Практика диагноста: цена ошибки

Алексей Пахомов, aka IS_18 (г. Ижевск)

Красавец, не правда ли? Стремительный профиль, хищный «клюв», агрессивный прищур фар – все в облике этого автомобиля настраивает на активную езду и говорит об энергичном характере его владельца. И ездить бы в удовольствие, но машина огорчила хозяина после первых же двухсот километров пробега: загорелась лампа «проверь двигатель».

Авто было приобретено в Набережных Челнах и прибыло в Ижевск своим ходом. Вот тут-то и начались проблемы. Обращение в дилерский сервисный центр и осмотр специалистами выявили необходимость замены датчика кислорода, или лямбда-зонда. Во всяком случае, в памяти ЭБУ был сохранен код ошибки Р0133, указывающей на низкую активность этого датчика. Досадно, учитывая, что автомобиль совсем новый. Тем не менее, датчик поменяли и отправили клиента кататься дальше.

Однако совсем скоро выяснилось, что замена была бесполезной… Повторные визиты на станцию, промывка форсунок, замена свечей и еще много чего не приводили к положительному результату: выехав из ворот сервиса, авто вскоре вновь требовало «проверить двигатель», и владелец начал задумываться о его замене или возврате. К тому же появился еще один неприятный эффект: при езде по трассе, стоило нажать посильнее на «газ», как машина теряла мощность и начинала троить.

Успев-таки проехать 56000 км, этот  SsangYong Action с двигателем 2.3л, полным приводом и механической трансмиссией, оказался в моей мастерской. Ну что ж, приступим.

Раз уж горит лампа, воспользуемся сканером. В нашем распоряжении имеется сканер Launch X431, мультимарочный прибор, позволяющий работать со многими марками автомобилей. Авто корейское, сборка российская, двигатель лицензионный, мерседесовский. Сканер связался с ЭБУ системы управления двигателем по одному из протоколов OBD-II. Считанные ошибки: Р0133 (медленный отклик ДК1 на обогащение/обеднение) и Р0303 (обнаружены пропуски воспламенения в цилиндре 3).
Так, уже что-то. Заводим двигатель, смотрим напряжение зонда. Оно меняется не очень весело, как-то плавно, с большим интервалом чередования между богатой и бедной смесью. На этом этапе вывод сделать сложно: можно утверждать лишь то, что дефект есть, а кто виноват – система или зонд – пока неясно. Тем более что зонд на дилерской станции меняли.

Воспользуемся второй подсказкой ЭБУ – насчет пропусков вспышек в третьем цилиндре. Свечи стоят новые, фирмы BOSCH. Однако выворачиваем их и проверяем на стенде, чтоб исключить подвох с этой стороны. Ну что ж, с ними все в порядке, работают хорошо, изоляторы чистые. Высоковольтные провода так же на первый взгляд не вызывают нареканий: видимых повреждений и следов пробоев нет, сопротивление в пределах нормы. Надо сказать, что окончательный вывод о работоспособности системы зажигания можно сделать только после проверки мотортестером, что мы и сделаем.

Подключим мотортестер MotoDoc-II и посмотрим осциллограммы вторичного напряжения. Да уж… Была надежда увидеть там хоть какую-то проблему. Но она не оправдалась: осциллки «красивые», все в норме, пробоев нет, межвитковых замыканий в катушках – тоже. Разве что смутили сильные шумы при горении искры в режиме резкого дросселирования. Замеряем компрессию в цилиндрах – и здесь нет никаких отклонений.

Что же получается? Кроме сигнала зонда, все остальное в порядке? Посмотрим – ка  газоанализ. Хоть и мало шансов разглядеть что-либо после катализатора при работающем зонде, но все-таки смысл попытаться есть. И вот тут-то нам в первый раз повезло.

СО – 0%
СН – 10 – 20 ррm
О2 – 0.8%
СО2 – плавно циклически изменяется от 14% до 14,5%.

Откуда эти «качания» СО2? Если посмотреть на результаты газоанализа, то не совсем все понятно. С одной стороны, количество СО и СН говорит о том, что катализатор исправен. Но вот кислород… Многовато его. При работающем катализаторе процент содержания кислорода не должен превышать 0.1 – 0.2%. Я бы предположил, что в выпускной системе где-то есть маленький свищ, если бы не одно «но»: СО2-то должно быть никак не ниже 15 – 16%. Так что же – катализатор все-таки полноценно не работает? А почему?

Возникает еще одна мысль – а не коррелирует ли сигнал лямбда-зонда с составом выхлопных газов? Вновь подключаем сканер, газоанализатор и запускаем двигатель – так и есть! Цифры на табло «газика» абсолютно точно повторяют период колебания напряжения с датчика кислорода. И к тому же при низком напряжении на датчике ощущается заметная вибрация двигателя, как при очень бедной смеси. Но в чем причина происходящего?

Вспоминаем, что на дилерской станции зонд уже меняли. Причем безрезультатно. Поднимаем машину на подъемнике и исследуем выпускной тракт. Здесь нас ждал неприятный сюрприз. Во-первых, к раме автомобиля прикручена довольно мощная защита из листового железа, так что доступ очень ограничен. Во-вторых, дилерские диагносты меняли (причем неоднократно)  зонд, который установлен… после нейтрализатора! Вот уж кому не мешало бы книжки почитать! А тот зонд, первый, самый ответственный, на который и возникала ошибка, – грязный и ржавый. Доступ к нему очень затруднен. Совершенно очевидно, что он установлен еще на заводе. А мы в своих рассуждениях исходили из того, что именно его бесполезно меняли на дилерской станции.

Вот тут-то и возникла идея посмотреть сканером работу второго зонда совместно с первым. Может быть, это даст еще какую-либо подсказку. И ведь дало! Самую последнюю подсказку, которая решила все. Однако прежде чем рассказать о том, как дефект был найден, я напомню теорию работы каталитического нейтрализатора.

Как известно, он необходим для выполнения норм токсичности. Внутри корпуса катализатора находятся керамические или металлические соты с напылением особого состава. При прохождении через эти соты отработанных газов содержащиеся в них компоненты вступают в реакцию. Схематично ее можно представить так:

NOx – O = N2 + O2
CO + O2 = CO2
CH + O2 = CO2 + H2O

Как видно, оксиды азота превращаются в чистый азот, угарный газ – в углекислый газ, пары бензина и масла – в углекислый газ и воду, то есть в абсолютно безвредные компоненты. Поэтому состав ОГ до и после катализатора выглядит так:

	СО	СH	CO2	О2
До катализатора	0.5 – 0.6%	150 – 200 ppm	13 – 14%	0.5 – 0.6%
После катализатора	0%	0 – 30 ppm	15 – 16%	0.1 – 0.2%

Катализатор обладает способностью накапливать кислород и обладает вследствие этого некоторой степенью инерционности. Другими словами, при смене условий на входе условия на выходе изменятся с отставанием по времени. Еще один важный аспект – катализатор может работать только при условии, что состав смеси попадает в так называемое «окно катализации», то есть смесь должна быть стехиометрической или близкой к стехиометрической. Для соблюдения этого условия в состав системы управления двигателем введен лямбда-зонд, по сигналу которого ЭБУ корректирует качество смеси. На сканере сигнал зонда выглядит как меняющееся в диапазоне 100..900 милливольт напряжение, низкий уровень которого соответствует большому содержанию кислорода в составе ОГ и соответственно, бедной смеси, высокий – низкому содержанию кислорода и богатой смеси.

Наличие катализатора – непременное условие выполнения норм токсичности Евро‑2. Но по нормам Евро‑3 (а именно им отвечал исследуемый двигатель) требуется не только наличие катализатора, но и контроль его работоспособности. А для этого в систему введен еще один зонд, установленный в выпускном тракте после катализатора. Сигнал этого датчика представляет собой опять-таки напряжение, но оно всегда достаточно высокое, на уровне богатой смеси, и очень незначительно меняется в такт с сигналом первого зонда. Почему богатой смеси? Да потому, что датчик регистрирует вообще говоря не смесь, а содержание кислорода в ОГ, а его после катализатора очень мало (см.таблицу). Схематично рассказанное выше отображает следующий рисунок.

Итак, возвращаемся к диагностике. Выведя на экран сканера сигналы первого и второго зондов, с удивлением обнаруживаем, что они практически идентичны! Но такого не может быть! Сигнал первого зонда должен постоянно быстро меняться, второго – находиться примерно на одном уровне. Мелькнула догадка: а что, если… Да, так и есть. Разъемы на датчики абсолютно одинаковые, и при сборке их просто перепутали!

Теперь все стало ясно. Первый зонд, установленный не до, а после катализатора, работал по схеме:

- обедняем смесь,
– выходим из окна катализации, в котором зонд видит богатую смесь,
– катализатор перестал работать,
– зонд наконец-то увидел бедную смесь и ЭБУ начал ее обогащать,
– вошли в окно, зонд  видит богатую смесь, и она начинает обедняться,
– круг замкнулся.

В результате имеем очень медленную и плавную работу первого зонда, что и вызывало ошибку. А второй тупо видит состав ОГ до катализатора. Удивительно, но ошибки «Низкая эффективность катализатора» при этом не возникло. Реальный состав смеси был  бедным… Возможно, это и вызывало пропуски вспышек, так называемый мисфайринг. И трясло двигатель по этой же причине.

Вот и все. Куча потраченных денег, вымотанных нервов и разочарование владельца – результат банальной ошибки сборщика автомобиля.