Школа Алексея Пахомова (Ижевск). Цена ошибки
Краткая история
Школа автодиагностики Алексея Пахомова начала работу в 2011 году. Основным направлением деятельности было выбрано производство обучающих видеокурсов. Самый первый курс «Диагностика бензиновых двигателей» имел такой значительный успех, что было решено продолжить работу в этом направлении. В результате был разработан широкий портфель видеокурсов, посвященных автодиагностике.
Сегодня школа вышла на качественно новый уровень. На платформе дистанционного обучения «Прометей» создана целая система по подготовке специалистов автосервиса в области диагностики двигателей и электронных систем автомобиля. Выпускниками, не теряющими связь со школой, стали более 2300 специалистов из разных городов России, ближнего и дальнего зарубежья. Статьи, которые будут размещаться в журнале «АБС-авто», по существу, являются переформатированными для печати видеоматериалами, подготовленными специалистами школы для известного профессионального российского журнала.
Пожалуй, профессия диагноста на автосервисе самая интересная: это и творчество, и новые задачи каждый день, и работа со сложным диагностическим оборудованием. Да и вообще, одно дело менять масло и колодки, и совсем другое – искать хитрые дефекты, работать с базами данных, программировать блоки и решать нестандартные задачи. Именно поэтому хорошие диагносты пользуются на автосервисе заслуженным уважением.
Но есть и обратная сторона медали. Это цена ошибки. Если лет 20–25 назад автомобили были намного проще, а запчасти дешевле, то сегодня один электронный блок управления может стоить до 100 тыс. руб. Вот и попробуй-ка, диагност, «приговори» его… Поэтому приходится, как в известной поговорке, сто раз отмерить, и лишь один отрезать.
Именно о таком интересном случае и пойдет речь. Автомобиль – BMWX5, 2004 года выпуска, оснащенный рядным хорошо зарекомендовавшим себя двигателем М54В30. Распределенный впрыск, система зажигания с индивидуальными катушками на каждый цилиндр, в механизме газораспределения применен знаменитый VANOS.
Проблема заключалась в том, что мотор явно троил, если такой термин вообще применим к рядной «шестерке», а в памяти блока управления двигателем содержался код неисправности P0304 «Cylinder 4 Misfire Detected».
Я всегда считал, что плохо отзываться о своих коллегах непозволительно, однако вынужден сказать, что автомобиль безрезультатно объехал уже пару автосервисов. По моему мнению, брать подобный автомобиль в работу нужно лишь тогда, когда вы обладаете хорошим диагностическим оборудованием, значительным опытом диагностики более дешевых и простых автомобилей и, самое главное, глубокими теоретическими знаниями о работе двигателя и пониманием происходящих в нем процессов. Иначе диагностика превращается в лотерею: давай попробуем заменить вот это, вдруг поможет? В прошлый раз на такой же машине помогло…
Однако обо всем по порядку.
Что проверяли мастера-диагносты? Логику их мысли понять сложно, но первым делом была заменена катушка зажигания четвертого цилиндра. Почему? На основании каких умозаключений и данных диагностики?
А никаких. Код неисправности P0304 «Cylinder 4 Misfire Detected» многими сканерами расшифровывается как «пропуски зажигания в цилиндре 4», и первым делом летит в мусорницу катушка зажигания. Сколько раз уже было сказано, что «Misfiring» означает «пропуск воспламенения», а не «пропуск зажигания», хотя перевести можно и так, и этак. Но смысл меняется кардинально: прочитав «пропуск зажигания», неопытный диагност сразу горит желанием заменить свечу или катушку. А если прочитать «пропуск воспламенения», то появляется понимание, что к пропуску воспламенения может привести не только дефектная катушка, но и неисправная форсунка, и отсутствие компрессии в цилиндре.
Итак, катушку зажигания и свечу в четвертом цилиндре заменили. Однако к положительному результату это не привело. Тогда было принято решение проверить на стенде форсунки. Надо сказать, решение очень разумное. Но опять непонятно, как выполняли проверку и почему решили заменить форсунку четвертого цилиндра. Но и замена форсунки ничего не дала!
Здесь я замечу, что задача с форсункой решается гораздо проще и даже не требует наличия стенда. Нужно лишь поменять местами форсунки в двух цилиндрах, например, в четвертом и в третьем, и посмотреть, не перекочевали ли пропуски воспламенения в соседний цилиндр. Если нет, то форсунка ни при чем. Если же пропуски в четвертом цилиндре прекратились, а в третьем, наоборот, появились, то виновата именно форсунка. Но конечно же, лучшая проверка форсунок – это специальный стенд.
Хорошо, катушку, свечу и форсунку заменили, и все безрезультатно. По законам жанра остается «железо». И вновь неясно, чем руководствовались неизвестные мастера автосервиса, но клиенту предложили разобрать двигатель и оценить состояние головки блока! Пытливый читатель сразу задастся вопросом «а что, пневмотестер и компрессометр уже отменили», но таким вопросом мастера почему-то не задались.
В результате клиент, потратив кучу времени и неимоверную сумму денег, но так и не получив никакого результата, потерял терпение и поехал искать, как говорят, «нормальную диагностику».
Великому русскому ученому Дмитрию Ивановичу Менделееву приписывают мудрую фразу: «Наука начинается с измерений». А мы чуть перефразируем: профессиональная диагностика начинается со снятия осциллограмм. Когда мы видим на мониторе компьютера графики, которые отображают происходящие в двигателе процессы, мы можем делать выводы. И главное, выводы совершенно обоснованные!
Автомобиль перед нами. Да, один из цилиндров явно не работает, это видно и слышно даже без диагностического оборудования. На самом деле найти неисправный цилиндр – одна из самых простых задач для диагноста. «Троение» означает, по сути, лишь то, что условия работы в цилиндрах попросту отличаются, нужно лишь найти причину этого отличия. А причин, собственно, всего-то три: механическая часть двигателя, система зажигания, форсунка.
С чего начнем нашу работу? Конечно, проверять придется все последовательно, но так как двигатель оснащен системой зажигания с индивидуальными катушками, то проще всего начать проверку именно с них. Например, оценить при помощи мотортестера первичное напряжение и сравнить его в исправном и неисправном цилиндрах. Логично? Да! Делаем.
Вот осциллограмма первичного напряжения в катушке первого цилиндра, в котором никаких проблем нет (илл. 1).
Замечательно задумана система зажигания на двигателях BMW! Многоискровое зажигание, в одной пачке целых семь искр! Проанализировав осциллограмму, несложно сделать несколько выводов:
– напряжение питания на катушке 13,95 В. Это очень даже хорошо, с высокой долей вероятности никаких проблем с питающим напряжением катушек зажигания и зарядкой аккумуляторной батареи нет;
– время накопления энергии в катушке 2,5 мс;
– все семь искр имеют место;
– время горения последней искры 1,5 мс. Замечательный показатель, на всех бы двигателях так!
Обратим внимание на важный нюанс. Самое начало процесса накопления энергии в катушке – это момент, когда замыкается ключ в блоке управления. Напряжение в этот момент представляет собой не что иное, как падение напряжения на электронном ключе, коммутирующем первичную цепь. На осциллограмме первичного напряжения в исправном цилиндре оно составило 0,65 В. Это нормальное значение, приблизительно такое же наблюдается на большинстве осциллограмм исправных систем зажигания.
А теперь снимаем осциллограмму первичного напряжения на катушке четвертого цилиндра, в котором наблюдаются пропуски воспламенения смеси (илл. 2).
Алё, ребята! Какие клапаны, какие форсунки? Зачем снимать головку блока? Возьмите в руки мотортестер, и увидите эту картину своими глазами! Прошу прощения, это я обращался к тем мастерам, о которых рассказал выше.
А мы продолжим наши рассуждения. Какие выводы можно сделать, глядя на эту осциллограмму? Начнем с того, что она совершенно ненормальная и напоминает осциллограмму первичного напряжения весьма отдаленно. Почему же прежние диагносты решили, что искра есть? Возможно, они проверяли ее визуально, вынув катушку и вставив в нее свечу. Визуально искра наблюдаться будет, ведь пробой воздушного промежутка на осциллограмме явно имеет место. А вот то, что поджигает смесь, – горение искры – напрочь отсутствует.
Здесь, пожалуй, немного остановимся и вспомним о том, что для воспламенения топливно-воздушной смеси необходимо приложить к ней определенную энергию. Если подведенная энергия ниже той, которая нужна для гарантированного поджига смеси, то воспламенение может и не произойти. Поэтому искра должна не просто возникнуть, но и гореть достаточно продолжительное время. На своих занятиях я объясняю это совсем просто: смесь поджигается не пробоем искрового промежутка, а горением искры. И если искра не горит, то и смесь не воспламенится: слишком уж ничтожно время высоковольтного пробоя.
Считается, что время горения, необходимое для уверенного воспламенения, должно составлять не менее 0,8...1,0 мс. Чем выше значение времени горения искры, тем выше вероятность успешного воспламенения, особенно на переходных режимах и режимах большой нагрузки. Именно поэтому именитые производители, и BMW в том числе, используют так называемое многоискровое зажигание: формируется не одна искра, а целая пачка. В нашем случае это пачка из семи искр, следующих друг за другом.
В общем-то, все, проблема найдена, но есть еще один интересный нюанс. Давайте обратим внимание на напряжение в момент начала процесса накопления энергии в катушке. Не говоря уже о том, что форма этого процесса совершенно не соответствует норме, выясняем, что напряжение это составило целых 1,27 В.
Напряжение на ключе высокое, на осциллограмме явно видно срабатывание схемы ограничения тока первичной цепи, накопление энергии в катушке практически отсутствует. В какую сторону копать? Конечно, в сторону электронного блока управления двигателем, ведь все перечисленные вещи задаются именно в нем.
Возвращаемся к автомобилю. Блок управления двигателем находится в контейнере, расположенном между моторным щитом и салоном (илл. 3).
Вскрываем контейнер, извлекаем блок управления, разбираем его и рассматриваем плату. Легко обнаруживаются шесть одинаковых транзисторных ключей, по опыту ремонта электронных блоков однозначно идентифицируемых как ключи управления катушками зажигания. Не будем усложнять себе задачу, а просто воспользуемся банальным методом сравнения. Для этого при помощи мультиметра измерим значение сопротивления между выводами каждого ключа и сравним их. У пяти ключей сопротивление оказалось на уровне 27–28 МОм, а у одного – 3 МОм. Все, задача решена окончательно, вот неисправный транзисторный ключ (илл. 4).
Осталось найти ему замену и отремонтировать блок. Это несложно. В отечественных блоках управления Микас7.х, Январь7.2, BOSCH 7.9.7, VS5.6 тоже используются подобные электронные ключи, управляющие катушками зажигания. Все они взаимозаменяемы. Можно использовать любой из аналогов:
– BTS2140–1B Infineon;
– IRGS14C40L IRF;
– ISL9V3040S3S Fairchild Semiconductor;
– STGB10NB37LZ STM;
– NGB8202NT4 ON Semiconductor;
– HGT1S14N36G3VLS Intersil.
Под рукой оказался первый из этого списка, BTS2140–1B. Запаиваем его в плату, собираем блок управления и устанавливаем на автомобиль. Надо ли говорить, что двигатель мягко «зашелестел» всеми шестью цилиндрами.
Подведем итог. Если честно, то ничего мудрого и виртуозного мы не сделали. Проверка системы зажигания путем съема осциллограммы напряжения первичной цепи – это одна из базовых операций при диагностике двигателя. Она выполняется практически любым мотортестером. Осциллограмма первичного напряжения отражает все дефекты, возникающие в системе зажигания, а умение анализировать эту осциллограмму – один из базовых навыков автодиагноста.
Особенно просто решаются задачи, подобные только что рассмотренной. Почему? Потому что здесь прекрасно работает метод сравнения. Мы просто снимаем осциллограмму сначала в исправном, а затем в неисправном цилиндре и сопоставляем их. Такой метод широко используется при экспресс-диагностике двигателя, которую позволяют выполнять многие мотортестеры. Нам даже не принципиально, правильно ли выглядит форма осциллограммы, нам важно то, что она одинакова (или, наоборот, различна) в разных цилиндрах.
Открытым остался вопрос о квалификации диагностов, работавших с автомобилем до нас. Самое грустное то, что они уже было «приговорили» двигатель к разборке, которая ничего бы не принесла, кроме потерянного времени, усилий и денег. Не говоря уже о репутации сервиса. Как можно выносить столь серьезные вердикты, не будучи на 100% уверенным в своей правоте? Не знаю…
