Диагностика технического состояния системы зажигания автомобилей

Курсовой проект

по дисциплине: «Диагностика и техническое обслуживание машин»

Аннотация

Задание на выполнение курсовой работы

Перечень сокращений и условных обозначений

Глава 1. Расчет показателей надежности системы зажигания

Глава 2. Диагностика системы зажигания

2.1 Назначение и принцип действия

2.2 Обслуживание системы зажигания

2.3 Неисправности системы зажигания

2.4 Элементы систем зажигания

Заключение

Приложение

зажигание надежность неисправность автомобиль

Аннотация

Для любого случайно выбранного изделия невозможно заранее определить, будет ли оно надежно. Из двух двигателей одной марки в одном могут вскоре возникнуть отказы, а второй будет исправным длительное время.

Отказ — событие случайное. Поэтому для расчета показателей надежности используют методы теории вероятностей и математической статистики. Одним из условных понятий, используемых при расчетах показателей надежности, является «наработка» .

Наработкой называется продолжительность или объем работы изделия. Для двигателей наработку обычно измеряют в километрах пробега автомобиля или в часах (мото/часах). В технической и учебной литературе можно встретить такие выражения: суточная наработка, наработка до первого отказа, наработка между отказами и т. д.

Задание на выполнение курсовой работы Вариант Система зажигания транзисторная с датчиком холла.

Наработка до первого отказа:

Наработка до второго отказа:

Перечень сокращений и условных обозначений Обычно применяется следующая буквенная индексация рассматриваемых далее в курсовой работе событий и понятий:

" F" (failure) — вероятность отказа;

" R" (reliability) — вероятность безотказной работы;

" Р" (probability) — вероятность.

Введение

Основными задачами транспорта является своевременное и полное удовлетворение запросов населения и потребностей отраслей народного хозяйства на микрои макроуровнях ускорение доставки грузов и пассажиров при минимизации транспортных издержек. Реализация отмеченных задач позволяется повысить качество не только транспортной системы страны, но и несет в себе стимулы к улучшению экономических связей между регионами развитию всех отраслей хозяйствования и в конечном итоге экономическому росту валового внутреннего продукта Среди прочих видов транспорта большой удельный вес в грузообороте и пассажирообороте приходится на автомобильный транспорт поэтому полное и своевременное использование техники экономия рабочего времени снижение порожних пробегов и непроизводительных простоев подвижного состава под погрузкой и разгрузкой совершенствование технологии перевозочного процесса механизация погрузо-разгрузочных работ снижение или полный отказ от использования ручного труда и т. д. позволит повысить эффективность эксплуатации не только автомобильного транспорта, но и отрасли в целом Основой целью дисциплины «Диагностика и ТО машин» является изучение основ организации технологии организации и управления грузовыми и пассажирскими перевозками механизации погрузо-разгрузочных работ освоению математических методов организации перевозочного процесса приобретение навыков использования полученных теоретических знаний в решении практических задач Помимо изучения теоретического курса и его закрепления на практических занятиях, учебная программа дисциплины предусматривает выполнение курсовой работы которая прорабатывается и выполняется параллельно с изучением и освоением материала Курсовая работа сводится к раскрытию содержания и решению сформулированных по разделам и главам задач в полном соответствии с требованиями к оформлению

Глава 1. Расчет показателей надежности системы зажигания Для любого случайно выбранного изделия невозможно заранее определить, будет ли оно надежно. Из двух двигателей одной марки в одном могут вскоре возникнуть отказы, а второй будет исправным длительное время.

Отказ — событие случайное. Поэтому для расчета показателей надежности используют методы теории вероятностей и математической статистики. Одним из условных понятий, используемых при расчетах показателей надежности, является «наработка» .

Наработкой называется продолжительность или объем работы изделия. Для двигателей наработку обычно измеряют в километрах пробега автомобиля или в часах (моточасах). В технической и учебной литературе можно встретить такие выражения: суточная наработка, наработка до первого отказа, наработка между отказами и т. д. Обычно применяется следующая буквенная индексация рассматриваемых далее в курсовой работе событий и понятий:

" F" (failure) — вероятность отказа;

" R" (reliability) — вероятность безотказной работы;

" Р" (probability) — вероятность.

Рассмотрим простейшие методы оценки случайной величины (СВ) примером которой является наработка на отказ. Исходные данные (приложение 1) — результаты наблюдений за изделиями или отчетные данные, которые выявили индивидуальные реализации случайных величин (наработки на отказ). Расчеты производятся в соответствии с примером, приведенным в данных методических указаниях. Результаты ниже изложенной методики расчета сводятся в таблицу 1.

Случайные величинынаработки на отказ (от 1 до 50) располагают в порядке возрастания их абсолютных значений:

L1 = Lmin; L2; L3;…;Li;…Ln-1; Ln = Lmax, (1)

Где L1… Ln — реализации случайной величины L;

n — число реализаций.

Далее необходимо произвести точечные оценки СВ.

Среднее значение СВ:

(2)

Размах СВ:

z = Lmax — Lmin. (3)

z =67,8 — 52,6=15,2

Дисперсия:

(4)

Среднеквадратическое отклонение :

.(5)

Коэффициент вариации v:

(6)

В ТЭА различают случайные величины с малой вариацией (v? 0,1), со средней вариацией (0,1? v? 0,33) и с большой вариацией (v > 0,33).

Точечные оценки позволяют нам предварительно судить о качестве изделий и технологических процессов. Чем ниже средний ресурс и выше вариация (, v, z), тем ниже качество конструкции и изготовления (или ремонта) изделия.

Чем выше коэффициент вариации показателей технологических процессов ТЭА (трудоемкость, простои в ТО или ремонте, загрузка постов и исполнителей и др.), тем менее совершенны применяемые организация и технология ТО и ремонта.

Вероятностные оценки СВ. При выполнении курсового проекта для составления сводной таблицы разбиваем размах СВ на несколько (не менее 8 и не более 11) равных по длине? L интервалов (см. табл.1).

Далее производим группировку, т. е. определяем число случайных величин, попавших в первый (п1), второй (п2) и остальные интервалы.

Это число называется частотой. Разделив частоту в каждом интервале на общее число случайных величин (п1 + п2 + … + пп = п), определяют частость.

Наглядное представление о величине частости дает графическое изображение гистограммы и полигонов распределения (рис. 1).

Рис. 1. Графическое изображение случайной величины (1-гистограмма, 2-полигон распределения).

Данное графическое изображение строится по данным о наработке и величине частости, которая рассчитывается по формуле:

wi = пi / п. (7)

w1 =3/50=0,06

w2=4/50=0,08

w3=6/50=0,12

w4 =17/50=0,34

w5=5/50=0,1

w6=5/50=0,1

w7=9/50=0,18

w8=1/50=0,02

Частость является эмпирической (опытной) оценкой вероятности Р, т. е. при увеличении числа наблюдений частость приближается к вероятности: wi > pi.

Полученные при группировке СВ результаты сводятся в таблицу (см. табл.1), данные которой имеют не только теоретическое, но и практическое значение. Например, по результатам наблюдений можно предположить, что у аналогичных изделий в тех же условиях эксплуатации и в интервале наработки 52−54 тыс. км может отказать около 6% изделий (wi? pi = 0,06), в интервале 54−56 тыс. км — 8%, интервале 56−58 тыс. км — 12% и т. д. Следовательно, имея систематизированные данные по отказам, можно прогнозировать и планировать число воздействий (программу работ), потребности в рабочей силе, площадях, материалах и запасных частях.

Вероятность случайного события.

В общем виде это отношение числа случаев, благоприятствующих данному событию, к общему числу случаев.

Вероятность отказа рассматривается не вообще, а за определенную наработку L:

F (L) = P{Li

где m (L) — число отказов к моменту наработки L;

п — число наблюдений (участвовавших в испытаниях изделий).

F1(L)=3/50=0,06

F2(L)=7/50=0,14

F3(L)=13/50=0,26

F4(L)=30/50=0,6

F5(L)=35/50=0,7

F6(L)=40/50=0,8

F7(L)=49/50=0,98

F8(L)=50/50=1

Вероятность отказа изделия при наработке L равна вероятности событий, при которых наработка до отказа конкретных изделий Li окажется менее L.

Отказ и безотказность являются противоположными событиями, поэтому:

R (L) = P{Li? L} = n-m (L)/n. (9)

Где n-m (L) — число изделий, не отказавших за L.

R1(L)=47/50=0,94

R2(L)=43/50=0,86

R3(L)=37/50=0,74

R4(L)=20/50=0,4

R5(L)=15/50=0,3

R6(L)=10/50=0,2

R7(L)=1/50=0,02

R8(L)=0/50=0

В примере расчета курсовой работы (см. табл.1) при L — 55 тыс. км имеем:

F (L) = P{Li<10} = L1+L2/n = m (L)/n =7/50 =0,14.

R (L) = P{Li? 10} = n-m (L)/n = 50 — 7 / 50 =0,86.

Наглядное представление о СВ дает графическое изображение интегральных функции распределения вероятности отказа и вероятности безотказной работы (рис. 2).

Рис. 2. Графическое изображение случайной величины (3 — интегральная функция вероятности отказов, 4 — безотказной работы).

Следующей характеристикой случайной величины является плотность вероятности (например, вероятности отказа) f (L) — это функция, характеризующая вероятность отказа за малую единицу времени при работе узла, агрегата, детали без замены. Если вероятность отказа за наработку F (L) = т (L)/п, то, дифференцируя ее при п = const, получим плотность вероятности отказа:

= (10)

где dm/dL — элементарная «скорость», с которой в любой момент времени происходит приращение числа отказов при работе детали, агрегата без замены.

f1(L)=3/2/50=0,03

f2(L)=4/2/50=0,04

f3(L)=6/2/50=0,06

f4(L)=17/2/50=0,17

f5(L)=5/2/50=0,05

f6(L)=5/2/50=0,05

f7(L)=9/2/50=0,09

f8(L)=½/50=0,01

Таблица 1

Вероятностная оценка случайных величин Наглядное представление о вариации СВ дает графическое изображение дифференциальной функции т. е. закона распределения случайной величины (рис. 3).

Рис. 3. Дифференциальная функция распределения — закон распределения СВ

F (L) называют интегральной функцией распределения, f (L) — дифференциальной функцией распределения.

Имея значения F (x) или f (x), можно произвести оценку надежности и определить среднюю наработку до отказа:

.(11)

При оценке качества изделий, нормировании ресурсов, в системе гарантийного обслуживания применяют гамма — процентный ресурс Lг. Это интегральное значение ресурса Lг, которое вырабатывает без отказа не менее г процентов всех оцениваемых изделий, т. е:

В ТЭА обычно принимаются г = 80, 85, 90 и 95%.

Гамма — процентный ресурс используется при определении периодичности ТО по заданному уровню безотказности г. Выражение LTO=Lг означает, что обслуживание с периодичностью LTO гарантирует вероятность безотказной работы R? г и вероятность отказа F? (1 — г).

Если мы, основываясь на нашем примере, назначим периодичность профилактических работ ТО равную LTO = 55 тыс. км (см. табл.1), то примерно 7 изделий из 50 откажут ранее назначенного ТО, т. е. вероятность отказа составит 14%. Остальные 86% изделий имеют потенциальную наработку на отказ Li > 10 тыс. км. Следовательно, ТО им будет произведено ранее, чем они могут отказать, и вероятность их безотказной работы будет равна 0,86.

Для первых отказов невосстанавливаемых изделий и взаимно дополняющих событий (отказ — работоспособное состояние) имеет место условие F (L) + R (L) =1, т. е., зная вероятность отказа, можно определить вероятность безотказной работы и наоборот.

Важным показателем надежности является интенсивность отказов (L) — условная плотность вероятности возникновения отказа невосстанавливаемого изделия, определяемая для данного момента времени при условии, что отказа до этого момента не было. Наглядное представление о величине изменения интенсивности отказов реализуется в виде графика (рис. 4).

Рис. 4. Изменение интенсивности отказов

Аналитически для получения (L) необходимо элементарную вероятность dm/dL отнести к числу элементов, не отказавших к моменту L, т. е.

(12)

Так как вероятность безотказной работы R (L) = [n — m (L)]/n, то (L) = (dm/dL)*(1/n R (L)). Учитывая, что f (L)=(1/n)(dm/dL), получаем:

(L)=f (L)/R (L). (13)

Выше были рассмотрены закономерности изменения параметров технического состояния автомобилей по наработке и вариации параметров технического состояния. Эти закономерности достаточно точно характеризуют надежность новых агрегатов и узлов автомобилей, т. е. позволяют оценить среднюю наработку на отказ, вероятность отказа автомобиля при определенной наработке, ресурс агрегатов и др.

Для рациональной организации производства по ТО и ремонту в АТП необходимо, кроме того, знать, сколько автомобилей с отказами данного вида будет поступать в зону ремонта в течение часа, смены, недели, месяца, будет ли их количество постоянным или переменным и от каких факторов оно зависит, т. е. необходимо иметь информацию о надежности не только конкретного автомобиля, но и группы автомобилей, например автомобилей данной модели, колонны, в целом по АТП. При отсутствии этих сведений нельзя рационально организовать производство, т. е. определить необходимое число рабочих, размеры производственных площадей, перечень технологического оборудования, расход запасных частей и материалов. Взаимосвязи между показателями надежности автомобилей и суммарным потоком отказов для автомобиля и группы автомобилей изучают с помощью закономерностей ТЭА, которые характеризуют процесс восстановления, т. е. возникновения и устранения потока отказов и неисправностей изделий в зависимости от наработки.

Далее рассмотрим поведение восстанавливаемого изделия, т. е. агрегата, который после отказа подвергается ремонту и продолжает работать. Для этого в качестве исходных данных используем наработку до первого и до второго отказа (приложение 1). Так как агрегат является восстанавливаемым изделием, то после устранения 1-го отказа он продолжает работу, и по той же схеме возникают и устраняются 2-й, 3-й и последующие отказы. В курсовой работе мы ограничимся двумя отказами 50 исследуемых изделий. Ранее нами был полностью рассмотрен первый отказ, аналогично проводим исследования по второму отказу, для чего строим таблицу и вносим в нее все необходимые данные (табл. 2). По результатам расчетов строим схему формирования процесса восстановления (рис. 5) используя данные f1(L) (табл.1) и f2(L) (табл. 2).

Рис. 5. Схема формирования процесса восстановления Таблица 2

Вероятностная оценка случайной величины — наработки до второго отказа

Закономерности изменения потока отказов описывают изменение по наработке показателей, характеризующих процесс возникновения и устранения отказов автомобилей.

Очевидно, что наработки на отказы, во-первых, случайны для каждого автомобиля и описываются соответствующей функцией f (L), во-вторых, эти наработки независимы для разных автомобилей, в третьих, при устранении отказа в зоне ремонта безразлично, какой автомобиль отказал или какой отказ по счету.

К важнейшим характеристикам этих закономерностей относятся средняя наработка до k-го отказа Lk, средняя наработка между отказами для n изделий Lk, k+1, коэффициент полноты восстановления ресурса, ведущая функция потока отказов (L) и параметр потока отказов (L).

Средняя наработка до k-го отказа:

(14)

Где L1 — средняя наработка до первого отказа;

L12 — средняя наработка между первым и вторым отказом

Lk=39,634+19,874=59,508

Средняя наработка между (k-1)-м и k-м отказами для n автомобилей:

(15)

Коэффициент полноты восстановления ресурса характеризует возможность сокращения ресурса после ремонта:

=19,874/39,634=0,5 (16)

Сокращение ресурса после первого и последующего ремонтов, которое необходимо учитывать при планировании и организации работ по обеспечению работоспособности объясняется: частичной заменой только отказавших деталей, при значительном сокращении надежности других, особенно сопряженных; использованием в ряде случаев запасных частей и материалов худшего качества, чем при изготовлении автомобиля; низким технологическим уровнем работ.

Ведущая функция потока отказов (функция восстановления) определяет накопленное количество первых и последующих отказов изделия к наработке L. В курсовой работе определяем данную функцию для трех любых точек на оси наработки L (рис.6), лежащих в интервале от средней наработки до первого отказа, до средней наработки до второго отказа. Как следует из рисунков 4 и 5, из-за вариации наработок на отказы происходит смешение отказов, а функции вероятностей 1-го и 2-го отказов F1(L) и F2(L)частично накладываются друг на друга.

Рис. 6. Формирование ведущей функции восстановления

В общем виде ведущая функция потока отказов:

(17)

(L1)=0,04

(L2)= 0,1

(L3)=0,18

(L4)=0,22

(L5)=0,4

(L6)=0,64

(L7)=0,94

(L8)=1,00

Для каждого частного случая:

L1: (L1)= F1(L1) произошел только 1-й отказ.

L2: (L2)=F1(L2)+ F2(L2) произошел 1-й и 2-й отказ.

L3: (L3)=F1(L3)+ F2(L3) произошел 1-й и 2-й отказ.

Процесс формирования ведущей функции восстановления представлен на рис. 6.

Для практического расчета (L) необходимо вычислить вероятности первого, второго и т. д. отказов и просуммировать их.

Параметр потока отказов w (L) — это плотность вероятности возникновения отказов восстанавливаемого изделия, определяемая для данного момента времени или пробега:

w (L)=dЩ (L)/dL или (18)

w (L)=0,02

w (L)=0,03

w (L)=0,04

w (L)=0,02

w (L)=0,09

w (L)=0,12

w (L)=0,15

w (L)=0,03

Иными словами w (L) — это относительное число отказов, приходящееся на единицу пробега или времени работы одного изделия. Следует отметить, что ведущая функция и параметр потока отказов определяется аналитически как функции параметров этих законов лишь для некоторых видов законов распределения. Наиболее часто встречаются нормальный, логарифмически нормальный, Вейбулла-Гнеденко и экспоненциальный законы.

Например, для экспоненциального закона:

.

Откуда следует, что:

.

Для нормального закона:

(19)

Где Ф — нормированная функция для ;

k — число отказов.

. (20)

В рассматриваемом нами примере курсовой работы средняя наработка до первой замены изделия равна 40 тыс. км, среднее квадратическое отклонение равно 20 тыс. км, а коэффициент полноты восстановления ресурса составляет 0,54. Необходимо определить возможное число замен при произвольно взятом пробеге в интервале между средними наработками до первого и второго отказа автомобиля. В интервале от 52 до 68 тыс. км, произвольно выберем пробег равный 60 тыс.км.

Для расчетов используем формулу (19) последовательно определяя F1, F2, F3 и т. д.

Ввиду того, что F3 мало, последующие расчеты для F4 и других можно не производить. Таким образом, к пробегу 60 тыс. км возможное число замен данной детали составит:

Для практического использования важны некоторые приближенные оценки ведущей функции параметра потока отказов

(20)

Из этой формулы следует, что на начальном участке работы, где преобладают первые отказы, т. е. F (L)? 1, L) F (t).

Ведущая функция параметра потока отказов стареющих элементов для любого момента времени удовлетворяет следующему неравенству:

(21)

Для рассмотренного выше примера, используя формулу (21) получим следующую оценку ведущей функции параметра потока отказов при пробеге автомобиля L=60 тыс. км; 1,0(L)2,1. Таким образом, к пробегу L в среднем (формула (20)) возможно от 1,0 до 2,1 отказов изделия, по точным расчетам (формула (19)) эта величина составляет 2,1 отказов.

На этом заканчивается раздел посвященный рассмотрению практического использования теории надежности техники.

Глава 2. Диагностика системы зажигания Вторая глава курсового проекта посвящена изучению теоретических основ технической диагностики и усвоению методов практического диагностирования. В соответствии с заданием на выполнение курсовой работы (приложение 1) студенту необходимо построить структурно-следственную схему узла, агрегата или системы, а также описать все возможные методы и средства их диагностирования. Марка автомобиля, чей узел, агрегат или система будет исследоваться, выбирается студентом самостоятельно. Кроме того, необходимо провести анализ целесообразности использования конкретных методов и средств диагностирования с учетом стоимости диагностических средств и самого технологического процесса.

Для оценки технического состояния объекта необходимо определить текущее значение структурного параметра и сравнить это значение с нормативным значением. Однако структурные параметры в большинстве случаев не поддаются измерению без разборки узла или агрегата. Конечно, только ради получения информации об уровне технического состояния никто не будет разбирать исправный агрегат или узел, так как это связано, во-первых, со значительными трудовыми затратами, и, во-вторых, каждая разборка и нарушение взаимного положения приработавшихся деталей приводят к сокращению остаточного ресурса.

Поэтому оценку технического состояния агрегата проводят по косвенным, диагностическим признакам, качественной мерой которых являются диагностические параметры.

При общем диагнозе используют один диагностический параметр, а при локальном несколько. Общий диагноз сводится к измерению текущего значения параметра П и сравнению его с нормативом. При периодическом диагностировании таким нормативом является допустимое значение диагностического параметра Пд, а при непрерывном (встроенном) — предельное Пп. Возможны три варианта результатов общего диагноза:

.

В первом и втором варианте объект неисправен (необходим ремонт или предупредительное ТО), а для выявления причины неисправности требуется локальное диагностирование. При диагностировании простых механизмов локальное диагностирование может не потребоваться.

Система зажигания

Система зажигания вырабатывает для каждого цилиндра бензинового двигателя в нужный момент времени электрическую искру. Эта искра воспламеняет поступившую в цилиндр топливо — воздушную смесь. В катушке зажигания напряжение аккумулятора 12 вольт преобразуется в напряжение от 25.000 до 30.000 вольт.

В состав системы зажигания входят следующие основные элементы:

— катушки зажигания

— свечи зажигания

— распределитель зажигания с датчиком Холла и бегунком

— блок управления зажиганием (TSZ, VEZ, Digifant, Motronic)

В электронных системах зажигания высокое напряжение может иметь значение до 30 кВ (киловольт). Чтобы избежать травмирования и или повреждения электронной системы зажигания, следует при работах на автомобиле с электронной системой зажигания обращать внимание на следующее:

· Не прикасаться и не вытаскивать рукой провод высокого напряжения на работающем или проворачиваемом стартером двигателе.

· Присоединение и отсоединение проводов измерительных приборов (измеритель частоты вращения коленчатого вала, тестер зажигания) предпринимать только при выключенном зажигании.

· Нельзя присоединять к клемме 1 (-) конденсатор зашиты от помехи контрольную лампу.

· Прежде чем проворачивать вал двигателя с помощью стартера (например, при проверке компрессии), нужно выключить зажигание, снять с распределителя зажигания (клемма 4) провод высокого напряжения и с помощью вспомогательного провода соединить его с массой. У системы Motronic отсоединить штекер у трансформатора высокого напряжения.

· Пуск двигателя от зарядного устройства допускается в течение не более 1 минуты при максимальном напряжении 16,5 В.

· Бегунок распределителя зажигания сопротивлением 1 кОм не заменять на другой, даже при радиопомехах.

· При радиопомехах применять у проводов высокого напряжения только сопротивления 1 кОм и наконечники свечей зажигания 5 кОм.

· При электродуговой сварке аккумулятор полностью отсоединить.

2.1 Назначение и принцип действия Система зажигания предназначена для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах бензиновых двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Развитие автомобилей первоначально было связано с системой зажигания от магнето, но оно достаточно быстро было вытеснено батарейной системой зажигания, которая в различных вариантах и применяется на современных автомобилях.

Тенденции развития ДВС связаны с повышением их экономичности, снижением токсичности отработавших газов, уменьшением массы и габаритных размеров, повышением частоты вращения коленчатого вала и степени сжатия.

Это оказывает влияние на конструкцию и схемное исполнение систем зажигания, не затрагивая, однако, основного принципа их действия — накопления энергии в магнитном или электрическом поле с последующим мгновенным выделением ее в искровом промежутке свечи в нужный момент такта сжатия в рабочем цилиндре и в соответствии с заданным порядком работы цилиндров двигателя.

Разряд в искровом промежутке вызывается импульсом напряжения, величина которого зависит от температуры и давления в камере сгорания, конфигурации и размеров искрового промежутка. Величина импульса должна обеспечиваться системой зажигания с определенным запасом, с учетом износа электродов свечи в эксплуатации. Обычно коэффициент запаса составляет 1,5−1,8, а величина импульса напряжения лежит в пределах 20−30 кВ.

Процесс сгорания рабочей смеси разделяется на три фазы: начальную, когда формируется пламя, возникающее от искрового разряда в свече, основную, кoгда пламя распространяется на большей части камеры сгорания, и конечную, когда пламя догорает у стенок камеры. Этот процесс требует определенного времени. Наиболее полное сгорание рабочей смеси достигается своевременной подачей сигнала на воспламенение, т. е. установкой оптимального угла опережения зажигания в зависимости от режима работы двигателя.

Угол опережения зажигания определяется по углу поворота коленчатого вала двигателя от момента возникновения искры до момента достижения поршнем верхней мертвой точки.

Если угол опережения зажигания больше оптимального, то зажигание раннее. Давление в камере сгорания при этом достигает максимума до достижения поршнем верхней мертвой точки и оказывает противодействующее воздействие на поршень. Раннее зажигание может явиться причиной возникновения детонации. Если угол опережения зажигания меньше оптимального, зажигание позднее, в этом случае двигатель перегревается.

На начальную фазу сгорания влияет энергия и длительность искрового разряда в свече. В современных системах энергия разряда достигает 50 МДж, а его длительность 1−2,5 мс.

Распределение зажигания по цилиндрам может производиться как на высоковольтной, так и на низковольтной стороне. При низковольтном распределении каждая катушка зажигания обычно обслуживает один, два либо четыре цилиндра. В первом случае катушка имеет два высоковольтных вывода (двухвыводная катушка), во втором четыре (четырехвыводная). Импульсы напряжения на обоих выводах двухвыводной катушки появляются одновременно, но один из них подается в цилиндр в такте сжатия и производит воспламенение рабочей смеси, в другом цилиндре в это время избыточное давление отсутствует и выделенная в искре энергия расходуется вхолостую. Четырехвыводная катушка снабжена первичной обмоткой, состоящей из двух секций, работающих попеременно. Высоковольтные диоды обеспечивают разделение цепей, так как высоковольтные импульсы такой системы разнополярны. Это является недостатком системы с четырехвыводной катушкой, поскольку, в зависимости от полярности импульса, пробивное напряжение на свече может отличаться на 1,5 — 2 кВ. Катушка может обслуживать и один цилиндр, в этом случае она обычно располагается на свече.

Проверка катушки зажигания

Катушку зажигания можно проверить омметром:

Отсоединить провод массы от аккумулятора Снять крышку катушки зажигания и отсоединить клемы от катушки Если кнопка — стрелка — из катушки выступает, катушку зажигания заменить. Проверить катушку на отсутствие микротрещин, при необходимости катушку заменить.

Проверить сопротивление первичной обмотки. Для этого омметр подсоединить к клеммам. Предписанное значение сопротивления первичной обмотки трансформатора составляет 0,5−0,7 Ом.

Проверить сопротивление вторичной обмотки. Для этого омметр подсоединить к клеммам. Предписанное значение сопротивления вторичной обмотки трансформатора составляет 3−4 кОм.

Проверка проводов высокого напряжения

Отсоединить провод массы от аккумулятора Снять наконечник свечи зажигания. Снять провода высокого напряжения с крышки распределителя и катушки зажигания. Внимание: снимать за наконечники, а не за провода.

Подсоединить омметр и измерить сопротивление.

При слишком большом сопротивлении места подсоединений проводов очистить и выполнить проверку снова, при необходимости провода заменить.

Проверить изоляцию проводов высокого напряжения, для этого провода в зоне наконечника свечи зажигания изогнуть малым радиусом и убедится в отсутствии трещин, при необходимости провода заменить.

Проверить бегунок распределителя зажигания.

Подсоединить провод массы к АКБ Свечи зажигания Свеча зажигания состоит из изолятора, корпуса, центрального электрода и электрода массы. Центральный электрод герметично закреплен в изоляторе, а изолятор прочно связан с корпусом. Между электродами проскакивает электрическая искра, которая должна зажигать топливовоздушную смесь. От свечи зажигания зависят пусковые качества, свойства холостого хода, ускорение и максимальная скорость автомобиля. Поэтому нельзя без оснований отклоняться от предписанного заводом типа свечи, который определяется калильным числом.

Калильное число обозначает степень допустимой тепловой нагрузки свечи зажигания. Чем ниже калильное число свечи зажигания, тем выше ее допустимая тепловая нагрузка. Свеча при этом лучше проводит теплоту, благодаря чему предотвращается калильное зажигание (стуки при работе двигателя).

Свеча с высокой допустимой тепловой нагрузкой имеет прежде всего тот недостаток, что ее температура самоочистки соответственно выше. Поэтому на ней быстрее образуется нагар, особенно когда двигатель при поездках часто не достигает своей рабочей температуры (езда по городу, на короткие расстояния зимой). Как правило, «холодные» свечи (калильное число с 06) устанавливаются на «горячие двигатели», от которых в составе силовой установки требуется большая мощность.

2.2. Обслуживание системы зажигания

Электронная система зажигания не требует ухода и все же в рамках обслуживания электрические соединения необходимо проверять.

Проверка крышки распределителя зажигания:

Снять крышку распределителя зажигания, для чего отжать отверткой сбоку две зажимные скобы.

Крышка внутри должна быть сухой. Внутренние контакты проверить на отсутствие износа и коррозии, при необходимости контакты зачистить надфилем.

Центральный угольный контакт проверить на подвижность и отсутствие износа, нажав на контакт пальцем.

Проверить крышку распределителя на отсутствие утечки тока по поверхности. О наличии тока утечки свидетельствуют тонкие неравномерные следы на поверхности крышки.

Протереть крышку чистой, сухой тряпкой и исследовать на отсутствие микротрещин. При необходимости крышку заменить. В заключение обрызгать крышку изнутри спреем для обработки контактов.

Снять бегунок распределителя зажигания и проверить на отсутствие микротрещин. Оба контакта, в центре и с края, должны быть чистыми, при необходимости контакты зачистить.

Войлок вала распределителя смазать одной каплей масла.

Установить бегунок распределителя так, чтобы выступ бегунка зафиксировался в пазе вала распределителя. Бегунок легко повращать в обе стороны, чтобы убедиться в надежности его посадки.

Установить крышку распределителя так, чтобы выступ на крышке вошел в паз корпуса распределителя. Крышку легко прижать и зафиксировать двумя зажимными скобами. Для этого зажимные скобы наложить одну задругой на крышку и нажать большим пальцем посредине, что бы они зафиксировались на крышке. Поворачиванием крышки в обе стороны убедиться в надежности ее крепления.

Проверка электрических соединений:

Проверить надежность всех электрических соединений у катушки и распределителя зажигания Коррозию в местах соединений удалить с помощью проволочной щетки или надфиля, при необходимости обрызгать места соединений спреем для электрических контактов.

Контакты должны быть сухими, в противном случае их зачистить и обработать спреем.

Провода высокого напряжения изгибать малым радиусом для проверки на отсутствие трещин. При необходимости провода заменить.

Для чистки электрических соединений и уплотнения крышек и штекерных колодок наиболее подходит комплект чистящих и уплотняющих материалов фирмы VW c номером запасной части 000 998 351. Он содержит уплотнительную массу, спрей для обработки электрических контактов, медную щетку и уплотнительные кольца.

Cнятие и установка свечей зажигания Свечи зажигания должны заменяться в рамках обслуживания через каждые 30 000 км. Проверка свечей зажигания производится только при нарушениях зажигания.

Отходить от рекомендованного заводом калильного числа следует только в случае, когда условия эксплуатации существенно отличаются от нормальных условий и наступают нарушения в работе двигателя. Если свечи зажигания постоянно покрыты сажей, то это означает, что температура самоочистки свечей не достигается (поездки на короткие расстояния) и необходимо установить свечи с ближайшим увеличенным калильным числом. Если двигатель эксплуатируется исключительно на полных нагрузках, то требуются свечи с ближайшим уменьшенным калильным числом.

Снятие:

Снять все наконечники свечей зажигания, при этом тянуть только за наконечник, а не за провод. для облегчения снятия наконечников свечей может быть использован специальный зажим, например, НАZЕТ 1849. Внимание: У 6-цилиндрового двигателя для снятия и установки наконечников свечей зажигания имеется серийно выпускаемый инструмент, находящийся у опоры капота. Необходимо использовать этот инструмент.

Ниши свечей зажигания, по возможности, продуть сжатым воздухом.

Свечи зажигания вывернуть подходящим ключом.

Проверка:

Проверить электроды и изоляторы. Исходя из состояния рабочих поверхностей свечей при наличии некоторого опыта можно сделать выводы о состоянии двигателя. Действуют следующие правила:

— средне-серый цвет — правильная регулировка карбюратора и правильная работа свечи зажигания; · черный цвет — топливовоздушная смесь очень богатая;

— светло-серый цвет-топливовоздушная смесь очень бедная;

— наличие масла — выход из строя соответствующей свечи или изношенность поршневых колец.

Очистить свечи зажигания медной щеткой или с помощью пескоструйного аппарата.

Исследовать изоляторы свечей на отсутствие следов тока утечки. О наличии тока утечки свидетельствуют тонкие неравномерные следы на поверхности. В случае, если следы тока утечки полностью удалить не удается, соответствующую свечу заменить.

С помощью щупа проверить расстояние между электродами свечи. Предписанное значение зазора смотри в таблице свечей зажигания. При необходимости свечу зажигания заменить.

Установка:

Резьбу на свечах зажигания очистить.

От руки до упора завернуть свечи зажигания в головку цилиндров. Внимание: Свечи при этом не перекашивать.

Затянуть свечи соответствующим моментом, смотри таблицу свечей зажигания. Внимание: Слишком сильно затянутые свечи могут сорвать или повредить резьбу в головке цилиндров. В этом случае резьбу под свечи ремонтировать с помощью вставок UTC или Heli-Coil

Установить наконечники свечей зажигания в соответствии с порядком работы цилиндров. Покачиванием в разные стороны проверить надежность крепления наконечников и проводов высокого напряжения. Последовательность вспышек в 4 цилиндровом двигателе: 1−3-4−2; в 6 цилиндровом двигателе: 1−5-3−6-2−4.

2.3 Неисправности системы зажигания

На современных автомобилях устанавливаются различные системы зажигания: контактная, бесконтактная, электронная.

При эксплуатации возникают различные неисправности системы зажигания. Можно выделить следующие общие неисправности систем зажигания:

· неисправности свечей зажигания;

· неисправности катушки зажигания;

· нарушение соединения в высоковольтной и низковольтной цепи (обрыв проводов, окисление контактов, неплотное соединение и др.).

Для электронной системы зажигания к данному списку можно добавить неисправности электронного блока управления и дефекты входных датчиков.

Бесконтактная система зажигания может иметь проблемы с транзисторным коммутатором, крышкой датчика-распределителя, центробежным и вакуумным регулятором опережения зажигания.

Основными причинами неисправностей системы зажигания являются:

· нарушение правил эксплуатации (применение некачественного бензина, нарушение периодичности обслуживания и неквалифицированное его проведение);

· использование некачественных конструктивных элементов системы (свечи, катушки зажигания, высоковольтные провода и др.);

· воздействие внешних факторов (механические повреждения, атмосферные воздействия).

Самыми распространенными неисправностями системы зажигания являются дефекты свечей зажигания. В настоящее время, когда свечи зажигания стали доступны потребителю, данная неисправность легко устраняется и не доставляет больших проблем автомобилистам.

Позитивным является и тот факт, что значительное количество неисправностей системы зажигания ушли в прошлое вместе с контактной системой зажигания и низким качеством ее элементов.

Неисправности системы зажигания могут быть диагностированы по внешним признакам. Необходимо отметить, что неисправности системы зажигания имеют общие внешние признаки с неисправностями топливной системы и неисправностями системы впрыска. Поэтому диагностика неисправностей данных систем должна проводиться в комплексе.

Внешними признаками неисправностей системы зажигания являются:

· затрудненный запуск двигателя;

· неустойчивая работа двигателя на холостом ходу;

· снижение мощности двигателя;

· повышенный расход топлива.

Внешние признаки и соответствующие им неисправности электронной системы зажигания

2.4 Элементы систем зажигания Катушка зажигания В настоящее время применяются два вида катушек — с разомкнутым и замкнутым магнитопроводом. Они могут выполняться по трансформаторной и автотрансформаторной схемам соединения обмоток. В автотрансформаторной схеме уменьшается число выводов и в создании высокого напряжения участвует и первичная катушка, включенная последовательно со вторичной. Трансформаторная связь обычно применяется в катушках электронных систем зажигания во избежание опасных воздействий всплесков напряжения при разряде на электронные элементы. На рис. 8.13 представлена катушка с разомкнутым магнитопроводом.

Сердечник катушки набран из листов электротехнической стали. Вторичная обмотка, намотанная на изоляционную втулку, располагается на сердечнике. Число витков этой обмотки лежит в пределах 16−40 тыс., диаметр провода 0,06−0,09 мм. Поверх вторичной обмотки через изоляционную прокладку располагается первичная обмотка. Такое расположение способствует лучшему ее охлаждению. Обмотка имеет 260 — 330 витков провода диаметром 0,5−0,9 мм. Начало вторичной обмотки объединено с пружиной и латунной вставкой для соединения с высоковольтным проводом. На низковольтные выводы подводятся совместное соединение вторичной и первичной обмоток и вывод первичной обмотки. Обмотки с сердечником помещены в кожух, от которого сердечник изолирован керамическим изолятором. Рядом с кожухом располагается витой наружный магнитопровод, увеличивающий индуктивность катушки. Между кожухом катушки и крышкой, выполненной из высоковольтной пластмассы, проложена герметизирующая прокладка. Соединение крышки с кожухом выполнено завальцовкой, что делает конструкцию неразборной. Внутренняя полость катушки заполнена трансформаторным маслом. У катушек систем с регулируемым временем накопления энергии, имеющих низкое сопротивление первичной обмотки (0,4−0,5 Ом), позволяющее ускорить процесс нарастания первичного тока. В случае отказа ограничителя тока в контроллере чрезмерный перегрев катушки может вызвать взрыв. Для его предотвращения некоторые катушки снабжены предохранительным клапаном, срабатывающим при повышении давления внутри катушки. После срабатывания клапана катушка восстановлению не подлежит. Катушки с замкнутым магнитопроводом получают в последнее время все большее распространение. Наличие замкнутого магнитопровода позволяет накопить необходимую для воспламенения рабочей смеси энергию в значительно меньшем объеме катушки, снизить расход обмоточной меди, трудоемкость изготовления. Малые размеры специальных катушек позволяют размещать их прямо на свечах зажигания. Магнитопровод катушки набирается из листов электротехнической стали толщиной 0,35 мм. Его только условно можно назвать замкнутым, так как в нем имеется воздушный зазор 0,3−0,5 мм, препятствующий насыщению магнитопровода, сдерживающего изменения магнитного потока магнитопровода и, следовательно, вредно влияющего на образование вторичного напряжения. Вторичная обмотка намотана на секционный пластмассовый каркас. Такая конструкция обмотки уменьшает ее емкость и снижает вероятность межвиткового пробоя. Обмотки катушки помещаются в пластмассовый корпус и заливаются эпоксидным компаундом. Полученная монолитная конструкция собирается вместе с магнитопроводом. В четырехвыводных катушках, имеющих первичную обмотку, разделенную на две части, работающие попеременно, что обеспечивает возможность в системах с низковольтным распределением энергии обслужить одной катушкой сразу четыре цилиндра, в катушку вставляются высоковольтные разделительные диоды.

Распределители зажигания Распределители зажигания управляют моментом искрообразования и распределением искры по цилиндрам. В зависимости от того, выполнен ли механизм искрообразования контактным или бесконтактным, распределители делятся на прерыватели-распределители и датчики-распределители. Прерыватели-распределители имеют устоявшуюся конструкцию и отличаются, в основном, элементами подсоединения к двигателю и числом выводов, зависящим от числа цилиндров двигателя. Они объединяют в один узел контактный прерыватель тока в первичной цепи катушки зажигания, центробежный и вакуумный регуляторы угла опережения зажигания и высоковольтный распределитель.

Высоковольтный распределитель содержит пластмассовый ротор с центральным электродом и боковые электроды, установленные в пластмассовой крышке. Ротор закреплен на валу, связанном с подвижной пластиной регулятора опережения зажигания. Импульсы высокого напряжения поступают на центральный электрод от катушки зажигания через подпружиненный угольный электрод и помехоподавительный резистор (1−6 кОм), закрепленный в углублении ротора.

При вращении ротора импульсы высокого напряжения передаются от центрального электрода через зазор к боковым электродам, а от них через высоковольтные провода к свечам. Провода к боковым электродам подсоединяются в соответствии с порядком работы цилиндров.

На корпусе распределителя закреплен конденсатор, включенный параллельно контактам прерывателя для уменьшения их искрения.

У прерывателей-распределителей контактно-транзисторных систем зажигания этот конденсатор отсутствует.

Датчики-распределители отличаются в основном тем, что у них контактный прерыватель замещен бесконтактным датчиком {микропереключателем). В бесконтактном датчике магнитоэлектрического типа число пар полюсов соответствует числу цилиндров двигателя, в датчике Холла этому числу соответствует число прорезей вращающегося магнитного экрана. Центробежный регулятор угла опережения зажигания в магнитоэлектрическом датчике поворачивает втулку с расположенным на ней ротором датчика, в датчике Холла поворачивается муфта с закрепленным на ней магнитным экраном (шторкой). Вакуумные автоматы поворачивают пластину крепления микропереключателя. Октан-корректор имеет шкалу со знаками «+» и «-» для увеличения и уменьшения угла опережения и риски, соответствующие изменению угла опережения зажигания. В последних конструкциях датчиков-распределителей, например, переднеприводных автомобилей ВАЗ, с целью повышения точности установки момента искрообразования привод распределителя осуществляется непосредственно от распределительного вала двигателя, при этом распределитель крепится на головку блока цилиндров двигателя.

Крышка датчиков-распределителей бесконтактных систем зажигания обычно увеличена в диаметре по сравнению с распределителями контактной системы, что предотвращает вероятность высоковольтного пробоя между электродами крышки. Крышки таких распределителей изготавливают из специальной высоковольтной пластмассы на основе полибутилентерефталатов. Возможно исполнение распределителя как неотъемного элемента конструкции самого двигателя. В этом случае ротор закрепляется непосредственно на распределительном валу.

Свечи зажигания Свеча зажигания состоит из изолятора, корпуса, центрального электрода и электрода массы. Центральный электрод герметично закреплен в изоляторе, а изолятор прочно связан с корпусом. Между электродами проскакивает электрическая искра, которая должна зажигать топливовоздушную смесь. От свечи зажигания зависят пусковые качества, свойства холостого хода, ускорение и максимальная скорость автомобиля. Поэтому нельзя без оснований отклоняться от предписанного заводом типа свечи, который определяется калильным числом.

Калильное число обозначает степень допустимой тепловой нагрузки свечи зажигания. Чем ниже калильное число свечи зажигания, тем выше ее допустимая тепловая на грузка. Свеча при этом лучше проводит теплоту, благодаря чему предотвращается калильное зажигание (стуки при работе двигателя). Свеча с высокой допустимой тепловой нагрузкой имеет прежде всего тот недостаток, что ее температура самоочистки соответственно выше. Поэтому на ней быстрее образуется нагар, особенно когда двигатель при поездках часто не достигает своей рабочей температуры (езда по городу, на короткие расстояния зимой). Как правило, «холодные» свечи (калильное число с 06) устанавливаются на «горячие двигатели», от которых в составе силовой установки требуется большая мощность. Свеча зажигания должна обеспечивать гарантированное воспламенение рабочей смеси в цилиндрах двигателя при подаче на нее высокого напряжения. Расположение свечи в головке блока цилиндров и частично в камере сгорания создает чрезвычайно напряженные условия ее работы. К корпусу свечи приварен боковой электрод из никельмарганцевого или хромоникелевого сплава. Некоторые фирмы, например, Bosch, применяют до четырех боковых электродов в свече. Увеличение числа боковых электродов способствует снижений устойчивой частоты вращения коленчатого вала двигателя за счет более разветвленной и стабильной искры. Между центральным и боковым электродами устанавливается зазор 0,5−1,2 мм. Чем больше зазор, тем больше воспламеняющая способность искры, но при этом от системы зажигания требуется более высокое напряжение. Зимой рекомендуется использовать минимальные зазоры или даже уменьшать их на 0,1−0,2 мм.

Для контактной системы зажигания автомобилей ВАЗ обычно рекомендуется зазор 0,5−0,6 мм, для бесконтактных систем — 0,7−0,8 мм. Калильное число является важнейшей характеристикой свечи, которая оценивает ее тепловые свойства. Нормальная работа свечи происходит при температуре теплового конуса изолятора 400−900°С. При температуре ниже 400 °C на свече образуется нагар, который вызывает перебои в работе двигателя, при температуре свыше 920 °C возникает калильное зажигание — самовоспламенение топливной смеси от нагретого конуса свечи. Калильное число определяется на специальном одноцилиндровом эталонном двигателе, степень сжатия которого изменяют до возникновения калильного зажигания. Среднее индикаторное давление при возникновении калильного зажигания, соответствует калильному числу, которое должно принадлежать ряду: 8; 11; 14; 17; 20; 23; 26. В некоторых странах под калильным числом понимают время работы эталонного двигателя до начала калильного зажигания. Так обозначает калильное число, например, фирма Bosch. Теплоотдача свечи определяется целым рядом параметров и, в частности, зависит от длины теплового конуса изолятора. Длинный тепловой конус затрудняет теплоотвод, нижняя часть свечи плохо охлаждается. Такую свечу называют «горячей», она соответствует малым значениям калильного числа и рекомендуется для тихоходных двигателей с низкой степенью сжатия. Короткий тепловой конус характерен для «холодной» свечи с большими значениями калильного числа, рекомендуется для быстроходных форсированных двигателей.

Техническое обслуживание систем зажигания В наибольшей мере технического обслуживания требует контактная система зажигания. В бесконтактных системах обслуживание сведено к минимуму, а ремонт выполняется блочной заменой вышедших из строя изделий.