Мотортестер, ваш помощник. Часть 6

Получение осциллограмм системы зажигания

Это, пожалуй, один из самых главных аспектов применения мотортестера. Система зажигания бензинового двигателя играет важную роль в обеспечении нормального протекания рабочего процесса и малейшие неполадки в ней приводят к перебоям в работе мотора, падению мощности и экологических показателей. Поэтому контроль функционирования системы зажигания занимает одно из первых мест в перечне диагностических процедур.

Анализ осциллограмм системы зажигания и проявление характерных дефектов на осциллограммах рассмотрены в разделе, посвященном этим системам. Здесь же будут освещены вопросы подключения мотортестера и методики получения осциллограмм.

Для снятия осциллограмм высокого напряжения служат входящие в комплект мотортестера специальные датчики. Они могут быть двух типов, различающихся принципом действия и соответственно, конструкцией: емкостные и индуктивные.

Индуктивный датчик чаще всего служит для синхронизации мотортестера по высоковольтному импульсу первого цилиндра, хотя может применяться и как датчик для снятия осциллограммы в системах зажигания типа СОР.

Принцип действия такого датчика аналогичен работе трансформатора. В качестве магнитопровода такого «трансформатора» используются два ферритовых полукольца, вторичной обмоткой является намотанная на одно из полуколец катушка, а первичной – токоведущая жила высоковольтного провода.

Таким образом, любые изменения тока в проводе преобразуются в напряжение на обмотке, которое и является выходным сигналом датчика. Формирование напряжения на выходе датчика обусловлено явлением электромагнитной индукции при изменении магнитного поля.

Емкостный датчик конструктивно представляет собой изолированные металлические пластины, которые образуют с токоведущей жилой высоковольтного провода конденсатор. Снятие сигнала происходит за счет емкостной связи между пластинами датчика и жилой провода. Именно такие датчики в большинстве приборов используются в качестве измерителей при работе с системами зажигания с высоковольтными проводами – классической и системой типа DIS. Для снятия осциллограмм системы СОР применяют емкостные датчики другой конструкции.

Главное их отличие в том, что сигнал снимается за счет емкости между экранированными изолированными обкладками датчика и вторичной обмоткой катушки. Существует большое количество конструкций таких датчиков, зависящих от конструкции катушки системы зажигания и способа ее установки на двигатель. Так или иначе, но работа всех датчиков этого типа основана на изменении электрического поля, в отличие от датчиков индуктивных, использующих поле магнитное.

Оба типа датчиков – и емкостные, и индуктивные – используются в качестве сигнальных при снятии осциллограмм в системе СОР. Нужно понимать, что получаемые с их помощью осциллограммы могут иметь очень различный вид. Это обусловлено разным принципом действия датчиков. Возможна даже ситуация, когда датчик одного типа оказывается вообще неспособным создать хоть сколько-нибудь реальную осциллограмму, в то время как датчик другого типа отобразит осциллограмму вполне правдоподобную. Повторим, речь идет о системе СОР.

Подключение мотортестера для снятия осциллограмм высокого напряжения

Последовательность подключения измерительных датчиков к системам различных типов значительно отличается, поэтому рассмотрим три разновидности систем, которые можно встретить на современных бензиновых двигателях.

Это системы:

• классическая с механическим распределителем;
• система типа DIS;
• система типа СОР.

Подключение к классической системе с механическим распределителем высокого напряжения показано на рисунке:

Синхронизирующий датчик первого цилиндра устанавливается на высоковольтный провод первого цилиндра, измерительный датчик – на центральный провод между катушкой зажигания и распределителем. Такое подключение обеспечивает отображение импульсов высокого напряжения одновременно всех четырех цилиндров, а синхронизация осуществляется по импульсу первого цилиндра.

Возникает вопрос: можно ли подключить измерительный датчик непосредственно к проводу интересующего нас цилиндра и снять осциллограмму с него?

Да, можно, но нужно понимать, что из-за дополнительного искрового зазора между бегунком и крышкой распределителя после угасания искры измерительный датчик оказывается фактически отключенным от катушки зажигания. Указанное явление приводит к исчезновению на осциллограмме затухающих колебаний, характеризующих исправность катушки.

Особняком стоят системы зажигания, применявшиеся на некоторых автомобилях японского и американского производства. В литературе встречается их название Integrated Ignition Assembly (IIA), что можно перевести как «интегрированный узел зажигания». Такие системы сходны с классическими, но содержат встроенную в механический распределитель катушку и, соответственно, не имеют центрального высоковольтного провода.

Подключение мотортестера к системе типа IIA выполняется аналогично классической, с установкой датчика первого цилиндра на соответствующий провод. Отличие в том, что для снятия осциллограммы необходимо поднести измерительный датчик к хорошо различимому на крышке высоковольтному выводу катушки зажигания. Как показывает практика, этого вполне достаточно для получения стабильной осциллограммы напряжения на катушке с характерными затухающими колебаниями после угасания искры.

Рассмотрим подключение датчиков мотортестера к системе типа DIS. Она отличается применением катушек зажигания с двумя высоковольтными выводами. В большинстве случаев катушки объединены один блок, а высокое напряжение подводится к свечам непосредственно от катушек по проводам.

В такой системе зажигания искрообразование происходит одновременно в двух цилиндрах, при этом полярность импульсов на свечах пары цилиндров оказывается противоположной. Учитывая все вышесказанное, нетрудно прийти к заключению: измерительные датчики мотортестера при работе с системой DIS устанавливаются на каждый высоковольтный провод, при этом необходимо соблюдать полярность. Как и в случае классической системы, на провод первого цилиндра устанавливается синхронизирующий датчик.

Измерительные датчики разной полярности, как правило, помечены разным цветом. Сама процедура определения полярности зависит от конструкции мотортестера и описана в руководстве к конкретному прибору.

Для проведения диагностики системы DIS по первичному напряжению необходимо снять осциллограммы напряжения на первичных обмотках катушек, подключив к их выводам щупы мотортестера в режиме измерения напряжения до 500В. Синхронизацию при этом можно использовать как от датчика первого цилиндра, так и любую другую, например, по ДПКВ. Следует заметить, что в корпус катушки может быть встроен силовой каскад управления первичной обмоткой. В таком случае диагностика по первичному напряжению становится невозможной.

Снятие осциллограммы в случае систем типа СОР имеет свои особенности. Данная система характеризуется тем, что каждая свеча обслуживается собственной (индивидуальной) катушкой зажигания. В зависимости от конструкции индивидуальные катушки можно разделить на два типа – компактные и стержневые.

Помимо этого встречаются конструкции, где индивидуальные катушки объединены в модуль по две, три или четыре:

Так как каждая свеча двигателя обслуживается собственными катушкой и коммутатором, можно говорить о том, что каждый цилиндр имеет собственную систему зажигания. Поэтому диагностика СОР-систем зажигания сводится к последовательной проверке каждой ее части.

Для проведения диагностики по первичному напряжению нужно снять его осциллограмму, подключив один из каналов в режиме изменения напряжения до 500В к управляющему выводу первичной обмотки.

Если индивидуальная катушка содержит встроенный коммутатор, то управляющий вывод находится внутри корпуса катушки и оказывается недоступным для подсоединения к нему щупов мотортестера. Это делает невозможным проведение диагностики по первичному напряжению и ее проводят по вторичному напряжению с применением накладных СОР-датчиков емкостного или индуктивного типов различных конструкций.

Применение емкостного датчика предпочтительно, так как полученная с его помощью осциллограмма более точно повторяет форму напряжения во вторичной цепи диагностируемой системы зажигания. Временные параметры осциллограммы (продолжительность накопления энергии, момент высоковольтного пробоя, время горения искры), полученной при помощи емкостного датчика, точно соответствуют действительности.

Но амплитудные значения напряжений пробоя и горения оценивать нельзя: они сильно зависят от расстояния между чувствительной поверхностью датчика и вторичной обмоткой катушки – чем меньше это расстояние, тем больше амплитуда сигнала. К сожалению, применение такого датчика становится невозможным в случае, если создаваемое вторичной обмоткой электрическое поле экранировано конструктивно.

В такой ситуации применяется датчик индуктивного типа. Чаще всего он требуется при работе с индивидуальными катушками стержневого типа либо модулями из нескольких индивидуальных катушек. При установке датчика следует выбрать такое его положение относительно сердечника исследуемой катушки зажигания, при котором будет наблюдаться максимальная амплитуда осциллограммы.

Как и в случае применения емкостного датчика, возможен корректный анализ лишь временных параметров осциллограммы. Амплитудные же значения оценивать опять-таки нельзя: они сильно зависят от взаимного положения датчика и катушки, а также от особенностей их конструкции.

Следует отметить, что получение осциллограммы с применением накладных СОР-датчиков обоих типов в отдельных случаях представляет собой занятие достаточно творческое. Большое разнообразие конструкций индивидуальных катушек разных производителей заставляет искать методы снятия осциллограмм с использованием сначала датчиков сначала одного типа, затем другого, поиском удачного взаимного положения катушки и датчика.

Так или иначе, получить более или менее пригодную для анализа осциллограмму удается в большинстве случаев. Отдельные ее участки, вроде накопления энергии, могут оказаться сильно искаженными вследствие конструктивных особенностей катушки. В этом случае имеет смысл сравнительный анализ осциллограмм катушек разных цилиндров. Как правило, исправные катушки имеют осциллограммы одинаковой или очень сходной формы. Если же форма напряжения одной из катушек заметно отличается от других, можно говорить о наличии дефекта и проводить более детальную проверку.

Краткий итог

Для  работы с системами зажигания применяются два типа датчиков: емкостные и индуктивные. Классическая система с механическим распределителем: синхронизирующий датчик устанавливается на провод первого цилиндра, измерительный – на центральный провод. Система типа DIS: синхронизирующий датчик устанавливается на провод первого цилиндра, измерительные датчики – на провода всех цилиндров с соблюдением полярности. Система типа СОР: используется накладной емкостный или индуктивный датчик, анализ осциллограмм возможен методом сравнения, амплитудные значения оценивать нельзя.

Режимы отображения осциллограмм системы зажигания

Программная часть мотортестеров, как правило, предоставляет широкие возможности для анализа осциллограмм системы зажигания. Для удобства пользователя существуют четыре режима отображения осциллограмм первичного и вторичного напряжений: «Парад», «Расширенный парад», «Растр» и «Наложение».

Переключение режимов отображения осуществляется тем или иным способом и зависит от конкретного прибора. Разные режимы отображения облегчают анализ различных характеристики осциллограмм; рассмотрим их по порядку.

1. Парад

Сигналы от каждого из цилиндров отображаются на одной горизонтальной линии в количестве и последовательности, соответствующей порядку работы цилиндров данного двигателя. Например, 1-3-4-2. Этот режим удобен для сравнения значений напряжения пробоя и горения в разных цилиндрах, а также для покадрового визуального контроля осциллограммы процесса искрообразования.

2. Расширенный парад

Режим аналогичен предыдущему, с той лишь разницей, что программой искусственно расширен участок горения искры. При этом не отображается участок, соответствующий накоплению энергии в катушке. Данный режим удобен для более тщательного визуального контроля формы осциллограммы процессов искрообразования одновременно во всех цилиндрах.

3. Растр

Этот режим позволяет очень эффективно сравнивать длительность накопления, горения искры и затухающих колебаний в катушке, а также производить сравнительный анализ формы осциллограмм этих процессов в разных цилиндрах. Осциллограммы на экране отображаются друг над другом на горизонтальных линиях. Их количество и последовательность опять же соответствуют количеству и порядку работы цилиндров двигателя.

4. Наложение

Осциллограммы процессов искрообразования всех цилиндров отображаются на одной горизонтальной линии, наложенными друг на друга. Этот режим позволяет визуально оценить степень корреляции формы осциллограмм в различных цилиндрах и сделать соответствующие выводы.

Все материалы цикла "Мотортестер, ваш помощник":

Мотортестер, ваш помощник. Часть 1

Мотортестер, ваш помощник. Часть 2

Мотортестер, ваш помощник. Часть 3

Мотортестер, ваш помощник. Часть 4

Мотортестер, ваш помощник. Часть 5

Мотортестер, ваш помощник. Часть 7

Мотортестер, ваш помощник. Часть 8