Сначала диагностика, потом замена

Вы когда-нибудь задумывались, сколько стартеров и генераторов приходится ежегодно менять без необходимости из-за ошибочного диагноза? Никто не знает этого наверняка, но поставщики как новых, так и восстановленных электрических агрегатов сообщают, что более чем в половине случаев при проверке вернувшихся к ним по гарантии деталей «не обнаружено никаких дефектов». К сожалению, многие из этих возвратов происходят по вине тех, кто занимается диагностикой и ремонтом электрооборудования без достаточных для того профессиональных знаний и навыков. В этой статье мы постараемся в меру сил подтянуть уровень компетентности в данном вопросе.

Правильная диагностика, коллеги, не нам вам об этом говорить, – первоочередная задача при приемке транспортного средства на обслуживание или в ремонт, с какими бы симптомами ни обратился его владелец. Если дело касается электрооборудования, значение ее качественного проведения до замены тех или иных деталей усиливается многократно.  

При точном диагностировании машины вы устраните неисправность с первого раза, и вам не придется беспокоиться о повторных обращениях, возвратах или своей репутации. Вы также сэкономите деньги своих клиентов и избавите себя от необходимости снова пытаться устранить ту же проблему, но уже за собственный счет.

Начинаем с аккумулятора

Давайте рассмотрим типичный сценарий, в котором двигатель не запускается при попытке автомобилиста завести свою машину. Первое, что обычно нужно определить, – это является ли разряженный аккумулятор причиной происходящего. Стартер, когда запускает двигатель, потребляет много ампер, и, если аккумулятор разряжен, ему может банально не хватить тока, чтобы преодолеть противодействующие силы и трение внутри двигателя. Однако если агрегат нормально заводится с помощью пускового устройства, вы можете сразу исключить проблему со стартером, переходя к проверке другого узла, способного вызвать такую неполадку, – аккумуляторной батареи.    

Список вопросов, которые сразу должны возникнуть в такой ситуации, направляя диагностическую логику по правильному пути, известен. Аккумулятор сел из-за того, что водитель оставил фары/музыку и проч. включенными? Машина долго стояла без движения? Она используется редко, только для коротких поездок? Достаточно ли ампер выдает система зарядки, чтобы поддерживать аккумулятор полностью заряженным? Из-за повышенного тока при выключении аккумулятора он разряжается быстрее? Аккумулятор неисправен?

Ответить на них не составит особого труда после вдумчивого опроса автовладельца и проведения нескольких простых тестов. Если водитель не оставлял фары или любые другие потребители включенными, а машина ежедневно эксплуатировалась не менее 20 минут, то, скорее всего, проблема заключается в системе зарядки аккумулятора, неисправности батареи или ослабленных или проржавевших контактах АКБ.

На этом этапе следует прибегнуть к визуальному осмотру контактных групп аккумулятора на предмет коррозии, повреждения/ослабления клемм, разъемов и проводки. Уровень зарядки АКБ проверяется мультиметром. При полностью заряженной батарее он должен показать порядка 12,4–12,6 вольт. Если напряжение ниже 12,3 вольт, значит, аккумулятор разряжен и нуждается в подзарядке.

Напряжение зарядки от генератора проверяется на аккумуляторе при работающем на холостом ходу двигателе. Значение, в зависимости от температуры и уровня зарядки аккумулятора, должно находиться в диапазоне от 13,5 до 14,5 вольт на холостом ходу (стандартный легковой автомобиль и подавляющее большинство легкого комтранса). Напряжение ниже 13,5 вольт указывает на проблему с зарядкой. Тут переадресуем читателя в разделы, посвященные генератору. Они будут ниже по тексту.

Если система зарядки выдает нормальное напряжение, батарею надо протестировать под нагрузкой или проверить посредством электронного тестера проводимости, чтобы определить, исправна она или нет. (Примечание: традиционный тест под нагрузкой не даст точных результатов, если аккумулятор предварительно не зарядить. В случае с тестерами проводимости это не так, потому что результаты теста не зависят от уровня заряда аккумулятора.) Средний срок службы аккумулятора составляет в лучшем случае от пяти до семи лет, а в жарком климате может быть всего три года.

Если аккумуляторная батарея неисправна, очевидно, что автомобилю нужна новая АКБ. Заменяемые аккумуляторы всегда должны иметь такой же или более высокий пусковой ток (CCA), как у оригинального аккумулятора, и быть полностью заряженными перед установкой в автомобиль. И не забудьте подключить резервный источник питания перед отсоединением старого аккумулятора на автомобилях, где потеря данных в памяти чревата различными проблемами.

Но что, если аккумулятор в порядке и система зарядки работает исправно? Тогда что? Следующим шагом будет проверка на повышенный ток утечки.

Нормальный и ненормальный ток утечки

Когда ключ зажигания выключен, электрическая нагрузка на аккумулятор не прекращается. Для поддержания «активного» состояния памяти в модуле управления трансмиссией (PCM) и других электронных блоках от аккумулятора всегда что-то подпитывается. Во многих модулях предусмотрены внутренние таймеры. Они либо выключают модуль, переводя его в «спящий режим», либо через определенное время после выключения зажигания активируют «режим ожидания». Деактивируются эти модули поэтапно и с разной скоростью.

Как правило, ток утечки при выключенном зажигании (через час после отключения зажигания) на большинстве свежих современных автомобилей должен составлять менее 50 миллиампер (мА). По мере старения транспортного средства он может достигать 200–300 мА – это некритичный показатель. Но когда ток утечки превышает его, пора бить в набат и приступать к поиску источника/ов таких серьезных утечек.

Ток утечки при выключенном зажигании можно измерить с помощью все того же мультиметра. Лучше использовать прибор с зажимом, потому что в этом случае не нужно отсоединять кабель батареи. Отключение питания на многих автомобилях последних моделей без предварительного подключения резервного аккумулятора для сохранения памяти блоков управления, повторимся, может привести к дополнительным проблемам.

Любое отключение питания, даже на долю секунды, часто является причиной того, что PCM и другие модули забывают сохраненные значения и ключевые настройки. Для их восстановления придется потратить много сил и времени, выполнить сброс или повторную калибровку определенных систем. Вряд ли стоит усложнять себе жизнь, забыв об этой важной информации.

При измерении тока, потребляемого при выключении зажигания, имейте в виду, что случайное открытие дверей, в том числе и багажного отделения, или включение каких-либо потребителей может привести к пробуждению соответствующих модулей и увеличить значение тока, потребляемого при выключении зажигания.

Если ток утечки выше нормы, проблема может быть в лампочке или модуле, которые продолжают работать, или в реле, которое не выключается. Чтобы найти неисправность, обычно один за другим вынимают предохранители, пока показания тока не придут в норму.

Цепь стартера

Теперь предположим, что аккумулятор в порядке, система зарядки тоже исправна и нет аномальных утечек тока в аккумуляторе. Но двигатель не заводится, когда вы пытаетесь его запустить, – при поворачивании ключа в положение «старт» (или нажатии на кнопку «старт») ничего не происходит. Это говорит о том, что в цепи стартера возникла проблема.

Возможно, напряжение не поступает на реле стартера, соленоид стартера или двигатель стартера. Причиной может быть неисправный замок зажигания, разомкнутый предохранительный выключатель парковки/нейтрали (если автомобиль оснащен автоматической коробкой передач) или педали сцепления (если автомобиль оснащен механической коробкой передач).

Первым делом проверьте реле стартера. Если оно не получает напряжения от аккумулятора при повороте ключа для запуска (или нажатии кнопки запуска), неисправность находится до реле. С помощью вольтметра или контрольной лампы можно определить, где пропадает напряжение. Есть ли напряжение на замке зажигания или кнопке запуска? Поступает ли напряжение от замка зажигания или кнопки запуска при запуске двигателя? Есть ли напряжение на предохранительных выключателях? Переключатель пропускает напряжение, когда должен? Если с компонентами все в порядке, но напряжение на реле отсутствует, неисправность может находиться в проводке или в ослабленном или проржавевшем разъеме цепи.

Если питание поступает на реле, но ничего не происходит, вы можете продиагностировать реле с помощью омметра (сверьтесь со значениями проверки и схемами подключения клемм, предоставленными производителем автомобиля) или просто поменять реле местами и посмотреть, решит ли это проблему.

Если проблема не в реле, следующим шагом будет проверка цепи между реле и соленоидом стартера или самим стартером (в зависимости от того, как подключена система). Ослабленные или проржавевшие соединения могут препятствовать прохождению тока к стартеру. Использование вольтметра для проверки падения напряжения поможет найти плохие соединения.

Тест на падение напряжения
Проверка падения напряжения – единственный эффективный способ выявить чрезмерное сопротивление в цепях с высокой силой тока. Как правило, падение напряжения на соединении с высоким током должно составлять не более 0,5 вольт, а на соединении со слабым током – не более 0,1 вольт. В идеале падение напряжения должно отсутствовать.

Чтобы выполнить проверку падения напряжения, цепь должна быть включена и по ней должен проходить ток. Затем с помощью цифрового вольтметра (DVM) измерьте падение напряжения на каждом соединении в цепи под напряжением. Напряжение всегда проходит по пути наименьшего сопротивления, поэтому, если в проверяемом соединении слишком большое сопротивление, часть напряжения пройдет через вольтметр и отобразится на нем.

Если соединение хорошее (чистое и плотное, без сопротивления), то падение напряжения окажется незначительным или будет полностью отсутствовать (от нуля до менее 0,1 вольт). Но если падение напряжения составляет более нескольких десятых долей вольта, это указывает на наличие сопротивления и необходимость очистить и сильнее затянуть соединение.

Удивительно, как часто на плохие соединения не обращают внимания, потому что «кажется», что все в порядке. Но визуальная картина часто бывает обманчивой, и единственный способ точно узнать, насколько хороша коммутация в электрической цепи, – это измерить падение напряжения на каждом из ее соединений. Это относится к соединениям аккумулятора и заземляющего кабеля, соединениям стартера, соленоида и реле, а также соединениям жгута проводов.

Проверки стартера

Если ток поступает на стартер, но он не проворачивается или проворачивается слишком медленно (большинству двигателей для запуска требуется как минимум 250 оборотов в минуту или больше), скорее всего, проблема в неисправном стартере.

Потребляемый стартером ток можно проверить на автомобиле или на стенде для проверки стартеров, сравнив с нормативными значениями в спецификации автопроизводителя. Исправный агрегат, в зависимости от размера или мощности, обычно потребляет от 60 до 150 ампер. Некоторым моделям стартеров с так называемым «высоким крутящим моментом» требуется больше тока, поэтому всегда сверяйтесь с техническими характеристиками производителей. Ведь, когда стартер тянет на себя слишком много тока, он может забирать столько энергии у АКБ, что система зажигания не сработает: двигатель проворачивается, но не запускается, потому что нет искры (или искра слишком слабая).

Если стартер свободно вращается (до нескольких тысяч оборотов в минуту) и сила тока соответствует регламентированным заводом-изготовителем техническим характеристикам, он должен быть способен запустить двигатель. Единственное, что ему не позволит это сделать, – механические проблемы с приводным механизмом, ведущей шестерней или поврежденными зубьями.

Если стартер не вращается свободно или потребляет необычно большое или малое количество тока, значит, он вышел из строя и нуждается в ремонте или замене.

Необычайно высокое потребление тока и низкая скорость вращения обычно указывают на короткое замыкание в компонентах стартера (возможно, из-за перегрева при чрезмерном вращении) или слишком сильное трение внутри самого стартера (из-за загрязнения, износа или заедания подшипников или втулок, погнутого вала или контакта между якорем и обмотками возбуждения). Магниты в стартерах с постоянными магнитами иногда ломаются или отделяются от корпуса и задевают якорь.

Стартер, который не вращается и потребляет большой ток, может иметь короткое замыкание в клемме или обмотках возбуждения, а также заблокированный якорь.

Отсутствие вращения и нулевой ток потребления указывают на обрыв цепи возбуждения, обрыв обмоток якоря, неисправность щеток или неисправность соленоида.

Низкая скорость холостого хода в сочетании с низким потреблением тока указывает на высокое внутреннее сопротивление (неплотные соединения, изношенные щетки, обрыв катушек возбуждения или обмоток якоря).

Отсутствие зарядки

В ситуации, когда система зарядки не вырабатывает достаточно тока для поддержания зарядки аккумулятора, неисправность может быть связана с генератором, регулятором напряжения (или схемой управления в модуле управления трансмиссией в зависимости от способа регулирования напряжения) или плохим соединением проводов.

Если при проверке напряжения зарядки аккумулятора на холостом ходу двигателя вы не видите хотя бы 13,5 вольт, проверьте соединения проводов на генераторе – не только визуально или пошевелив провода или разъемы, но и продиагностировав наличие чрезмерного сопротивления с помощью теста на падение напряжения. Многие так называемые проблемы с генератором оказываются не более чем плохим соединением на генераторе или неисправной проводкой.

Выходная мощность генератора тестируется на автомобиле или на стенде. Обычно генератор выдает 90% или более от номинальной мощности при 2500 об/мин. График зарядки зависит от конкретного применения, но если выходная мощность меньше регламентированной, генератор придется заменить.

Вот еще одна проверка, которую проводят немногие специалисты, но с ее помощью можно легко обнаружить неисправные диоды в генераторе. Переключите вольтметр на переменный ток и снова проверьте напряжение. Если все диоды работают, то на аккумуляторе не должно быть напряжения переменного тока. Если напряжение есть, значит, один или несколько диодов пробиты и генератор нужно заменить. Пробитые или закороченные диоды часто вызывают видимые колебания выходного напряжения системы зарядки. Это может привести к тому, что фары будут то включаться, то выключаться, а индикаторы – мигать.

Тот факт, что генератор вырабатывает напряжение, не означает, что он вырабатывает достаточно тока для удовлетворения электрических потребностей автомобиля и подзарядки аккумулятора. Генератор, рассчитанный на 120 ампер при 2000 оборотах в минуту, но выдающий только 40 или 50 ампер, является слабым генератором, который необходимо заменить.

Транспортные средства, которые проводят много времени на холостом ходу с большой электрической нагрузкой (фары, обогреватель, кондиционер, мощная стереосистема, сиденья с массажем и сложными электрорегулировками и т.д.), могут сильно перегружать генератор и приводить к его преждевременному выходу из строя. Для таких случаев рекомендуется установить генератор с высокой выходной мощностью. Замена штатного генератора на генератор, способный вырабатывать больше ампер, может снизить нагрузку на систему зарядки и вероятность повторного выхода генератора из строя.

К распространенным проблемам генератора относятся износ щеток и контактных колец, короткое замыкание или обрыв в обмотках статора или якоря, обрыв или расплавление электрических соединений, а также выход из строя диодов в выпрямительном блоке («диодный мост»). Диоды могут выйти из строя из-за перегрева или перегрузки по току. Диоды в задней части генератора преобразуют переменный ток (AC) в постоянный (DC). Если диод закоротит, часть переменного тока может просочиться в электрическую систему, вызывая пульсацию напряжения. В то же время закоротивший диод может пропускать ток в обратном направлении через генератор, из-за чего аккумулятор разряжается, когда двигатель не работает. Когда выходные данные генератора отображаются на цифровом запоминающем осциллографе, форма сигнала должна выглядеть как последовательность ровных пиков. Отсутствие пиков указывает на неисправность диодов и снижение выходной мощности.

Электроника управления в генераторах с внутренним регулированием также подвержена перегрузкам по напряжению и перегреву. Если транзисторы, управляющие зарядным напряжением генератора, выйдут из строя, устройство перестанет работать и аккумулятор разрядится.

Если генератор неисправен, убедитесь, что заменяемый генератор (новый или восстановленный) имеет такую же или более высокую силу тока, как и оригинальный. Если в комплекте с генератором идет шкив (в некоторых случаях его нет), убедитесь, что он соответствует оригинальному (тот же диаметр, ширина и тип ремня). В некоторых случаях, повторимся, можно порекомендовать заменить генератор на более мощный, если штатный генератор не может вырабатывать достаточно энергии для питания мощной аудиосистемы, внедорожных фонарей или других электроприборов.