Введение.
При всем многообразии большинство автомобильных микропроцессорных систем управления построено по единому принципу. Архитектурно этот принцип таков: датчики состояния – командный компьютер ECU – исполнительные механизмы изменения состояния. Главенствующая роль здесь принадлежит ECU, недаром народное название этого командного компьютера «мозги».
По набору функций ECU подобны друг другу настолько, насколько подобны соответствующие системы управления. Фактические отличия могут быть велики, но вопросы электропитания, взаимодействия с реле и прочими соленоидными нагрузками идентичны для самых разных ECU. Поэтому важнейшие действия первичной диагностики разных систем оказываются одинаковыми. А излагаемая далее общая логика диагностики применима к любым автомобильным системам управления.
В разделах «Проверка функций…» в рамках предлагаемой логики подробно рассмотрена диагностика системы управления двигателем в ситуации, когда стартер работает, а двигатель не заводится. Этот случай выбран с целью, показать полную последовательность проверок при отказе системы управления бензиновым двигателем.
Исправен ли ECU? Не торопитесь...
Разнообразие систем управления обязано своим появлением на свет частой модернизации а/м агрегатов их производителями. Каждый двигатель производится в течение ряда лет, но его система управления модифицируется почти ежегодно, и исходная со временем может быть полностью заменена на совершенно другую. Соответственно, в разные годы один и тот же двигатель может комплектоваться в зависимости от состава системы управления разными, похожими или не похожими друг на друга блоками управления. Пусть механика такого двигателя хорошо известна, но часто оказывается, что как раз видоизмененная система управления приводит к затруднениям в диагностике. Казалось бы, в такой ситуации важно определить: а исправен ли новый, не знакомый ECU?
На самом деле гораздо важнее преодолеть соблазн задумываться на эту тему. Слишком просто усомниться в исправности экземпляра ECU, ведь собственно о нем, даже как о представителе известной системы управления, обычно мало что известно. С другой стороны, существуют несложные приемы диагностики, применимые в силу своей простоты одинаково успешно к самым различным системам управления. Такая универсальность объясняется тем, что указанные приемы опираются на родство систем и тестируют их общие функции.
Данная проверка инструментально доступна любому гаражу, и игнорировать ее, ссылаясь на применение сканера, неоправданно. Наоборот, оправданна перепроверка результатов сканирования ECU. Ведь то, что чтение ошибок из ECU весьма облегчает диагностику, – распространенное заблуждение. Точнее было бы сказать, что -- да, облегчает поиск одних, но никак не помогает в выявлении других и затрудняет поиск третьих неисправностей. Диагност способен обнаружить при помощи сканера 40...60 % неисправностей (см. рекламные материалы по диагностическому оборудованию), т.е. этот прибор как-то отслеживает, примерно, их половину. Соответственно около 50% неполадок сканер либо не отслеживает вовсе, либо указывает на несуществующие. Так происходит, когда неисправность не относится к электрике, либо не укладывается в предусмотренный разработчиком алгоритм самодиагностики, по которому ECU формирует ограниченный набор кодов ошибок. К сожалению, приходиться констатировать, что одного этого бывает достаточно, чтобы ошибочно забраковать ECU.
Около 7... 10% из поступающих на диагностику ECU оказываются исправными, и большинство таких обращений результат скоропалительного вывода о выходе ECU из строя. Еще сравнительно недавно этот процент был вдвое-втрое выше. Не будет большим преувеличением сказать, что за каждым абзацем далее стоит случай разбирательства с тем или иным а/м после установления исправности его ECU, который первоначально был сдан в ремонт как предположительно дефектный.
Универсальный алгоритм.
Излагаемый способ диагностики использует принцип «презумпции невиновности ECU». Другими словами, если нет прямых доказательств выхода ECU из строя, то следует предпринять поиск причины неполадки в системе в предположении исправности ECU. Прямых доказательств дефектности блока управления существует всего два. Либо ECU имеет видимые повреждения, либо проблема уходит при замене ECU на заведомо исправный (ну, либо переносится на заведомо исправный а/м вместе с подозрительным блоком; иногда это делать небезопасно, к тому же здесь встречается исключение, когда блок управления поврежден так, что не способен работать во всем диапазоне эксплуатационного разброса параметров разных экземпляров одной и той же системы управления, но на одном из двух а/м все-таки работает).
Диагностика должна развиваться в направлении от простого к сложному и в согласии с логикой работы системы управления. Именно поэтому предположение о дефекте ECU следует оставить «на потом». Сначала рассматриваются общие соображения здравого смысла, затем последовательной проверке подлежат функции системы управления. Эти функции четко разделяются на обеспечивающие работу ECU и на функции, исполняемые ECU. Сначала должны проверяться функции обеспечения, затем – функции исполнения. В этом главное отличие последовательной проверки от произвольной: она выполняется по приоритетеу функций. Соответственно, каждый из этих двух видов функций может быть представлен своим списком в порядке убывания значимости для работы системы управления в целом.
Диагностика успешна только тогда, когда указывает на важнейшую из утраченных или нарушенных функций, а не на произвольный набор таковых. Это существенный момент, т.к. потеря одной функции обеспечения может приводить к невозможности работы нескольких функций исполнения. Последние не будут работать, но отнюдь не будут утрачены, их отказ произойдет просто в результате причинно-следственных связей. Именно поэтому такие неисправности принято называть наведенными.
При непоследовательном поиске наведенные неисправности маскируют истинную причину проблемы (весьма характерно для диагностики сканером). Понятно, что попытки бороться с наведенными неисправностями «в лоб» ни к чему не приводят, повторное сканирование ECU дает прежний результат. Ну а ECU «есть предмет темный и исследованию не подлежит», да и заменить его для пробы, как правило, нечем – вот схематичные наброски процесса ошибочной выбраковки ECU.
Итак, универсальный алгоритм поиска неисправности в системе управления таков:
визуальный осмотр, проверка простейших соображений здравого смысла;
сканирование ECU, чтение кодов неисправностей (по возможности);
осмотр ECU или проверка путем замены (по возможности);
проверка функций обеспечения работы ECU;
проверка функций исполнения ECU.
С чего начать?
Важная роль принадлежит подробному опросу владельца о том, какие внешние проявления неисправности он наблюдал, как возникла или развивалась проблема, какие действия в этой связи уже были предприняты. Если проблема в системе управления двигателем, следует уделить внимание вопросам про сигнализацию (противоугонную систему), т.к электрика дополнительных устройств заведомо менее надежна из-за упрощенных приемов их установки (например, пайка или стандартные соединители в назначаемых точках ветвления и рассечения штатной проводки при подключении дополнительного жгута, как правило, не применяются; причем пайка зачастую не применяется сознательно из-за якобы ее неустойчивости перед вибрацией, что для качественной пайки, конечно, не так).
Кроме того, необходимо точно установить, какой именно а/м перед вами. Устранение сколько-нибудь серьезной неисправности в системе управления предполагает использование электрической схемы последней. Электросхемы сведены в специальные автомобильные компьютерные базы по диагностике и ныне весьма доступны, надо лишь правильно выбрать нужную. Обычно, если задать самую общую информацию по а/м (отметим, что базы по электросхемам не оперируют VIN-номерами), поисковик базы найдет несколько разновидностей модели а/м, и потребуется дополнительная информация, которую может сообщить владелец. Например, название двигателя всегда записано в техпаспорте – буквы перед номером двигателя.
Осмотр и соображения здравого смысла.
Визуальный осмотр играет роль простейшего диагностического средства. Нередко весьма простые неисправности приводят к сложным внешним проявлениям и заставляют считать сложной простую проблему. В процессе осмотра системы управления двигателем предварительно должно проверяться:
наличие топлива в бензобаке;
отсутствие затычки в выхлопной трубе;
затянуты ли клеммы аккумуляторной батареи (АКБ) и их состояние;
отсутствие видимого повреждения электропроводки;
хорошо ли вставлены (должны быть защелкнуты и не перепутаны) разъемы проводки системы управления;
предыдущие чужие действия по преодолению проблемы;
подлинность ключа зажигания – для а/м со штатным иммобилайзером;
Иногда бывает полезно осмотреть место установки ECU. Не так уж редко оно оказывается залито водой, например, после мойки двигателя установкой высокого давления. Вода губительна для ECU негерметичного исполнения. Заметим, что разъемы ECU также бывают как герметичного, так и простого исполнения. Разъем должен быть сухим (допустимо применять в качестве водоотталкивающего средства, например, WD-40).
Чтение кодов неисправностей.
Если для чтения кодов неисправностей применяется сканер или компьютер с адаптером, важно, чтобы их соединение с цифровой шиной ECU было выполнено правильно. Ранние ECU не устанавливают связь с диагностикой, пока не подсоединены обе линии K и L.
Сканирование ECU, либо активация самодиагностики а/м позволят быстро определить несложные проблемы, например, из числа обнаружения неисправных датчиков. Причем для ECU все равно, неисправен сам датчик или его проводка.
Всегда следует помнить, что формирование ECU кодов диагностических сообщений, считываемых сканером, значительно формализовано и подчинено заложенной программе самодиагностики. Последняя выдает наиболее вероятную причину неисправности. Но очевидно, что наиболее вероятная причина будет реализовываться не всякий раз.
Еще хуже, когда наиболее вероятную причину алгоритм самодиагностики игнорирует -- по-видимому, в силу большой веры разработчика в надежность того или иного узла. Так самодиагностика некоторых французских а/м при отсутствии пуска двигателя из-за обрыва цепи датчика положения коленвала не предусматривает тестирование этого датчика. И поэтому даже дилерский прибор DIAG-2000 в целом ряде случаев не находит приобретенный обрыв указанной цепи.
Исполнительные механизмы, например, реле, управляемые ECU, проверяются сканером в режиме принудительного включения нагрузок. Этот режим называется тестом исполнительных механизмов. Здесь опять-таки важно отличать дефект в нагрузке от дефекта в ее проводке.
По-настоящему должна настораживать ситуация, когда наблюдается сканирование множественных кодов неисправностей. При этом весьма велика вероятность того, что часть из них относится к наведенным неисправностям. Такое указание на неисправность ECU, как «нет связи», -- означает, скорее всего, что ECU обесточен или отсутствует какое-нибудь одно его питание или заземление.
Если вы не располагаете сканером или его эквивалентом в виде компьютера с адаптером линий K и L, большую часть проверок можно сделать вручную (см. разделы «Проверка функций…»). Конечно, это будет медленнее, но при последовательном поиске и объем работы может быть невелик.
Осмотр и проверка ECU.
В тех случаях, когда доступ к ECU прост, а сам блок может быть легко вскрыт, следует осмотреть его. Вот что может наблюдаться в неисправном ECU:
обрывы, отслоение токоведущих дорожек, часто с характерными подпалинами;
вспученные или треснувшие электронные компоненты;
прогары печатной платы вплоть до сквозных;
вода;
окислы белого, сине-зеленого или коричневого цвета;
Как уже было сказано, достоверно проверить ECU можно путем замены на заведомо исправный. Очень хорошо, если диагност располагает проверочным ECU. Однако следует считаться с риском вывести этот блок из строя, ведь часто первопричина проблемы – неисправность внешних цепей. Поэтому необходимость иметь проверочные ECU не очевидна, а сам прием следует применять с большой осмотрительностью. На практике гораздо продуктивнее в начальной фазе поиска считать ECU исправным уже только потому, что его осмотр не убеждает в обратном. Бывает невредно просто убедиться, что ECU на месте.
Проверка функций обеспечения.
К функциям обеспечения работы ECU системы управления двигателем относятся:
питание ECU как электронного устройства;
обмен с управляющим блоком иммобилайзера – если имеется штатный иммобилайзер;
запуск и синхронизация ECU от датчиков положения коленвала и/или распредвала;
информация с прочих датчиков.
Проверьте отсутствие сгоревших предохранителей.
Проверьте состояние АКБ. Степень заряженности исправной батареи с достаточной для практики точностью может быть оценена по напряжению U на ее клеммах при помощи формулы (U-11.8)*100% ( пределы применимости -- напряжение АКБ без нагрузки U=12.8…12.2V). Глубокий разряд АКБ со сниженим ее напряжения без нагрузки до уровня менее 10V не допускается, иначе происходит необратимая потеря емкости батареи. В режиме работы стартера напряжение АКБ не должно падать менее 9V, иначе фактическая емкость батареи не соответствует нагрузке.
Проверьте отсутствие сопротивления между минусовой клеммой АКБ и массой кузова; и массой двигателя.
Затруднения в проверке питания обычно происходят тогда, когда ее пытаются провести, не имея схемы включения ECU в проводку. За редким исключением на разъеме жгута ECU (блок на время проведения проверки следует отсоединить) присутствует несколько напряжений +12V при включенном зажигании и несколько точек заземления.
Питания ECU это соединение с «плюсом» АКБ («30») и соединение с замком зажигания («15»). «Дополнительное» питание может поступать с главного реле (Main Relay) . При замерах напряжения на отключенном от ECU соединителе важно задать небольшую токовую нагрузку проверяемой цепи, подключив параллельно щупам измерителя, например, маломощную контрольную лампу.
В том случае, если главное реле должно включаться самим ECU, следует подать потенциал «массы» на контакт разъема жгута ECU, соответствующий концу обмотки указанного реле, и наблюдать появление дополнительного питания. Делать это удобно с помощью джампера – длинного куска провода с миниатюрными зажимами-крокодилами (в одном из которых следует зажать булавку).
Джампер, кроме того, применяют для пробного обхода подозрительного провода путем параллельного включения, а также для удлинения одного из щупов мультиметра, что позволяет держать в освободившейся руке прибор, свободно перемещаясь с ним по точкам проведения измерений.
джампер и его реализация
Должны быть целыми провода соединения ECU с «массой», т.е. заземления («31»). Недостоверно устанавливать их целостность «на слух» прозвонкой мультиметром, т.к. такая проверка не отслеживает сопротивлений порядка десятков Ом, следует обязательно считывать показания с индикатора прибора. Еще лучше пользоваться контрольной лампой, включая ее относительно «30» (неполный накал свечения укажет на неисправность). Дело в том, что целостность провода при микротоках «прозвонки» мультиметром может исчезать при токовой нагрузке близкой к реальной (характерно для внутренних обломов или сильной коррозии проводников). Общее правило: ни при каких условиях на выводах заземления ECU (соединенных с «массой») не должно наблюдаться напряжение более 0.25V.
контрольная лампа, контрольная лампа с источником питания и их реализация в виде щупа.
Пример системы управления, критичной к качеству питания -- Nissan ECCS, особенно у модели Maxima 95 года и выше. Так плохой контакт двигателя с «массой» здесь приводит к тому, что ECU перестает управлять зажиганием по нескольким цилиндрам, и создается иллюзия неисправности соответствующих каналов управления. Эта иллюзия особенно сильна, если двигатель имеет небольшой объем и заводится на двух цилиндрах (Primera). На поверку дело может также оказаться в незачищенной клемме «30» АКБ или в том, что батарея разряжена. Стартуя при пониженном напряжении на двух цилиндрах, двигатель не достигает нормальных оборотов х.х., поэтому генератор не может увеличить напряжение в бортовой сети. В результате ECU продолжает управлять лишь двумя катушками зажигания из четырех, как будто неисправен. Характерно, что если попытаться завести такую машину «с толкача», она заведется нормально. Описанную особенность приходилось наблюдать даже у системы управления 2002 года выпуска.
В скобках заметим, что в Nissan ECCS V-образных двигателей подобная неисправность управления зажиганием объясняется не плохой «массой», а износом стартера, а именно его втулок. Ось якоря приобретает биения, в результате чего щетки неравномерно прижимаются к коллектору якоря. Возникает периодическая наводка, которая попадает в проложенный вблизи стартера провод датчика положения коленвала и "смешивается" с сигналом этого датчика, что и приводит к неправильной работе ECU.
Если а/м оснащен штатным иммобилайзером, запуску двигателя предшествует авторизация ключа зажигания. В процессе ее должен произойти обмен импульсными посылками между ECU двигателя и ECU иммобилайзера (обычно -- по включению зажигания). Об успешности этого обмена судят по секъюрити-индикатору, например, на приборной панели (должен погаснуть). Для транспондерного иммобилайзера наиболее распространенные проблемы это плохой контакт в месте подсоединения кольцевой антенны и изготовление владельцем механического дубликата ключа, не содержащего идентификационной метки. При отсутствии индикатора иммобилайзера обмен можно наблюдать осциллографом на выводе Data Link разъема диагностики (или на выводе K- , либо W-линии ECU -- зависит от межблочных соединений). В первом приближении важно, чтобы хоть какой-то обмен наблюдался, подробнее см. здесь.
Управление впрыском и зажиганием требует запуска ECU как генератора импульсов управления, а также -- синхронизации этой генерации с механикой двигателя. Запуск и синхронизацию обеспечивают сигналы с датчиков положения коленвала и/или распредвала (далее для краткости будем называть их датчиками вращения). Роль датчиков вращения первостепенна. Если ECU не получает от них сигналов с необходимыми амплитудно-фазовыми параметрами, работать как генератор импульсов управления он не сможет.
Амплитуда импульсов указанных датчиков может быть измерена осциллографом, правильность фаз обычно проверяется по меткам установки ремня (цепи) газораспределительного механизма (ГРМ). Датчики вращения индуктивного типа проверяются путем замера их сопротивления (обычно от 0.2 КОм до 0.9 КОм для разных систем управления). Датчики Холла и фотоэлектрические датчики вращения (например, а/м Mitsubishi) удобно проверять осциллографом или индикатором импульсов на микросхеме (см. ниже).
Заметим, что иногда путают два типа датчиков, называя индуктивный датчик датчиком Холла. Это, конечно, не одно и то же: основу индуктивного составляет многовитковая проволочная катушка, тогда как основа датчика Холла – магнитоуправляемая микросхема. Соответственно отличаются явления, используемые в работе этих датчиков. В первом -- электромагнитная индукция (в проводящем контуре, находящемся в переменном магнитном поле, возникает э.д.с., а если контур замкнут – электрический ток). Во втором -- эффект Холла (в проводнике с током – в данном случае в полупроводнике, -- помещенном в магнитное поле, возникает электрическое поле, перпендикулярное направлению и тока, и магнитного поля; эффект сопровождается возникновением разности потенциалов в образце). Датчики на эффекте Холла называются гальваномагнитными датчиками, однако, в практике диагностики это название не прижилось.
Встречаются модифицированные индуктивные датчики, содержащие кроме сердечника и катушки выходную микросхему-формирователь. Микросхема добавлена в датчик с целью образовать сигнал, пригодный для процессора ECU без дополнительной обработки. Таков, например, датчик положения коленвала в системе управления Simos/VW.
Обратите внимание: модифицированные индуктивные датчики часто неправильно изображаются на электросхемах как катушка с третьим экранирующим проводом. На самом деле экранирующий провод 3 это "минус" цепи питания микросхемы датчика, а остальные – "плюс" питания 1 и сигнальный провод 2 (67 вывод ECU Simos). Условное обозначение как у датчика Холла может быть принято, т.к. достаточно для понимания главного отличия: модифицированный индуктивный датчик в отличие от просто индуктивного требует подачи питания и имеет на выходе прямоугольные импульсы, а не синусоиду (строго говоря, сигнал несколько сложнее, но в данном случае это неважно).
Прочие датчики выполняют вторичную роль по сравнению с датчиками вращения, поэтому здесь скажем лишь, что в первом приближении проверить их исправность можно путем отслеживания изменения напряжения на сигнальном проводе вслед за изменением того параметра, который измеряет датчик. Если измеряемая величина меняется, а напряжение на выходе датчика – нет, он неисправен. Многие датчики проверяются путем замера их электрического сопротивления и сравнения с образцовым значением.
Следует помнить, что датчики, содержащие электронные компоненты, могут работать только при поданном на них напряжении питания (подробнее см. ниже).
