Дроссельная заслонка и как с ней бороться

20.05.2020

Бывают фразы, которые на первый взгляд не требуют дополнительных пояснений, а если вдуматься – без пояснений они совершенно ничего не значат. В числе таких фраз – «ошибка по дросселю». Услышишь этакое – вроде бы все понятно. Но на самом деле непонятно ничего. В сегодняшней статье мы исправим это – станет понятно, какие ошибки по дросселю бывают, что их вызывает и какими последствиями грозят.

Что такое дроссельная заслонка и зачем она нужна

Дроссельная заслонка – это механизм, стоящий во впускном воздуховоде двигателя. Задача этого механизма – регулировать количество воздуха, попадающего в двигатель. Дроссельная заслонка обязательно есть на бензиновом двигателе и часто встречается на дизелях. Несмотря на одинаковый принцип работы, задачи в бензиновых и дизельных двигателях принципиально разные.

В бензиновых двигателях заслонка – основной инструмент, управляющий оборотами двигателя. Именно положением заслонки управляет водитель, нажимая на педаль газа. Чем больше она открыта – тем больше воздуха попадает в цилиндры в единицу времени, тем выше обороты, тем выше развиваемая мощность. Состав смеси при этом всегда примерно одинаковый и близок к стехиометрическому – это соотношение воздуха и топлива 14.7:1. При других составах смесь будет гореть неоптимально. Если заслонку убрать из бензинового двигателя, то будет невозможно нормально управлять оборотами.

Другая ситуация в дизельном двигателе. Для нормальной работы дизельного двигателя в общем случае заслонка не нужна. Воздух поступает в дизель без препятствий, а обороты и развиваемая мощность зависят исключительно от количества топлива, подаваемого в цилиндры. И водитель, нажимая на педаль газа в дизельном автомобиле, управляет не положением дроссельной заслонки, а количеством подаваемого топлива. При этом заслонки на дизелях все же бывают, но выполняют совершенно другие функции. Очень упрощенно, их две: во-первых, блок управления может полностью закрывать заслонку, чтобы заглушить двигатель (штатно или в аварийном режиме – не столь важно); во-вторых, если прикрыть заслонку, то в пространстве между заслонкой и цилиндром возникнет разрежение, которое будет способствовать улучшению рециркуляции отработавших газов (EGR).

Все, что будет сказано ниже, касается только бензиновых двигателей. О заслонках в дизельном двигателе будет выпущена отдельная статья и сопровождающее видео.

Конструкция заслонки

Вот как выглядит заслонка, если не обращать внимания на обвязку и привод. Это просто пластина (чаще всего металлическая, но на многих современных авто бывает и пластиковая), поворачивающаяся внутри воздуховода на оси:



Конструкция заслонки за годы эволюции автомобилей претерпела немало изменений, но касались они в основном ее привода.

Заслонки с механическим приводом

Изначально педаль газа была соединена с заслонкой тросиком. Так было сделано задолго до появления инжекторных систем, электронного управления и прочих современных достижений современной конструкторской мысли. С появлением электронного-управляемого впрыска привод заслонки остался механическим, но заслонка была дополнена датчиком положения, показания которого стал учитывать блок управления, а сам впускной тракт дополнили регулятором холостого хода (РХХ) – механизмом, пускающим воздух в обход заслонки, когда она полностью закрыта. Принципиальная схема такой системы выглядит так:



В таких системах сигнал с датчика положения заслонки используется в двух целях. Во-первых, это признак холостого хода двигателя – по нему блок управления понимает, нужно ли открывать РХХ. Во-вторых, по скорости нажатия на педаль газа блок управления понимает, хочет ли водитель ускориться резко – и если да, то дополнительно обогащает смесь.

Ключевой роли датчик положения заслонки в таких системах не играет. Его можно вовсе отключить, и почти не почувствовать разницы. Блок управления зарегистрирует код ошибки (например, P0120), но в целом двигатель продолжит работать штатно, хотя возможно, по ощущениям мотор станет чуть «тупее» - как раз из-за того, что блок управления перестанет понимать, насколько быстро необходимо ускориться, и не будет дополнительно обогащать смесь. Возможны и дополнительные эффекты, например, на автомобиле Jeep Grand Cherokee поколения WJ (1999-2005 год выпуска) с двигателем 4.0 отсутствие сигнала с датчика положения заслонки приводило к тому, что АКПП переводилась в аварийный режим и не переключалась выше третьей передачи. Тем не менее, самому двигателю этот датчик был не слишком важен.

Заслонки с электроприводом

Со временем экологические нормы ужесточались. Одна из особенностей механического привода заслонки с этими нормами не уживалась. При резком нажатии на педаль газа заслонка также открывалась очень быстро. Это приводило к резкому повышению давления во впуске. Из-за этого бензин из топливовоздушной смеси конденсировался и не сгорал, фактически «вылетая в трубу» - что не слишком хорошо с точки зрения экологии. Кроме того, заслонку с механическим приводом сложнее увязать с электронно-управляемыми АКПП и другими системами. По совокупности причин автопроизводители перешли на заслонку с электроприводом. В этом случае прямой механической связи между заслонкой и педалью акселератора нет, блок управления сам открывает заслонку на нужный угол, исходя из показаний датчика положения педали акселератора. Такой механизм сделал ненужным РХХ, несколько упростив конструкцию.



Блок управления получает показания с датчика положения педали акселератора, получая «желаемое» значение заслонки, получает показания с датчика положения заслонки, получая фактическое положение, и на основании этого решает, какое управляющее воздействие надо подать на электропривод заслонки. Исходя из этой же совокупности факторов решается и вопрос о необходимости дополнительного обогащения смеси. Если педаль газа отпущена, блок управления при необходимости самостоятельно приоткрывает заслонку на угол, необходимый для поддержания стабильных оборотов ХХ.

Каждый из датчиков положения в такой системе дублируется, и это критически важный факт, так как при отсутствии достоверного сигнала с педали акселератора блок управления просто не поймет, на какой угол надо открывать заслонку, а при отсутствии достоверного сигнала с датчика положения заслонки – не поймет ее текущего состояния. Поэтому в ситуации с ошибкой по одному из датчиков блок управления, в целом, вполне имеет право перейти в аварийный режим – не исключено, что для того, чтобы мотивировать водителя поскорее решить возникшую проблему.

«Гибридный» привод

На некоторых автомобилях, например, Chevrolet Lacetti, привод заслонки осуществляется тросиком, однако при полностью отпущенной педали газа заслонка управляется электроприводом для поддержания холостого хода. Принципиальная схема такой системы выглядит так:

Сложно сказать, какие выгоды несет в себе использование такой конструкции – РХХ конструктивно проще, чем заслонка с электроприводом. Можно предположить, что в конечном итоге такая конструкция получается дешевле за счет унификации впускного тракта, но достоверной информации на этот счет нет.

Практика

Мы будем обсуждать только конструкцию с полностью электронным приводом, как используемую во всех современных автомобилях, отвечающих актуальным экологическим нормам.

Хотя, как уже говорилось выше, показания датчиков положения в такой системе и дублируются, тем не менее, показания одного датчика не совпадают с другим, а находятся в определенной зависимости. Как правило, применяется одна из двух схем.

  1. Уровень сигнала одного датчика ровно в два раза выше уровня сигнала со второго датчика. Так, например, сделано у датчиков положения педали акселератора на автомобилях Nissan:


  2. Уровни сигналов с двух датчиков в сумме равны 5 В, независимо от положения. Так устроены датчики положения заслонки на автомобилях VAG:


Теперь с помощью Motordata OBD посмотрим на то, как это реализовано в автомобиле Mitsubishi Outlander XL с двигателем 6B31 (трехлитровый бензиновый V6). Здесь установлена заслонка с полностью электронным приводом.

Вот так выглядят сигналы с датчиков положения заслонки. Видно, что их сумма в каждый момент времени равна 5 В



Вот так выглядят сигналы с датчиков положения педали. Видно, что в каждый момент времени сигнал с одного датчика ровно в два раза выше сигнала с другого датчика.



И заведем автомобиль. Как ни странно, он заводится совершенно штатно, и даже абсолютно нормально реагирует на прогазовку – вплоть до 2500 об./мин, когда начинает «захлебываться». Впору подумать, что японцы умудрились реализовать беспроводное управление заслонкой. Но на самом деле, конечно, все проще – при невозможности управлять заслонкой, блок управления дополнительно обогащает смесь, о чем наглядно свидетельствует характерный запах выхлопа.


Теперь глушим автомобиль и снова подключаемся через Motordata OBD. Видно, что блок управления зарегистрировал ошибки P0123 и P0222 по цепям датчиков положения заслонки. Или датчиков положения педали – стандарт OBD в этом смысле безжалостен и конкретнее ошибку не описывает:



В данном случае мы ее создали – мы ее и удаляем, предварительно устранив причину, то есть, надев разъем. А в целом, поиск такой причин такой ошибки относится к числу простых неисправностей – надо последовательно убедиться в целостности проводки от блока управления до заслонки, в наличии «земли» и питания (+5В) на разъеме датчика, а после – проверить сам сигнал. В идеале, конечно, это делается с помощью осциллографа, который позволит убедиться в отсутствии «шумов», но в большинстве случаев достаточно и мультиметра. Хотя в сущности проверка сводится лишь к необходимости убедиться, что виновата не проводка – поменять датчик отдельно чаще всего нельзя, а заслонка в сборе стоит слишком дорого, чтобы менять ее, опираясь только на код ошибки. Все то же самое применимо и к датчику положения педали акселератора.

Адаптация заслонок

Пару слов надо сказать о такой сущности, как адаптация. Управление электроприводом заслонки в бензиновом моторе – задача нетривиальная, так как необходимо очень точное позиционирование заслонки. При этом необходимо учитывать ряд факторов, все из которых известны только авторам управляющего ПО в блоке управления. Совершенно точно учитывается жесткость пружины, возвращающей заслонку в закрытое положение. Кроме того, на заслонку действует поток воздуха, проходящий в двигатель – это усилие также изменяется, и его также необходимо учитывать при управлении электроприводом.

Для корректной работы заслонки блок управления учитывать параметры, свойственные конкретному экземпляру заслонки. Эту процедуру в обиходе называют «адаптацией заслонки», хотя фактически, конечно, саму заслонку ни к чему не адаптируют. Наоборот, адаптируется блок управления к параметрам заслонки. Например, он вводит поправочный коэффициент для жесткости пружины. Его он оценивает, «взводя» заслонку в полностью открытое положение, отключая электродвигатель и замеряя время возвращения заслонки из полностью открытого в полностью закрытое положение. Тогда же, вероятно, снимаются значения датчиков, соответствующие полностью открытому и полностью закрытому положению заслонки.

При работе двигателя через заслонку проходит не только воздух, но также и картерные газы из системы вентиляции. Несмотря на то, что они предварительно проходят маслоотделитель, какое-то микроскопическое количество масла в них остается. Все это оседает на заслонке, постепенно изменяя проходное сечение воздуховода при «почти полностью» закрытой заслонке – иными словами, в режимах холостого хода.


Загрязненная дроссельная заслонка

Блок управления учитывает и это. Поэтому процедура адаптации требуется не только при замене заслонки, но также и после ее чистки. На многих автомобилях процедура адаптации может быть выполнена без использования сканера, с помощью определенной последовательности действий. Более того, на некоторых автомобилях именно такая процедура является штатной и официально рекомендуемой в технологических инструкциях (в частности, на Lada X-Ray).

Ремонт дроссельных заслонок

Поскольку электронная заслонка – механизм сложный, то и неисправностей у него может быть много. Вероятно, самая частая – выход из строя датчиков положения, как правило, из-за того, что протирается дорожка потенциометра. Нередко изнашиваются зубья на шестернях привода. Бывает и так, что из строя выходит и электродвигатель.

Все эти неисправности имеют одно общее качество – производитель не предусматривает ремонта узла, позволяющего обойтись «малой кровью». Официальный сервис-мануал всегда будет рекомендовать замену узла в сборе. Это не значит, что ремонт невозможен, но для проведения этого ремонта однозначно потребуется обладать прямыми руками, аккуратностью и готовностью к техническому творчеству. В силу отсутствия такового опыта, каких-то конкретных рекомендаций в этом разделе приведено не будет.

Часто встречающиеся ошибки по датчикам положения

Во многих статьях в интернете существуют перечни ошибок, в соответствие которым приводятся вероятные причины их возникновения. При всем уважении к труду авторов, однако, следует заметить – все эти описания в значительной степени бессмысленны по следующим причинам:

1)     Все очень зависит от конкретного условия возникновения кода ошибки, а эти условия могут варьироваться в зависимости от производителя даже для стандартных кодов ошибок.

2)     Ошибки по системе управления дросселем часто формируются с номерами, специфичными для конкретного производителя. Распространенные коды ошибок для Toyota никак не помогут в диагностике кодов ошибок для Renault, например.

Впрочем, есть и особенность – так, например, в числе стандартных кодов ошибок OBD2 не предусмотрено отдельных кодов для ошибок по датчику положения педали и по датчику положения заслонки. Характерное название ошибки будет звучать так: «P0120 Throttle Position Sensor/Switch A Circuit Malfunction». Поэтому, конечно, особо важной является возможность прочитать ошибки именно по заводскому протоколу.

А в общем рекомендация остается прежней. Для полноценной диагностики нужна документация и подходящий инструмент – светлая голова, мультиметр и программа Motordata OBD.

Бочканов Евгений Александрович 
© Легион-Автодата

Москва, г. Зеленоград
service-193@mail.ru