Система зажигания двигателя

На автомобилях применяются батарейные контактные (классические), контактно- и бесконтактно-транзисторные, а также цифровые системы, по су­ществу являющиеся вариантом автоматического управления транзисторного за­жигания для отдельных цилиндров. По статистике, на батарейное зажигание приходится примерно 12% всех отказов и неисправностей, которые в 80% случаев являются также причиной повышения расхода топлива (на 5-6%) и снижения мощности двигателя; для бесконтактно-транзисторных систем показатели на­дежности значительно лучше.

Характерными неисправностями системы зажигания являются: разрушение изоляции проводов высокого напряжения и свечей зажигания, нарушение контакта в местах соединений; ослабление пружины подвижного контакта; повышенный люфт валика распределителя; нагар на электродах свечей зажигания; изменение зазора между электродами свечей; межвитковые замыкания (особенно в первичной обмотке) катушки зажигания; неправильная начальная установка угла опережения зажигания; неисправность центробежного и вакуумного регуляторов.

Для диагностирования системы зажигания используют стационарные неавто­матизированные и компьютеризированные мотор-тестеры с электронно-лучевой трубкой, а также переносные электронные автотестеры (в последнее время с цифровой индикацией на жидкокристаллическом дисплее), достоинством которых является низкая стоимость, приспособленность для условий небольших АТП и СТО в сочетании с широкими функциональными возможностями. В ряде моделей отечественных автомобилей, оборудованных системой встроенных датчиков для диагностирования системы зажигания, предусмотрен специализированный разъем для подключения мотор-тестеров.

Для локализации неисправностей, в том числе и по цилиндрам, при всех мето­дах диагностирования выделяется соответствующая фаза изменения напряжений в первичной и вторичной цепях зажигания при многократном повторе рабочего цикла двигателя (два оборота коленчатого вала). На экране электронно-лучевой

Рис. 12.18. Общий вид осциллограммы напряжения вторичной цепи системы зажигания карбюраторного четырехцилиндрового двигателя

Е/_И1, U_n2 - напряжение пробоя межэлектродного промежутка свечи для первого и последующих рабочих циклов; И - след искры; П - падение напряжения магнитного поля катушки; МЗ - момент замыкания контактов или "открытия" транзистора; ИК - искрение контактов (у транзисторных систем отсутствует); УЗ - угол замкнутого состояния контактов или соответствующий ему период открытого состояния транзистора; 0 - угол поворота кулачкового прерывателя-распределителя

трубки изменение напряжения оценивается визуально, сравнением с эталоном. При этом необходимо понимание процессов, приводящих к изменению напряжения.

Тестеры последнего поколения, ввиду перехода изготовителей на производство бесконтактно-транзисторных систем зажигания, рабочие процессы которых су­щественно улучшают экологические показатели, предусматривают визуальный и цифровой анализ изменения напряжения только во вторичной цепи. При этом также можно оценивать угол замкнутого состояния контактов прерывателя, прежде оцениваемый по параметрам первичной цепи. На осциллограмме напря­жения вторичной цепи (рис. 12.18) в точке 0 происходит размыкание контактов прерывателя, пли "закрытие" транзистора. При этом за счет токов индукции на­пряжение U_n достигает значений 8-12 кВ, при которых происходит искровой про­бой межэлектронного промежутка свечи. Участок 0-7 отражает процесс горения искры, который поддерживается при напряжении порядка 1,0-1,5 кВ. Длительность этого участка характеризует энергию искры, существенно влияющую на качество воспламенения рабочей смеси.

В точке / искровой разряд обрывается, и в первичной и вторичной цепях про­исходят колебательные затухающие процессы, связанные с индуктивностью пер­вичной обмотки катушки зажигания (и емкостью конденсатора для батарейных систем). При этом в первичной цепи на участке 2-3 устанавливается напряжение, создаваемое аккумуляторной батареей или генератором, а во вторичной цепи напряжение падает до нуля.

Точка 3 отражает момент замыкания контактов прерывателя, или "открытие" транзистора, в результате по первичной обмотке катушки зажигания потечет ток, сила которого будет зависеть от сопротивлений первичной обмотки, дополни­тельного резистора, состояния контактов прерывателя или транзистора. При этом вокруг катушки зажигания возбуждается магнитное силовое поле, а под действием нагрузки напряжение в первичной цепи падает почти до нуля (при хорошем состоянии контактов для батарейных систем это напряжение не должно превышать

0,1 В). Наводимого при этом во вторичной цепи напряжения (порядка 5 кВ) недостаточно для "пробивания" межэлектродного зазора свечи (8-12 кВ), поэтому после точки 3 напряжение во вторичной цепи стремится к нулю по мере насыщения (стабилизации) магнитного поля индукционной катушки. В точке 4 период повторяется для следующего цилиндра.

Зазор в контактах прерывателя определяют, изменяя по осциллограмме угол замкнутого состояния контактов УЗ и сравнивая его с нормативной величиной, которая составляет 41-45° для четырехцилиндрового и 28-31° для восьми­цилиндрового двигателя. Для цифрового отображения длительность этого участка обычно оценивается в процентах по отношению к длительности одного рабочего цикла. Напряжение пробоя U_n по осциллограмме будет больше при повышении межэлектродного промежутка свечи и меньше при плохой компрессии в цилиндрах работающего двигателя. При межвитковом замыкании (снижении индуктив­ности) первичной обмотки индукционной катушки ослабляются или полностью исчезают колебания на участке 1-2. Если не наблюдается резкого выброса напря­жения в точке J, то это указывает на плохое состояние (пригорание) контактов прерывателя для батарейной системы. Появление дополнительной ступень­ки напряжения в точке 4 (ИК) свидетельствует об искрении контактов преры­вателя для батарейной системы (в результате неисправной работы конден­сатора).

В последнее время все большее применение находят упрощенные цифровые приборы для проверки зазора в контактах прерывателя в комбинации с тахометром и вольтметром с двумя диапазонами измеряемого напряжения: до 20 В и до 0,5-1,0 В (последний используется для измерения напряжения на замкнутых кон­тактах). Более сложные приборы, выполненные на основе микропроцессоров по­следних разработок, позволяют измерять величину напряжения пробоя U_n и длительность искрового заряда И. Практически уже имеющее место повсеместное применение транзисторных бесконтактных или цифровых систем зажигания позво­ляет осуществлять полный контроль любых систем зажигания только измерениями параметров напряжения пробоя £/_п, длительности искрового разряда И и среднего "интегрированного" напряжения горения искрового разряда, которые в принципе могут выполняться цифровыми приборами "карманного" исполнения. Визуальный контроль осциллограмм при этом становится не нужным, так же как и мотор-тестер, однако только всесторонний учет особенностей изменения напря­жения во вторичной цепи, отражаемого осциллограммами, позволит получить эффективно работающие цифровые приборы. Последнее особенно важно в связи с дальнейшим совершенствованием зажигания в направлении увеличения длитель­ности искрового разряда (так называемое плазменное зажигание) и применения новых конструкций свечей (с тремя-четырьмя боковыми электродами или исполнения их в виде единого "кольца").

Проверку и регулировку угла опережения зажигания проводят следующим образом. При неработающем двигателе производят начальную установку угла по совмещению подвижной и неподвижной меток ВМТ, расположенных на маховике или шкиве привода вентилятора двигателя, однако указанный метод дает погреш­ность до 5°. Проверку и окончательную регулировку данного угла, а также работу центробежного и вакуумного регуляторов осуществляют на режимах разгона автомобиля или "разгона" двигателя на холостом ходу. В последнем случае полезно использовать вакуумметр, подключаемый через тройник в разрыв соединения вакуумного регулятора с карбюратором, предварительно проверив общую работо­способность регулятора (при снятой крышке распределителя) по перемещению его рабочего органа при создании разряжения внешним вакуумным насосом (соот­ветствие регулировочных характеристик проверяется только при снятом блоке

вакуумного регулятора на специальном стенде). Необходимо учитывать, что при правильной регулировке систем включение в работу вакуумного регулятора происходит при углах открытия дроссельной заслонки карбюратора более 6-7° и поэтому на номинальном режиме холостого хода подключенный вакуумметр должен показывать "нулевое" разрежение и рост его величины при открытии дросселя (повышении частоты вращения коленчатого вала). Если этого не наблю­дается, как правило при засорении канала подвода разрежения, то необходимо устранить данный дефект или же произвести регулировку положения дросселя на холостом ходу.

В режимах разгона автомобиля на дороге или даже при испытаниях на ненагруженных беговых барабанах динамометрического стенда (простейшие бара­баны могут быть изготовлены силами предприятия) неэффективная работа центро­бежного и вакуумного регуляторов ухудшают динамику автомобиля, которую несложно контролировать по увеличению времени разгона на прямой передаче от скорости 35-^0 км/ч до скорости 60-80 км/ч, особенно на стенде.

Правильнее проверку угла опережения зажигания проводить на работающем двигателе при помощи стробоскопического устройства. Принцип его работы заключается в том, что если в строго определенные моменты времени относи­тельно угла поворота вращающейся детали освещать ее коротким импульсом света (примерно 0,0002 с), то деталь будет казаться неподвижной. Таким образом про­веряют соответствие измеряемых углов опережения их нормативным значениям на малой, средней и большой частотах вращения коленчатого вала двигателя (с учетом работы вакуумного регулятора). По результатам проверки производят регулировку или замену прерывателя. Снятый прерыватель можно восстанав­ливать в условиях специализированного участка с использованием для проверки качества восстановления стационарных стендов. В условиях участка эффективны также пескоструйная очистка свечей и проверка их работоспособности при определенном давлении (на специальных приборах).