Методы и средства измерения высоких напряжений в системе зажигания автомобилей

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых

Кафедра автомобильного транспорта

Реферат

По дисциплине: Техническое обслуживание транспорта

Тема: Методы и средства измерения высоких напряжений в системе зажигания автомобилей

Работу выполнил:

Косьянов А.С.

Принял преподаватель:

Денисов И.В.

Владимир, 2013 год

Введение

Неуклонный рост количества автомобилей в нашей стране в настоящее время неизбежно влечет за собой необходимость решения вопросов их технического обслуживания (ТО) и ремонта. Существенное усложнение конструкции современных автомобилей предъявляет повышенные требования к качеству их обслуживания и ремонта, делая его практически невозможным без дорогостоящего сложного оборудования, приборов и инструментов.

Механизмы и приспособления, используемые на современных станциях технического обслуживания автомобилей (СТОА) и авторемонтных предприятиях, в большинстве своем основаны на широком применении электроники и на результатах исследований в области фундаментальных наук и высоких технологий обработки металлов и сборки автомобильных узлов повышенной надежности. Поэтому технический персонал среднего звена этих предприятий должен уметь работать на современном технологическом и диагностическом оборудовании, использовать приспособления и инструменты для выполнения высококачественного обслуживания и ремонта отечественных и зарубежных автомобилей.

1. Измерение высокого напряжения в системах зажигания автомобилей

Основой любого современного мотортестера является цифровой осциллограф. Мотортестер - это устройство, способное отображать осциллограмму высокого напряжения системы зажигания, кроме того, в реальном времени отображающее параметры импульса зажигания, такие как пробивное напряжение, время и напряжение горения искры.

Любая неисправность в системе зажигания, как в первичной, так и во вторичной цепи, определённым образом влияет на форму и параметры импульса высокого напряжения во вторичной цепи системы зажигания. Таким образом, наблюдая осциллограмму высокого напряжения, можно комплексно диагностировать систему зажигания. Зная нормальные параметры импульса зажигания, а также осциллограммы типовых неисправностей и видя при этом осциллограмму высокого напряжения исследуемой системы зажигания, можно быстро и однозначно выявить неисправности системы зажигания.

2. Осциллограмма высокого напряжения системы зажигания

1. Начало накопления энергии в магнитном поле катушки зажигания (момент открытия силового транзистора коммутатора системы зажигания).

2. Момент перехода коммутатора системы зажигания в режим удержания энергии в магнитном поле (по достижении тока в первичной обмотке катушки зажигания равного около 8А, коммутатор переходит в режим стабилизации тока на этом уровне).

3. Пробой искрового промежутка и начало горения искры (момент закрытия силового транзистора коммутатора).

4. Участок горения искры.

5. Конец горения искры и начало затухающих колебаний.

3. Проверка системы зажигания двигателя с помощью мотортестера

Для просмотра осциллограммы системы зажигания с механическим распределением высокого напряжения по цилиндрам, понадобится один ёмкостной датчик и один индуктивный. С помощью ёмкостного датчика мы снимаем осциллограмму высокого напряжения системы зажигания. Индуктивный датчик служит для синхронизации сигнала - чтобы знать, к какому именно цилиндру относится каждый отдельный импульс зажигания. Ёмкостной датчик должен быть установлен на высоковольтный провод катушки зажигания, индуктивный - на высоковольтный провод свечи зажигания первого цилиндра.

Для просмотра осциллограммы вторичного напряжения DIS системы зажигания (Double Ignition System) с электронным распределением высокого напряжения по цилиндрам, понадобится один индуктивный датчик и столько ёмкостных датчиков, сколько цилиндров на двигателе подключённых к специальному DI/DIS адаптеру. DIS системой называется такая система зажигания, где применяется по одной катушке зажигания на каждые два цилиндра, работающие с взаимным опозданием фаз газораспределения на 360° по положению коленчатого вала.

Ёмкостные датчики должны быть установлены на высоковольтные провода в строгом порядке согласно инструкции.

Для работы с системами зажигания, в которых каждую свечу зажигания обслуживает отдельная катушка зажигания, адаптер DI/DIS должен быть последовательно установлен на каждую катушку зажигания.

4. Индуктивный датчик

Индуктивный датчик служит для синхронизации сигнала - чтобы знать к какому именно цилиндру относится каждый отдельный импульс зажигания. Принцип действия индуктивного датчика подобен работе трансформатора. В качестве сердечника “трансформатора” применяются два ферритовых полукольца, вторичной обмоткой “трансформатора” является катушка, намотанная поверх сердечника, а первичной - центральная жила высоковольтного провода.

Таким образом, любые изменения тока в высоковольтном проводе, трансформируются в напряжение на обмотке датчика. Так как выходное напряжение датчика напрямую зависит от скорости нарастания тока, то выходной сигнал совпадает по времени с моментом пробоя искры.

Кроме того, проявляются и ёмкостные свойства индуктивного датчика в связи с непосредственной близостью катушки датчика и центральной жилы высоковольтного провода. Это свойство датчика, даёт возможность различать рабочую искру от холостой в DIS системах зажигания.

5. Ёмкостной датчик

Наиболее просто и безопасно снять осциллограмму вторичного напряжения системы зажигания, можно применив ёмкостной датчик. Снятие сигнала происходит за счёт ёмкости, образующейся между экранированными изолированными обкладками датчика и центральной токопроводящей жилой высоковольтного провода исследуемой системы зажигания. Именно такого типа датчики применяются в мотортестерах для работы с вторичными цепями систем зажигания.

При проектировании ёмкостного датчика для самостоятельного изготовления использовались лучшие особенности конструкций датчиков других производителей, исходя из практического применения в автосервисе. Материалы для изготовления датчика легко доступны, особенно для работников автосервиса. В качестве изолятора применяется фторопласт.

При измерении высоковольтных напряжений в системах зажигания некоторых двигателей (например, современные двигатели Mercedes, AUDI, VW), где свеча зажигания находится непосредственно под катушкой зажигания, понадобятся ёмкостные датчики совершенно другой конструкции.

Главное их отличие в том, что снятие сигнала происходит за счёт ёмкости, образующейся между экранированными изолированными обкладками датчика и высоковольтным выводом вторичной обмотки катушки зажигания, либо самой вторичной обмоткой. Поэтому, существуют десятки типов конструкций таких датчиков, напрямую зависящих от конструкции катушки зажигания и способа её установки на двигатель. Но в большинстве случаев, осциллограмму высокого напряжения системы зажигания можно снять с помощью адаптера DI/DIS.

6. Имитаторы сигналов датчиков

Очень интересным и нужным прибором в умелых руках является имитатор датчиков. С помощью этого прибора можно не просто убедиться в правильности поставленного «диагноза», заменив показания подозрительного датчика заведомо исправными, но и проверить реакцию системы впрыска на изменяющийся сигнал, косвенно проверяя, тем самым, исправность блока управления двигателем и целостность проводки от датчика к блоку и от блока к исполнительным устройствам.

Имитаторы сигналов датчиков при углубленной проверке ЭСУД и ее узлов предназначены для проверки реакции блока на изменение сигналов отдельных датчиков (например, датчика температуры), так как в некоторых случаях блок управления может не реагировать на изменение сигнала от датчика, и этот факт может быть воспринят как отказ датчика.

Универсальные имитаторы сигналов систем управления должны выполнять следующие функции:

- имитация сигналов аналоговых датчиков;

- имитация сигналов частотных датчиков;

- имитация сигналов резистивных датчиков;

- имитация сигналов датчиков детонации;

- имитация сигналов датчиков кислорода (Zr02);

- проверка целостности электрических цепей.

В качестве примера рассмотрим возможности имитатора сигналов российского производства мод. ДСТ-6С. Универсальный имитатор сигналов систем управления ДСТ-6С предназначен для проверки исправности и правильности функционирования различных исполнительных механизмов систем управления двигателем, а также для имитации сигналов различных датчиков на автомобилях ВАЗ и ГАЗ.

Выполняемые функции:

- тест относительной производительности форсунок (в паре с измерителем давления топлива);

- проверка исправности регулятора холостого хода на базе шагового электродвигателя (ВАЗ);

- проверка исправности регулятора холостого хода на базе моментного электродвигателя (ГАЗ);

- проверка исправности и линейности характеристики датчика положения дроссельной заслонки;

- проверка исправности аналоговых и частотных датчиков расхода воздуха (ВАЗ);

- проверка исправности аналоговых датчиков расхода воздуха (ГАЗ);

- проверка исправности датчиков давления на впускном коллекторе (ГАЗ);

- проверка исправности датчика кислорода (ВАЗ);

- проверка исправности модуля зажигания (ВАЗ);

- проверка исправности катушек зажигания (ГАЗ);

- имитация сигнала датчика положения коленчатого вала (маркерный диск 58 зубьев);

- имитация сигнала датчика положения распределительного вала (ВАЗ и ГАЗ);

- имитация сигнала датчика Холла (карбюраторные автомобили ВАЗ);

- имитация сигналов аналоговых датчиков; измерение постоянного напряжения от 0 до 20 В.

7. Стробоскопы

Автомобильные стробоскопы предназначены для визуального контроля взаимного расположения установочных меток момента зажигания на блоке цилиндров и маховике или шкиве коленчатого вала при работе двигателя. Это особенно важно при тестировании двигателей, конструкция которых предполагает возможность регулировки начального момента зажигания.

От правильной установки момента зажигания зависят и расход топлива, и прочие характеристики двигателя, и темпы его износа. Опытные водители выставляют зажигание «на глазок», точнее, на слух - ослабляют крепление трамблера, заводят мотор и вращают корпус прерывателя-распределителя, пока им не покажется, что поймали нужный момент. Иногда применяется способ с использованием контрольной лампы, но точно совместить метки на шкиве коленчатого вала и крышке привода газораспределительного механизма не так просто. Наибольшую точность при установке момента зажигания обеспечивает стробоскоп.

Прибор состоит из двухтактного преобразователя напряжения на транзисторах VI, V2, выпрямителя, состоящего из выпрямительного блока VЗ и конденсатор С1, ограничивающих резисторов R5, R6, накопительных конденсаторов С2, С3, стробоскопической лампы Н1, цепи поджига лампы, состоящей ял конденсаторов С4, C5 и разрядника F1 и защитного диода V4.

Прибор работает следующим образом. После подключения выводов Х5, Х6 к аккумулятору начинает работать преобразователь напряжения, представляющий собой симметричный мультивибратор. Первоначальное открывающее напряжение на базы транзисторов V1, V2 преобразователя подается с делителей R2-R1, R4-R3. Транзисторы V1, V2 начинают открываться, причем один из них обязательно быстрее. Это закрывает другой транзистор, так как к его базе при этом с обмотки w2 или w3 будет прикладываться запирающее (положительное) напряжение. Затем транзисторы V1, V2 поочередно открываются, подключая то одну, то другую половины обмотки w1 трансформатора Т1 к аккумулятору. Во вторичных обмотках w4, w5 при этом индуцируется переменное напряжение прямоугольной формы с частотой около 800 Гц, значение которого пропорционально количеству витков обмоток.

В момент искрообразования в первом цилиндре двигателя высоковольтный импульс от гнезда распределителя через специальную вилку Х2 разрядника и конденсаторы С4, С5 поступает на поджигающие электроды стробоскопической лампы Н1. Лампа зажигается, и накопительные конденсаторы С2, С3 разряжаются через нее. При этом энергия, накопленная в конденсаторах С2, С3, преобразуется в световую энергию вспышки лампы. После разряда конденсаторов С2, С3 лампа Н1 гаснет, и конденсаторы снова заряжаются через резисторы R5, R6 до напряжения 420-450 В. Тем самым заканчивается подготовка схемы к следующей вспышке.

Резисторы R5, R6 предотвращают закорачивание обмоток w4, w5 трансформатора в момент вспышки лампы диод V4 защищает транзисторы преобразователя при случайном подключении стробоскопа в ошибочной полярности.

Разрядник F1, включенный между распределителем и свечей зажигания, обеспечивает необходимое напряжение высоковольтного импульса для поджига лампы вне зависимости от расстояния между электродами свечи, давления в камере сгорания и других факторов. Благодаря разряднику обеспечивается бесперебойная работа стробоскопа даже при закороченных электродах свечи зажигания.

В случае замены германиевых транзисторов П214А кремниевыми типа КТ837Д(Е) схема преобразователя, да и всего стробоскопа, должна быть существенно изменена. Изменяются данные трансформатора и выдвигаются дополнительные требования к его исполнению. Это связано с тем, что кремниевые транзисторы серии КТ837 более высокочастотны и схема, выполненная на них, склонна к возбуждению. Кроме того, чтобы открыть эти транзисторы, нужно большее напряжение, чем для германиевых транзисторов. Так, например, если в стробоскоп, впаять вместо транзисторов П214А, например, транзисторы КТ837Д, ничего не изменяя, преобразователь работать не будет, оба транзистора будут закрыты, для того чтобы преобразователь начал работать, сопротивления резисторов R2, R4 надо уменьшить до 200-300 Ом. При этом снижается коэффициент полезного действия преобразователя, а главное, он без каких-либо видимых причин может начать генерировать высокочастотные синусоидальные колебания с частотой 50-100 кГц питания, предотвращают возникновение высокочастотной генерации.

Мощность, рассеиваемая в транзисторах, резко возрастает, и транзистор через несколько минут выходят из строя.

На рис. 14 приведена электрическая принципиальная схема автомобильного стробоскопа на кремниевых транзисторах КТ837д. Мощность, рассеиваемая в транзисторах преобразователя, в данном случае значительно меньше благодаря большему быстродействию транзисторов КТ837Д, и следовательно, большей крутизне фронтов импульсов преобразователя; выше и надежность преобразователя. Рассмотрим особенности этой схемы. Конденсаторы С1, С7, включенные между базами транзисторов преобразователи и минусом источника питания, предотвращают возникновение высокочастотной генерации.

Функции стробоскопа можно расширить, превратить его тахометр. Так как многие автомобили старого образца, которые еще эксплуатируются, не имеют данного прибора на щитке водителя.

Заключение

В распоряжении отечественных специалистов СТОА и ремонтных предприятий, а также студентов учреждений среднего и высшего профессионального образования имеются довольно содержательные, но разрозненные источники информации по оборудованию и оснастке для ТО и ремонта автомобилей: каталоги фирм-производителей оборудования, каталоги специализированных выставок, Интернет и пр. Вся эта информация, как правило, носит рекламный характер и не всегда способствует объективной оценке оборудования с точки зрения его рационального и эффективного использования в условиях конкретного предприятия и мало освещает вопросы системного подхода к решению проблемы правильного комплектования оборудованием отдельных производственных участков и служб СТОА, что негативно влияет на технико-экономические показатели комплексной механизации работ по ТО и текущему ремонту автомобилей. Последнее, в конечном счете, определяет и экономическую эффективность работы самих предприятий.

Появление новых технологий ТО и ремонта автомобилей требует внедрения принципиально нового оборудования, инструментов и средств контроля, что влечет за собой существенное переоснащение предприятий по ТО, ремонту и диагностике автомобилей. В связи с этим возникает необходимость совершенствования знаний персонала предприятий по обслуживанию современного оборудования и обеспечения необходимой информацией специалистов среднего звена с учетом внедрения в производство современной обрабатывающей, сборочной, контрольной и диагностической техники.

Список литературы

1. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей: учебник для студ. учреждений высш. проф. образования / В.М. Власов, С.В. Жанказиев, С.М. Круглов и др. / под ред. В.М. Власова. М.: Академия, 2008.

3. Виноградов В.М. Ремонта автомобилей: учеб. пособие для студ. учреждений высш. проф. образования. М.: Академия, 2008.

4. Капустин А.А. Автосервис и фирменное обслуживание. СПб.: Изд-во СПбГУСЭ, 2007. машина двигатель автомобильный

5. Кудрин А.И. Основы расчета текущего ремонта автомобилей. Челябинск: Изд-во Ю-УрГУ, 2008.

6. Ютт В.Е. «Электрооборудование автомобиля» - Москва: Транспорт, 2005.

Размещено на Allbest.ru