, синусоида ровная, а ее пики находятся примерно на одном и том же уровне.
Но если проблема в механизме есть, то график ведет себя так, как мы и получили:
Верхний график красного цвета – это давление во впускном тракте. Нижний график синего цвета показывает моменты искрообразования в цилиндрах. В нашем случае имеет место система DIS, и высокий импульс соответствует искре первого цилиндра, низкий – четвертого.
При стартерной прокрутке система управления двигателем формирует искру практически в ВМТ сжатия соответствующего цилиндра. Поэтому можно утверждать, что в моменты, отмеченные на иллюстрации и соответствующие моментам искрообразования, поршень первого цилиндра находился в ВМТ сжатия.
Коленчатый вал двигателя при прокрутке стартером вращается очень неравномерно. Максимальное замедление вращения происходит в районе ВМТ, причем чем выше компрессия в очередном цилиндре, тем сильнее замедление.
Важный момент. График давления во впускном коллекторе располагается выше или ниже в зависимости от угловой скорости вращения коленчатого вала. При прочих равных условиях, чем выше скорость вращения, тем ниже будет располагаться график давления (что эквивалентно большему значению создаваемого вакуума).
Это означает: если в каком-либо цилиндре компрессия снижена, то угловая скорость коленчатого вала при прохождении ВМТ этого цилиндра будет выше, чем в других, а соответствующий участок графика опустится вниз.
Вернемся к иллюстрации. Розовым фоном на ней выделены участки в окрестности ВМТ сжатия первого цилиндра. Они опустились вниз, значит, угловая скорость коленчатого вала в этот момент была выше, чем в соседних цилиндрах. А это значит, что компрессия в первом цилиндре ниже, чем в остальных. Все!
Еще, конечно, заметно, что и четвертый цилиндр тоже немного «хромает». Но видимо, не до такой степени, как первый, и пропусков воспламенения в нем пока не наблюдается.
Рассуждаем дальше. Снижение значения компрессии в цилиндре может происходить по двум причинам. Первая – это износ или залегание поршневых колец, сюда же можно отнести и прогар поршня. В результате наблюдается сильный прорыв газов из камеры сгорания в картер. Вторая причина – это прогар клапанов, и чаще всего выпускных, как более теплонагруженных.
Давайте посмотрим, как ведет себя давление картерных газов при работе двигателя и выясним, в чем именно заключается дефект первого цилиндра, в кольцах или в клапанах. Вот результат измерения:
Давайте проведем еще одно интересное измерение. А именно снимем осциллограмму давления отработавших газов. Сопоставив ее с моментами воспламенения, еще раз убедимся в том, что неисправность находится именно в первом цилиндре.
С практической точки зрения смысла в этом нет, ибо мы все уже доказали, но ради эксперимента и в целях самообразования – то, что надо.
Возникает проблема: провод датчика разрежения слишком короток для того, чтобы установить датчик в выхлопную трубу. Как вариант, можно установить ближе к трубе сам мотортестер, но тогда не дотягивается до нужного провода датчик первого цилиндра. А нам очень важно увидеть еще и момент искрообразования! Поэтому берем шланг от пылесоса, плотно одеваем его на выхлопную трубу, подтягиваем к передней части автомобиля и подготавливаем все для измерения.
Разумеется, шланг – причина лишних колебаний столба отработавших газов. Да и сам он тоже вибрирует, поэтому форма осциллограммы несколько страшноватая, но разобраться и сделать нужные выводы вполне возможно:
Видны периодические провалы графика давления, те самые «пух-пух-пух», которые ощущаются рукой и слышны ухом. Осталось выяснить, от какого это цилиндра. Но прежде чем это делать, немного порассуждаем.
Итак, представим себе, что мы установили датчик разрежения в самое начало выпускного тракта, рядом с выпускными клапанами. Ну, на место лямбда-зонда, например. Попробуем понять, как будут соотноситься между собой момент искрообразования и момент максимального давления в выпускном тракте.
Начнем с того, что на холостом ходу (не на всех двигателях, но на большинстве) искра возникает в диапазоне 0 °.. 10 ° перед ВМТ. Здесь все просто.
А когда возникает пик давления отработавших газов? Тут сложнее. Выпускной клапан (опять-таки не на всех двигателях, но на большинстве) открывается в районе 130 … 150 градусов после ВМТ сжатия. Иначе говоря, он открывается на такте рабочего хода. В момент его открытия отработавшие газы находятся под высоким давлением и начинают вырываться из цилиндра, не дожидаясь достижения нижней мертвой точки. Самое интересное то, что к моменту, когда поршень достигает НМТ, 80 % отработавших газов уже покинули цилиндр.
Эта фаза – от момента начала открытия выпускного клапана и до НМТ – называется фазой свободного выпуска. А так как почти вся масса отработавших газов покидает цилиндр за время фазы свободного выпуска, то логично предположить, что максимальное давление в выпускном коллекторе возникает где-то в конце этой фазы.
Иначе говоря, от момента воспламенения до момента максимального давления за выпускным клапаном проходит примерно 180 °, или четверть рабочего цикла двигателя. Это довольно грубый расчет, но в нашем случае такой точности вполне достаточно.
Значит ли это, что отсчитав на графике четверть рабочего цикла от искры некоего цилиндра, мы увидим всплеск (или провал в случае пропуска воспламенения) именно этого цилиндра? В случае, когда мы «сидим» прямо у выпускного клапана – да.
Но мы-то измеряем не у выпускного клапана, а у среза выхлопной трубы! И не просто у среза, а еще и на конце удлиняющего шланга. А ведь давлению-то нужно еще «добежать» до конца шланга, не так ли?
С какой скоростью распространяется волна давления в воздухе? Ответ прост: со скоростью звука, 330 м/с. Конечно, отработавшие газы – это не совсем воздух, но величина будет сравнимая. Шланг имеет длину 4 м, выпускной тракт автомобиля – ну, предположим, 6 м, он ведь от клапанов до среза трубы идет отнюдь не по прямой. Значит, волна давления «добегает» от клапана до нашего датчика разрежения примерно за 30 мс. Эту поправку мы тоже должны внести в измерение!
Возвращаемся к графику, чуть растянем его для удобства и проведем несколько несложных действий.
Ну что ж, задача решена еще одним способом.
Кто-то скажет: ну и зачем это все? Ведь можно было просто измерить компрессию в цилиндрах. Да, верно. Но пытливый ум диагноста требует своего применения и жаждет интересных рассуждений. Собственно, чем мы и занимались.
А дальше – накатанным путем к мотористу, на разборку двигателя. Вот что там обнаружилось:
Резюмируя, можно сказать следующее. Конечно, датчик разрежения – не самый необходимый диагносту инструмент. Пожалуй, датчик давления в цилиндре гораздо нужнее. К тому же датчик разрежения требует понимания того процесса, который вы пытаетесь им исследовать. Но тем не менее, с его помощью можно решать многие диагностические задачи и значительно облегчать свою работу.
