Диагностика дизельного двигателя
08.01.2007
Теперь поговорим о дизельных двигателях. Они тоже иногда глохнут на ходу из-за проблем в топливной системе. Известны случаи возникновения поломок в топливном насосе высокого давления (ТНВД). Например, в нем может оборваться плунжер. Это случается, если в ТНВД попадает вода, которая, вообще-то, должна оставаться в отстойнике топливного фильтра, но если этот отстойник месяцами не осушался, или в залитом в бак топливе воды оказалось гораздо больше нормы…
Почти во всех отстойниках есть датчик наличия воды и соответствующая ему лампочка на щитке приборов, но датчик – это просто поплавок с магнитом, который легко может заклиниться из-за присутствия грязи или льда. В дизельном топливе этот поплавок тонет, при появлении на дне бака воды – всплывает, и его магнит включает геркон, который подает «землю» на лампочку, указывающую на наличие воды. Схема используется практически во всех машинах с дизельными двигателями, но существуют варианты.
Однажды к нам в ремонт пришел дизельный «Nissan Terrano» 1998 года электронным управлением ТНВД (двигатель TD-27Ti). На щитке приборов автомобиля загорелось и не гасло табло с изображением двигателя («check engine»). Кроме того, снизилась мощность двигателя. Последнее понятно, так как у всех машин, имеющих электронные блоки управления, при загорании лампочки «check engine» включается обходная программа, которая уж чего-чего, а обеспечения максимальной мощности двигателя не предусматривает, и это особенно заметно на дизельных двигателях с электронным управлением. У них сразу же перестает «включаться» турбина (на самом деле происходит ограничение подачи топлива) и двигатель теряет мощность. До тех пор мы считали, что аварийная лампочка «check engine» загорается только по команде блока управления двигателем, если его компьютер обнаруживает какую-либо неисправность, ведь блок управления подает «землю», это видно на любой схеме. Так считал и владелец машины, приехавший чинить «ефишку». Однако, сняв все разъемы компьютера блока управления, мы обнаружили, что лампочка «check engine» все равно горит. Такая ситуация однажды уже была, когда при установке сигнализации передавили и замкнули на массу провод, подающий «минус» на аварийную лампочку. Тогда мы, особенно не разбираясь в деталях, обрезали штатный провод, заизолировав его на всякий случай с обоих концов, и бросили дополнительный провод от блока управления на лампочку. В этот раз мы решили разобраться более подробно, тем более что машина более-менее новая и в будущем, вероятно, станет очень популярной. Оказалось, что от лампочки идет два «минуса». Один, как у всех машин, имеющих такую лампочку, идет к блоку управления двигателем, а второй – к топливному фильтру. (РИС 18)
Рис. 18. У многих современный дизельных двигателей лампочка MIL (дампа индикации неисправностей, «check») загорается при подаче корпуса от генератора (при неработающем двигателе), от ECU (блок управления двигателем) и от простого включателя на топливном фильтре. Режим самодиагностики, включенный после загорания этой лампы, в последнем случае ничего не показывает.
Это, не считая минуса от генератора, который нужен для проверки исправности аварийной лампочки после включения зажигания и который исчезает после запуска двигателя. И когда поплавок всплывает, а это происходит при наполнении отстойника водой, на лампочку «checkengine» подается «минус» без всякого участия блока управления двигателя. После этого «открытия» осталось лишь заменить топливный фильтр, и «ремонт ефишки» успешно завершился.
Обрыв плунжера в ТНВД (в топливном насосе высокого давления) может произойти не только из-за воды, но и из-за плохого качества топлива. Если вы сольете авиационный керосин с двигателя истребителя и зальете его в автомобиль вместо положенного дизельного топлива, то двигатель автомобиля заведется. Более того, он практически не будет дымить, и мощность его возрастет. Все бы хорошо, да в этом керосине нет смазывающих фракций, и ТНВД будет работать «в сухую». А в соляре, как известно, всегда есть какое-то количество тяжелых фракций, которые обеспечивают смазку деталей ТНВД, это можно определить даже на ощупь. Окунув пальцы в нормальное дизельное топливо, вы сразу заметите, что они стали жирными.
Несколько раз к нам в ремонт приходили машины, у которых был заклинен ТНВД. Заклинивание убирали или заменяли насосы, а топливо (вернее, почти «гольный» авиационный керосин) сливали и заливали вместо него нормальную солярку. Слитый же керосин обычно использовали для мытья различных деталей. И вот однажды пришлось перебирать очередной ТНВД. Как известно, в ходе этой операции перед сборкой все детали нужно «искупать» в дизельном топливе, чтобы они были чистыми и скользкими. Но на тот момент в наличии было только ранее слитое топливо, взятое с машины с заклинившим ТНВД, по виду и запаху – просто керосин. Чтобы этот керосин стал более «жирным» и его можно было использовать, мастер, не долго думая, добавил в него моторное масло: на три литра керосина – примерно пол-литра масла. Перемешал, макнул пальцы в полученную смесь, потер их – пальцы скрипят. Еще пол-литра масла добавил – пальцы все равно скрипят. Еще масла добавили, смесь из-за него уже стала непрозрачной, а пальцы, покрытые этой смесью, скользкими не становятся. Вероятно, содержащиеся в керосине (скорее всего авиационном) спирты «рубят» длинные молекулы масла, которые должны обеспечивать смазку, на отдельные куски и смесь остается нежирной на ощупь. В итоге пришлось найти обычной автомобильной солярки, после которой сколько не вытирай руки, они все равно остаются жирными и скользкими.
Зимнее топливо «Арктика» для дизельных двигателей, конечно же, полезней авиационного керосина, но, несмотря на все его положительные качества, использовать это топливо нужно как можно реже, слишком мало в нем смазки, это пагубно сказывается на деталях ТНВД. Это, кстати, отражено и в современных инструкциях по эксплуатации японских автомобилей с дизельными двигателями (речь идет о «Toyota Land Cruiser100» с двигателем HD-FTE), которые поставляются в Россию. В них сказано, что если в качестве топлива используются «сухое» зимнее топливо (что они совсем не рекомендуют), то в топливный бак следует добавлять моторное масло. Четыре литра любого моторного масла на 80 литров топлива и ТНВД будет «счастлив». Никакого заметного дыма из выхлопной трубы, как следует из практики, при этом не будет. Правда, есть замечание. Если в добавленном моторном масле будет слишком много присадок, то на форсунках после примерно 1000 км пробега образуется так называемая «шуба». Отсюда следует, что добавленное в топливо моторное масло должно быть для двухтактных двигателей или, на крайний случай, с минимумом присадок. Например, отечественное МС-20 или хотя бы масло типа АС-8, АС-10.
Замечено, что если керосином заправить дизельную машину, у которой ТНВД с механическим управлением, то такой ТНВД будет «рычать», но двигатель при этом все-таки работать будет. Другое дело ТНВД с электронным управлением и особенно «нежные» ТНВД фирмы «Toyota». В этих ТНВД, которые устанавливаются на двигатели 2L-TE, 1KZ-TE, HD-FTE и т.д., управление подачей топлива осуществляет электромагнитный клапан, сердечник которого выполнен в виде маленького плунжера. Когда этот маленький плунжер (постоянно «дергающийся» вверх-вниз при работе двигателя) заклинит из-за воды, грязи или керосина, двигатель заглохнет. Любопытно, что у ТНВД с электронным управлением не бывает проблем с главной (подающей) плунжерной передачей. Если с качеством топлива что-то нет так, сразу же заклинивает маленькая плунжерная пара управляющего клапана, и двигатель глохнет. Компьютер (блок управления двигателем) в этом случае никаких неисправностей в своей памяти не фиксирует, в ТНВД топливо поступает, это видно по струйке из «обратки», а на форсунки – нет. Подтверждением того, что топливо не поступает на форсунки, служит отсутствие достаточного количества брызг из приотданной гайки любой форсунки при проворачивании двигателя стартером.
1. Включите режим самодиагностики. Как это сделать, описано в старых выпусках книги «Ремонт японского автомобиля» этого же автора или в руководствах издательства «Легион». Опыт показывает, что лишь одна из неисправностей, определяемых системой самодиагностики, вызывает немедленную остановку двигателя – это обрыв датчика оборотов (или его цепей), который находится внутри корпуса ТНВД.(Рис.19)
Рис. 19. Внешний вид ТНВД двигателя 2L-ТЕ с электронным управлением фирмы «Toyota». 1 – датчик оборотов; 2 – защитный колпачок для регулировки электромагнитного клапана; 3 – импульсный электромагнитный клапан для управления объемом подаваемого топлива; 4 – напорные клапаны (4 шт.); 5 – импульсный клапан управления опережением впрыска; 6 – датчик температуры топлива; 7 – корректирующие резисторы; 8 – прорезь для крепления ТНВД.
Двигатель глохнет и не заводится только при обрыве датчика (1), что случается довольно часто, и при обрыве клапана (3), что случается крайне редко. Гораздо чаще происходит просто заклинивание этого регулирующего клапана, что также вызывает остановку двигателя. Сняв колпачок (2), можно произвести регулировку объема впрыска этим клапаном и, в ряде случаев, устранить заклинивание. Выход из строя напорных клапанов (4) приводит к тому, что на форсунки подается не чистое топливо, а пена. Это вызывает неровную работу двигателя и появление металлических стуков в его поршневой группе. При подаче 12 вольт на клапан опережения впрыска (5), двигатель становиться очень «мягким» и «вялым». При обрыве этого клапана, наоборот – «жестким» и «резвым». Выход из строя датчика температуры (6) вызывает появление в ECU кода неисправности и включение обходной программы со всеми ее прелестями. Отключение корректирующих резисторов (7) никак, кроме появления кода неисправности и, соответственно, включения обходной программы, не проявляется. Благодаря тому, что ТНВД крепится через овальные отверстия (8), можно регулировать опережение впрыска, компенсируя износ механизмов этого ТНВД.
Кстати, с этого датчика идет сигнал и на тахометр. Часто бывает, что при обрыве этого датчика двигатель на ходу ни с того, ни с сего глохнет, а спустя несколько минут может завестись, как ни в чем не бывало, и нормально работать. А может и не завестись. Все зависит от того, есть ли обрыв в датчике в момент заводки или нет. При появлении такой неисправности, нужно после остановки двигателя снять разъем датчика, который находится сверху, на крышке ТНВД, и при помощи тестера измерить его сопротивление. Если прибор зафиксирует обрыв, нужно датчик заменить или отремонтировать. Как можно отремонтировать датчик, мы расскажем ниже. Вызвать немедленную остановку двигателя может и обрыв управляющего электромагнитного клапана, но на практике с подобной неисправностью сталкиваться не приходилось ни разу, тогда как обрыв датчика оборотов – типовая неисправность. По-видимому, это связано с тем, что толщина провода в обмотке управляющего электромагнитного клапана во много раз больше, чем в обмотке датчика.
Режим самодиагностики на ранних дизельных моделях фирмы «Toyota» выводится через лампочку (транспарант) контроля нагрева свечей накаливания, на ней изображена спираль, или через лампочку турбонаддува. На более поздних моделях режим самодиагностики выводится через специальную лампочку (транспарант) с изображением контура двигателя («CHECK»). Если у вас не включается режим самодиагностики, прежде всего, проверьте, исправна ли эта лампочка и ее цепи. Если лампочка и ее цепи исправны, то, скорее всего, она не включается из-за неисправности блока управления двигателем – компьютера. При неисправном блоке управления, как правило, не работает, следовательно, не подает топливо на форсунки, и топливный насос высокого давления. (Хотя, на самом деле, там все работает, но электромагнитный клапан, лишившись «указаний» блока управления, все подаваемое плунжером топливо перепускает обратно в корпус ТНВД.). В некоторых автомобилях фирмы «Toyota» вывод аварийной лампочки «CHECK» (MIL) есть и в диагностическом разъеме (DLC-1, DLC-2). Поэтому, если эта лампочка не горит на панели приборов (например, из-за того, что перегорела), снять коды неисправностей можно и через вывод «W» диагностического разъема.
2. Снимите шланг линии перелива от ТНВД (обратку) и, качая топливо кнопкой ручного насоса, убедитесь, что насос заполнен. Если топлива в насосе нет, снимите подающий шланг, который ведет к ТНВД, и, снова используя ручной насос, проверьте, подается ли топливо к ТНВД. Топливо не подается – значит, забит топливный фильтр, трубка перемерзла и т.д. или же неисправен сам ручной насос (как его починить, расскажем ниже). Довольно распространены и такие неисправности, как, подсос воздуха в топливопроводе. Заметной течи дизельного топлива в этом случае, как правило, нет: при работе двигателя солярка в топливопроводе находится под каким-то разрежением, и любая негерметичность вызывает только подсос воздуха. Если топливо ручным насосом к ТНВД подается, а из обратки не идет, то практически в 100% случаев это означает, что забит сетчатый фильтр, впрессованный в пустотелый болт крепления патрубка обратки (на его шляпке часто есть надпись «out»). Нужно отвернуть этот болт и сжатым воздухом очистить сетчатый фильтр. Вынуть этот сетчатый фильтр из болта, не повредив, очень сложно, да и не к чему, т.к. можно, и не вынимая, качественно очистить его.
После запуска двигателя надо отрегулировать клапан (см. ниже) и сменить топливный фильтр и топливо в баке. Именно эти два фактора (фильтр и топливо) вызывают заклинивание. После устранения неисправности мы рекомендуем обработать ТНВД какой-нибудь присадкой, восстанавливающих чистоту поверхности, например присадку в моторное масло, которая содержит фторопласт. Об этом, т.е. об обработке фторопластом, будет рассказано ниже. Если же винт электромагнитного клапана уже полностью закручен, а топливо, хотя оно есть в ТНВД, на форсунки по-прежнему не подается, нужно выкрутить электромагнитный клапан и, разобрав его, устранить подклинивание. Скорее всего, «клин» в этом случае такой, что регулировочным винтом устранить его, т.е. сдвинуть плунжер с места, не удается. Следует заметить, что иногда владельцам машин удавалось убрать небольшое подклинивание электромагнитного клапана, принудительно подав напряжение 12 вольт на разъем соленоида клапана. Но, во-первых, воздействие должно быть очень кратковременным, так как существует риск сжечь обмотку, во-вторых, помогает этот способ все-таки редко. Сильное подклинивание можно убрать, только разобрав клапан. Для этого его нужно выкрутить (снимать ТНВД при этом не обязательно). Как разобрать клапан и устранить подклинивание, будет рассказано чуть ниже. В связи с большим распространением в России противоугонных устройств, появилась и такая неисправность. Блокировка запуска двигателя осуществляется размыканием провода от электромагнитного клапана ТНВД. Это размыкание осуществляется или маленьким дополнительным реле, или герконом или тиристором. Довольно часто эти размыкатели не выдерживают большого тока, который потребляет электромагнитный клапан и выходят из строя. Все, двигатель не заводится. Возможно это временная проблема, поскольку производители «сигналок» учтут недостатки своих размыкающих устройств и заменят их более мощными. Но, скорее всего, при установке сигнализации, для размыкания была выбрана не та цепь.
Теперь об объеме подаваемого топлива. Следует заметить, что в любом дизельном двигателе при запуске ТНВД подает максимально возможный объем топлива, независимо от того, в каком положении находится педаль газа. Оценить этот объем можно двумя способами. Выверните все свечи накаливания и вращайте двигатель стартером. Только не забудьте как следует заизолировать конец отсоединенного провода, подающего напряжение на свечи накаливания. Из свечных отверстий в виде тумана будут вылетать струи соляра. По степени их насыщенности делается заключение о том, достаточно ли топлива. Понятно, что для такого заключения необходим определенный опыт.
Второй способ определения объема впрыскиваемого топлива более точен. Точно также для облегчения работы стартера надо вывернуть все свечи накаливания, затем отвинтить одну накидную гайку любой форсунки и отогнуть трубку высокого давления. После этого на свободный конец трубки, по которой подается топливо на форсунку, надеть коротенькую резиновую трубку подходящего диаметра и опустить ее конец в любую емкость. Теперь начинаем вращать двигатель стартером. Как только в емкость упадут первые капли дизельного топлива, выключаем стартер. Первые капли мы вытряхиваем из емкости и снова начинаем вращать двигатель стартером. При этом ваш помощник должен считать такты сжатия какого-нибудь цилиндра. Каждый такт сжатия отмечает струя соляра, вылетающая из свечного отверстия. Через 50 тактов (или через 100, 200, как вам покажется удобней) выключите стартер и измерьте объем топлива в емкости. Для этой цели достаточно удобен одноразовый медицинский шприц, на корпусе которого есть деления. В технических данных на дизельные двигатели есть такой показатель, как объем подачи топлива при 200 об/мин на 200 ходов плунжера. Поскольку в нашем случае было только 50 подач топлива, то полученный результат нужно умножить на четыре (было бы 100 подач – умножали бы на два) и после этого можно сравнивать с техническими данными на ваш дизель. Если у вас нет данных для вашего дизеля, можно воспользоваться данными для любого другого, даже сделанного другой фирмой. Не даром говорится, что «дизель – он и в Африке дизель», процессы в них происходят одинаковые, поэтому данные по объему впрыска нужно будет лишь изменить на коэффициент, определяемый разницей объемов этих двух дизелей.
Как следует из практики, чаще всего недостаток объема впрыска определяется износом плунжерной пары или, если речь идет о ТНВД фирмы «Toyota» с электронным управлением, износом плунжера управляющего клапана. Следует заметить, что износ любой плунжерной пары быстрее происходит при более жидком топливе, в котором, как правило, меньше смазывающих фракций. И проявляется этот износ более заметно при низкой вязкости дизельного топлива. Именно на таком топливе работают дизели зимой, следовательно, именно зимой быстрее проявится износ плунжерных пар. Из этого следует простой вывод: если существуют подозрения, что проблемы двигателя вызваны износом ТНВД, сделайте топливо более густым. Для чего добавьте в топливный бак моторного масла. Если после добавления в топливо масла двигатель станет запускаться лучше, отремонтируйте или замените топливный насос высокого давления. Второй способ сделать солярку гуще – вылить на корпус ТНВД ведро холодной воды. Таким образом, при прогретом двигателе вы сможете охладить ТНВД, а, значит, и топливо в нем, после чего это топливо станет более вязким. А при вязком топливе все утечки и протечки в ТНВД будут уже меньше влиять на его работу. И, если при таком вязком топливе двигатель работает лучше, чем при текучем – однозначно изношен ТНВД.
Сергей Корниенко, г. Владивосток
© Легион-Автодата
Диагност
Информацию по обслуживанию и ремонту автомобилей вы найдете в книге (книгах):
