ЭЛЕКТРОННЫЙ ДИАГНОСТ

Известно, что мощность и экономичность многоцилиндрового двигателя внутреннего сгорания зависят от эффективности работы каждого из его цилиндров. Неисправности в одном из цилиндров часто бывают внешне незаметны, поскольку ДВС чаще всего эксплуатируется на неполных нагрузках, и небольшое снижение мощности и экономичности не сразу удается заметить.
К “незаметным” неисправностям относятся снижение компрессии в одном из цилиндров, ухудшение искрообразования из-за неисправности свечи зажигания или высоковольтной цепи, увеличение зазоров в узле привода клапанов, неравномерное распределение бензиновоздушной смеси по цилиндрам. И если к незначительному снижению мощности двигателя многие автолюбители относятся довольно безразлично, то с ухудшением экономичности мириться сейчас никто не хочет.
Своевременное обнаружение неисправности позволяет поддерживать двигатель в хорошем техническом состоянии, поэтому желательно периодически (например, раз на 10 тыс. км пробега) проверять эффективность работы каждого из цилиндров двигателя. Сделать это можно с помощью электронного измерителя мощности (рис. 1).

На рисунке 2 приведена функциональная схема малогабаритного прибора, позволяющего измерять относительную мощность цилиндров четырехцилиндрового карбюраторного двигателя без нарушения штатной электропроводки автомобиля. Устройство снабжено также тахометром с двумя пределами измерений: до 2500 об/мин и до 1000 об/мин, предназначенным для подбора оборотов холостого хода, регулировки карбюратора и проверки зависимости угла опережения зажигания от частоты вращения коленвала (с дополнительным использованием серийного стробоскопа).

Относительная мощность, отдаваемая отдельными цилиндрами двигателя внутреннего сгорания, является обобщенной характеристикой технического состояния проверяемого цилиндра. Поэтому о его работе можно судить по падению частоты вращения коленвала при отключении данного цилиндра. Причем отношение величины падения частоты вращения к частоте вращения коленвала при работе на всех цилиндрах и является характеристикой мощности, отдаваемой проверяемым цилиндром.
После подсоединения прибора к электросети автомобиля и запуска двигателя импульсы с первичной обмотки катушки зажигания через согласователь уровня поступают на одновибратор, который формирует бездребезговый (“чистый”) сигнал, поступающий на счетный вход счетчика и на тахометр.
Импульсный сигнал с датчика калибровки прибора поступает на вход К счетчика, обеспечивая его однозначное состояние соответственно импульсу на свече одного из четырех цилиндров двигателя.
Дешифратор определяет состояние счетчика, причем на его выходах сигналы появляются синхронно с высоковольтными импульсами, поступающими на свечи соответствующих цилиндров.
При замыкании одного из переключателей “Выбор цилиндров” отрицательный перепад напряжения, соответствующий замыканию контактных пластин прерывателя, поступает с дешифратора на транзисторный ключ. Он открывается и подключает анод стабилитрона к общему проводу на весь период формирования искры. Поэтому ЭДС самоиндукции катушки зажигания не превысит напряжения стабилизации стабилитрона для тех импульсов, которые поступают на свечу выбранного цилиндра. Таким образом ограничив ЭДС самоиндукции до 18... 24 В, устраняют искрообразование в свече выбранного цилиндра, и он выключается из работы.
Принципиальная схема прибора представлена на рисунке 3, ее можно посмотреть и взять здесь. Согласователь уровня выполнен на стабилитронном ограничителе напряжения R1, С1, VD1 и эмиттерном повторителе на VT1. Конденсатор С1 обеспечивает интегрирование коротких импульсов. Величины R1 и R4 выбраны такими, чтобы обеспечить надежное согласование уровня сигналов микросхем с амплитудой высоковольтных (300...400 В) и низковольтных (18...24 В) импульсов, наводимых на первичной обмотке катушки зажигания.
Одновибратор выполнен на элементах 2И-НЕ DD1.1— DD1.3, транзисторе VТ2, диоде VD2, конденсаторе С4 и резисторах R5 — R7. Устройство устраняет влияние дребезга контактов как при замыкании, так и при размыкании контактных пластин прерывателя.
В исходном состоянии, когда прерыватель разомкнут, на вход первого согласователя уровня поступает сигнал величиной около 12 В, и на резистора R4 будет потенциал логической 1. Поскольку сопротивление R5 меньше 1,6 кОм, на выходе элемента DD1.1 установится уровень логического 0, конденсатор С4 будет разряжен. В момент замыкания прерывателя на эмиттере транзистора VТ1 установится потенциал логического 0, конденсатор С4 начнет заряжаться, но одновременно открывается транзистор VT2, который препятствует зарядке С4, и на резисторе R5 устанавливается уровень логической 1. В момент размыкания контакта прерывателя транзистор VT2 закрывается, разрешается зарядка конденсатора С4. Время задержки выбирается больше, чем период переходного процесса, составляющий около 3...5 мс. Потенциал на резисторе R5 падает до значения порога переключения элемента DD1.1, появление уровня логической 1 на выходе которого приводит к срабатыванию элемента DD1.2, и конденсатор С4 разряжается. Диод VD2 предохраняет вход DD1.1 от импульса отрицательного напряжения, возникающего при перезарядке С4. Одновибратор переходит в исходное состояние и готов к формированию следующего импульса.
Второй согласователь уровня собран также по схеме стабилитронного ограничителя напряжения на элементах R2, R3, С2, VD3, С3, VD4.
Счетчик выполнен на двух D-триггерах, а дешифратор на четырех элементах 2И-НЕ с открытым коллектором, допускающим на нем повышенное напряжение. На транзисторах VTЗ, VT4 собран транзисторный ключ. Максимально возможное напряжение на коллектора VTЗ ограничивается цепочкой стабилитронов VD8, VD9, а скорость нарастания напряжения — конденсатором С12.
Питается прибор от стабилизатора напряжения, выполненного на транзисторе VT5 и стабилитроне VD10. Диод VD6 защищает устройство при подсоединении аккумулятора в обратной полярности. Светодиод HL1 показывает наличие питающего напряжения. Дроссель L1 совместно с конденсаторами С13 и 14 образует фильтр в цепи питания. Тахометр собран на интегральном одновибраторе.

В приборе применены микросхемы серии К155. Допускается использование МС других серий, например К131, К158, К531, К555, К13З, однако, возможно, потребуется изменить номиналы резисторов R4, R5. Транзисторы: VТ1 — любой маломощный кремниевый с h21э => 50, например КТ315, КТ301, КТ306, КТ312, КТ3102; VT2—КТ361, КТ3107, КТ326; VTЗ должен выдерживать обратное напряжение Uкбо не менее 400 В и коммутировать токи не менее 4 А, поэтому могут быть использованы серии КТ828, КТ812, КТ809; VT4, VT5 средней мощности типов КТ814, КТ816, КТ626 и КТ815, КТ817, КТ608 соответственно. Все перечисленные транзисторы — с любым буквенным индексом.
Стабилитроны: VD1, VD4 должны иметь напряжение стабилизации в пределах 2,4 В…4,5 В; VD7 — от 15 В до 30 В, поэтому здесь подойдут марки Д815Ж, Д816А, Д816Б; VD8 и VD9 ограничивают напряжение на коллекторе транзистора VТЗ на уровне 300...380 В. Диоды VD2, VD5 маломощные кремниевые КД503, КД509, КД510, КД521 или КД522 с любым буквенным индексом.
Резисторы — МЛТ-0,5. Конденсаторы: С1, С2, С5—С8, С14—КЛС, К10-6в, МБМ и др.; С4 К53-19, К53-16 или КМ-6 близкого номинала; С12 должен быть рассчитан на напряжение не ниже 400 В; С13 — любой оксидный на напряжение значением не менее 16В и емкостью не ниже указанной на схеме; С10, С11 выбираются с наименьшим ТКЕ, например К73-11, К73-17.
Микроамперметр типа М906 со шкалой 0—100 мкА. Дроссель намотан на кольце К10х6хЗ из феррита 2000НМ и содержит 50 витков провода ПЭВ-2 0,2.

Регулировку и настройку прибора начинают с проверки правильности монтажа. Затем, подключив источник питания к выводам “0 В” и +“12 В”, проверяют стабилизатор напряжения. Напряжение на эмиттере VT5 должно быть в пределах ( 5 ± 0,25) В. Настройку тахометра выполняют по верхним пределам измерений.
На вход первого согласователя уровня подают относительно общего провода импульсный сигнал частотой 83,3 Гц и амплитудой не менее 12 В от внешнего генератора при положении переключателя “2500 об/мин”, и с помощью подстроечного резистора R11 устанавливают стрелку прибора на последнее деление шкалы. Затем переключают предел измерения на 1000 об/мин, подают частоту 33,3 Гц и повторяют настройку с помощью резистора R12.
При настройке тахометра можно также использовать частоту сети 50 Гц, подавая сигнал через разделительный трансформатор и диод на вход первого согласователя уровня, что соответствует 1500 об/мин. Тогда второй диапазон настраивают не на 1000 об/мин, а на 1500 об/мин (конечное значение шкалы), переградуировав затем шкалу микроамперметра.

Прибор смонтирован на печатной плате, изготовленной из фольгориванного стеклотекстолита толщиной 1,5…2 мм. Рисунок печатной платы - здесь. Ее фиксируют через резьбовые стойки винтами крепления микроамперметра к корпусу. Чтобы лучше защитить прибор от помех, корпус выполняется из металла, например из алюминиевого сплава, и соединяется с общим проводом. Рисунок расположения деталей на плате - здесь.
В качестве датчика использован зажим типа “крокодил”, губки которого сформованы под наружный диаметр высоковольтного провода, идущего к свече зажигания. Зажим крепится на высоковольтном проводе первого цилиндра.
Датчиком может также служить любой изолированный многожильный провод, обвитый 5…7 раз вокруг высоковольтного провода первого цилиндра.

Работают с прибором следующим образом. Предварительно прогрев до рабочей температуры и заглушив двигатель, подключают с помощью зажимов “крокодил” провода: “+12 В” и “0 В” — к цепям электропитания автомобиля, “ПР” — к прерывателю, а “Калибр” — через датчик к высоковольтному проводу первого цилиндра. Тахометр устанавливают на предел “2500 об/мин”. Затем проверяют правильность выбора цилиндров кнопочным переключателем SB2. Для этого отсоединяют от свечи второго цилиндра высоковольтный провод, запускают мотор и нажатием клавиши “2” (SB2.4) отключают второй цилиндр — режим работы двигателя не должен измениться. В противном случае последовательным нажатием кнопок SB2 находят положение второго цилиндра, а затем аналогичные операции выполняют с третьим и четвертым цилиндрами. (На схеме оцифровка переключателя показана для двигателя автомобиля ВАЗ с порядком работы цилиндров 1-3-4-2).

Теперь можно приступить к измерениям. Запускают двигатель, дают ему поработать около минуты и при помощи ручного привода газа (тяги пускового устройства) выводят на режим 1000 об/мин. Переключают тахометр на диапазон “1000 об/мин” (что соответствует условным 100% мощности) и еще раз регулируют число оборотов.
Замыканием контактов SB2 поочередно выключают каждый из четырех цилиндров и, считывая показания тахометра (по микроамперметру), получают характеристику относительной мощности в/процентах, отдаваемой каждым из проверяемых цилиндров.
Каждое последующее отключение цилиндра выполняют после включения в работу всех четырех цилиндров и выхода двигателя на исходный режим работы (1000 об/мин). Для достоверности измерения проводят два-три раза.
Если относительные мощности, отдаваемые каждым из цилиндров, приблизительно одинаковы, износ двигателя считается равномерным, локальные дефекты отсутствуют. Когда обнаружен цилиндр с малой относительной мощностью, уточняют причину неисправности. Ею может быть дефектная свеча (работоспособность которой, возможно, окончательно еще не утрачена), пробой высоковольтного провода (включая изолирующие резиновые колпачки), дефект крышки распределителя в зоне контакта с проводом данного цилиндра, падение компрессии.
С транзисторной системой зажигания провода ПР подключают к коммутируемому выводу первичной обмотки катушки зажигания. В режиме тахометра провод ПР можно подсоединить к контактным пластинам прерывателя.

В. БАКАНОВ, Э КАЧАНОВ.
Моделист-Конструктор, 1/88