Тема № 4 Диагностика вспомогательных систем двигателя с помощью осциллографа

1. Общие сведения о автомобильных цифровых осциллографах и системах зажигания

1. Назначение и принципиальное устройство цифровых осциллографов

Автомобильный осциллограф – это универсальный цифровой электронный прибор, который подсоединяется к персональному компьютеру и предназначен для диагностики систем управления автомобилем. В отличие от тестера, осциллограф позволяет, увидеть не только средние значения напряжения в измеряемых цепях, но и процесс изменения напряжения во времени (рис.1), а так же измеряемые величины представлять в графическом виде и записывать в память для последующего просмотра и анализа.

Рис. 1. Импульсный сигнал, отображаемый осциллографом и среднее напряжение выходного сигнала, измеряемое тестером.

По форме осциллограмм в первичной и вторичной цепях катушки зажигания можно:

- выявить неисправные элементы систем зажигания (состояния свечей и высоковольтных проводов, неисправности катушек и модулей зажигания, определение угла замкнутого состояния катушек зажигания);

- диагностировать неисправности механической части двигателя (оценка относительной компрессии по цилиндрам, определение правильной установки фаз газораспределения и др.);

- оценивать состав смеси по цилиндрам двигателя.

С помощью осциллографа проводится диагностика датчиков и исполнительных устройств систем управления двигателем, а так же диагностика работы генератора.

Форма сигнала выводится на экран в виде графика в координатах амплитуда (напряжение) и время. По графику изменения сигнала, кроме напряжения и времени, можно измерить частоту сигнала (время между двумя сходными точками кривой сигнала) и скважность (продолжительность) сигнала или « угол замкнутого состояния» в % - т.е. отношение времени наличия сигнала к общему времени периода сигнала (рис.2). Типичная форма сигнала указывает на примерное положение сигнала относительно нулевой линии.

Скважность сигнала: Е = t/T*100, где Е – скважность сигнала, %; Т_н – время действия (продолжительность) сигнала, мс; T_ц – период цикла, мс.

Рис. 2. Осциллограмма импульсного сигнала: U_max, U_min – максимальное и минимальное значение напряжения; Т_н – время действия сигнала (поддержания U_max); Т₀ – время поддержания U_min; Т_ц – время цикла

Методика диагностики с помощью осциллографа сводится к следующему. Осциллограф подсоединяется к элементу системы управления и фиксируется форма полученного сигнала, которая затем сравнивается с «образцовым» сигналом, что позволяет принять решение о наличии дефекта и работоспособности данного элемента системы управления.

1.2. Принципиальное устройство систем зажигания автомобильных двигателей

Наибольшее распространение на автомобильных двигателях нашли контактные, транзисторные и микропроцессорные системы зажигания. Транзисторные системы зажигания подразделяются на транзисторные системы зажигания с датчиком Холла и индукционным датчиком, а микропроцессорные на системы зажигания «холостая искра» и с индивидуальными катушками зажигания.

В основу конструкций систем зажигания положена одна или несколько катушек зажигания. При замыкании первичной обмотки катушки зажигания на «массу» по первичной обмотке проходит ток (рис.3). В этот момент времени происходит накопление энергии в катушке зажигания, а в момент размыкания первичной обмотки от массы ток резко исчезает и во вторичной обмотке индуцируется электрический ток высокого напряжения. Под воздействием этого тока в зазоре между электродами свечи зажигания образуется искра, которая поджигает топливную смесь.

Рис. 3 Система зажигания: 1-аккумулятор; 2-катушка зажигания; 3-первичная обмотка катушки зажигания; 4-вторичная обмотка катушки зажигания; 5-ключ; 6-свеча зажигания.

Напряжение, при котором происходит искровой разряд между электродами свечи, называют «пробивным». Так, согласно экспериментальному закону Пашена, пробивное напряжение для однородных полей зависит от зазора между электродами свечи δ, давления Р (степени сжатия) и температуры топливной смеси Т.

Пробивное напряжение увеличивается с повышением степени сжатия рабочей смеси и расстояния между электродами и снижается с повышением температуры рабочей смеси.

Пониженные значения пробивных напряжений повышают число циклов с «вялым» начальным периодом сгорания, вследствие меньшего объема горючей смеси между электродами свечи зажигания и следовательно приводят к неполному сгоранию топлива.