Ремонт и техническое обслуживание автомобилей
Диагностика электрооборудования автомобилей
Общие сведения о диагностировании электрооборудования
Электрооборудование и электронные системы автоматического управления являются наиболее важным элементом обеспечения безопасности движения автотранспортных средств, экологической безопасности и повышения производительности труда водителей.
Надежность работы изделий электрооборудования во многом определяют аварийность в процессе дорожного движения автомобиля, его экономичность и динамику, а также экологическую безопасность для окружающей среды.
Требования к техническому состоянию транспортных средств регламентируются в нашей стране стандартами ГОСТ 25478-91 «Автотранспортные средства. Требования к техническому состоянию по условиям безопасности движения», ГОСТ Р41.13-99 «Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения транспортных средств в отношении тормозов», а также ОСТ 37.001.054-86, ГОСТ 17.2.2.03-87 и ГОСТ 21393-75, регламентирующие экологические требования на основе и в соответствии с международными стандартами по этому вопросу. С 2012 года Европейский Союз ввел ужесточенные требования по экологии в виде норматива «Евро-5».
Без применения электронных систем управления бензиновыми, дизельными и газовыми двигателями, систем зажигания высокой энергии искрового разряда, комплексных микропроцессорных систем управления двигателями внутреннего сгорания и др. обеспечить эти требования практически невозможно.
Для обеспечения технической эксплуатации таких сложных электронных систем они должны иметь встроенные диагностические разъемы и диагностические интерфейсы, соответствующие международным стандартам ISO 9141, OBD-II и EOBD.
В процессе эксплуатации автотранспорта в экстремальных природно-климатических условиях изделия и системы электрооборудования, особенно при низких температурах, увеличивается количество отказов, возрастает трудоемкость их устранения.
Это связано со следующими факторами и явлениями:
- возрастание момента сопротивления прокручиванию вала двигателя внутреннего сгорания в период его запуска и увеличение времени прогрева в режиме холостого хода;
- ухудшение энергетических возможностей аккумуляторной батареи, поскольку уменьшается ее емкость и снижается эффективность процесса заряда от генераторной установки, происходит более глубокий разряд, увеличивается число включенных потребителей электроэнергии, сокращается время подзарядки от генераторной установки из-за короткой продолжительности светового дня, снижаются скорости движения, уменьшается зарядный ток генератора;
- увеличивается пробивное напряжение на свечах зажигания и возрастает электрическая нагрузка на высоковольтные детали системы зажигания, что негативно сказывается на безотказности их работы и т. д.
Использование внешних источников электроэнергии для облегчения пуска холодного двигателя может привести к пробоям электронных изделий и их комплектующих.
Эксплуатация автомобилей в горных условиях и при высоких температурах окружающей среды может приводить к увеличению отказов изделий и систем электрооборудовании, особенно при нарушениях инструкций по эксплуатации и при неквалифицированном техническом обслуживании. Повышенная влажность воздуха в горных условиях (в субтропиках) вызывает ускоренную коррозию клемм и соединений электропроводки, а в пустынных зонах из-за нехватки влаги резко увеличивается температура и ухудшаются условия охлаждения.
Можно сделать вывод, что в различных условиях эксплуатации показатели надежности изделий или систем электрооборудования будут отличаться при одинаковом пробеге автомобиля или времени его работы. Это определило не только применяемые в изделиях комплектующие и материалы, но и конструктивное, климатическое исполнение. Например, изготовленные для умеренного климата изделия обозначают «У», для холодного климата – «ХЛ», для тропиков – «Т» и для всех климатических зон – «О». При этом для каждого климатического исполнения применяют разные материалы, покрытия и методы технического обслуживания в процессе эксплуатации.
К причинам и последствиям изменения технического состояния в процессе эксплуатации можно отнести: нагрузку элементов изделия, взаимное перемещение элементов, воздействие тепловой и электрической энергии, воздействие химически активных компонентов, воздействие внешней среды, а также воздействия со стороны работников технической службы и водителя и т. д.
Для определения технического состояния изделий и систем электрооборудования применяют прямой и косвенный методы измерения текущих значений конструктивных параметров (размеры, зазоры, электрические характеристики, угловые и линейные перемещения и т. п.).
Прямой метод обладает преимуществами в точности, наглядности, достоверности, применении достаточно простого инструмента и простой технологии измерений. К недостаткам этого метода следует отнести необходимость частичной или полной разборки изделия, нарушение приработки деталей, невозможность комплексного контроля работы сложных систем.
Диагностический метод позволяет: не разбирать изделия или системы, производить контроль с меньшими трудозатратами, оперативно получать результат контроля и контролировать сложнейшие электронные системы управления агрегатами транспортного средства.
К недостаткам диагностического метода относятся: сложность и высокая стоимость диагностического оборудования, высокие квалификационные требования к персоналу (операторам), занятым диагностикой элементов конструкции транспортных средств и метрологическим контролем самого оборудования.
Изменение технического состояния и параметров изделий и систем электрооборудования можно зафиксировать несколькими диагностическими параметрами, из которых необходимо выбрать наиболее эффективный параметр. Эффективность параметра зависит от его однозначности (монотонности кривой изменения), стабильности, чувствительности и информативности.
Под информативностью подразумевается свойство параметра однозначно определять исправность или отказ изделия.
Различают два способа диагностирования.
Первый характеризуется тем, что в процессе диагностирования на исследуемый объект производят определенные механические, электрические или другие воздействия, при этом объект может находиться как в исправном, так и в неисправном состоянии. Далее с помощью датчиков фиксируется реакция объекта на воздействие в виде диагностического сигнала и по характеру этого сигнала делают вывод о состоянии объекта.
Второй способ заключается в том, что в процессе диагностирования исследуемый объект выводят на заданный, тестовый режим работы и с помощью датчиков от него анализируют получаемую информацию, сравнивая ее с эталоном или образцом, введенным в память процессора или в таблицу, отображая полученные данные на дисплее и/или в виде распечатки.
На практике прямой и диагностический методы взаимодействуют и дополняют друг друга. Предпочтение отдается методу, имеющему наименьшую продолжительность процедуры и оперативно позволяющему выявить и устранить отказ изделия, системы или их элемента.
Для обеспечения выполнения международных Правил и отечественных стандартов на борту автомобилей появились системы встроенной бортовой диагностики первого и второго поколения.
К особенностям встроенных систем бортовой диагностики относят: выполнение их в виде сигнальной аппаратуры – световых индикаторов на электролампах или светодиодах. Микропроцессорная техника и мультиплексирование информации в бортовых сетях автомобилей позволили существенно облегчить выполнение законодательных норм по токсичности отработавших газов тепловых двигателей внутреннего сгорания и обеспечить контроль гибридных силовых приводов автомобилей.
Диагностика системы пуска и электроснабжения автомобиля.
Плохо крутит стартер, упало напряжение зарядки и вот уже стартер или генератор снят с двигателя и подвергается разнообразной проверке и переборке. После переборки и не обнаружения неисправности агрегат не без труда устанавливается на место, а утешительного результата нет. Все работает или не работает так же, как до всех манипуляций.
Начинается подтяжка толстых проводов «масса» и иногда это помогает, но ненадолго. Чтобы сэкономить время и деньги, прежде чем что либо разбирать нужно точно установить место неисправности. Им может оказаться как сам агрегат так и провода и места контактов проводов с агрегатами. Хуже всего отловить плавающую неисправность, когда то работает — то не работает.
Пример: на микроавтобусе клемма минусового провода идущего от аккумулятора до кузова расположена под обивкой в месте крепления к кузову была не затянута гайкой и просто болталась на шпильке. В момент включения стартера она то приваривалась, то отгорала. По этой причине неоднократно заменялось втягивающее реле и сам стартер, но неисправность с упорством повторялась до тех пор, пока не было проведено углубленное исследование.
И еще один пример: на одном авто минусовой провод с аккумулятора приходил на головку блока. Все места контактов были проверены, а при включении стартера напряжение на его контактах падало до 8В при напряжении на аккумуляторе 11,9В. Падение было обнаружено между головкой блока и самим блоком цилиндров. На первый взгляд невероятно, но сопротивление между блоком и головкой было 0,01 Ома.
Просадка тока и напряжения зарядки тоже часто происходит по вине плохого контакта между генератором и блоком или между передней и задней крышками генератора.
Начинать углубленную проверку системы запуска двигателя и генераторной установки на автомобиле удобней с измерения напряжения непосредственно на штырях аккумулятора, без нагрузки и под нагрузкой, включением стартера. Это измерение поможет определить состояние самого аккумулятора. При включении нагрузки разница напряжений между клеммами и между штырями, за счет большего переходного сопротивления, может оказаться очень значительной, вплоть до невозможности включения стартера даже при внешней чистоте соединения.
Падение напряжения на клеммах напрямую указывает на плохой контакт между штырями и клеммами. Тонкая пленка, окислов незаметная глазом, делает свое черное дело. Зачищать штыри и клеммы лучше всего металлической щеткой и ершиком.
штырем и клеммой.
По минусовой ветви проверка производится аналогично.
Между минусовым штырем аккумулятора и стартером. Если имеется падение напряжения на этом пути, то проверяется каждое соединение. Между минусовым штырем аккумулятора и клеммой, клеммой и болтом » массы » и далее по всей цепочке соединений.
И еще осложнять работу стартера могут контакты дополнительного реле или замка зажигания. Включается — не включается это определяется просто, но бывает и провокационные срабатывания дополнительного реле когда сопротивление контактов увеличивается до 0,5 — 0,7 Ом. В таком случае напряжения для срабатывания втягивающего реле хватает. Но при работе стартера не хватает силы прижима контактной пластины к головкам контактных болтов. И между ними возникает повышенное сопротивление затрудняющее работу стартера (стартер еле прокручивает) и приводящее к обгоранию силовых контактов вплоть до оплавления. Поэтому нужно проверять и напряжение подходящее к 50у выводу стартера, оно не должно отличаться от напряжения на 30м стартера более чем на 0,5В.
Генератор.
Возбуждение генератора.
Начальный ток возбуждения генератора поступает с 15 контакта при включении зажигания через контрольную лампу и паралельно ей включенный резистор. Начальный очень незначительный ток через лампочку нужен для подмагничивания ротора, поскольку остаточной намагниченности недостаточно для возбуждения генератора при малых оборотах. При достижении оборотов двигателя 2000 — 2500 Об/мин генератор обычно запускается без дополнительного подмагничивания. На пути от 15го замка зажигания до 15го вывода генратора может быть предохранитель и несколько соединений. От 15го вывода питается система зажигания и прочие потребители включающиеся при включении зажигания, обозначенные на упрощенной схеме — R нагрузки. После возбуждения генератора напряжение между 15м и 30м выводом генератора практически равно нулю и проследив по схеме пути тока видно, что контрольная лампа гореть не может. Но на практике бывает она начинает светиться при достаточном напряжении зарядки аккумулятора. Происходит это при плохом контакте в местах соединения провода и на предохранителе. Если представить указанный на схеме предохранитель резистором объединившим в себе все возможные сопротивления на соединительных контактах то видно, что сопротивление нагрузки и сопротивление контактов образуют делитель напряжения и напряжение на контрольной лампе уже не может быть равно нулю. И может достигать 3 — 4 вольт. При таком напряжении контрольная лампа светится уже довольно ярко. Так же контролька может светиться и при плохом контакте или обрыве в самом генераторе. Определить где неисправность в проводке или в генераторе довольно просто: если напряжение между 15м и 30м на генераторе равно нулю, а лампа светится — виновата проводка, если нет — виноват генератор.
Там где доступ к генератору затруднен, но к контрольной лампе свободный, можно определить подключив плюсовой щуп мультиметра к контрольке со стороны замка, а минусовой со стороны генератора. Если при светящейся лампе на мультиметре появится знак минус — виновата проводка если нет — генератор.
Пути тока зарядки.
При зарядке аккумулятора ток может идти от вывода 30 генератора до + аккумулятора, на разных машинах по разным путям. Путь А самый короткий, непосредственно от вывода генератора до клеммы аккумулятора, а уже с клеммы на замок зажигания и ко всем потребителям и имеет всего две точки контакта. Путь Б бывает многосложным. Например: от 30 генератора к 30 стартера и от стартера разветвляется, к аккумулятору через силовой провод стартера и ко всем потребителям через дополнительный провод. На контактном болте стартера при этом образуется целый «бутерброд» из клемм и шайб. Или от генератора до стартера через соединительную колодку, от стартера до аккумулятора и с генератора к потребителям через соединительную колодку. На некоторых машинах в провод 30 идущий к замку зажигания дополнительно ставится предохранитель на большой ток. Он необходим если дорогА машина и опасен если дорогА голова. Повышенное сопротивление или отсутствие контакта в любом из этих соединений приводит к неправильному балансу напряжений между генератором и аккумулятором. При пониженном напряжении зарядки на аккумуляторе в первую очередь нужно проверить напряжение между 30м контактом генератора и его задней крышкой. Если напряжение на генераторе в норме, а на аккумуляторе недостаточное, значит в какой то точке соединения проводов имеется повышенное сопротивление.
Вылавливается эта точка так же как и на силовых проводах стартера. Многие точки являются общими.
Проседание напряжения под нагрузкой может возникать еще и по причине плохого контакта между минусом регулятора напряжения и крышкой генератора. На минусовом контакте регулятора видны следы микродуги. Напряжение с этим регулятором то держалось стабильно, то проседало при незначительной нагрузке. На алюминии крышки образовался толстый слой окисла и контакт то возникал, то пропадал.
Контактная шайба регулятора напряжения.
Места установки щупа при поиске точки падения напряжения.
Второй щуп устанавливается на заднюю крышку генератора, где обнаружится падение напряжения — там и есть плохой контакт.
 |  |  |  |
| На болт. | На гайку. | На клеммы. | Между задней и передней крышками генератора. |
При большем увеличении видно, что шайба под гайкой имеет следы воздействия высокой температуры и даже незначительное оплавление изоляции провода. В этом месте и терялось 0,6 Вольта. На болте генератора 14,3 Вольта, а на штырях аккумулятора 13,7 Вольт.
