Automobilová diagnostika - diagnostika poruch zapalování

V úvodu cyklu o automobilové diagnostice jsme se seznámili s rozdělením na sériovou a paralelní diagnostiku, dále s rozdělením druhů zapalování a některé naměřené průběhy osciloskopem. Nyní pokročíme k praxi v automobilové diagnostice. V další sekci jsou popsány jednotlivé druhy zapalovacích soustav a nyní se budeme věnovat diagnostice poruch na zapalovací soustavě

Mnohdy nás k diagnostice zapalovací soustavy dožene špatný chod motoru a na základě zkušeností nebo po "nasměrováním" sériovým diagnostickým přístrojem zmiňujícím chybu "Porucha zapalování" nebo "Zjištěno vynechání spalování". Nejprve je třeba si uvědomit, že zapalování a spalování není jedno a totéž. Zároveň popis chybového kódu (DTC) "Chyba zapalování" nemusí být zcela správně formulován. Takže jaký je rozdíl mezi spalováním a zapalováním? Proces spalování u zážehových motorů potřebuje ke své správné funkci prakticky 4 složky: palivo, vzduch (a to vše ve správném poměru), kompresní tlak (tedy bezchybný mechanický stav motoru) a zapalování. U vznětových motorů se naopak zapalování nevyskytuje. Takže dojde-li k poruše spalování, tak jednou z možných příčin je právě porucha na zapalovací soustavě.

V této části jsou uvedeny některé příčiny a následky poruch na zapalovací soustavě, v budoucnu sem budou přidávány další naměřené oscilogramy a popis poruch diagnostikovaných v autoopravárenské praxi.

Pomocí paralelní diagnostiky lze zjistit i mechanické závady...

Měření na zapalovací soustavě

V úvodu je nutno upozornit na možné nebezpečí při měření na vysokonapěťové části zapalování. V sekundární části zapalovací soustavy se nachází životu nebezpečně napětí! Nikdy nemanipulujte s měřícími sondami za běhu motoru. Měřící přípravky musí být vždy připojeny ke kostře motoru.

Výpadky zapalování

Výpadky zapalování mohou mít několik projevů a zároveň několik příčin. Snáze se odhalují trvalé výpadky zapalování (nejde jeden nebo více válců). Sporadické výpadky zapalování nebo výpadky v určitých režimech nebo podmínkách (za určité teploty, vlhkosti, jízdního režimu, atd.) se hledají hůře, ale s pomocí dobrých přípravků a měřících přístrojů se dá odhalit i tyto závady.
Je nutno podotknout, že výpadky zapalování nemusí mít příčinu jen v oblasti zapalování, ale i v dodávce paliva nebo dokonce mechanická závada na motoru.

Primární část zapalování

Ideální naměřené průběhy na primárním vinutí zapalovací cívky jsou na obrázku 1. Červená křivka zobrazuje napětí, modrá křivka proud. Zde je jasně vidět fáze sycení cívky od času   -2ms do 0ms(trigger).

Obr. 1. Průběh na primární části zapalování (červená-napětí, modrá-proud 10A=1V)

Napětí je měřeno vůči kostře vozu, tedy invertovaný signál (cívka je sycena ve chvíli, kdy je spínač sepnut a je naměřeno napětí blízké nule). Ve chvíli sepnutí spínače (čas -2ms) je na cívce plné napájecí napětí a proud začíná exponenciálně narůstat. Ve chvíli rozepnutí spínače se proud prudce přeruší a vlivem skokové změny proud k nule se indukuje na primárním vinutí napětí několikanásobně větší než napájecí o opačné polaritě než bylo napájecí napětí. Indukované napětí se přičítá k napájecímu a je několikanásobně zvětšeno převodem indukční cívky a vyvedeno VN kabelem na zapalovací svíčku. Tento přechodný děj způsobuje oscilace, takže je možno naměřit velký překmit obou polarit, ale teprve kladná naměřená špička způsobí zapálení jiskry mezi elektrodami svíčky (v čase 0ms). Následuje většinou plynulé hoření jiskry po dobu více než 1ms (0÷1,6ms) dokud se nevyčerpá téměř všechna akumulované energie z cívky. Po uhasnutí oblouku ještě dojde k menším zákmitům ovšem k opětovnému zapálení jiskry v tuto chvíli většinou nedochází. Následně se napětí na indukční cívce ustálí k nule (na oscilogramu se ustálí k napájecímu napětí 12V) a čeká se na další fázi zapálení jiskry.

Výpadky v primární části zapalování mohou být způsobeny přerušeným nebo zkratovaným spínačem (kladívko zapalování, polovodičový spínač u bezkontaktního zapalování). Na osciloskopu se tato porucha projeví jako konstantní napětí na primární části (vývod 1 indukční cívky). Buď nulové napětí (zkratovaný spínací prvek) nebo napájecí napětí (přerušený spínací prvek). Druhá možnost je přerušené nebo zkratované primární vinutí zapalovací cívky. Na osciloskpu se bude tato závada projevovat stejným způsoben jako předchozí.

Sekundární část zapalování

K měření na sekundární (tedy vysokonapěťové) části zapalování se používá jako snodna vysokonapěťové kleště HVC95, které jsou přesně uzpůsobeny k měření na zapalovacích kabelech o pruměru 3 až 15mm. Sonda má přepínatelný princip snímání: kapacitní/induktivní, takže uspokojí všechny potřeby měření.

Vysokonapěťové snímací kleště na zapalování k osciloskopu HVC95
Měření na sekundární části na zapalování se většinu provádí pomocí induktivních nebo kapacitních kleští. Galvanické sondy pro takto vysoké napětí většinou nemají tak velkou šířku pásma, aby bylo možno měřit špičkové napětí při zapálení jiskry nebo jejich cena je oproti kapacitní sondě několikanásobně větší.

Obr. 2. Průběh na sekundární části zapalování měřen VN kleštěmi HVC95

Vadná indukční cívka

Příklad vadné indukční cívky je uveden v následujícím odstavci. Primární část zapalování byla zcela v pořádku, jiskra na volnoběh přeskočila, ale v zátěži docházelo k výpadkům zapalování.

Opel Astra G 1,6 16V X16XEL
Na motoru s jednojiskrovým zapalováním s oddělenými zapalovacími cívkami docházelo k výpadku zapalování při akceleraci a při částečném zatížení. Na volnoběh se výpadky neprojevovaly. Osciloskopem pomocí snímacích kleští HVC95 a prodlužujících zapalovacích kabelů byly změřeny průběhy napětí na sekundární části zapalování na všech válcích. Všechny válce kromě třetího válce měly standardní průběh jako je uveden na obr. 3.

Obr. 3. Průběh na sekundární části zapalování měřen VN kleštěmi HVC95 na 2. válci

Na obr. 3. je vidět doba sycení cívky (od času -2ms do 0ms-trigger), která činí 2ms. Následně dojde k přeskoku jiskry prudkým zvýšením sekundárního napětí a následně k hoření jiskry po dobu cca 1,5ms. Tento průběh je zcela v pořádku. "Roztřepání" signálu v průběhu hoření jiskry je způsobeno nestejnoměrným prostředím v okolí jiskřiště zapalovací cívky a hoření směsi paliva.
Následující oscilogram ukazuje měření za stejných podmínek (teplý motor, volnoběh) na třetím válci

Obr. 4. Průběh na sekundární části zapalování měřen VN kleštěmi HVC95 na 3. válci

Na obr. 4. je vidět stejná doba sycení cívky jako na 2. válci (2ms). Následně dojde k přeskoku jiskry taktéž jako na ostatních válcích, ale hoření jiskry je zde již podstatně kratší. Doba hoření jiskry na tomto válci je jen asi 0,15ms. K zapálení směsi to sice v tomto případě ještě stačí (volnoběh), ale při obohacení již takto krátká doba hoření jiskry nestačí k zapálení směsi a dochází k výpadku spalování na 3. válci.
Následující oscilogram ukazuje měření za stejných podmínek (teplý motor, volnoběh) na třetím válci
Prohozením VN kabelu mezi 2. a 3. válcem a následným měřením VN napětí se zjistilo, že totho krátké hoření jiskry nezpůsobuje ani VN kabel ani zapalovací svíčka ani samotný 3. válce, ale indukční cívka Delphi.

Po výměni zapalovací lišty jsou již průběhy VN na sekundární čáasti sejné na všech válcích.

Obr. 5. Průběh na sekundární části po výměně zapalovací lišty na 2. a 3. válci

Další možné příčiny

Vynechání zapalování (tedy výpadek ve spalování) může být i způsoben špatnou směsí paliva ve válci, nesprávný předstih, nesprávným časováním ventulů nebo mechanickou závadou na motoru (nízké kompresní tlaky)

Směs paliva se vzduchem

Špatná směs paliva se vzduchem způsobí špatné podmínky pro přeskok jiskry. Chudá směs nebo žádná směs (tedy jen nasávaný vzduch) sice umožní přeskok jiskry na svíčce, ale zase není co zapálit, takže ani nemůže dojít ke spalování. Příliš bohatá směs zase znemožní přeskok jiskry a dojde k tzv. ulití svíčky a následně už k přeskoku jiskry nemůže dojít tedy ani ke spalování směsi. Měřením osciloskopem na sekundární části se tato situace dá odhali tvarem a rozkmitem signálu v části od přeskoku jiskry až po dobu zhasnutí hoření jiskry.

Předzápal (předstih)

Neméně důležitým parametrem je správně nastavený přestih zápalu a jeho regulaci v závislosti na provozních podmínkách. Špatný předstih opět způsobí špatné nebo žádní zapálení směsi v nesprávnou chvíli a motor může trpet rázy a vynecháním zapalování. Na voze s elektronickým vstřikování mlže být tento nedostatek kompenzován delší dobou vstřiku (obohacením), ale motor nebude mít výkon, bude mít nadměrné emise, špatně držet volnoběh atd. Měření skutečného předstihu je jednoz ze základních operací při diagnostice motoru.

Časování ventilů

Mezi podmínky pro správný běh motoru patří i mechanické vlastnosti motoru - časování rozvodů. K dobrému plnění válců směsí a výplachu dochází jen při správně nastaveném časování. Přestože jsou tyto hodnoty nastaveny z výroby a při případné výměně rozvodového řemenu by se nemělo časování změnit, tak mnohdy opak je pravdou. Může dojít k odštřižení aretačního klínku/kolíku na rozvodové řemenici nebo nesprávné nastavení rozvodů při výměně řemenu způsobí opět špatné spalování. Kontrola časování ventilů je jednoz z dalších postupů při hledání skrytých závad.

Kompresní tlaky

Stejně jako předchozí část, tak i kompresní tlaky jsou mechanickým parametrem motoru. Jeho hodnota se m ůže změnit špatným časováním ventilů, vadné ventily, pístní kroužky nebo opotřebení motoru.

Další naměřené průběhy

V tomto odstavci jsou uvedeny další naměřené průběhy při diagnostice poruch zapalování. KOnkrétně oscilogramy před opravou a po opravě naměřené pomocí VN snímacích kleští HVC95

Renault Scenic 1,6 K4M700

Vozidlo přijelo se závadou: špatný chod motoru, rázy, vynechávání spalování. Přečtením paměti závad byla vyčten chybový kód: DF062:Obvod zapalovací cívky 2-3/ 1.DEF:Přerušený obvod nebo zkrat/ Náhodná závada. Tímto bychom měli určený okruh kde závadu hledat. Ovšem příšin může být stále ještě hodně. Nejjednodušší bylo změřit průběh napětí na sekundární straně zaplování 2. a 3. válce. Z naměřeného průběhu bylo jasné, že je vadná zapalovací cívky pro 3. válec.

Obr. 6. Průběh na sekundární části zapalovací cívky 3. válce před a po výměně, měřeno pomocí HVC95

16.8.2012 (Aktualizováno 30.1.2017) Jiří Blecha