Überprüfung der Zündung mit einem Oszilloskop

Die fortschrittlichste Methode zur Diagnose der Zündsysteme moderner Autos wird mit durchgeführt Motortester. Dieses Gerät zeigt die Hochspannungswellenform des Zündsystems und liefert außerdem Echtzeitinformationen zu Zündimpulsen, Wert der Durchbruchspannung, Brenndauer und Funkenstärke. Im Herzen des Motortesters liegt digitales Oszilloskop, und die Ergebnisse werden auf dem Bildschirm eines Computers oder Tablets angezeigt.

Die Diagnosetechnik basiert darauf, dass sich jeder Fehler sowohl im Primär- als auch im Sekundärkreis immer in Form eines Oszillogramms widerspiegelt. Sie wird von folgenden Parametern beeinflusst:

Überprüfung der Zündung mit einem Oszilloskop

• Zündzeitpunkt;
• Kurbelwellendrehzahl;
• Drosselklappenöffnungswinkel;
• Ladedruckwert;
• Zusammensetzung des Arbeitsgemisches;
• andere Gründe.

So ist es mit Hilfe eines Oszillogramms möglich, Ausfälle nicht nur im Zündsystem eines Autos, sondern auch in seinen anderen Komponenten und Mechanismen zu diagnostizieren. Zündsystemausfälle werden in dauerhafte und sporadische Störungen (die nur unter bestimmten Betriebsbedingungen auftreten) unterteilt. Im ersten Fall kommt ein stationärer Tester zum Einsatz, im zweiten ein mobiler während der Fahrt. Aufgrund der Tatsache, dass es mehrere Zündsysteme gibt, geben die empfangenen Oszillogramme unterschiedliche Informationen. Betrachten wir diese Situationen genauer.

Klassische Zündung

Betrachten Sie konkrete Fehlerbeispiele am Beispiel von Oszillogrammen. In den Abbildungen sind die Diagramme des fehlerhaften Zündsystems in Rot bzw. in Grün angezeigt - wartungsfähig.

Offen nach kapazitivem Sensor

Unterbrechen Sie die Hochspannungsleitung zwischen dem Einbauort des kapazitiven Sensors und den Zündkerzen. In diesem Fall erhöht sich die Durchbruchspannung aufgrund des Auftretens einer zusätzlichen in Reihe geschalteten Funkenstrecke und die Funkenbrennzeit nimmt ab. In seltenen Fällen erscheint der Funke überhaupt nicht.

Es wird nicht empfohlen, bei einem solchen Ausfall einen längeren Betrieb zuzulassen, da dies zu einem Ausfall der Hochspannungsisolierung der Elemente des Zündsystems und einer Beschädigung des Leistungstransistors des Schalters führen kann.

Drahtbruch vor dem kapazitiven Sensor

Bruch der zentralen Hochspannungsleitung zwischen Zündspule und Einbauort des kapazitiven Sensors. In diesem Fall erscheint auch eine zusätzliche Funkenstrecke. Aus diesem Grund steigt die Spannung des Funkens und die Zeit seines Bestehens nimmt ab.

Der Grund für die Verzerrung des Oszillogramms liegt in diesem Fall darin, dass eine Funkenentladung, die zwischen den Kerzenelektroden brennt, parallel auch zwischen den beiden Enden des gebrochenen Hochspannungsdrahtes brennt.

Der Widerstand der Hochspannungsleitung zwischen dem Einbauort des kapazitiven Sensors und den Zündkerzen wurde stark erhöht.

Erhöhter Widerstand der Hochspannungsleitung zwischen dem Einbauort des kapazitiven Sensors und den Zündkerzen. Der Widerstand eines Drahtes kann durch Oxidation seiner Kontakte, Alterung des Leiters oder Verwendung eines zu langen Drahtes erhöht werden. Durch die Widerstandserhöhung an den Drahtenden sinkt die Spannung. Daher wird die Form des Oszillogramms so verzerrt, dass die Spannung am Beginn des Funkens viel größer ist als die Spannung am Ende der Verbrennung. Aus diesem Grund wird die Brenndauer des Funkens kürzer.

Ausfälle in der Hochspannungsisolierung sind meistens deren Ausfälle. Sie können passieren zwischen:

• Hochspannungsausgang der Spule und einer der Ausgänge der Primärwicklung der Spule oder "Masse";
• Hochspannungskabel und Verbrennungsmotorgehäuse;
• Zündverteilerdeckel und Verteilergehäuse;
• Verteilerschieber und Verteilerwelle;
• „Kappe“ eines Hochspannungskabels und eines Verbrennungsmotorgehäuses;
• Drahtspitze und Zündkerzengehäuse oder Verbrennungsmotorgehäuse;
• der zentrale Leiter der Kerze und ihres Körpers.

Normalerweise ist es im Leerlauf oder bei geringer Belastung des Verbrennungsmotors ziemlich schwierig, Isolationsschäden zu finden, auch bei der Diagnose eines Verbrennungsmotors mit einem Oszilloskop oder einem Motortester. Dementsprechend muss der Motor kritische Bedingungen schaffen, damit sich der Ausfall deutlich bemerkbar macht (Starten des Verbrennungsmotors, abruptes Gasgeben, Betrieb mit niedrigen Drehzahlen bei maximaler Last).

Nach dem Auftreten einer Entladung am Ort des Isolationsschadens beginnt im Sekundärkreis Strom zu fließen. Daher nimmt die Spannung an der Spule ab und erreicht nicht den Wert, der für einen Durchschlag zwischen den Elektroden an der Kerze erforderlich ist.

Auf der linken Seite des Bildes ist die Bildung einer Funkenentladung außerhalb des Brennraums aufgrund einer Beschädigung der Hochspannungsisolation der Zündanlage zu sehen. In diesem Fall arbeitet der Verbrennungsmotor mit hoher Last (Rückgasung).

Die Oberfläche des Zündkerzenisolators ist brennraumseitig stark verschmutzt.

Verschmutzung des Zündkerzenisolators auf der Brennraumseite. Dies kann auf Ablagerungen von Ruß, Öl, Kraftstoffrückständen und Ölzusätzen zurückzuführen sein. In diesen Fällen ändert sich die Farbe der Ablagerung auf dem Isolator erheblich. Sie können Informationen zur Diagnose von Verbrennungsmotoren anhand der Rußfarbe auf einer Kerze separat lesen.

Starke Verschmutzung des Isolators kann Oberflächenfunken verursachen. Natürlich sorgt eine solche Entladung nicht für eine zuverlässige Zündung des Brennstoff-Luft-Gemisches, was zu Fehlzündungen führt. Wenn der Isolator verunreinigt ist, können gelegentlich Überschläge auftreten.

Die Form von Hochspannungsimpulsen, die von einer Zündspule mit Windungsdurchschlag erzeugt werden.

Durchschlag der Windungsisolation der Zündspulenwicklungen. Bei einem solchen Ausfall tritt nicht nur an der Zündkerze, sondern auch in der Zündspule (zwischen den Windungen ihrer Wicklungen) eine Funkenentladung auf. Es entzieht natürlich der Hauptentladung Energie. Und je länger die Spule in diesem Modus betrieben wird, desto mehr Energie geht verloren. Bei geringer Belastung des Verbrennungsmotors ist der beschriebene Ausfall möglicherweise nicht zu spüren. Mit zunehmender Last kann der Verbrennungsmotor jedoch zu „trotten“ beginnen und an Leistung verlieren.

Spalt zwischen Zündkerzenelektroden und Kompression

Der Abstand zwischen den Zündkerzenelektroden wird verringert. Der Verbrennungsmotor läuft ohne Last im Leerlauf.

Die genannte Lücke wird für jedes Auto individuell gewählt und hängt von folgenden Parametern ab:

• die von der Spule entwickelte maximale Spannung;
• Isolationsfestigkeit von Systemelementen;
• maximaler Druck in der Brennkammer zum Zeitpunkt der Funkenbildung;
• die erwartete Lebensdauer der Kerzen.

Der Abstand zwischen den Elektroden der Zündkerze wird vergrößert. Der Verbrennungsmotor läuft ohne Last im Leerlauf.

Mit einem Oszilloskop-Zündungstest können Sie Inkonsistenzen im Abstand zwischen den Zündkerzenelektroden finden. Wenn sich also der Abstand verringert hat, verringert sich die Zündwahrscheinlichkeit des Kraftstoff-Luft-Gemisches. In diesem Fall erfordert der Durchbruch eine niedrigere Durchbruchspannung.

Wenn der Abstand zwischen den Elektroden auf der Kerze zunimmt, steigt der Wert der Durchbruchspannung. Um eine zuverlässige Zündung des Kraftstoffgemisches zu gewährleisten, ist es daher erforderlich, die Brennkraftmaschine bei geringer Last zu betreiben.

Bitte beachten Sie, dass ein längerer Betrieb der Spule in einem Modus, in dem sie den maximal möglichen Funken erzeugt, erstens zu übermäßigem Verschleiß und frühzeitigem Ausfall führt und zweitens mit Isolationsschäden in anderen Elementen des Zündsystems behaftet ist, insbesondere bei hohen -Spannung . Es besteht auch eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass die Elemente des Schalters beschädigt werden, nämlich sein Leistungstransistor, der die problematische Zündspule bedient.

geringe Kompression. Bei der Überprüfung der Zündanlage mit einem Oszilloskop oder einem Motortester kann eine niedrige Kompression in einem oder mehreren Zylindern festgestellt werden. Tatsache ist, dass bei niedriger Kompression zum Zeitpunkt der Zündung der Gasdruck unterschätzt wird. Dementsprechend wird auch der Gasdruck zwischen den Elektroden der Zündkerze zum Zeitpunkt des Zündens unterschätzt. Daher wird für den Durchbruch eine niedrigere Spannung benötigt. Die Form des Impulses ändert sich nicht, sondern nur die Amplitude ändert sich.

In der Abbildung rechts sehen Sie ein Oszillogramm, wenn der Gasdruck im Brennraum zum Zeitpunkt des Zündfunkens aufgrund niedriger Kompression oder aufgrund eines großen Werts des Zündzeitpunkts unterschätzt wird. Der Verbrennungsmotor befindet sich dabei im Leerlauf ohne Last.

DIS-Zündungssystem

Hochspannungs-Zündimpulse, die von gesunden DIS-Zündspulen zweier verschiedener VKM (Leerlauf ohne Last) erzeugt werden.

Das DIS-Zündsystem (Double Ignition System) verfügt über spezielle Zündspulen. Sie unterscheiden sich dadurch, dass sie mit zwei Hochspannungsanschlüssen ausgestattet sind. Einer von ihnen ist mit dem ersten Ende der Sekundärwicklung verbunden, der zweite mit dem zweiten Ende der Sekundärwicklung der Zündspule. Jede solche Spule versorgt zwei Zylinder.

In Verbindung mit den beschriebenen Merkmalen erfolgt die Überprüfung der Zündung mit einem Oszilloskop und die Entnahme eines Oszillogramms der Spannung von Hochspannungs-Zündimpulsen unter Verwendung von kapazitiven DIS-Sensoren differentiell. Das heißt, es ergibt sich der tatsächliche Messwert des Oszillogramms der Ausgangsspannung der Spule. Wenn die Spulen in gutem Zustand sind, sollten am Ende der Verbrennung gedämpfte Schwingungen beobachtet werden.

Um eine Diagnose des DIS-Zündsystems anhand der Primärspannung durchzuführen, müssen abwechselnd Spannungswellenformen an den Primärwicklungen der Spulen aufgenommen werden.

Bildbeschreibung:

Spannungsverlauf am Sekundärkreis der DIS-Zündanlage

1. Reflexion des Moments des Beginns der Energieakkumulation in der Zündspule. Er fällt mit dem Öffnungsmoment des Leistungstransistors zusammen.
2. Reflexion der Übergangszone des Schalters in den Strombegrenzungsmodus in der Primärwicklung der Zündspule bei einem Pegel von 6 ... 8 A. Moderne DIS-Systeme haben Schalter ohne Strombegrenzungsmodus, daher gibt es keine Zone von a Hochspannungsimpuls.
3. Durchbruch der Funkenstrecke zwischen den Elektroden der Zündkerzen, die von der Spule versorgt werden, und Beginn des Funkenbrennens. Fällt zeitlich mit dem Moment des Schließens des Leistungstransistors des Schalters zusammen.
4. Funken brennender Bereich.
5. Das Ende des Funkenbrennens und der Beginn gedämpfter Schwingungen.

Bildbeschreibung:

Spannungsverlauf am Steuerausgang DIS der Zündspule.

1. Der Moment des Öffnens des Leistungstransistors des Schalters (Beginn der Energieakkumulation im Magnetfeld der Zündspule).
2. Die Übergangszone des Schalters in den Strombegrenzungsmodus im Primärkreis, wenn der Strom in der Primärwicklung der Zündspule 6 ... 8 A erreicht. In modernen DIS-Zündsystemen haben die Schalter keinen Strombegrenzungsmodus , und dementsprechend fehlt keine Zone 2 auf der Wellenform der Primärspannung.
3. Der Moment des Schließens des Leistungstransistors des Schalters (im Sekundärkreis tritt in diesem Fall ein Durchbruch der Funkenstrecken zwischen den Elektroden der von der Spule versorgten Zündkerzen auf und der Funke beginnt zu brennen).
4. Reflexion eines brennenden Funkens.
5. Reflexion des Aufhörens des Funkenbrennens und des Beginns gedämpfter Schwingungen.

Einzelzündung

Bei den meisten modernen Benzinmotoren sind individuelle Zündsysteme installiert. Darin unterscheiden sie sich von klassischen und DIS-Systemen Jede Zündkerze wird von einer einzelnen Zündspule versorgt. Normalerweise werden die Spulen direkt über den Kerzen installiert. Gelegentlich erfolgt das Schalten über Hochspannungsleitungen. Es gibt zwei Arten von Spulen − kompakt и Stange.

Bei der Diagnose einer einzelnen Zündanlage werden folgende Parameter überwacht:

• das Vorhandensein gedämpfter Schwingungen am Ende des Funkenbrennabschnitts zwischen den Elektroden der Zündkerze;
• die Dauer der Energieakkumulation im Magnetfeld der Zündspule (normalerweise liegt sie je nach Spulenmodell im Bereich von 1,5 ... 5,0 ms);
• die Dauer des Funkenbrennens zwischen den Elektroden der Zündkerze (normalerweise 1,5 ... 2,5 ms, je nach Spulenmodell).

Diagnose der Primärspannung

Um eine einzelne Spule anhand der Primärspannung zu diagnostizieren, müssen Sie die Spannungswellenform am Steuerausgang der Primärwicklung der Spule mit einer Oszilloskopsonde anzeigen.

Bildbeschreibung:

Oszillogramm der Spannung am Steuerausgang der Primärwicklung einer betriebsfähigen Einzelzündspule.

1. Der Moment des Öffnens des Leistungstransistors des Schalters (Beginn der Energieakkumulation im Magnetfeld der Zündspule).
2. Der Moment des Schließens des Leistungstransistors des Schalters (der Strom im Primärkreis wird abrupt unterbrochen und zwischen den Elektroden der Zündkerze tritt ein Durchbruch der Funkenstrecke auf).
3. Der Bereich, in dem der Funke zwischen den Elektroden der Zündkerze brennt.
4. Gedämpfte Schwingungen, die unmittelbar nach Ende des Funkens auftreten, der zwischen den Elektroden der Zündkerze brennt.

In der Abbildung links sehen Sie den Spannungsverlauf am Steuerausgang der Primärwicklung eines fehlerhaften Einzelkurzschlusses. Ein Anzeichen für einen Durchschlag ist das Ausbleiben gedämpfter Schwingungen nach dem Ende des zwischen den Zündkerzenelektroden brennenden Funkens (Abschnitt „4“).

Sekundärspannungsdiagnose mit kapazitivem Sensor

Die Verwendung eines kapazitiven Sensors zum Erhalten einer Spannungswellenform an der Spule ist bevorzugter, da das mit seiner Hilfe erhaltene Signal die Spannungswellenform im Sekundärkreis des diagnostizierten Zündsystems genauer wiederholt.

Oszillogramm des Hochspannungsimpulses eines gesunden kompakten Einzelkurzschlusses, erhalten mit einem kapazitiven Sensor

Bildbeschreibung:

1. Der Beginn der Energieakkumulation im Magnetfeld der Spule (fällt zeitlich mit dem Öffnen des Leistungstransistors des Schalters zusammen).
2. Durchbruch der Funkenstrecke zwischen den Elektroden der Zündkerze und Beginn des Funkenbrennens (in dem Moment, in dem der Leistungstransistor des Schalters schließt).
3. Der Funkenbrennbereich zwischen den Zündkerzenelektroden.
4. Gedämpfte Schwingungen, die nach dem Ende des zwischen den Elektroden der Kerze brennenden Funkens auftreten.

Oszillogramm des Hochspannungsimpulses eines gesunden kompakten Einzelkurzschlusses, erhalten mit einem kapazitiven Sensor. Das Vorhandensein gedämpfter Schwingungen unmittelbar nach dem Durchschlag der Funkenstrecke zwischen den Zündkerzenelektroden (der Bereich ist mit dem Symbol „2“ gekennzeichnet) ist eine Folge der Konstruktionsmerkmale der Spule und kein Anzeichen für einen Durchschlag.

Oszillogramm des Hochspannungsimpulses eines fehlerhaften kompakten Einzelkurzschlusses, erhalten mit einem kapazitiven Sensor. Ein Zeichen für einen Ausfall ist das Fehlen gedämpfter Schwingungen nach dem Ende des zwischen den Elektroden der Kerze brennenden Funkens (der Bereich ist mit dem Symbol „4“ gekennzeichnet).

Sekundärspannungsdiagnose mit einem induktiven Sensor

Ein induktiver Sensor bei der Diagnose der Sekundärspannung wird in Fällen verwendet, in denen es nicht möglich ist, ein Signal mit einem kapazitiven Sensor aufzunehmen. Solche Zündspulen sind hauptsächlich Stabeinzelkurzschlüsse, kompakte Einzelkurzschlüsse mit eingebauter Leistungsstufe zur Ansteuerung der Primärwicklung und zu Modulen zusammengefasste Einzelkurzschlüsse.

Oszillogramm eines Hochspannungsimpulses eines gesunden Stabeinzelkurzschlusses, erhalten mit einem induktiven Sensor.

Bildbeschreibung:

1. Der Beginn der Energieakkumulation im Magnetfeld der Zündspule (fällt zeitlich mit dem Öffnen des Leistungstransistors des Schalters zusammen).
2. Durchbruch der Funkenstrecke zwischen den Elektroden der Zündkerze und Beginn des Funkenbrennens (in dem Moment, in dem der Leistungstransistor des Schalters schließt).
3. Der Bereich, in dem der Funke zwischen den Elektroden der Zündkerze brennt.
4. Gedämpfte Schwingungen, die unmittelbar nach Ende des Funkens auftreten, der zwischen den Elektroden der Zündkerze brennt.

Oszillogramm des Hochspannungsimpulses eines fehlerhaften Stabeinzelkurzschlusses, erhalten mit einem induktiven Sensor. Ein Zeichen für einen Fehler ist das Fehlen gedämpfter Schwingungen am Ende der Funkenbrennzeit zwischen den Zündkerzenelektroden (der Bereich ist mit dem Symbol „4“ gekennzeichnet).

Oszillogramm des Hochspannungsimpulses eines fehlerhaften Stabeinzelkurzschlusses, erhalten mit einem induktiven Sensor. Ein Zeichen für einen Ausfall ist das Fehlen gedämpfter Schwingungen am Ende des Funkenbrennens zwischen den Elektroden der Zündkerze und eine sehr kurze Brenndauer des Funkens.

Abschluss

Diagnose der Zündanlage mittels Motortester ist die fortschrittlichste Methode zur Fehlerbehebung. Damit können Sie Störungen bereits im Anfangsstadium ihres Auftretens erkennen. Der einzige Nachteil dieser Diagnosemethode ist der hohe Preis der Ausrüstung. Daher kann der Test nur an spezialisierten Servicestationen durchgeführt werden, wo es entsprechende Hard- und Software gibt.