Układy wtryskowo-zapłonowe 1.1.pdf

Program BENEFIT

Materiały szkoleniowe

Diagnostyka układów

wtryskowo-zapłonowych

Akademia Techniki Samochodowej AD

AD POLSKA

listopad 2006

Diagnostyka układów wtryskowo-zapłonowych

1. Wstęp

Do sterowania silników z zapłonem iskrowym (ZI) obecnie stosuje się

elektroniczne zintegrowane systemy sterowania wtryskiem i zapłonem.

Zadaniem układów wtryskowych jest sterowaniem wielkością dawki,

regulacja i wytworzenie mieszanki paliwowo-powietrznej odpowiednio

przygotowanej (jednorodnej lub uwarstwionej), zaś układy zapłonowe są

odpowiedzialne za wytworzenie w komorze spalania iskry zapłonowej

w odpowiednim momencie o odpowiednio dużej energii elektrycznej. Dla

zrealizowania tych zadań, konieczne jest ustalenie warunków pracy silnika.

Warunki te są precyzowane za pomocą sygnałów pochodzących z różnych

czujników pojazdu. Z uwagi na fakt, iż układ zapłonowy jak również

wtryskowy potrzebuje takich samych informacji, logiczną konsekwencją

było połączenie obu układów w jeden system sterujący. Systemy te noszą

różne nazwy, jednakże ze względu na pierwsze rozwiązanie tego systemu

przez firmę Bosch (1979) i nazwaniu go systemem „Motronic” taka nazwa

jest utożsamiana z takimi układami zintegrowanymi. Istnieje wiele

rozwiązań konstrukcyjnych zintegrowanych systemów wtryskowo-

zapłonowych. W różnych kolejnych odmianach, wprowadza się nowe

funkcje celem dokładniejszego sterowania i regulowania pracą silnika przez

jednostkę centralną. Układy te, współpracują również z innymi układami

samochodu: klimatyzacją, sterowaniem automatycznej skrzyni biegów,

układem ABS…ESP.

2. Parametry pracy silnika

Parametry pracy silnika są ustalane za pomocą sygnałów pochodzących

z różnych czujników pojazdu. Temu zagadnieniu poświęcono oddzielną

publikację: Diagnostyka czujników w pojazdach samochodowych cz. I.

Zamieszczono tam: oznaczenia, opisy działania czujników, procedury

diagnostyki systemowej i punktowej oraz objawów nieprawidłowej pracy

jakich można oczekiwać w praktyce serwisowej. Dlatego w bieżących

materiałach tych wiadomości nie umieszczono.

3. Układy zapłonowe

Układ zapłonowy jest odpowiedzialny za wytworzenie w komorze

spalania iskry zapłonowej w odpowiednim momencie, o odpowiednio

dużej energii elektrycznej niezbędnej do całkowitego spalenia mieszanki

paliwowo-powietrznej. W tym celu układ ten po wytworzeniu wysokiego

Biuro Ekspertyz Technicznych i Szkoleń S. Olszowski. Wszelkie prawa zastrzeżone. s.olszowski@pr.radom.pl

Diagnostyka układów wtryskowo-zapłonowych

napięcia musi przetransportować go od cewki zapłonowej aż do świecy

aby pomiędzy jej elektrodami elektrony, które bombardują cząsteczki gazu

zmusiły je do świecenia. Podstawowymi elementami stanowiącymi układ

zapłonowy są: cewka zapłonowa (akumulator energetyczny), moduł

zapłonowy (układ sterujący obwodem pierwotnym cewki), świeca

zapłonowa oraz czujniki mające wpływ na kąt wyprzedzenia zapłonu

(prędkości obrotowej silnika, czujnik położenia wałka rozrządu i czujnik

spalania stukowego, przepływomierz masowy powietrza, czujnik ciśnienia

w kolektorze dolotowym, czujnik temperatury cieczy chłodzącej, czujnik

temperatury powietrza zasilającego, potencjometr przepustnicy, stycznik

biegu jałowego, …).

3.1. Zapłon elektroniczny. Napięcie wtórne

Zapłon elektroniczny, pozwala na optymalizację chwili zapłonu w każdych

warunkach pracy silnika. Kolejne punkty pola pracy silnika nie są związane

ze sobą a precyzowane są przez mapę zapłonu zapisaną w pamięci

sterownika, zależnie od warunków pracy silnika ustalonych przez

odpowiednie czujniki. Do wytworzenia napięcia zapłonu wykorzystuje się

zjawisko samoindukcji po wyłączeniu prądu w uzwojeniu pierwotnym cewki.

Załączenie i wyłączenie obwodu pierwotnego cewki jest wykonywane przez

moduł zapłonowy, który realizuje swoją funkcję wykorzystując sygnał

dostarczany przez jednostkę centralną ECU. W starych rozwiązaniach sygnał

był dostarczany z czujnika Halla lub czujnika optycznego zamontowanego np.

w aparacie zapłonowym.

Rys. 1. Przebiegi napięć w cewce zapłonowej [1].

Biuro Ekspertyz Technicznych i Szkoleń S. Olszowski. Wszelkie prawa zastrzeżone. s.olszowski@pr.radom.pl

Diagnostyka układów wtryskowo-zapłonowych

Uzwojeniem pierwotnym cewki zapłonowej nazywa się uzwojenie, którego

pole jest zmieniane np. poprzez włączanie i wyłącznie prądu zaś uzwojeniem

wtórnym uzwojenie w którym jest indukowane wysokie napięcie. Stosunek

napięć w uzwojeniach cewki jest wprost proporcjonalny do stosunku liczby

zwojów w tych uzwojeniach:

U 1 / U 2 = N 1 / N 2

Indukowane napięcie wtórne jest zależne od: natężenia prądu pierwotnego,

stosunku liczby zwojów, szybkości wzrostu i zanikania pola magnetycznego

oraz od materiału rdzenia. Dlatego należy bezwzględnie stosować właściwe:

moduły i cewki zapłonowe gdyż są ze sobą ściśle powiązane i nie mogą być

dowolnie zamieniane.

W instalacji samochodu z napięcia znamionowego 12V, należy wyindykować

wysokie napięcie od ok. (12 do 30) kV dla zapewnienia pewnego zapłonu

mieszanki paliwowo-powietrznej. Szczegóły zamieszczono na rys. 2.

Rys. 2. Zależność pomiędzy napięciem wtórnym zapłonu mieszanki a

odległością pomiędzy elektrodami świecy zapłonowej [1]. Zapas

napięcia (dU1, dU2) jest różny w zależności od rodzaju paliwa

benzyna/gaz, odstępu między elektrodami świecy zapłonowej oraz

rodzaju układu zapłonowego (maksymalne napięcie wtórne).

3.2. Usterki układu wysokiego napięcia

Usterki w układzie zapłonowym należą do najczęstszych przyczyn

nieprawidłowej pracy silnika. Diagnostyka układu zapłonowego sprawia

kłopoty nawet doświadczonym diagnostom. Problemy związane

Biuro Ekspertyz Technicznych i Szkoleń S. Olszowski. Wszelkie prawa zastrzeżone. s.olszowski@pr.radom.pl

Diagnostyka układów wtryskowo-zapłonowych

z diagnozowaniem wynikają z okresowości pojawiania się usterek oraz

z samym procesem diagnozowania układu zapłonowego. Nawet posiadając

odpowiednie urządzenia diagnostyczne można napotkać szereg problemów

interpretacyjnych związanych z niewłaściwą wizualizacją graficzną

i interpretacją uzyskanych wyników.

Diagnostykę układów zapłonowych najlepiej wykonywać po gwałtownym

obciążeniu silnika. Wówczas wychodzą wszelkie jego niedoskonałości.

3.3. Obrazy oscyloskopowe

Do pomiarów oscyloskopowych wysokiego napięcia w układach

zapłonowych należy stosować specjalne sondy pomiarowe o zakresie do

40kV aby uniknąć zniszczenia urządzenia. Jednakże, nawet posiadając

odpowiednie sondy możemy

napotkać problemy diagnostyczne.

Na rys. 3a przedstawiono sygnał

zapłonowy dla jednego cyklu pracy

silnika na biegu jałowym o

podstawie czasu 0,2s. Na rys. 3b

przedstawiono obraz oscyloskopowy

dla jednego cylindra zmieniając

podstawę czasu do 50ms, zaś na

rysunku 3c, zmieniono podstawę

czasu do 30µs. Ten sam obraz

można przedstawić w różnym

„rozciągnięciu” podstawy czasu. W

związku z tym wygląd obrazu

oscyloskopowego ulega zmianie a

co się z tym wiąże, możemy

popełnić błąd interpretacyjny.

Rys. 3. Sygnał z obwodu

zapłonowego oglądany przy różnych

prędkościach podstawy czasu [2].

Biuro Ekspertyz Technicznych i Szkoleń S. Olszowski. Wszelkie prawa zastrzeżone. s.olszowski@pr.radom.pl

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: