Лабораторная работа №3. ПРОВЕРКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СИСТЕМ ЗАЖИГАНИЯ

Лабораторная работа №3. ПРОВЕРКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СИСТЕМ ЗАЖИГАНИЯ

Цель: Изучить существующие системы зажигания и методику проверки их технического состояния

Оборудование: автомобиль с системой впрыска MonoJetronic, мотор- тестер, мультимедийная установка.

Теоретические сведения.

Современные автомобильные системы зажигания

Диагностирование СУД с использованием мотор-тестеров.

Возможности применения мотортестеров для диагностирования СУД рассмотрим на

примере некоего абстрактного прибора в котором реализованы основные режимы:

1. Анализатор систем зажигания.

2. Осцилоскоп.

3. Мультиметр.

Рассмотрим эти режимы подробнее.

В результате работы анализатора системы зажигания могут быть получены (в

зависимости от возможностей прибора и конструктивных особенностей системы

зажигания):

-

-

-

-

осциллограмма напряжения первичной и вторичной цепи системы зажигания;

гистограммы пробивных напряжений и времени горения искры;

цифровые значения пробивных напряжений и времени горения искры;

информация об угле замкнутого состояния контактов и угле опережения

зажигания.

Особое значение имеет правильный анализ результатов проверки системы зажигания.

Рассмотрим основные формы полученных сигналов и их анализ.

На рисунке 4.2.1 приведены осциллограммы первичной и вторичной цепи системы

зажигания.

Рис. 4.2.1. Осциллограммы первичной и вторичной цепи системы зажигания.

Анализ осциллограмм.

Анализ осциллограмм первичной и вторичной цепи системы зажигания включает в себя

оценку взаимного влияния цепей.

118

Осциллограммы имеют отдельные участки, которые отображают определенные

взаимодействия, имеющие место в системе зажигания.

Осциллограммы имеют три основных участка.

Участки помечены на осциллограммах:

-

-

-

участок горения (Firing Section);

участок затухания, переходной участок (Intermediate Section)

участок подготовки, накапливания энергии (Dwell Section)

Участки также пронумерованы (от 1 до 9) чтобы идентифицировать их

местоположение на осциллограмме для последующего описания действия системы

зажигания.

Описание осциллограмм системы зажигания.

На рисунке 4.11 графически показаны все участки работы системы зажигания как

первичной, так и вторичной цепи.

Осциллограммы начинаются участком воспламенения (4), проходят все стадии

действия системы зажигания, и заканчиваются с началом следующего участка

воспламенения (4).

Однако фактический цикл воспламенения для цилиндра должен рассматриваться от

момента подачи питания на катушку зажигания

Промежуточный участок – A.

В точке 9 на осциллограмме тока в первичной цепи нет. Ток не будет течь, пока

модуль зажигания не получит сигнал от поворота коленчатого вала.

Участки В и С.

От точки 1 до точки 4, модуль зажигания подаёт напряжение на первичную обмотку

катушки зажигания, через которую начинает протекать ток. Этот ток создаёт магнитное

поле, пересекающее первичную и вторичную обмотки катушки. В точке 4, модуль

выключает ток в ответ на сигнал от генератора.

Физические свойства катушки определяют её сопротивление внезапным изменениям

тока, так что требуется некоторое время для того, чтобы ток достиг своего максимального

уровня. Это обозначено колебаниями после точки 2 на осциллограмме. В начальной

стадии, магнитное поле в катушке зажигания начинает расти. В результате этого роста,

напряжение с противоположной полярностью и небольшой энергией вырабатывается во

вторичной обмотке. Поскольку, ток в первичной обмотке подходит к своему

максимальному значению, рост магнитного поля замедляется. Это может быть замечено

постепенным ослаблением колебаний (B). Первичный ток катушки достигает своего

максимального уровеня, называемого " насыщенность катушки " (C).

Некоторые

системы

зажигания

могут

включать

функцию

ограничения

максимального тока.

Электронное

Ограничение

Тока

Используется,

Чтобы

Предотвратить

Чрезмерное текущее напряжение в транзисторе переключения в модуле зажигания.

Промежуточный участок – F

На промежуточном участке (F), остаток от энергии катушки воспламенения

рассеяна. После того, как искра погаcла,

от точки 3 до точки 5 идут постепенно

уменьшающиеся колебания в форме волны (8). Это - результат неиспользованного тока,

текущего сначала в одном направлении, а затем в другом, из-за индуктивно-емкостного

эффекта катушки и вторичных компонентов.

Рис. 4.2.3

123

Рис 4.2.4 Пример осциллограммы вторичного напряжения системы зажигания QM HEI.

Период накопления энергии.

Первичный сигнал (Точка1), должен быть в

И том же месте для всех

цилиндров. Если это не так, то проверьте колесо сигнального механизма, вал

распределителя, и модуль управления системы зажигания.

Длина периода накопления энергии (УЗСК) должен быть постоянным, различия не

должны превысить 3 °. Однако, на системах, которые используют электронное

управление, периода накопления энергии (УЗСК) может измениться больше или меньше

чем 3 °.

Всегда обращайтесь к спецификациям изготовителя транспортного средства.

Чрезмерно большой период накопления энергии (УЗСК), может быть вызван износом

вала распределителя, кулачка прерывателя, контактов прерывателя.

При увеличении частоты вращения коленчатого вала, период накопления энергии

(УЗСК) может увеличиваться, оставаться постоянным, или уменьшаться, в зависимости от

проекта системы зажигания. Если период накопления энергии (УЗСК) не отвечает

должным образом на увеличение частоты вращения коленчатого вала, то это указывает на

неисправность управляющего модуля системы зажигания.

Рис 4.2.5 Первичный сигнал - слишком рано.

124

Рис 4.2.6 Первичный сигнал - слишком поздно.

ПРИМЕРЫ НЕПРАВИЛЬНЫХ ФОРМ ОСЦИЛЛОГРАММ.

Колебания вправо от точки 2 должны уменьшиться до полного затухания.

Рис 4.2.7 НАРУШЕН КОНТАКТ ЗАЗЕМЛЕНИЯ КАТУШКИ.

Рис 4.2.8 Дефектная катушка или разрушены контакты прерывателя.

125

Рис 4.2.9 Ложный сигнал сигнального механизма в первичной цепи системы

зажигания.

Рис 4.2.10 Сильное биение осциллограммы - грязные или подгоревшие контакты

прерывателя, износ кулачка прерывателя, или неправильная регулировка зазора контактов

прерывателя. Слишком малый зазор является причиной вибрации контактов при высоких

скоростях вращения коленчатого вала, чрезмерно большой зазор вызывает сильный удар

контактов при замыкании.

126

Рис 4.2.11 Повышенное сопротивление в контактах прерывателя. Контакты имеют

чрезмерное сопротивление, вызванное подгоранием. При хорошем контакте - первое

отклонение на осциллограмме самое большое и сопровождается затухающими. Если есть

высокое сопротивление контактов, первое отклонение может быть меньше второго, после

которого колебания уменьшаются постепенно.

Участок горения.

Уровень пикового напряжения (Точка 5) должен обычно быть от 4 до 18 kV при

постоянной скорости вращения коленчатого вала. На электронных системах, различие

между самым высоким и самым низким пиковым напряжением должно быть меньше чем

50 % от самого высокого напряжения. На системах с механическим прерывателем,

пиковое напряжение не должно изменяться более чем 3-4 kV.

Напряжение горения не должно превышать 40 % доступного напряжения катушки.

На электронных системах зажигания, катушка зажигания считается исправной, если

при скорости вращения коленчатого вала 1500 об/мин она может генерировать

напряжение минимум 5 kV и поддерживать горение искры минимум 0.85 миллисекунды.

128

На системах зажигания с механическим прерывателем, испытания катушки проводят

отсоединяя от любой свечи (кроме 1-го цилиндра) высоковольтный провод.

Держите провод далеко от корпуса двигателя, и проверьте пиковое напряжение.

Минимум 20 kV рассматривается адекватным для большинства систем.

Линия искры, или продолжительность горения искры (от точки 5 до точки 7), должны

быть равными по длине для всех цилиндров.

Общие руководящие принципы для оценки линий искры:

-

-

-

0.8 миллисекунды или меньше - слишком коротка;

от 1.0 до 2.0 миллисекунды типичная;

Рис 4.2.19 Указывает на высокое сопротивление свечного колпачка ( наклон вниз линия

Рис 4.2.20 Указывает на высокое сопротивление вторичной цепи

(линия горения искры слишком

Высоко)

Рис 4.2.21 Указывает на чрезмерное сопротивление вторичной цепи (высоко линия

горения искры). Это может быть слишком большой зазор в контактах свечи, бедная

топливная смесь, или подсос воздуха в цилиндр. Если явление присутствует на всех

цилиндрах, то это может быть высокое сопротивления свечных колпачков или проводов.

132

Рис 4.2.22 Указывает, что искра включает внутреннее сопротивление.

(вверх направленная линия горения искры)

Рис 4.2.23 Указывает, что топливная смесь богатая

(линия горения искры ниже и более длинна чем нормальная)

Рис 4.2.24 Указывает на внутреннее сопротивление (вверх наклонённая линия горения

искры) Это может быть вызвано слишком большим зазором между электродами свечей.

Если это присутствует на всех цилиндрах, причина может быть в чрезмерно бедной смеси.

133

Рис 4.2.25 Указывает на гаснущую, а затем перестартовую искру. Это может случаться,

если загрязнены контакты свечи, слишком низкая компрессия, воздушно/топливная

смесь слишком бедная и т.д.

Рис 4.2.26 Указывает на неисправность крышки распределителя зажигания.

134

Рис 4.2.27 Указывает загрязненные контакты свечи зажигания, или слишком малый зазор

между ними.

Рис 4.2.28 Указывает на измененную полярность катушки. Это могло быть вызвано

неправильным подключением или неправильны изготовлением катушки.

Промежуточный участок.

Когда искра гаснет (Точка 7), это проявляется как пик в форме волны, сопровождаемой

острым снижением и рядом колебаний, которые уменьшаются в горизонтальную линию.

Должно быть минимум три - пять колебаний. Слишком малое количество колебаний

указывают на внутреннюю проблему катушки (катушка или конденсатор прерывателя).

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ: Крайслер EIS (электронная система воспламенения)

ненормальность катушки не может быть определена, исследуя форму волны, потому

что включение питания катушки начинается немедленно в конце линии горения искры.

135

Некоторые типичные неисправности, которые могут быть обнаружены на промежуточном

участке осциллограммы вторичного напряжения:

Рис 4.2.29 Частично замкнутые витки катушки или неисправный конденсатор.

Рис 4.2.30 Разомкнута цепь питания первичной обмотки катушки

(обратите внимание, что нет никаких колебаний при включении)

136

Рис 4.2.31 Неустойчивое напряжение во вторичной обмотке катушки, пониженное

KV Гистограммы.

Рис 4.2.28 Гистограмма системы зажигания для двигателя с 10 цилиндрами или меньше.

143

Рис 4.2.29 Гистограммы «истинной» искры для двигателя с Dl-системами зажигания.

KV Барграф.

Информация режима «kVБарграф», объединенная с информацией о форме

осциллограммы,

может

использоваться, чтобы подтвердить надлежащую работу

вторичной цепи зажигания и идентифицировать проблемы вторичной цепи зажигания.

Рис 4.2.30 kV- барграф двигатель с распределителем зажигания.

144

.

Рис 4.2.31 Пример анализа максимального и минимального пикового напряжения. Неисправностей

нет.

ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО: GM HEI - система с внешней катушкой и

карбюратором.

ПРОБЛЕМА: Высокое сопротивление обмотки катушки, высокое

минимальное и максимальное значение на всех цилиндрах и на всех

режимах.

Рис 4.2.32 Пример проблемы, вызванной высоким сопротивлением обмотки катушки.

145

Рис 4.2.33

ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО: Форд с электронной системой зажигания

и карбюратором.

ПРОБЛЕМЫ: Цилиндр № 3 – Высокое сопротивление свечного провода,

или большой зазор на контактах свечи. На это указывает высокое

минимальное и максимальное значение напряжения на всех режимах.

Цилиндр № 4 – Малый зазор на электродах свечи. На это указывает отсутствие изменений

в значениях максимального и минимального напряжения на всех режимах.

Цилиндр № 2- Слишком большой зазор в контактах свечи. На это указывает высокое

значение максимального напряжения на всех режимах.

Пример трех дефектных компонентов.

Рис 4.2.34

ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО: Крайслер V-8 с электронной системой зажигания и

карбюратором.

ПРОБЛЕМЫ: Углеродистый след в крышке распределителя между контактами 4

и 8 цилиндров. На это указывает пониженное максимальное напряжения для

цилиндров №4 и №8.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ: в режиме бар-граф будет отмечено очень небольшое

снижение ОБОРОТОВ В МИНУТУ для цилиндров 4 и 8.

146

Пример одного дефектного компонента, влияющего на два цилиндра.

Рис 4.2.35

ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО: Mazda с электронной системой

зажигания и впрыском топлива.

ПРОБЛЕМЫ:

Цилиндр №4 - Загрязненные контакты свечи. На это указывает

низкое минимальное и максимальное значение напряжения на всех

режимах.

Цилиндр №2 - Высокое сопротивление свечного провода и зазора в

контактах свечи. На это указывает высокое значение минимального и

максимального напряжения на всех режимах работы.

Пример двух дефектных компонентов.

Рис 4.2.36

ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО: GM 2.5L с DIS.

ПРОБЛЕМА: Цилиндр №3 – Короткое замыкание свечного провода на массу.

На это указывает отсутствие изменения минимального и максимального

значения напряжения под нагрузкой.

Пример проблемы, вызванной коротким замыканием свечного провода.

147

Рис 4.2.37

ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО: GM 3.8L с впрыском топлива.

ПРОБЛЕМА: Цилиндр №5 - Высокое сопротивление в зазоре контактов свечи. На это

указывает высокое минимальное и максимальное значение напряжения на всех режимах.

Обратите внимание, что значения также высоки для истинной искры на цилиндре №2 -

парном цилиндре цилиндру №5.

Пример проблемы, вызванной высоким сопротивлением зазора контактов свечи.

Рис 4.2.38

ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО: Форд 4.0L с EDIS и впрыском топлива.

ПРОБЛЕМА: Цилиндр №2 - Высокое сопротивление в зазоре контактов свечи. На это

указывает высокое минимальное и максимальное значение напряжения на всех режимах.

Пример проблемы, вызванной высоким сопротивлением зазора контактов свечи.

148

Рис 4.2.39

ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО: FORD 2.3L с DP-DIS и ручной трансмиссией.

ПРОБЛЕМА: Цилиндр RC3 (правый №3) - Высокое сопротивление свечного провода или

высокое сопротивление в зазоре контактов свечи.

На это указывает высокое значение минимального и максимального напряжения для

истинной и холостой искры.

ПРИМЕЧАНИЕ: левые и правые стороны проверены отдельно.

Пример проблемы, вызванной высоким сопротивлением зазора контактов свечи,

Или свечного провода.

Экран BURN TIME BAR GRAPH (рис. 4-60) показывает графическую и числовую

информацию о времени горения искры. Время горения искры - отрезок времени

поддержания дуги между электродами свечи.

Рис. 4.2.40. TIME BAR GRAPH.

Информация о времени горения искры может использоваться, для того, чтобы

определить техническое состояние компонентов вторичной цепи зажигания. Если время

горения искры одного цилиндра намного короче или длиннее чем у других, то имеется

неисправность на этом цилиндре.

149

Например, загрязненные контакты свечи определяют более низкое напряжение

горения и более продолжительное

время горения. Это состояние может

точно

определяться, при применении режимов «бар-граф» или «гистограмма».

Примеры бар-граф времени горения искры, указывающих на проблемы.

Рис 4.2.42 Время горения искры на всех цилиндрах слишком короткое.

Рис 4.2.43 Время горения искры на всех цилиндрах слишком длинное.

151

Рис 4.2.44 Смежные цилиндры (5,7) имеют слишком большое время горения искры.

Как видно из приведённых выше примеров анализ системы зажигания даёт большое

количество информации, поэтому следует стремиться получить её используя мотортестер

во всех доступных режимах.

Следующим режимом, присущим всем мотортестерам является режим осцилоскопа.

Осциллоскоп широко применяет для диагностики автомобиля потому, что он

создает

колебания

сигнала

напряжения

на

линейной

осциллограмме

относительно прошедшего времени. Осциллоскоп получает сигнал на достаточно

высокой скорости, чтобы распознать изменение в уровне напряжения за короткий

промежуток времени в несколько микросекунд, записывает и показывает

предыдущие колебания напряжения.

152

Измерение напряжения форсунки

Осциллоскопом (Рис 4-64)

Рис 4.2.45

Горизонтальная ось является осью времени, а вертикальная ось – осью напряжения,

которая пропорциональна измеренному уровню напряжения.

Осциллоскоп позволяет легко определить уровень напряжения на осциллограмме

благодаря детальной сетке на дисплее. Он дает точные данные, так как имеет

программное обеспечение, разработанное с минимальным уровнем ошибок.

Можно менять шкалу осциллограммы, регулируя разрешение по времени и напряжению.

Например, представим, что одна клеточка сетки показывает 20V и 20mS (1/50 sec) по

текущим настройкам разрешения по времени и напряжению. Если настройку разрешения

по времени и напряжению изменить на 10V и 10mS (1/100 sec), то осциллограмма будет в

2 раза больше, чем раньше по осям времени и напряжения, всего в 4 раза больше.

Поскольку одна сетка показывает только 10V и 10mS, то необходимо 2*2 сетки, чтобы

покрыть диапазон в 20V и 20mS.

При использовании разрешения по времени и напряжению диапазон измерений может

быть разным: детальный и точный анализ в диапазоне в 1V, 1mS меньше, а анализ кривых

и анализ тенденций изменения в диапазоне в 200V, 20S больше.

Рис 4.2.46

153

Как видно на рисунках выше, кривая последнего колебания напряжения остается на

дисплее. Время выведения кривой на дисплей зависит от настройки разрешения по

времени – чем короче разрешение по времени, тем быстрее выводится кривая и исчезает с

экрана. Однако кривая осциллограммы обычно записывается во внутреннюю память

осциллоскопа, так что пользователь может вызвать кривую, прокручивая назад.

Осциллоскоп обычно имеет другие полезные функции такие, как курсор

(Cursor), триггер (Trigger) и сохранение/вызов (Save/Recall).

Контрольные вопросы:

1. Из каких этапов состоит рабочий процесс системы зажигания?

2. Объясните характер изменения тока в первичной цепи для классиче-

ской и бесконтактной систем зажигания.

3. Какие факторы определяют первичный ток системы зажигания?

4. Дайте сравнительную характеристику зависимостей U2 = (fn) для кон-

тактных и бесконтактных систем зажигания. Объясните характер зави-

симостей.

5. От каких факторов зависит максимальное вторичное напряжение, разви-

ваемое катушкой зажигания?

6. Какие факторы обусловливают выбор типа свечей зажигания для кон-

кретного двигателя?

7. Дайте сравнительную характеристику бесконтактных датчиков импульсов,

применяемых в современных БСЗ.

8. Чем обусловлена

необходимость применения формирующих каскадов

Лабораторная работа №3. ПРОВЕРКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СИСТЕМ ЗАЖИГАНИЯ

Цель: Изучить существующие системы зажигания и методику проверки их технического состояния

Оборудование: автомобиль с системой впрыска MonoJetronic, мотор- тестер, мультимедийная установка.

Теоретические сведения.