Диагностика строительных машин / Средства и технологии диагностирования строительных машин / Глава 5.1
Система зажигания и ее элементы
При вращении кулачка прерывателя, установленного в системе зажигания двигателя, происходит замыкание и размыкание контактов прерывателя. При замыкании контактов в первичной обмотке катушки зажигания протекает ток. Величина тока определяется напряжением аккумуляторной батареи, активным сопротивлением первичной обмотки катушки зажигания, сопротивлением подводящих проводов, контактов прерывателя и замка зажигания. Этот ток образует в сердечнике катушки магнитное поле, накапливающее электромагнитную энергию. В момент размыкания контактов возникает переходный процесс в двух индуктивно-связанных контурах, образованных первичной обмоткой, конденсатором, включенным параллельно контактам прерывателя, и вторичной обмоткой катушки зажигания (с включенной параллельно емкостью вторичной цепи).
При достижении напряжением на вторичной обмотке катушки определенной величины происходит пробои искрового промежутка
К моменту пробоя напряжение в первичной цепи достигает 0,2...0,3 кВ, а на вторичной обмотке - 15...30 кВ.
Некоторое время контакты остаются разомкнутыми, затем процесс повторяется уже для следующего цилиндра двигателя.
Любые изменения параметров системы зажигания - продолжительность замкнутого состояния контактов прерывателя, амплитуда напряжения на вторичной обмотке, длительность процесса (интенсивность) затухания и частота колебательной части процесса и т. д. - являются следствием изменения технического состояния элементов системы зажигания. Параметры состояния можно получить в результате анализа кривой напряжения (в первичной или вторичной цепях) в функции времени. Каждый период работы системы зажигания очень мал, порядка 0,005...0,2 с. Однако достаточная идентичность периодов при частоте повторения 10...100 Гц делает возможным применение электронного осциллоскопа для визуального анализа кажущегося неподвижным изображения кривой изменения напряжения в функции времени или угла поворота коленчатого вала двигателя. Анализ можно производить либо путем сравнения полученной на экране осциллоскопа кривой с эталонной, либо путем измерения с помощью сетки (маски), имеющейся на экране осциллоскопа, значений напряжений при соответствующих углах поворота коленчатого вала двигателя.
Анализ кривых
Для выявления дефектов системы зажигания эти кривые условно разбивают на участки. Участок 1-2 характеризуют продолжительность существования искры. Участок 2-3 соответствует периоду рассеяния остаточной энергии накопленной катушкой. На участке 3-4 колебательный процесс отсутствует. Точка 4 соответствует моменту замыкания контактов. Участок 4-5 соответствует замкнутому состоянию контактов. Размыкание контактов происходит в точке 5, затем процесс повторяется уже для следующего цилиндра двигателя.
Анализ кривых при диагностировании системы зажигания двигателя при помощи осциллоскопа производится в общем виде в такой последовательности:
-устанавливают соответствие полученного на экране осциллоскопа изображения эталонному. В качестве эталонного может быть принято изображение, полученное на совершенно исправной системе зажигания;
-определяют, являются ли отклонения от эталонной формы общими для всех цилиндров двигателя или только для некоторых из них;
-устанавливают на каком участке изображения эти отклонения наблюдаются.
Например, если имеет место искажение формы кривой, подобное для всех цилиндров, то дефект наиболее вероятен в цепи до распределителя. При исправных катушке и конденсаторе на участке 2-3 должно быть не менее пяти периодов затухающего колебательного процесса. Уменьшение числа периодов и их амплитуда может свидетельствовать о наличии в катушке зажигания короткозамкнутых витков или о недопустимом снижении сопротивления изоляции конденсатора. Если ступенька в точке 4 размыта, это свидетельствует об износе кулачка распределителя или о его асимметрии.
Путем анализа
Путем анализа осциллограмм электрических процессов в системе зажигания двигателя можно определять:
-углы замкнутого (и разомкнутого) состояния контактов прерывателя для каждого цилиндра;
-различие в углах опережения зажигания между отдельными цилиндрами:
-состояние контактов прерывателя;
-состояние конденсатора;
-состояние первичной обмотки катушки зажигания; наличие дефект в первичной цепи системы зажигания;
-состояние вторичной обмотки катушки зажигания (в том числе наличие межвитковых замыканий);
-дефекты изоляции вторичной цепи системы зажигания, а также наличие обрывов;
-максимальные напряжения на выходе катушки зажигания под нагрузкой и на холостом ходу;
-дефекты помехо-подавительных резисторов;
-дефекты свечей зажигания (увеличение зазора, нагар на свечах, трещины в изоляторах);
-наличие механических дефектов в распределителе (износ кулачкового вала, уменьшение усилия пружины молоточка прерывателя).
Таким образом, осциллограммы электрических процессов в системе зажигания содержат в себе очень большой объем информации. Более подробно с приемами анализа осциллограмм при диагностировании систем зажигания можно ознакомиться в работах.
Современные осциллоскопы
Современные осциллоскопы для системы зажигания устроены таким образом, что на экране по выбору оператора можно получать изображения, накладываемые друг на друга, от процессов зажигания во всех цилиндрах (при полной идентичности технического состояния цилиндров такие изображения будут сливаться в одно); изображения процессов зажигания во всех цилиндрах, расположенные по горизонтали в последовательности, определенной порядком работы цилиндров, и изображения кривых процессов зажигания во всех цилиндрах, расположенные одно над другим. В последнем случае значительно облегчается сравнение характеристик процессов зажигания между цилиндрами и наблюдения асиихронизма работы распределителя зажигания, кроме того, более наглядно определяется помер цилиндра.
На приведена типовая схема осциллоскопа для диагностирования системы зажигания ДВС.
На вход усилителя вертикального отклонения через переключатель 5. подается напряжение с контактов прерывателя или с вторичной обмотки катушки зажигания (через емкостной делитель напряжения). Выход усилителя соединен с вертикальными отклоняющими пластинами электронно-лучевой трубки осциллоскопа. Горизонтальные отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки соединены с выходом усилителя горизонтального отклонения. На вход усилителя подается напряжение от генератора развертки. В свою очередь на вход генератора развертки сигнал синхронизации подается через формирователь в зависимости от положения переключателя 5 от контактов прерывателя или от свечи первого цилиндра через емкостной делитель напряжения.
Осциллоскопы
Если сигнал синхронизации поступает от контактов прерывателя, то кривые процессов зажигания всех цилиндров на экране осциллоскопа оказываются наложенными друг на друга. При поступлении сигнала синхронизации от свечи первого цилиндра на экране осциллоскопа получается последовательное изображение кривых для всех цилиндров. Для получения изображений кривых зажигания всех цилиндров, расположенных одно над другим, имеется генератор ступенчатого напряжения. Работа генератора ступенчатого напряжения синхронизирована импульсами, поступающими с контактов прерывателя. Ступенчатое напряжение «подмешивается» в выходное напряжение усилителя вертикального отклонения.
Осциллоскопы для диагностирования систем зажигания чаще применяют не отдельно, а в составе группы специально объединенных приборов – мотор тестеров, представляющих собой комбинацию осциллоскопа для системы зажигания, и Других приборов. Такая комбинация обеспечивает достаточно полную информацию о состоянии большинства систем двигателя.
В современных мотор тестерах кроме осциллоскопа устанавливают следующие приборы:
-вольтфарадометр (измерение напряжений, сопротивлений в цепях системы зажигания и емкости конденсатора);
-аналоговый или (и) цифровой тахометры для измерения частоты вращения при установлении режима диагностирования, а также измерения падения частоты вращения при определении мощности двигателя путем отключений отдельных цилиндров;
-аналоговый или цифровой приборы для измерения угла замкнутого состояния контактов прерывателя;
-аналоговый или цифровой приборы (включающие стробоскопическую лампу) для измерения углов опережения зажигания;
-вакуумметр для измерения разряжения во впускном трубопроводе;
-приборы для измерения содержания СО, СО и.углеводородов в отработавших газах;
-расходомер топлива для определения топливной экономичности диагностируемого двигателя.
Самые последние модели
Самые последние модели мотор тестеров, например САН 1212 и САН 2025, содержат только осциллоскоп для системы зажигания и телевизионный дисплей, на экране последнего в соответствии с заданной программой тестов высвечиваются буквенные и цифровые символы с характеристикой основных параметров диагностируемого двигателя, например:
Все современные мотор тестеры оборудованы синхронными электронными выключателями отдельных цилиндров но первичной цепи системы зажигания. Это позволяет для отключения любого цилиндра соединять мотор-тестер только с одним контактом прерывателя. В некоторых современных мотор тестерах имеются устройства для синхронного измерения (при работе двигателя) падения напряжения на контактах прерывателя с отсчетом по цифровому вольтметру или по дисплею.
Кроме отечественных мотор тестеров (Э-205, КИ-4897) в СССР довольно широко применяются зарубежные мотор тестеры: «Элкон» (ВНР), «Палтест» (ЧССР), «Бош» (ФРГ), САН (США).
Для локализации неисправностей в элементах системы зажигания можно использовать и приборы общего назначения, например тестеры (ампервольтомметры), измерители емкости и др., а также специально изготовленные приборы. На показаны схемы приборов для измерения высокого напряжения на катушках зажигания. В схеме, представленной, используется электростатический вольтметр, измеряющий напряжение на накопительном конденсаторе С. Напряжение на накопительный конденсатор поступает с выводов катушки через высоковольтный кенотрон (например, телевизионный 1Ц21С). Для питания нити накала кенотрона может быть использован сетевой трансформатор (с изоляцией между обмотками, рассчитанной на 30 кВ) или один 1,5-вольтовый элемент типа 343. Кнопочный
Выключатель в этой схеме применяют для разряда накопительного конденсатора после измерения. На показана схема компенсационного вольтметра. Путем регулировки потенциометра # добиваются начала мигания неоновой лампы, включенной на выходе усилителя. Отсчет производится по шкале, имеющейся на потенциометре .