Пропуски воспламенения/зажигания. Теория возникновения и диагностика

Статистика показывает, что в большинстве случаев проблемы в системе зажигания вызваны неисправностями свечей зажигания, высоковольтных проводов и модулей зажигания. Неисправности этих компонентов СУД приводят к тому, что в один или несколько цилиндров не подается высокое напряжение, воспламенения топливовоздушной смеси не происходит. На такте выпуска несгоревшее топливо выводится из цилиндра. На карбюраторных автомобилях или на автомобилях с системой управления без нейтрализатора подобные неисправности системы зажигания проявляются в увеличении расхода топлива, ухудшении эксплуатационных качеств автомобиля, качества выхлопа и холостого хода, а проверка состава отработавших газов обнаружит необычно высокий уровень углеводородов.

Более серьезные последствия возникают на автомобилях с нейтрализаторами. Несгоревшее в цилиндре топливо дожигается в нейтрализаторе, повышая его температуру до критических величин. Повышенные температуры “убивают” нейтрализатор, он перестает эффективно очищать отработавшие газы.
Также высокие температуры могут привести к спеканию керамических сот внутри нейтрализатора, то есть в выпускной системе появляется пробка, которая препятствует прохождению отработавших газов, нарушается смесеобразование в цилиндрах, что сразу сказывается на работе двигателя. Именно для защиты нейтрализатора от повреждения в арсенале бортовой диагностики систем управления двигателем имеется специальная функция распознавания пропусков воспламенения. В ее задачи входит поиск проблем в системе зажигания и при угрозе повреждения нейтрализатора отключение топливоподачи в тех цилиндрах, где наблюдаются проблемы с воспламенением топливовоздушной смеси. В этом случае топливоподача отключается до конца текущей поездки, что дает возможность водителю безопасно добраться до CTO или гаража для выполнения ремонтных работ. Если перезапустить двигатель, то топливоподача в ранее отключенных цилиндрах восстанавливается, а диагностика возобновляет процесс поиска неисправности. О наличии пропусков воспламенения, способных повредить нейтрализатор, водитель предупреждается не просто включением диагностической лампы, а ее миганием, в памяти ошибок контроллера фиксируются коды неисправностей Р0300, Р0301, Р0302, Р0303, Р0304.
В системах управления двигателем с датчиком фаз бортовая диагностика отключает цилиндры индивидуально, в системах без датчика фаз отключаются пары цилиндров (1-4, 2-3), даже если неисправен только один из них.
Кроме того, согласно действующему европейскому законодательству бортовая диагностика автомобиля в комплектации “Евро-3” должна распознавать пропуски воспламенения, которые могут привести к превышению допустимого уровня вредных выбросов в атмосферу.

Принцип работы диагностики пропусков воспламенения

В исправном двигателе в движении поршня от цикла к циклу можно выделить два характерных момента:
— при движении к ВМТ поршень замедляется (часть энергии тратится на сжатие топливовоздушной смеси);
— при движении к НМТ поршень ускоряется давлением отработавших газов.

Несмотря на то что мгновенная скорость вращения коленвала в течение одного оборота непостоянна, мы говорим, что двигатель работает равномерно. Среднее значение скорости вращения коленвала за полуоборот (от одного рабочего хода до другого) на стационарном режиме остается постоянным.
Если в текущем такте рабочего хода сгорания топливовоздушной смеси не происходит, от BMT к НМТ поршень движется с замедлением, среднее значение скорости вращения коленвала за полуоборот получается меньше, чем в предыдущем такте рабочего хода. Мы говорим, что двигатель работает неравномерно.

Распознавание пропусков воспламенения, реализованное в большинстве систем управления двигателем, основано на определении неравномерности вращения коленвала. По сигналу датчика положения коленвала контроллер рассчитывает ускорение, которое получает поршень за один такт рабочего хода двигателя. Если рассчитанное ускорение положительное, значит, воспламенение топливовоздушной смеси произошло, отрицательное ускорение классифицируется контроллером как пропуск воспламенения. Следует отметить, что для выявления пропуска воспламенения в расчет берется не только знак ускорения, но и его абсолютное значение, что позволяет снизить вероятность ложного диагноза.
Вышеописанный метод позволяет эффективно распознавать пропуски воспламенения в одном или двух неработающих цилиндрах двигателя.

Для защиты от ложного срабатывания диагностики пропусков воспламенения на автомобилях ВАЗ в комплектации “Евро-3” устанавливается датчик неровной дороги.

Неисправности вызывающие срабатывание диагностики пропусков воспламенения

Как было сказано выше, распознавание пропусков воспламенения происходит по неравномерности вращения коленчатого вала. Это косвенный метод измерения, он регистрирует сам факт наличия повышенной неравномерности, а также определяет неисправный цилиндр, но не указывает на причину (то есть на неисправный компонент системы управления двигателем). Наличие кодов Р0300 — Р0304 в памяти ошибок контроллера требует проведения тщательной диагностики всей системы управления, а также самого двигателя.

Ниже приведены наиболее распространенные неисправности, приводящие к срабатыванию диагностики пропусков воспламенения:

Модуль зажигания. Обрыв или межвитковое замыкание в одной из катушек приводит к тому, что высокое напряжение не подается на один или на пару цилиндров (1-4 или 2-3). Работоспособность модуля зажигания проверяется с помощью высоковольтного разрядника.

Свечи зажигания. Неправильный искровой промежуток, влага, токопроводящие дорожки, трещины, нагар на изоляторе, негерметичность свечи вызывают проблемы с воспламенением топливовоздушной смеси. Для контроля свечей существуют специальные стенды, но наиболее эффективный метод проверки — замена на новые.

Высоковольтные провода. Наиболее распространенными неисправностями являются обрыв провода (диапазон сопротивление в кОм индивидуален для разных проводов, проверяется омметром) или повреждение изоляции.

Форсунки. Залипание форсунки в открытом или закрытом состоянии приводит к невоспламенению топливовоздушной смеси. В первом случае от избыточного количества топлива намокают свечи зажигания. Для оценки работоспособности необходимо выполнить баланс форсунок. Еще один вариант неисправности форсунок — межвитковое замыкание в обмотке.

Датчик положения дроссельной заслонки. Причиной срабатывания диагностики пропусков воспламенения может стать датчик положения дроссельной заслонки с истертым резистивным слоем. Резкое изменение характеристики датчика при незначительных перемещениях педали газа приводит к резкой смене режимов двигателя, что будет вызывать повышенную неравномерность работы двигателя. Характеристику ДПДЗ можно проверить с помощью диагностического прибора, плавно нажимая на педаль газа и отслеживая по прибору изменения сигнала датчика.

Переобедненная топливовоздушная смесь. При переобеднении топливовоздушной смеси (a>1,20) возникают проблемы с ее воспламенением даже при исправной системе зажигания. Переобеднение может быть вызвано:
— негерметичностью впускной системы
— неисправностью в системе топливоподачи
— низким уровнем топлива в баке
— неисправностью датчика массового расхода воздуха
— неисправностью датчика кислорода
— неисправностью клапана EGR

Механические неисправности двигателя. Любая механическая неисправность двигателя, приводящая к нарушению газообмена в камере сгорания или препятствующая равномерному вращению коленвала, может стать причиной срабатывания диагностики пропусков воспламенения. Устранение подобных неисправностей является наиболее трудоемким, так как требует разборки двигателя. Во многих случаях (но не всегда) о наличии механических неисправностей можно судить по изменению компрессии от цилиндра к цилиндру.

Демпфер с зубчатым венцом. При магнитном взаимодействии датчика положения коленвала с зубчатым венцом демпфера формируется сигнал, по которому контроллер рассчитывает текущее положение поршня, частоту вращения коленвала, а также ускорение. Сильные биения зубчатого венца, большая угловая погрешность нарезки зубьев венца (например, если демпфер изготавливался в кустарных условиях), а также поврежденная резиновая демпфирующая прослойка могут приводить к ошибочным расчетам ускорения и, как следствие, к ложному распознаванию пропусков воспламенения.

Охлаждающая жидкость. Попадание охлаждающей жидкости в цилиндры будет приводить к нарушению смесеобразования, а значит, к невоспламенению топливовоздушной смеси.

Как видно из вышеперечисленного, причин срабатывания диагностики пропусков воспламенения может быть много, другое дело, что одни неисправности встречаются часто, другие крайне редко. Хочется лишь заострить внимание на одном моменте. Если перед вами стоит задача поиска причин появления кодов Р0300 — Р0304, то первое, что необходимо проверить, как работает двигатель в момент регистрации кодов. Другими словами, троит двигатель (например, при перегазовках) или работает равномерно. От этого зависит направление поиска. Кривой демпфер, переобедненная смесь (очень часто), подклинивание водяной помпы не приводят к отклонениям в работе двигателя, которые можно определить на слух. С другой стороны, отказ свечей зажигания, модуля зажигания, высоковольтных проводов, форсунок, пониженная компрессия в цилиндре заметно сказываются на работе двигателя.