Канд. техн. наук, доцент В. А. Зенченко,
инженер-диагност, АО «ГПТП «Гранит» М. В. Григорьев
В последние годы на мировом рынке конструкция современных легковых автомобилей претерпела существенные изменения, в том числе в связи с внедрением бортовых компьютерных систем управления механизмами, агрегатами и системами. Это обеспечило существенное улучшение топливной экономичности, экологических показателей, управляемости и безопасности движения, но в тоже время привело к существенному удорожанию самого автомобиля и сложности его обслуживания. Анализ насыщения автомобильного рынка Российской Федерации легковым подвижным составом показывает, что при незначительном темпе роста общего парка автомобилей (рис. 1),
в том числе производимого отечественными автозаводами (рис. 2),
в последние годы имеет место увеличение и стремительный рост доли легковых автомобилей, оборудованных электронными системами управления двигателем (ЭСУД) [2, 5, 9]. Согласно прогноза МАДИ к 2008÷ 2010 г.г. парк легковых автомобилей в Р.Ф. увеличится до 35÷40 млн. ед.
При этом необходимо учитывать, что доля автомобилей импортного производства, которые в подавляющем большинстве оборудованы ЭСУД в настоящее время уже значительна и по данным [3, 9] превышает, например, 20% от общего количества подвижного состава, эксплуатируемого в таких крупных городах как Москва и Санкт-Петербург (рис. 3).
Анализ распределения отечественных легковых автомобилей по г. Москве, доля которых превысило в 2000 году 10% легковых автомобилей зарегистрированных в Р.Ф. показывает, что доминирует подвижной состав производства АО «АвтоВАЗ» и ОАО «ГАЗ» (см. рис. 4) [3, 9].
При этом, в настоящее время более 30% автомобилей указанных производителей уже оборудованы инжекторными системами впрыска и доля их в дальнейшем будет возрастать [1].
Несмотря на интенсивное поступление на российский рынок легковых автомобилей импортного производства, в ближайшее время все же будут доминировать отечественные автомобили оснащенные электронными системами управления. Причем доля таких автомобилей ежегодно возрастает, что прослеживается на примере производства автомобилей в АО «АвтоВАЗ», отраженном на круговых диаграммах (рис. 5), полученных расчетным путем с использованием информации, представленной в [4, 5, 6].
В 2003 году такие автопроизводители как АО
«АвтоВАЗ» и
ОАО «ГАЗ» практически полностью перешли на выпуск легковых автомобилей
с ЭСУД.
В таблице 1 представлены основные типы ЭСУД, используемые на автомобилях отечественного производства и их краткая характеристика.
Несмотря на стремительное внедрение новых электронных технологий в различные системы автомобиля, постоянную их замену на более «умные» и совершенные (по быстродействию и спектру возможностей), остается серьезная проблема с последующим их обслуживанием и обеспечением высокого уровня эксплуатационной надежности. При этом опыт эксплуатации и обслуживания легковых автомобилей, оснащенных ЭСУД, указывает на настороженность владельцев автомобилей к таким системам. В тоже время с точки зрения эксплуатации, системы впрыска гораздо надёжнее карбюраторов, требующих постоянной чистки и регулировки. Одновременно такие автомобили имеют преимущества по ходовым качествам, пусковым свойствам двигателя в зимнее время, экономическим и экологическим показателям. Между тем к автомобилям, оснащенным ЭСУД, предъявляются более жесткие требования по качеству бензина, влияющему на работоспособность катализатора и датчика кислорода. Кроме того, для обеспечения исправной работы системы в течение всего срока службы все датчики и исполнительные элементы должны быть изготовлены с высокой точностью, с применением драгоценных металлов, что влечет за собой повышение цены на автомобили.
Таблица 1
Краткая характеристика
применяемых ЭСУД
на автомобилях российского производства семейства ВАЗ и ГАЗ
Ц — центральный впрыск; О — одновременный впрыск;
ПП — попарно-параллельный впрыск; Ф — фазированный впрыск.
В целом системы впрыска устроены логичнее и проще карбюраторов, но уровень их технического исполнения таков, что найти неисправность без специального диагностического оборудования довольно сложно.
С насыщением конструкций современных автомобилей компьютерными и электронными системами управления, в том числе двигателем, разработанные раннее подходы к их обслуживанию требуют нового осмысления, специального мышления персонала, работающего с автомобилями и средствами диагностики, а также ускоренного обновления диагностического оборудования в соответствии с совершенствованием компьютерных систем автомобилей.
В настоящее время приборы для диагностирования современных легковых автомобилей можно разбить на четыре группы:
1 группа — сканеры простейшей конструкции;
2 группа — универсальные сканеры;
3 группа — дилерские сканеры (мотортестеры);
4 группа — имитаторы, тестеры.
К первой группе приборов относятся сканеры кодов неисправностей начального уровня. Эти приборы способны только считывать коды неисправностей и в некоторых случаях, аналогично маршрутным компьютерам, информировать о состоянии зарядного напряжения АКБ, среднем расходе топлива, температуры воздуха «за бортом» и другие маловажные параметры при диагностике ЭСУД. Такие приборы не способны выдавать информацию в графическом виде и, как правило, ориентированы на определенную модель автомобиля.
Вторая группа диагностических приборов включает в себя универсальные сканеры способные производить диагностику нескольких марок автомобилей. Количество потенциально диагностируемых электронных систем управления может доходить до 30 и выше, при этом существует возможность получать расшифровку кодов неисправностей, контролировать выходные данные с датчиков и исполнительных механизмов в реальном времени, а также просматривать их по группам или каждый в отдельности в графическом виде на экранном дисплее монитора или портативного сканера. Такие сканеры как правило ориентированы на определенный сектор автомобильного рынка, например, на европейские, азиатские, японские, американские (а также возможны вариации), но при этом ухудшаются диагностические возможности приборов.
К третьей группе принадлежат сканеры-мотортестеры, так называемые дилерские приборы. Эти приборы были одобрены и рекомендованы к использованию на дилерских станциях технического обслуживания. Соответственно, они способны производить расширенную по количеству контролируемых систем и углубленную по набору просматриваемых параметров диагностическую информацию, с возможностью одновременного диагностирования системы зажигания. Дополнительными достоинствами дилерских приборов являются быстродействие обновления потока данных при диагностировании и обширная встроенная база данных эталонных параметров элементов, но единственный недостаток — это высокая стоимость. Естественно, что такие сканеры имеют узкую специализацию по маркам автомобилей.
Четвертая группа — приборы имитаторы датчиков и исполнительных механизмов, а также различные специализированные тестеры, осциллографы, пробники с разной нагрузочной способностью и другие электронные приспособления, без которых при углубленной диагностике обойтись сложно. В большинстве случаев все эти приборы универсальны и применимы ко всем маркам автомобилей.
Разработчики современного диагностического оборудования закладывают в приборы способность выдавать информацию на нескольких языках и быть универсальными для контроля технического состояния автомобилей различных моделей. Для этих целей используются специальные сменные картриджи, а диагностические приборы последнего поколения пополняют свою базу данных, используя современную компьютерную технику, в том числе компьютерные сети INTERNET.
При быстром развитии компьютерных технологий диагностическое оборудование, в том числе так называемые «сканеры», не успевая изнашиваться физически, устаревают морально. Опыт 1996-2003 годов показывает, что на станциях технического обслуживания автомобилей с электронными системами впрыска, диагностическое оборудование имеет высокую первоначальную стоимость, а устаревает через 1,5 — 2 года.
В последние годы ведутся работы по созданию и совершенствованию диагностических приборов для контроля работоспособности систем управления работой двигателя легковых автомобилей отечественного производства. Российские исследователи НПП «НТС» разработали и выпустили в Самаре современный многофункциональный и универсальный диагностический прибор «ДСТ-2М» (рис. 6) и картриджи к нему,
а также его последующие модернизации «ДСТ-6Т», «ДСТ-8» (рис. 7)
и «ДСТ-10» для всех устанавливаемых на автомобилях в Тольятти и Нижнем Новгороде электронных блоков управления работой двигателя. Нельзя не отметить тот факт, что и множество других производителей электронной техники отреагировали на создавшийся дефицит в области портативных диагностических сканеров и представили на рынке товаров большой спектр своих разработок.
Отечественное диагностическое оборудование является достаточно современным и эффективным, выявляя отказы и неисправности, позволяет корректировать режимы работы электронного блока управления под различные условия эксплуатации автомобиля.
Дополнительно к адаптеру, созданного на базе «ДСТ-2М», разработано программное обеспечение, позволяющее проводить диагностические работы с использованием персонального компьютера в программной среде «Windows». Это позволяет контролировать работу датчиков и исполнительных механизмов в графическом виде. В настоящее время широко используется программа Мотор-Тестер «МТ-2» и «МТ-4» для персонального компьютера, которая позволяет проверять высоковольтную часть управления двигателя, а также работать в режиме осциллографа.
Все выше представленные диагностические приборы способны контролировать всю гамму электронных блоков управления существующих в данный момент на автомобилях семейства ВАЗ и ГАЗ.
Насыщение Российского автомобильного рынка легковым подвижным составом, оснащенным ЭСУД, эксплуатация которого осуществляется не только в регионах с развитой автосервисной инфраструктурой, предопределяет необходимость поддержания высоких потребительских свойств автотранспортных средств (АТС) в условиях индивидуальной эксплуатации как на гарантийном, так и послегарантийном периодах. При этом особое внимание, наряду с такими свойствами как топливная экономичность, скоростные свойства, токсичность отработавших газов, внутренние и внешние шумы и т. п., должно уделяться обоснованному уровню эксплуатационной надежности АТС, в качестве которой выступают безотказность, эксплуатационная технологичность, временные и материальные затраты на поддержание заданного уровня работоспособности автомобилей.
Известно, что поддержание автомобилей индивидуальных владельцев в технически исправном состоянии обеспечивается путем своевременного проведения ТО и ремонта. Основополагающим документом, определявшим техническую политику, регулировавшим взаимоотношения между автосервисными предприятиями и владельцами легковых автомобилей, являлось «Положение о техническом обслуживании и ремонте автотранспортных средств, принадлежащих гражданам (легковые и грузовые автомобили, автобусы, минитрактора)».
В настоящее время Федеральным Законом Р.Ф. «О техническом регулировании» (№ 184-ФЗ) от 27 декабря 2002 г. функции «Положения …», по сути, упразднены. Поэтому в настоящее время периодичности обслуживания не задаются директивно, но могут персонифицировано формироваться для конкретных автотранспортных средств.
Практика реальной эксплуатации легковых автомобилей с
ЭСУД указывает на определенные сложности в поддержании заданного уровня их
работоспособности, который должен обеспечиваться соблюдением выполнения
требований нормативно-технической документации, оговаривающей периодичность и
последовательность выполнения операций технического обслуживания автомобилей и
их систем. В крупных городах, где достаточно
хорошо развита сеть автосервисного обслуживания как официальными дилерами, так
и частными автосервисными предприятиями, оснащенными необходимым электронным
диагностическим оборудованием и квалифицированным техническим персоналом, этот
вопрос стоит не так остро как на периферии, с неразвитой автосервисной
инфраструктурой, где по объективным причинам (отсутствие необходимого
оборудования и
квалифицированного персонала) не уделяется должного внимания соблюдению
заданных заводом изготовителем режимов обслуживания ЭСУД.
Структура системы ТО, отраженная в сервисных книжках, указывает на необходимость проведения ТО с определенной постоянной периодичностью. Например, для автомобилей семейства ВАЗ (2110, 2111, 2112) такой периодичностью является 15 тыс. км в год, что соразмерно со среднегодовым пробегом в РФ и полугодовым пробегом в Московском регионе.
Каждый вид ТО на определенном пробеге содержит от 40% до 75% перечня для предыдущего ТО [7, 8].
В перечнях операций содержаться традиционные для технического обслуживания виды работ, большая часть которых одинакова для всех ступеней ТО, до 30% чередуются через одно обслуживание.
Работы по обслуживанию ЭСУД являются специфическими и содержат в основном лишь рекомендации по принудительной замене отдельных элементов на определенном пробеге (свечи, фильтры и т.д.).
Рекомендации по трудоемкости работ (услуг) по ТО и ремонту, издаваемые автозаводами, служат основанием лишь при нормировании стоимости выполнения сервисных услуг по ступеням ТО согласно указаниям сервисной книжки.
Основными недостатками системы ТО и ремонта легковых автомобилей является некомплектность технической документации или ее недоступность для индивидуальных владельцев АТС, недостаточно полная отработка имеющейся нормативно-технической документации по режимам обслуживания ЭСУД, в основу которой заложены профилактические стратегии ТО и ремонта [7, 8]. Так, например, предварительно проведенный анализ номенклатуры профилактических работ показывает, что по ЭСУД Bosch M1.5.4 автомобилей семейства ВАЗ-2110 из общего количества элементов ЭСУД, принимаемого за 100%, визуальному и приборному контролю технического состояния с использованием современных диагностических средств может быть подвергнуто соответственно 17% и 83% по топливной системе (ТС), 25% и 100% по системе зажигания (СЗ), 17% и 83% по системе впрыска (СВ) (рис. 8). При этом согласно требованиям инструкции по эксплуатации (сервисной книжке), только 17% элементов в топливной системе подвергается визуальному и приборному контролю и 17% заменяются в обязательном порядке на пробеге 30 тыс. км. В свою очередь по СЗ и СВ вообще не производится визуальный контроль, приборному контролю подвергаются 50% и 83% элементов, но подлежат обязательной замене 25% и 8% элементов соответственно на очередном техническом обслуживании при пробеге 30 тыс. км.
Рис. 8.
Сравнительное процентное распределение элементов
ЭСУД Bosch M1.5.4
подлежащих различным видам контроля
технического состояния:
ΣЭ — количество элементов в подсистеме
потенциально поддающихся контролю;
В.К. — полнота визуального контроля;
П.К. — полнота приборного контроля;
З.Э. — замена элемента
Аналогичная ситуация имеет место и для ЭСУД Микас 5.4.
При обслуживании ТС, согласно действующим нормативно-техническим документам,
17% элементов подвергается визуальному и приборному контролю, а 33% —
обязательной замене при проведении ТО на пробеге 40 тыс. км и 80 тыс. км (рис.
9). По СЗ и СВ визуальному контролю подлежит 25% и 0% соответственно, при
обязательной замене 25% элементов по СЗ и 9%
по СВ. В тоже время потенциальные возможности современных диагностических
средств позволяют осуществлять приборный контроль технического состояния по 83%
элементов для ТС, 91% для СВ и до 100% для СЗ. При этом доля визуального
контроля технического состояния снижается до 9% для СВ и 17% по элементам ТС.
Рис. 9. Сравнительное процентное распределение элементов
ЭСУД Микас 5.4 подлежащих различным видам контроля
технического состояния:
ΣЭ — количество элементов в подсистеме
потенциально поддающихся контролю;
В.К. — полнота визуального контроля;
П.К. — полнота приборного контроля;
З.Э. — замена элемента
На рис. 8 и 9 стрелками отмечен возможный перенос доли элементов из области приборного контроля технического состояния в область визуального контроля с соответствующим процентным перераспределением (отраженным в скобках).
Одновременно следует отметить, что принудительное выполнение замен отдельных элементов на задаваемых, согласно сервисным книжкам, пробегах не всегда имеет достаточного обоснования, поскольку, как показали предварительно проведенные исследования, реальные наработки до отказов и неисправностей по совокупности элементов отличаются от рекомендаций нормативно-технической документации, установленной заводом изготовителем и могут иметь меньшие значения.
Вышеизложенная оценка состояния НТД по обслуживанию элементов ЭСУД предопределяет необходимость уточнения и коррекции нормативов их профилактики. С этой целью требуется проведение специальных исследований и получение вышеотмеченной нормативной базы, направленной на обеспечение снижения рекламационных ремонтов на гарантийном периоде эксплуатации автомобилей, укрепление имиджа марок автозаводов, использование нормативов независимыми автосервисными предприятиями в целях планирования и эффективного использования производственных мощностей и ресурсов, повышения уровня надежности автомобилей, оснащенных электронными системами управления.
Литература
- Автомобильный рынок России. Вчера, сегодня, завтра. – Тольятти: «Семь верст», 2003. – 128 с.
- Выпуск автомобилей по странам СНГ с 1993г. по 1998г. // «Автомобильная промышленность». 1998. – № 4. – с. 3.
- Котерев А. Сколько автомобилей ездит по Москве? // «Авто-Ревю». – 2000. – № 22. – с. 13.
- Лагутин И. Старые берем! // «За рулем». 1999. № 7. – с. 160-162.
- Моржаретто И. Весна. Время подрастать…. // «За рулем». 2003. № 4. – с. 146-147.
- Пресс релизы интернет сайта ОАО «АвтоВАЗ», www.vaz.ru.
- Сервисная книжка ВАЗ 2110, 2111, 2112 и их модификации. ОАО «АВТОВАЗ». – Тольятти. 2003. – 22 с.
- Сервисная книжка. Автомобили Волга. Издание одиннадцатое. ОАО «ГАЗ». – Нижний Новгород: ООО «Печать НН», 2003. – 32 с.
- Структура легкового автопрома России // «Авто-Ревю». 2002. № 21. – с. 15.
Ссылка на статью: Зенченко, В.А. Электронные системы управления двигателем / В.А. Зенченко, М.В. Григорьев // Автотранспортное предприятие. – М.: НПП «Транснавигация », 2004. – № 7. – С. 36-41.