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).

СИСТЕМА ПИТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ

На систему питания карбюраторных двигателей приходится около 5% отказов от общего их числа по автомобилю. Однако состояние основного элемента сис­темы - карбюратора - является определяющим для обеспечения топливной эконо­мичности (средний перерасход топлива из-за не выявленных по внешним признакам неисправностей составляет 10-15%) и допустимой концентрации вредных компо­нентов в отработавших газах.

К явным неисправностям системы питания относят нарушение герметичности и течь топлива из топливных баков и трубопроводов, "провалы" двигателя при рез­ком открытии дроссельной заслонки из-за ухудшения функционирования ускори­тельного насоса; к неявным - загрязнение (повышение гидравлического сопротив­ления) воздушных фильтров, прорыв диафрагмы и негерметичность клапанов бензонасоса, нарушение герметичности игольчатого клапана и изменение уровня топлива в поплавковой камере, изменение (увеличение) пропускной способности жиклеров, неправильная регулировка холостого хода.

Выявление неявных неисправностей карбюратора и бензонасоса производится ходовыми и стендовыми испытаниями, а также путем оценки состояния отдельных элементов после снятия карбюратора и его профилактической переборки и испытаний в цеховых условиях.

Одним из конечных показателей технического состояния системы питания (при прочих равных условиях) является расход топлива (или так называемая топливная экономичность), который может быть оценен по данным действующей системы

 

помашинного учета расхода топлива; ходовых испытаний на мерном горизон­тальном участке дороги и движении автомобиля с постоянной скоростью; стендо­вых испытаний на беговых барабанах. В двух последних случаях расход топлива определяется с помощью расходомеров или мерных бачков.

Повышенный расход топлива (при исправном зажигании) указывает на неправильную регулировку главной дозирующей системы, а также, возможно, и на негерметичность клапанов экономайзера. Более удобно подобные испытания с охватом всех диапазонов работы карбюратора (включение второй камеры и экономайзера) проводить на стенде с беговыми барабанами. При использовании ненагруженных беговых барабанов возможно получение информации о степени несоответствия пропускной способности жиклеров главной дозирующей системы первой камеры (которая практически обеспечивает экономичность и экологи­ческую безопасность автомобиля) оптимальным режимам.

Признаком экономичности является устойчивая работа карбюратора на по­стоянных и переменных нагрузочных режимах только при полном прогреве двигателя и карбюратора. Если же устойчивая работа наблюдается уже на холодном или малопрогретом двигателе, то это свидетельствует о переобогащении смеси. К переобогащению смеси приводит также негерметичность игольчатого клапана поплавковой камеры. Признаком последней является, как правило, затрудненный запуск двигателя из-за переполнения поплавковой камеры, особенно горячего двигателя. При отсутствии смотровых окон или контрольных пробок переполнение можно обнаружить визуально по подтеканию топлива в диффузор после остановки двигателя, для чего необходимо предварительно демонтировать воздушный фильтр.

В условиях цеха у карбюратора, помимо герметичности игольчатого клапана и уровня топлива в поплавковой камере, проверяют также пропускную способность жиклеров и герметичность клапана экономайзера. У бензонасосов проверяют создаваемое разрежение (не ниже 50 кПа), давление (17-30 кПа) и подачу (0,7-2,0 л/мин), а также целостность диафрагмы. (Указанные виды испытаний можно осуществлять как на отдельных приспособлениях и приборах, так и на специальных комбинированных стендах, которые достаточно широко распространены на АТП.)

Наиболее ответственной является проверка пропускной способности жикле­ров, которая измеряется по количеству воды (в кубических сантиметрах), проте­кающей через дозирующее отверстие жиклера за 1 мин под напором водяного столба 1 м ± 2 мм при температуре 20±1 °С. На основе указанных измерений можно не только проверять соответствие жиклеров паспортным данным, но и осущест­влять индивидуальную "подгонку" пропускной способности топливных или воз­душных жиклеров главной дозирующей системы для каждого карбюратора, что обеспечивает экономичные режимы работы (на основе данных участка диагнос­тирования или испытаний карбюратора на дороге).

В последнее время в связи с ужесточением требований к экологической безо­пасности получили распространение технологии обслуживания и ремонта карбюра­тора на основе его специализированных испытаний на стенде с полноразмерным двигателем, позволяющих имитировать все установившиеся режимы работы дви­гателя (от холостого хода до развития им максимальной мощности) и на основе комплексных измерений осуществлять не только общую оценку состояния, но и индивидуальную "подгонку" пропускной способности основных топливных и воздушных жиклеров. В то же время при наличии на участках диагностирования многокомпонентных газоанализаторов, позволяющих оценивать степень обогаще­ния рабочей смеси, и ненагруженных беговых барабанов указанные работы более просто и эффективно осуществлять непосредственно на автомобиле, добиваясь улучшения экономичности и экологической безопасности с учетом индивидуаль­ных особенностей технического состояния. При испытании автомобиля на прямой

 

 

передаче со скоростями от 40 до 80-90 км/ч содержание в отработавших газах СО и СН зависит (при исправном зажигании и нормативном состоянии клапанов и ЦПГ двигателя) в основном от пропускной способности жиклеров первой камеры. При этом можно определить технологические нормы содержания СО (в первом при­ближении они составляют 0,7-0,9%), превышение которых указывает на необходи­мость индивидуального "подбора" жиклеров с целью получения "нормативного" смесеобразования (это необходимо примерно для половины эксплуатируемых автомобилей). Такой подбор целесообразно осуществлять путем увеличения пропускной способности воздушного жиклера (его достаточно рассверливать через 0,1 мм) до получения контролируемым многокомпонентным газоанализатором значений коэффициента избытка воздуха а = 1,1 + 1,2. Превышение содержания СН (более 300-400 млн^-1) при таком испытании, как правило, указывает на недостаточную герметичность ЦПГ и клапанов. Применение такой технологии обслуживания карбюраторов становится необходимым в связи с установкой на автомобили, эксплуатируемые в крупных городах, двухкомпонентных нейтрализа­торов, снижающих загрязнение окружающей среды; при этом, если двигатель работает на обогащенной рабочей смеси, то ресурс нейтрализатора существенно сокращается.

На систему питания дизелей приходится до 9% всех неисправностей авто­мобилей. Характерными неисправностями являются: нарушение герметичности и течь топлива, особенно топливопроводов высокого давления; загрязнение воздуш­ных и особенно топливных фильтров; попадание масла в турбонагнетатель; износ и разрегулировка плунжерных пар насоса высокого давления; потеря герметичности форсунками и снижение давления начала подъема иглы; износ выходных отверстий форсунок, их закоксовывание и засорение. Эти неисправности приводят к изме­нению момента начала подачи топлива, неравномерности работы топливного насо­са по углу поворота коленчатого вала и количеству подаваемого топлива, ухудше­нию качества распыливания топлива, что прежде всего вызывает повышение дымности отработавших газов и приводит к незначительному повышению расхода топлива и снижению мощности двигателя на 3-5%.

Контроль системы питания включает в себя: проверку герметичности системы и состояния топливных и воздушных фильтров, проверку топливоподкачивающего насоса, насоса высокого давления и форсунок.

Негерметичность части системы, находящейся под высоким давлением, прове­ряется визуально по подтеканию топлива при работающем двигателе. Негерме­тичность впускной части (от бака до топливоподкачивающего насоса), приводящая к подсосу воздуха и нарушению работы топливоподкачивающей аппаратуры, проверяют с помощью специального прибора-бачка. Часть магистрали, находя­щейся под низким давлением, можно проверить на негерметичность и при нера­ботающем двигателе путем опрессовки ручным топливоподкачивающим насосом.

Состояние сухих воздушных фильтров, устанавливаемых на всех последних моделях автомобилей, проверяют по разрежению за фильтром при помощи водяного пьезометра (должно быть не более 700 мм вод. ст.). Состояние топливных фильтров можно проверить в первом приближении на холостом ходу двигателя по давлению за фильтром (допускается не менее 150 кПа), а более точно - по пере­паду давлений перед фильтром и за ним (не более 20 кПа). Более низкое давление свидетельствует также о неисправной работе топливоподкачивающего насоса, который после переборки в условиях цеха при испытаниях на специальном стенде должен обеспечивать (при 1050 об/мин) разрежение не менее 50 кПа, давление не менее 400 кПа и подачу не ниже 25 см³ на 100 рабочих ходов (приведенные нормативы - для восьмицилиндровых двигателей МАЗ и КамАЗ).

Контроль насоса высокого давления и форсунок непосредственно на автомо­биле проводят при превышении двигателем норм по дымности и с целью выявле-

 

срабатывает нагнетательный клапан, и при малой скорости движения плунжера рост давления на некоторое время замедляется. В точке 3 поднимается игла фор­сунки. При этом давление падает, поскольку высвободившийся объем не успевает заполниться топливом, а затем снова повышается до определенной величины. Точка 4 на большой частоте вращения коленчатого вала двигателя может харак­теризовать максимальное давление процесса впрыска. Однако для нормального процесса в режиме холостого хода это давление обычно фиксируется по характер­ному пику точки 3. В точке 5 происходит "посадка" иглы форсунки и впрыскивание заканчивается, после чего происходит "посадка" в седло нагнетательного клапана плунжера. Импульсы остаточного давления (6) появляются в результате недо­статочной герметичности нагнетательного клапана. Величина сигнала S\ опреде­ляет затяжку пружины форсунки и статическое давление начала впрыска. Перепад давления АР характеризует подвижность иглы форсунки. Путем интегрирования на периоде впрыска г_впр можно оценить цикловую подачу топлива. Время задержки впрыска S₂ характеризует зазор в плунжерной паре, вызывающий утечку топлива между гильзой и плунжером.

Диагностирование по указанному методу осуществляется при помощи упро­щенных, преимущественно цифровых, приборов с одним накладным датчиком и стробоскопом, обеспечивающих определение частоты вращения коленчатого вала двигателя, установочного угла опережения впрыска топлива, возможности про­верки качества работы регулятора частоты вращения и автоматической муфты опережения впрыска топлива, а также качественную оценку давления начала впрыска или максимального давления впрыска при передаче сигнала на внешний осциллограф. Меньшее распространение имеют значительно более дорогие стационарные стенды с осциллографами и одновременной установкой датчиков на все форсунки. Такие стенды обычно являются универсальными, на них можно осуществлять комплексное диагностирование электрооборудования и систем зажигания, а также оперативно оценивать показатели компрессии по отдельным цилиндрам (по колебаниям силы тока при прокручивании коленчатого вала, запускаемого от стартера двигателя). При отсутствии средств диагностирования для снижения дымности необходимо провести трудоемкие профилактические работы, в первую очередь по форсункам и насосу высокого давления с их снятием и последующей переборкой и испытаниями в условиях цеха. Снятая форсунка проверяется: на герметичность при давлении 30 МПа, при этом время падения давления от 28 до 23 МПа должно быть не менее 8 с; на начало подъема давления (давление впрыска), которое должно составлять 16,5+0,5 МПа для двигателей КамАЗ, 14,7+0,5 МПа для двигателей ЯМЗ; на качество распыла, который должен быть четким, туманообразным и ровным по поперечному сечению конуса, иметь

 

 

характерный "металлический" звук. Давление впрыска форсунки регулируют путем изменения толщины регулировочных шайб, установленных под пружину, или с помощью регулировочной гайки.

Наиболее сложными и ответственными являются осуществляемые на спе­циальных стендах цеховые проверка и регулировка насоса высокого давления на начало подачи, ее равномерность и на собственно подачу топлива. Отклонение начала подачи топлива каждой секцией относительно первой не должно превы­шать ±20, а неравномерность при установке рейки в положение максимальной подачи - 5%. На стенде регулируются пусковая и максимальная цикловые подачи топлива, а также работа регулятора топлива (выключение подачи топлива при остановке двигателя, автоматическое выключение подачи топлива при установ­ленных максимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя и частоте начала работы автоматического регулятора).

Монтаж насоса высокого давления на двигателе производят при помощи моментоскопа (стеклянной трубки с внутренним диаметром 1,5-2,0 мм), устанав­ливаемого на выходном штуцере первой или предыдущей по порядку работы секции насоса, по появлению топлива в котором производится закрепление муфты привода таким образом, чтобы угол опережения составлял 16-19° до ВМТ первого цилиндра. Выполнение указанных работ обеспечивает (при правильной регули­ровке клапанов и хорошей компрессии в цилиндрах двигателя) минимальную дымность и максимальную экономичность работы дизеля.

⇐ Предыдущая21222324252627282930Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: