В полуавтоматическом варианте управления воздушной заслонкой используется нагревательный элемент в специальном пластмассовом корпусе (на него при включенном зажигании или при вращении двигателя все время подается +12 B) и биметаллическая спиральная пружина. Все это находится в том же пластмассовом корпусе диаметром около 5 см, который закреплен фланцем на трех болтиках в верхней части карбюратора, где-то около оси воздушной заслонки. Если чуть приотдать три болтика, то пластмассовый корпус можно вращать. На ободке корпуса есть риска, несколько рисок имеется также и на корпусе карбюратора. Обычно риска на пластмассовом корпусе пружины совпадает с центральной толстой риской на карбюраторе, что соответствует климатическим условиям Японии.
Холодная биметаллическая пружина находится в растянутом состоянии и стремится закрыть воздушную заслонку. По мере прогрева двигателя нагревается и пружина (быстрее нагреться ей помогает нагревательный элемент, расположенный рядом) и, скручиваясь, освобождает воздушную заслонку, давая ей возможность открыться под действием собственной слабенькой пружины. Особенностью конструкции является то, что при повороте воздушной заслонки через систему рычагов поворачивается специальный зубчатый сектор с зубцами разной величины. В торец одного из зубьев этого сектора упирается рычаг от дроссельной заслонки. Чем больше закрыта воздушная заслонка, тем больше открыта дроссельная, а чем больше приоткроется дроссельная заслонка, тем больше будет величина прогревных оборотов. Вся беда этой системы состоит в том, что слабенькие пружинки воздушной заслонки и зубчатого сектора не могут пересилить мощную возвратную пружину дроссельной заслонки, чтобы установить какую-то величину прогревных оборотов. Для установки прогревных оборотов нужно кратковременно надавить на педаль газа. При этом вы отведете упорный рычаг дроссельной заслонки от зубчатого сектора и дадите биметаллической пружине возможность выставить воздушную заслонку и связанный с ней зубчатый сектор в нужное положение, которое определяется температурой спиральной пружины. После того как вы отпустите педаль газа, дроссельная заслонка закроется, но не до конца, а лишь до того положения, при котором ее упорный рычаг упрется в какой-нибудь зуб зубчатого сектора. Таким образом, для приведения всего механизма в положение запуска холодного двигателя надо кратковременным нажатием на педаль газа «взвести» его. Поэтому вся система и называется иногда полуавтоматической.
Упорный рычаг дроссельной заслонки связан с ее осью через регулировочный винт, которым можно изменять величину прогревных оборотов. При закручивании винта величина прогревных оборотов увеличивается. При откручивании, наоборот, – уменьшается. На большинстве карбюраторов добраться до этого винта плоской отверткой можно только при полностью нажатой педали газа. Двигатель при этой регулировке, естественно, следует заглушить.
Как уже было сказано, по мере прогрева двигателя биметаллическая пружина скручивается, и воздушная заслонка постепенно открывается. Но зубчатый сектор, зажатый упорным рычагом под воздействием довольно мощной возвратной пружины дроссельной заслонки, не проворачивается. Двигатель по-прежнему имеет высокие прогревные обороты. Если в это время вы ненадолго нажмете на педаль газа, то упорный рычаг дроссельной заслонки на столь же короткое время отойдет от зубчатого сектора, зубчатый сектор чуть провернется и установится в соответствии с температурой биметаллической спиральной пружины или, что в принципе одно и то же, в соответствии с углом закрытия воздушной заслонки. Величина прогревных оборотов при этом снизится. При полностью открытой воздушной заслонке зубчатый сектор проворачивается настолько, что упорный рычаг дроссельной заслонки до него уже не достает, и дроссельная заслонка устанавливается в положение минимальной частоты вращения двигателя, работающего на холостом ходу.
Во многих карбюраторах для сброса прогревных оборотов есть специальный серводвигатель. Он может быть электрическим – тогда он состоит из нагревательного элемента и капсулы с поршнем. Капсула начинает греться от своего нагревателя сразу после запуска двигателя. При этом из нее выдвигается поршень, который через систему рычагов проворачивает зубчатый сектор, выдергивая его из-под упорного рычага дроссельной заслонки. Такая конструкция применяется на многих карбюраторных машинах фирмы «Nissan». Но этот серводвигатель может быть и вакуумным («Toyota» и др.), тогда диафрагма серводвигателя втягивается при поступлении вакуума и так же с силой выдергивает своим штоком зубчатый сектор из-под упорного рычага дроссельной заслонки. Вакуумные серводвигатели могут быть двухуровневыми (с двумя диафрагмами) и одноуровневыми (с одной диафрагмой). При срабатывании первой диафрагмы двойного серводвигателя его шток лишь частично проворачивает зубчатый сектор, снижая прогревные обороты. Когда же отрабатывает вторая диафрагма, ход первой увеличивается, и зубчатый сектор полностью выдергивается из-под упорного рычага. Обороты двигателя снижаются почти до холостого хода. В иностранной литературе вакуумные серводвигатели принудительного сброса прогревных оборотов называют серводвигателями FICO – fast idle cam opener. Все устройство полуавтоматического управления воздушной заслонкой обычно называется автоматическим управлением воздушной заслонкой электрического типа или электрической прогревалкой.
Теперь, когда вы в общих чертах знаете, как устроено управление воздушными заслонками в японских двигателях, можно приступать к поиску «пропавших» прогревных оборотов.
Воздушный фильтр у вас уже снят (у микроавтобусов, чтобы обеспечить доступ к карбюратору, достаточно снять только часть воздуховода), и можно приступать к ремонту. Но начинать работу можно только при остывшем двигателе. Это значит, что летом автомобиль должен простоять с открытым капотом как минимум два, а зимой один час. За это время автоматическая система управления достаточно остынет для того, чтобы при последующем запуске двигателя прикрыть воздушную заслонку и приоткрыть дроссельную. Причем водяная прогревалка сделает это сама, а для срабатывания электрической, как уже говорилось, надо топнуть по педали газа.
Убедитесь в том, что воздушная заслонка закрыта или почти закрыта. Она может не закрыться из-за банального заклинивания ее оси, что чаще всего и происходит у карбюраторов с электрическими прогревалками. У водяной прогревалки могут возникнуть проблемы в приводе, хотя и довольно редко. Кроме заклинивания оси воздушной заслонки, в электрических прогревалках может возникнуть еще ряд неисправностей, например, сломается спиральная биметаллическая пружина, слетит какая-нибудь тяга, закиснет один из рычагов в ее приводе и т. д.
После того как вы убедитесь, что воздушная заслонка закрыта, надо разобраться с приводом на зубчатый сектор. Ось, на которой закреплен зубчатый сектор, может находиться на средней части карбюратора (так устроены карбюраторы у всех автомобилей «Toyota») или же внутри корпуса электрической прогревалки (на маленьких двигателях фирмы «Nissan»). Надо убедиться, что при открывании-закрывании воздушной заслонки зубчатый сектор проворачивается. Для этого нужно, слегка нажав на педаль газа, чуть приоткрыть дроссельную заслонку. Если выжать педаль до конца, то специальный рычаг на оси дроссельной заслонки принудительно приоткроет воздушную заслонку, т. е. лишит ее возможности полностью закрыться. Это сделано специально во избежание переобогащения топливной смеси, когда нетерпеливые водители, запустив холодный двигатель, сразу же начинают движение. Если же педаль газа отпустить, упорный рычаг дроссельной заслонки упирается в один из зубьев зубчатого сектора.
В наиболее «навороченных» карбюраторах этого не происходит. Дело в том, что при заглушенном двигателе вакуум во впускном коллекторе отсутствует, и специальный управляемый демпфер, который в «навороченном» карбюраторе всегда есть, удерживает дроссельную заслонку в чуть приоткрытом состоянии. Это сделано для лучшего запуска двигателя. Сразу же после его запуска вакуум из впускного коллектора втянет диафрагму управляемого демпфера, и дроссельная заслонка тут же прикроется до уровня холостого хода или до уровня прогревных оборотов, который определяется тем, в какой из зубьев зубчатого сектора упирается рычаг дроссельной заслонки.
Во всех карбюраторах упорный рычаг от оси дроссельной заслонки связан с ней через регулировочный винт, независимо от того, во что этот рычаг упирается, – в зубчатый сектор (в карбюраторах с электрической прогревалкой) или в профилированный кулачок (в карбюраторах с водяной прогревалкой). Закручивая регулировочный винт, можно увеличивать величину прогревных оборотов, откручивая – уменьшить. В карбюраторах с электрической прогревалкой доступ к регулировочному винту, как уже отмечалось, облегчается, если полностью нажать на педаль газа, т. е. полностью открыть дроссельную заслонку. Двигатель при этой операции, конечно, нужно заглушить.
Итак, если у карбюраторного двигателя нет прогревных оборотов, нужно проверить, полностью ли закрывается воздушная заслонка на холодном двигателе и проворачивается ли при этом зубчатый сектор. При необходимости поверните регулировочный винт на нужную величину. Следует заметить, что если сразу после запуска холодного двигателя у него установятся обороты, например, около 1500 об/мин, то через несколько минут, когда двигатель немного прогреется и вращаться ему станет легче, количество оборотов увеличится. Если в это время топнуть по педали газа, упорный рычаг дроссельной заслонки кратковременно отодвинется от зубчатого сектора, который получит возможность повернуться в соответствии с уже приоткрытой воздушной заслонкой. Если «прогревалка» водяная, этого не произойдет, поскольку, как уже отмечалось, усилия пружин всего механизма управления воздушной заслонкой в этом случае значительно превышают силу возвратной пружины дроссельной заслонки, и обороты по мере прогрева двигателя будут снижаться сами. Кстати, у этого замечательного решения, как уже упоминалось, есть существенный недостаток. При неисправном термостате обороты двигателя до уровня холостого хода не снизятся никогда, поскольку водяная прогревалка будет «думать», что двигатель все еще холодный.
Теперь о прогревных оборотах двигателей с впрыском. Как известно, у бензиновых двигателей с впрыском топлива обороты двигателя зависят от количества всасываемого в него воздуха. Чем больше приоткрыта дроссельная заслонка, тем больше воздуха попадает в двигатель. Блок управления тут же «обсчитывает» этот воздух и под него подает необходимое количество бензина (это довольно примитивная версия работы двигателей с впрыском топлива, но она работает). Поэтому устройства для повышения оборотов двигателя – это просто «дырки» во впускном коллекторе, которые перекрываются тем или иным механизмом. На старых модификациях для перекрывания этих «дырок» применяются водяная или электрическая прогревалки, на новых – электрический серводвигатель. В водяной прогревалке «дырку» перекрывает поршень, выталкиваемый из капсулы, заполненной полимерным веществом, которое при нагреве очень сильно расширяется. При снижении объема всасываемого во впускной коллектор воздуха обороты двигателя снижаются. При охлаждении двигателя специальная пружина задвигает поршень обратно в капсулу, сечение «дырки» увеличивается, соответственно увеличивается объем всасываемого во впускной коллектор воздуха, и обороты двигателя увеличиваются. Как уже было отмечено выше, эта капсула находится в специальном корпусе возле блока дроссельных заслонок, и через нее циркулирует охлаждающая жидкость двигателя. Обычная неисправность этой системы – нет циркуляции охлаждающей жидкости. В результате капсула не нагревается, поршень не выталкивается, «дырка» остается открытой при горячем двигателе. Блок управления по датчику температуры «видит», что двигатель горячий, по датчику положения дроссельной заслонки определяет, что включен режим холостого хода, и урезает топливо. А воздух-то поступает в избытке… Вот тогда двигатель и начинает «лаять», т. е. у него начинают плавать обороты (примерно от 1000 об/мин до 2000 об/мин). Чаще всего восстановить циркуляцию можно, добавив при заглушенном двигателе охлаждающую жидкость в систему охлаждения, потому что причиной отсутствия циркуляции является снижение уровня охлаждающей жидкости. Реже встречаются такие неисправности, как засорение трубок, подводящих тосол к капсуле; слабая производительность водяного насоса системы охлаждения; заклинивание поршня из-за большого количества отложений (накипи) во всей системе охлаждения.
Схема питания блока управления двигателем (блока EFI, компьютера), используемая фирмой «Toyota».
Питание к блоку управления поступает сразу через несколько выводов. Отсутствие напряжения хотя бы на одном из них вызывает проблемы в работе блока.
Электрический механизм обеспечения прогревных оборотов представляет собой небольшой корпус, в который входят 2 трубки диаметром около 2 см. Одна из них берет воздух из воздуховода между воздушным фильтром и дроссельной заслонкой, по второй воздух подается во впускной коллектор. Внутри корпуса есть расположенный на оси плоский сектор, который, поворачиваясь, может перекрывать поток воздуха. Эту ось, поскольку она легко вынимается, часто называют штифтом. Специальная пружина все время стремится повернуть сектор, чтобы полностью открыть подачу воздуха через весь механизм, обеспечив тем самым повышенные обороты двигателя. Но на плоский сектор действует еще и биметаллическая пластина, которая в холодном состоянии не препятствует действию пружины. Двигатель начинает работать на прогревных оборотах, определяемых площадью отверстия в прогревном устройстве. Биметаллическая пружина нагревается за счет тепла самого двигателя, поскольку весь механизм находится на его поверхности, а, кроме того, внутри корпуса прогревного устройства есть нагревательная спираль, на которую во время работы двигателя подается напряжение +12 В. Нагреваясь, биметаллическая пружина поворачивает плоский сектор, и тот постепенно перекрывает отверстие для поступления добавочного воздуха.
У двигателя устанавливаются обороты холостого хода.
Наиболее часто встречающаяся неисправность – перекашивание и заклинивание плоского сектора. В зависимости от того, в каком положении заклинит этот сектор, через весь корпус прогревного устройства будет подаваться то или иное количество воздуха, что определит величину оборотов двигателя. Еще одна довольно часто встречающаяся неисправность заключается в том, что на нагревательный элемент, например из-за окисления контактов в разъеме, не подается питание. Прогревные обороты двигателя в этом случае, естественно, снижаются очень медленно, так как прогревалка нагревается только за счет тепла от двигателя.
Прогревное устройство.
Это устройство крепится непосредственно к впускному коллектору. Основные неисправности: окисление контактов и выпадение штифта. Во втором случае воздушный канал, который должен перекрываться сектором, постоянно открыт, что приводит к повышению у двигателя оборотов ХХ.
Как уже говорилось, в прогретом двигателе через весь механизм воздух не подается. В этом легко убедиться, пережав при работающем двигателе любой из резиновых воздушных шлангов механизма обеспечения прогревных оборотов. Если после сжатия шланга обороты двигателя снизятся, значит, плоский сектор не до конца перекрывает отверстие, а этого не должно быть. На корпусе прогревного устройства есть регулировочный винт, весь покрытый краской и законтренный маленькой гаечкой. С его помощью в какой-то мере можно отрегулировать величину прогревных оборотов, но делать это мы рекомендуем, только сняв устройство. Тогда через отверстие тонкой отверткой можно придержать сектор, иначе при ослаблении винта он может перекоситься и штифт, играющий роль оси, может выпасть. Кроме того, не следует забывать, что существуют прогревалки, у которых нет второго воздушного шланга. В этом случае все прогревное устройство крепится непосредственно на впускной коллектор и воздух подается внутрь без всяких шлангов прямо через отверстие в корпусе. Такая конструкция часто используется в двигателях фирмы «Nissan».