Перевірка запалювання осцилографом

51

Найдосконаліший метод діагностики систем запалювання сучасних автомобілів проводиться за допомогою мотор-тестера. Цей прилад показує осциллограмму високої напруги системи запалювання, а також у реальному часі надає інформацію про імпульсів запалювання, значення пробивної напруги, часу горіння і силі іскри. В основі мотор-тестера лежить цифровий осцилограф, а результати виводяться на екран комп’ютера або планшета.

Методика діагностики заснована на тому факті, що будь-яка несправність як у первинній, так і у вторинній ланцюга завжди знаходить відображення у формі осцилограми. На неї впливають наступні параметри:

Перевірка запалювання осцилографом

  • кут випередження запалювання;
  • частота обертання колінчастого вала;
  • кут відкриття дросельної заслінки;
  • значення тиску наддування;
  • склад робочої суміші;
  • інші фактори.

Таким чином, за допомогою осцилограми можна діагностувати несправності не тільки в системі запалювання автомобіля, але і в інших вузлах і механізмах. Поломки системи запалювання діляться на постійні і спорадичні (виникають лише при певних умовах роботи). У першому випадку використовують стаціонарний тестер, у другому — мобільний, використовуваний під час руху машини. У зв’язку з тим, що існує кілька систем запалювання, отримані осцилограми будуть давати різну інформацію. Розглянемо ці ситуації більш детально.

Класичне запалювання

Розглянемо на прикладі осцилограм конкретні приклади несправностей. На малюнках червоним кольором позначені графіки несправної системи запалювання, відповідно, зеленим — справною.

Перевірка запалювання осцилографом

Обрив після ємнісного датчика

Обрив високовольтного дроти між точкою установки ємнісного датчика і свічками запалювання. У цьому випадку відбувається збільшення напруги пробою внаслідок виникнення додаткового послідовно включеного іскрового зазору, а час горіння іскри зменшується. У рідкісних випадках іскра взагалі не з’являється.

Допускати тривалу роботу з такою несправністю не рекомендується, оскільки вона може призвести до пробою високовольтної ізоляції елементів системи запалювання і пошкодження силового транзистора комутатора.

Перевірка запалювання осцилографом

Обрив проводу перед ємнісним датчиком

Обрив центрального високовольтного проводу між котушкою запалювання і точкою установки ємнісного датчика. У цьому випадку також виникає додатковий іскровий зазор. З-за цього напруга іскри збільшується, а час її існування зменшується.

В даному випадку причиною спотворення осцилограми є те, що коли горить іскровий розряд між свічковими електродами, паралельно він горить і між двома кінцями розірваного високовольтного проводу.

Перевірка запалювання осцилографом

Опір високовольтного дроти між точкою установки ємнісного датчика і свічок запалювання значно збільшено.

Збільшений опір високовольтного дроти між точкою установки ємнісного датчика і свічок запалювання. Опір проводу може бути збільшено в силу окислення його контактів, старіння провідника або використання занадто довгого проводу. Через збільшення опору на кінцях дроти падає напруга. Тому форма осцилограми спотворюється таким чином, що напруга на початку горіння іскри виявляється значно більшою, ніж напруга в кінці горіння. З-за цього тривалість горіння іскри стає менше.

Несправності в високовольтної ізоляції найчастіше являють собою її пробої. Вони можуть статися між:

  • високовольтним висновком котушки і одним з висновків первинної обмотки котушки або «масою»;
  • високовольтним проводом та корпусом двигуна;
  • кришкою розподільника запалювання і корпусом розподільника;
  • бігунком розподільника і валом розподільника;
  • «ковпаком» високовольтного дроти і корпусом двигуна;
  • наконечником дроти і корпусом свічки або корпусом двигуна;
  • центральним провідником свічки і її корпусом.

Перевірка запалювання осцилографом

Як правило, в режимі холостого ходу або на малих навантаженнях двигуна знайти пошкодження ізоляції досить складно, у тому числі і при діагностиці двигуна з допомогою осцилографа або мотор-тестера. Відповідно, мотору необхідно створити критичні умови, щоб пробій виявився явно (пуск двигуна, різке відкриття дросельної заслінки, робота на низьких обертах при максимальному навантаженні).

Після виникнення розряду в місці пошкодження ізоляції у вторинній ланцюга починає текти струм. Тому напруга на котушці зменшується, і не досягає значення, необхідного для пробою між електродами на свічці.

Ліворуч на малюнку ви можете бачити утворення іскрового розряду за межами камери згоряння внаслідок пошкодження високовольтної ізоляції системи запалювання. В даному випадку двигун працює з високим навантаженням (перегазування).

Перевірка запалювання осцилографом

Поверхню ізолятора свічки запалювання сильно забруднена з боку камери згорання.

Забруднення ізолятора свічки запалювання з боку камери згорання. Це може статися через відкладення сажі, масла, залишків від присадок до палива і масла. У цих випадках колір нагару на ізоляторі значно зміниться. Інформацію про діагностику двигуна за кольором нагару на свічці ви можете почитати окремо.

Значне забруднення ізолятора може стати причиною появи поверхневих іскрових розрядів. Природно, що такий розряд не забезпечує надійного запалення паливоповітряної суміші, із-за чого виникають пропуски займання. Іноді у разі забруднення ізолятора поверхневі пробої можуть виникати постійно.

Перевірка запалювання осцилографом

Форма імпульсів високої напруги, що формується котушкою запалювання з міжвитковою пробоєм.

Пробій межвитковой ізоляції обмоток котушки запалювання. У разі виникнення такої несправності іскровий розряд виникає не тільки на свічці запалювання, але і всередині котушки запалювання (між її витками обмоток). Він природним чином відбирає енергію у основного розряду. І чим довше котушка експлуатується в такому режимі — більше енергії втрачається. При малих навантаженнях на двигун ця несправність може не відчуватися. Однак при зростанні навантаження двигун може почати «троіть», втрачати потужність.

Зазор між електродами свічки запалювання і компресія

Перевірка запалювання осцилографом

Зазор між електродами свічки зменшений. Двигун працює на холостому ходу без навантаження.

Згаданий зазор вибирається для кожної машини індивідуально, і залежить від наступних параметрів:

  • максимально розвивається котушкою напруга;
  • міцність ізоляції елементів системи;
  • максимальний тиск в камері згоряння в момент іскроутворення;
  • планований термін служби свічок.

Перевірка запалювання осцилографом

Зазор між електродами свічки запалювання збільшений. Двигун працює на холостому ходу без навантаження.

За допомогою перевірки запалювання осцилографом можна знайти невідповідності відстані між електродами свічки. Так, якщо відстань зменшилася, то знижується ймовірність займання паливно-повітряної суміші. В цьому випадку для пробою потрібно менше пробивна напруга.

Якщо зазор між електродами на свічці збільшується, то значення пробивної напруги зростає. Тому, щоб забезпечити надійне займання паливної суміші необхідно експлуатувати двигун при невеликому навантаженні.

Зверніть увагу, що тривала робота котушки в режимі, коли вона видає максимально можливу іскру, по-перше, призводить до надмірного зносу і раннього виходу з ладу, а по-друге, це загрожує пробоєм ізоляції в інших елементах системи запалювання, особливо у високовольтних. Ще велика ймовірність поломки елементів комутатора, зокрема, його силового транзистора, обслуговуючого проблемну котушку запалювання.

Перевірка запалювання осцилографом

Низька компресія. При перевірці системи запалювання осцилографом або мотор-тестером можна виявити низьку компресію в одному або декількох циліндрах. Справа в тому, що при низькій компресії в момент іскроутворення тиск газів виявляється заниженим. Відповідно, тиск газів між електродами свічки запалювання в момент іскроутворення також занижено. Тому для пробою потрібно меншу напругу. Форма імпульсу при цьому не змінюється, а змінюється лише амплітуда.

На малюнку праворуч ви бачите осциллограмму, коли тиск газів в камері згоряння в момент іскроутворення занижено внаслідок низької компресії або внаслідок великого значення кута випередження запалювання. Двигун в даному випадку працює на холостому ходу без навантаження.

DIS-система запалювання

Перевірка запалювання осцилографом

Високовольтні імпульси запалення, що генеруються справними DIS-котушками запалювання двох різних двигунів (працюють на холостому ходу без навантаження).

DIS-система (Double Ignition System) запалювання має особливі котушки запалювання. Вони відрізняються тим, що оснащуються двома високовольтними висновками. Один з них приєднується до першого з кінців вторинної обмотки, другий — до другого кінця вторинної обмотки котушки запалювання. Кожна така котушка обслуговує два циліндра.

У зв’язку з описаними особливостями перевірка запалювання осцилографом і з’їм осцилограми напруги високовольтних імпульсів запалювання за допомогою ємнісних DIS-датчиків відбувається диференційно. Тобто, виходить фактичний з’їм осцилограми вихідної напруги котушки. Якщо котушки справні, то наприкінці горіння повинні спостерігатися затухаючі коливання.

Для проведення діагностики DIS-системи запалювання по первинному напрузі, необхідно по черзі зняти осцилограми напруги на первинних обмотках котушок.

Опис зображення:

Перевірка запалювання осцилографом

Осцилограма напруги на вторинній ланцюга DIS-системи запалювання

  • Відображення моменту початку накопичення енергії в котушці запалювання. Він співпадає з моментом відкриття силового транзистора.
  • Відображення зони переходу комутатора в режим обмеження струму в первинній обмотці котушки запалювання на рівні 6…8 А. Сучасні DIS-системи мають комутатори без режиму обмеження струму, тому зона високовольтного імпульсу відсутня.
  • Пробій іскрового проміжку між електродами обслуговуються котушкою свічок запалювання та початок горіння іскри. Збігається за часом з моментом закриття силового транзистора комутатора.
  • Ділянка горіння іскри.
  • Кінець горіння іскри і початок загасаючих коливань.
  • Опис зображення:

    Перевірка запалювання осцилографом

    Осцилограма напруги на керуючому виведення DIS котушки запалювання.

  • Момент відкриття силового транзистора комутатора (початок накопичення енергії в магнітному полі котушки запалювання).
  • Зона переходу комутатора в режим обмеження струму в первинної ланцюга по досягненні струму в первинній обмотці котушки запалювання, рівного 6…8 А. В сучасних DIS-системах запалювання, комутатори не мають режиму обмеження струму, і, відповідно, відсутня зона 2 на осцилограмі первинного напруги відсутня.
  • Момент закриття силового транзистора комутатора (у вторинній ланцюга при цьому виникає пробій іскрових проміжків між електродами обслуговуються котушкою свічок запалювання та початок горіння іскри).
  • Відображення горіння іскри.
  • Відображення припинення горіння іскри і початок загасаючих коливань.
  • Індивідуальне запалювання

    Системи індивідуального запалювання встановлюються на більшість сучасних бензинових двигунів. Вони відрізняються від класичних і DIS-систем тим, що кожна свічка обслуговується індивідуальної котушкою запалювання. Як правило, котушки встановлюються безпосередньо над свічками. Зрідка комутація здійснюється за допомогою високовольтних проводів. Котушки бувають двох типів — компактні та стрижневі.

    При проведенні діагностики системи індивідуального запалювання контролюють наступні параметри:

    • наявність загасаючих коливань в кінці ділянки горіння іскри між електродами свічки запалювання;
    • тривалість часу накопичення енергії в магнітному полі котушки запалювання (як правило, знаходиться в межах 1,5…5,0 мс в залежності від моделі котушки);
    • тривалість горіння іскри між електродами свічки запалювання (як правило, становить 1,5…2,5 мс в залежності від моделі котушки).

    Діагностика по первинному напрузі

    Для проведення діагностики індивідуальної котушки по первинному напрузі, потрібно переглянути осциллограмму напруги на керуючому висновку первинної обмотки котушки за допомогою осциллографического щупа.

    Опис зображення:

    Перевірка запалювання осцилографом

    Осцилограма напруги на керуючому висновку первинної обмотки справної індивідуальної котушки запалювання.

  • Момент відкриття силового транзистора комутатора (початок накопичення енергії в магнітному полі котушки запалювання).
  • Момент закриття силового транзистора комутатора (струм в первинної ланцюга припиняється і виникає пробій іскрового проміжку між електродами свічки запалювання).
  • Ділянка горіння іскри між електродами свічки запалювання.
  • Затухаючі коливання, що виникають відразу після закінчення горіння іскри між електродами свічки запалювання.
  • Перевірка запалювання осцилографом

    На малюнку зліва ви можете бачити осциллограмму напруги на керуючому висновку первинної обмотки несправної індивідуальної КЗ. Ознакою несправності є відсутність загасаючих коливань після закінчення горіння іскри між електродами свічки (ділянка «4»).

    Діагностика по вторинному напрузі з допомогою ємнісного датчика

    Використання ємнісного датчика для отримання осцилограми напруги на котушці більш переважно, так як сигнал, отриманий з його допомогою більш точно повторює осциллограмму напруги у вторинній ланцюга диагностируемой системи запалювання.

    Перевірка запалювання осцилографом

    Осцилограма імпульсу високої напруги справної компактної індивідуальної КЗ, отримана за допомогою ємнісного датчика

    Опис зображення:

  • Початок накопичення енергії в магнітному полі котушки (збігається за часом з моментом відкриття силового транзистора комутатора).
  • Пробій іскрового проміжку між електродами свічки запалювання і початок горіння іскри (у момент закриття силового транзистора комутатора).
  • Ділянка горіння іскри між електродами свічки.
  • Затухаючі коливання, що виникають після закінчення горіння іскри між електродами свічки.
  • Перевірка запалювання осцилографом

    Осцилограма імпульсу високої напруги справної компактної індивідуальної КЗ, отримана за допомогою ємнісного датчика. Наявність загасаючих коливань відразу після пробою іскрового проміжку між електродами свічки (ділянка позначено символом «2») є наслідком конструктивних особливостей котушки і не є ознакою несправності.

    Перевірка запалювання осцилографом

    Осцилограма імпульсу високої напруги несправної компактної індивідуальної КЗ, отримана за допомогою ємнісного датчика. Ознакою несправності є відсутність загасаючих коливань після закінчення горіння іскри між електродами свічки (ділянка позначено символом «4»).

    Діагностика по вторинному напрузі з допомогою індуктивного датчика

    Індуктивний датчик при проведенні діагностики по вторинному напрузі застосовується в тих випадках, коли знімання сигналу з допомогою ємнісного датчика неможливий. Такими котушками запалювання є в основному стрижневі індивідуальні КЗ, компактні індивідуальні КЗ з вбудованим силовим каскадом управління первинною обмоткою, й об’єднані в модулі індивідуальні КЗ.

    Перевірка запалювання осцилографом

    Осцилограма імпульсу високої напруги справної стрижневий індивідуальної КЗ, отримана з допомогою індуктивного датчика.

    Опис зображення:

  • Початок накопичення енергії в магнітному полі котушки запалювання (збігається за часом з моментом відкриття силового транзистора комутатора).
  • Пробій іскрового проміжку між електродами свічки запалювання і початок горіння іскри (момент закриття силового транзистора комутатора).
  • Ділянка горіння іскри між електродами свічки запалювання.
  • Затухаючі коливання, що виникають відразу після закінчення горіння іскри між електродами свічки запалювання.
  • Перевірка запалювання осцилографом

    Осцилограма імпульсу високої напруги несправної стрижневий індивідуальної КЗ, отримана за допомогою індуктивного датчика. Ознакою несправності є відсутність загасаючих коливань в кінці періоду горіння іскри між електродами свічки запалювання (ділянка позначено символом «4»).

    Перевірка запалювання осцилографом

    Осцилограма імпульсу високої напруги несправної стрижневий індивідуальної КЗ, отримана за допомогою індуктивного датчика. Ознакою несправності є відсутність загасаючих коливань наприкінці горіння іскри між електродами свічки запалювання і дуже короткий час горіння іскри.

    Висновок

    Діагностика системи запалювання за допомогою мотор-тестера є найдосконалішим методом виявлення несправностей. З його допомогою можна виявити поломки ще на початковому етапі їх появи. Єдиним недоліком такого способу діагностики є висока ціна устаткування. Тому перевірку можна проводити лише на спеціалізованих станціях СТО, де є відповідні апаратні і програмні засоби.