اطلاعات عمومی
به گزارش تارک خودرو: وظیفه سیستم جرقه، آغاز احتراق مخلوط سوخت و هوا در محفظه احتراق موتور و در مناسب ترین زمان ممکن می باشد. با آغاز احتراق، مخلوط سوخت و هوا تولید حرارت کرده و سبب منبسط شدن گاز داخل سیلندر و وارد نمودن فشار به پیستون و حرکت آن به سمت پایین می گردد.
احتراق داخل موتور در دو مرحله انجام می شود:
مرحله ی مقدماتی:
در این مرحله، مخلوط سوخت و هوا آنقدر گرم می شوند که برای بروز احتراق کامل آماده می باشند.
انتشار شعله:
در این مرحله، مخلوط سوخت و هوا سوخته شده و بصورت موج پیشروی می کند. پیشروی شعله بصورت مرحله ای و منظم می باشد. لازم به فکر است که انجام فرآیند احتراق بطور لحظه ای نمی باشد بلکه از زمان تولید جرقه تا پایان احتراق کامل داخل محفظه احتراق حدود ۲ میلی ثانیه طول می کشد.
این زمان برحسب مقدار غنی بودن مخلوط و نوع موتور متفاوت است.
بدلیل زمان بر بودن فرآیند احتراق، می بایستی جرقه مدتی قبل از زمان مورد نظر برای اتمام احتراق ایجاد شود. مقدار این زمان به ظرایط زیر بستگی دارد:
– دور موتور
– فشار هوای منیفولد
– دمای موتور و هوای ورودی به آن
اشکالات مرتبط با احتراق
پس سوزی
در این حالت، احتراق در زمان مناسب آغاز می شود ولی با پیشروی شعله داخل مخلوط سوخت و هوا، بدلیل گرم شدن مخلوط، قسمت هایی که در تماس مستقیم با شعله قرار ندارند، خودبخود شروع به سوختن نموده و فرآیند احتراق را مختل می کند. این پدیده در اثر استفاده از بنزین با عدد اکتان پایین رخ می دهد.
خودسوزی
در این حالت، مخلوط سوخت و هوا بدلیل گرم شدن بیش از حد، قبل از جرقه زدن شمع محترق می شود. دلیل گرم شدن مخلوط، تراکم آن توسط بالا رفتن پیستون می باشد. در اینصورت با متراکم شدن، دمای مخلوط از دمای احتراق آن بالاتر رفته و قبل از زمان مقرر می سوزد.
پیش سوزی
در این حالت، مخلوط سوخت و هوا در اثر تماس با یک شی داغ (مانند دوده – لبه های تیز رینگ – شمع داغ یا سوپاپ دود) قبل از جرقه زدن شمع می سوزد.
تمام این اشکالات مرتبط با احتراق بنام احتراق غیرمجاز معروف می باشند. احتراق غیرمجاز سبب تولید شوک های نامنظم بنام لرزش می شود. این لرزش ها باعث تولید حرارت اضافه شده و می تواند باعث ذوب شدن الکترود شمع یا پیستون شود. لرزش برای موتورهای دورپایین و در حالت بار کامل قابل شنیدن بوده و صدمه زیادی به موتور وارد نمی کند ولی برای موتورهای دور بالا، به راحتی قابل شنیدن نبوده و می تواند به موتور صدمه بزند.
شمع ها
دمای کارکرد
در دور بالای موتور: حداکثر ۸۵۰ درجه سانتی گراد برای جلوگیری از سوختگی (در دمای بالاتر از ۹۵۰ درجه سانتی گراد پیش جرقه اتفاق می افتد)
در دور آرام: حداقل ۳۵۰ درجه سانتی گراد (برای جلوگیری از رسوب و گرفتگی در محفظه عایق هوایی الکترود میانی)
بطور میانگین هر درجه اضافی، دمای محفظه عایق هوایی الکترود میانی را، تقریبا ۱۰ درجه ی سانتی گراد افزایش میدهد.
نرخ انتقال حرارت شمع ها
ویژگی نرخ انتقال حرارت، وابسته به مشخصات موتور می باشد. بنابراین نصب شمع پیشنهاد شده توسط کارخانه سازنده، یک نکته اساسی است. نصب شمع نامنطبق (غیراستاندارد) می تواند باعث بروز احتراق ناقص و صدمه به موتور شود.
برای چک چشمی شرایط شمع ها، توصیه می شود تمام سیستم جرقه طبق مقدار داده شده در مدارک فنی و با کمک دستگاه های عیب یاب تعمیرگاهی، انجام پذیرد.
شمع سرد در موتورهای گرم استفاده می شود.
شمع گرم در موتورهای سرد که در دمای معمولی کار می کنند استفاده می شود.
در زیر بخش مشکلات عملکردی موتور که ممکن است ناشی از شمع ها باشد، ارائه شده است:
– موتور استارت نمی زند. (مطابقت، شرایط و سازگاری شمع را کنترل کنید.)
– کاهش قدرت موتور
– مصرف سوخت زیاد
– دور آرام نامنظم
– وجود ضربات در سرعت ثابت، شتابگیری در نقاط مسطح یا شتابگیری ملایم
– جرقه اتوماتیک (احتراق خودبخود)
– مطابقت، شرایط و سازگاری شمع
– خرابی پیستون
هشدار: سیستم های سوخت رسانی و جرقه ممکن است معیوب باشند، بدون اینکه لزوما پاسخی برای تمامی عملکردهای ناقص موتور باشند.
تولید جرقه (قوس الکتریکی)
۱- سیم پیچ اولیه کویل
۲- سیم پیچ ثانویه کویل
۳- هسته فلزی
۴- کامپیوتر IPM
۵- شمع
۶- عمل مدار اولیه
وقتی کویل در حال شارژ شدن است. مدار اولیه بسته است.
در حالت دشارژ (تخلیه) کویل، مدار اولیه باز شده است که باعث ایجاد ولتاژ زیاد در مدار ثانویه می شود. در این حالت، در شمع جرقه تولید می شود.
ولتاژ لازم برای ایجاد جرقه در شمع:
در موتور (محفظه احتراق): ولتاژ متغیر بین ۴ و ۱۰ کیلو ولت
در هوای آزاد: ۲۰۰۰ ولت یا دو کیلو ولت
ولتاژ به فاکتورهای زیر بستگی دارد:
فشار درون محفظه احتراق
نسبت مخلوط هوا و سوخت
الکترودهای شمع (دما، فاصله هوای بین آنها (فیلتر شمع) و شکل ظاهری)
دمای محفظه احتراق و مخلوط هوا و سوخت
در یک موتور در حال کار، تمام فاکتورهای فوق در حال نوسان هستند و سیستم جرقه باید حداقل ولتاژ بین ۱۲۰۰۰ تا ۲۰۰۰۰ ولت را، تامین کند.
انواع مدارات جرقه
کامپیوتر سیستم جرقه (ECM)، فعالیت سیستم جرقه را نیز، کنترل می کند.
در محاسبات یک سیستم جرقه معمولی (دلکو) پارامترهای دور و بار موتور، در نظر گرفته می شوند. (منحنی های آوانس وزنه ای یا گریز از مرکز و فشاری یا خلاء ای)
سیستم مدیریت الکترونیکی موتور (ECM) اجازه می دهد که فاکتورهایی نظیر دمای موتور، ضربات احتراق احساس نشده داخل موتور، کاهش گشتاور موتور در سیستم انتقال قدرت اتوماتیک در نظر گرفته شود، به علاوه یافتن ایراد عملکردهای کویل وقتی که بطور مستقیم توسط کامپیوتر کنترل می شود.
دو امکان وجود دارد:
کامپیوتر یک مدول قدرت جرقه را کنترل می کند.
کامپیوتر یک کویل را کنترل می کند.
کامپیوتر یک مدول قدرت جرقه را کنترل می کند.
کامپیوتر یک سیگنال فرمان را به مدول قدرت ارسال می کند و اتصال منفی کویل را تامین می کند.
شدت شارژ کویل توسط مدول قدرت جرقه، کنترل می شود و قطع جریان برق مدار اولیه کویل توسط کامپیوتر بر طبق کارتوگرافی های زیر، انجام می شود.
اگر یک کویل وجود داشته باشد، جرقه تولید شده، در یک سیلندر توزیع می شود.
اگر بیشتر از یک کویل وجود داشته باشد، جرقه تولید شده، بصورت استاتیک است.
یک سیگنال فرمان ماکزیمم برای دو سیلندر، مورد نیاز است.
کامپیوتر یک کویل را کنترل می کند.
مدول های قدرت درون کامپیوتری که مدار کویل را بطور مستقیم به بدنه متصل می کند، بطور یکپارچه قرار دارند.
اگر یک کویل وجود داشته باشد، جرقه تولید می شود، در یک سیلندر توزیع می شود.
اگر بیشتر از یک کویل وجود داشته باشد، جرقه استاتیک نامیده می شود. در اینجا ماکزیمم یک یا دو سیلندر برای یک کویل وجود دارد.
یک کویل برای دو سیلندر (جرقه دوبل)
برای هر سیلندر، یک کویل و یک خروجی اختصاص داده شده است. انتهای مدار ثانویه کویل به شمع دو سیلندر مختلف، متصل شده است.
مدیریت و نظم حاکم بر موتور به نحوی است که کورس تراکم یک سیلندر منطبق با کورس تخلیه سیلندر دیگر است.
در لحظه احتراق، یک جرقه در هر دو کویل تولید می شود.
این سیستم نیازمند هماهنگ سازی با میل بادامک نیست.
یک کویل برای هر سیلندر (کویل مدادی یا قلمی)
یک کویل و یک خروجی توسط کامپیوتر بر طبق ترتیب احتراق اختصاص داده شده به هر سیلندر، کنترل می شود.
تصحیح زاویه احتراق (آوانس جرقه) نامحدود است. اگر چه سیستم نیازمند هماهنگ سازی با مرحله و موقعیت سیلندرها می باشد.
زمانی که کامپیوتر بطور مستقیم شارژ کویل را کنترل می کند، کویل می تواند عملیات عیب یابی مدار اولیه جرقه را انجام دهد.
انجام این فرآیند عیب یابی زمانی که کامپیوتر فقط منبع ورودی را کنترل می کند، امکان پذیر نمی باشد.
سیستم ضد ضربه موتور (ناکینگ)
سنسور ضربه موتور
این سنسور توسط پیچ بر روی سر سیلندر یا بلوک سیلندر نصب شده است و از یک صفحه پیزو الکتریک که توسط یک فلز فشرده شده و توسط یک واشر فنری در محل خود نگهداشته شده است، تشکیل شده است.
جرم فلزی در معرض ارتعاشات موتور قرار دارد و باعث افزایش یا کاهش درجه مجموعه پیزوالکتریک می شود.
مجموعه قطعات سنسور، پالسهای الکتریکی را که به کامپیوتر ارسال شده است، منتشر می کنند. وقتی که ضربه در موتور ایجاد می شود، ارتعاشات با یک فرکانس دقیق ایجاد می شود و به پالس های الکتریکی با همان فرکانس تبدیل می شود. کامپیوتر این اطلاعات را دریافت می کند و سیلندرها را به ترتیب بازرسی می کند، و تنظیمات مورد نیاز هر سیلندر را انجام می دهد.
سپس اگر ضربه به اندازه ای بزرگ نباشد که سنسور متوجه شود، کامپیوتر زمان جرقه را به مقدار تعیین شده مطابق استراتژی مشخص، باز می گرداند.
اصول عملکرد سنسورهای پیزوالکتریک براساس مشاهده زیر می باشد:
یک تماس یا به عبارت دیگر یک تغییر فشار بر ساختار سرامیکی یا کریستالی که باعث افزایش اختلاف پتانسیل در انتهای ساختار می شود. (یا در سنسورهای پیزوالکتریک، یک تغییر در مقاومت). این حالت وابسته به جهت تماس می باشد. این یک پدیده معکوس پذیر می باشد، تنش اعمال شده به یک کریستال باعث تغییر شکل آن می شود.
توجه: در صورت وجود ایراد در این سنسور، کامپیوتر چندین درجه از آوانس جرقه را کاهش می دهد.
تست های ممکن:
- برای مطابقت تنظیمات کارخانه سازنده، از دستگاه عیب یاب، استفاده کنید.
- پیوستگی و عدم قطعی دسته سیم
برنامه ضد ضربه موتور
کامپیوتر در اطراف TDC (نقطه مرگ بالا) به صدای موتور، گوش می دهد.
دو نوع ضربه مختلف تشخیص داده می شود:
ضربه مخرب: به این دلیل که در منطقه ی بحرانی عملکرد موتور (بارهای متوسط و زیاد و دورهای بالای موتور) شنیده نمی شود.
ضربه غیر مخرب: به این دلیل که در مناطق غیر بحرانی عملکرد موتور (بارهای متوسط و زیاد در دورهای کم موتور) شنیده می شود.
برخی دلایل بوجود آمدن ضربه در موتور عبارتست از:
- سوخت نامناسب
- شمع نامناسب و غیراستاندارد
- هوای ورودی در دمای بالا
- تنظیم سرسیلندر (کف تراشی سر سیلندر یا ضخامت واشر سر سیلندر)
- گرم یا سرد بودن موتور
- مصرف روغن (روغن سوزی)
مثالی از برنامه های ضد ضربه موتور
در منطقه غیر بحرانی
ایجا ضربه در موتور
||
TDC
||
تصحیح در چهارمین TDC (دو دور موتور)
||
تنظیم در ۵ درجه جلوتر برای هر سیلندر مرتبط
||
بازگشت به وضعیت نرمال ۱۶ درجه پس از TDC
برنامه تصحیح برای ضربات متوالی سریع قابل شنیدن، توسط دستگاه عیب یاب، قابل رویت نیست.
در منطقه بحرانی
ایجاد ضربه در موتور
||
TDC
||
تنظیم در چهارمین TDC (دو دور موتور)
||
تنظیم در ۵ درجه جلوتر برای هر سیلندر مرتبط
||
تنظیم در ۱ درجه جلوتر برای سایر سیلندرها
||
بازگشت به وضعیت ۱- درجه برای سیلندر مورد بحث در ۱۶ درجه پس از TDC
||
بازگشت به وضعیت نرمال پس از ۱۰ دقیقه
برنامه تصحیح برای ضربه مخرب با امواج آرام (تعداد محدود) که با دستگاه عیب یاب قابل مشاهده هستند.
مشخصات ولتاژ زیاد
منحنی ردیابی دستگاه عیب یاب، به ما اجازه می دهد که از فاکتورهای مشخصی مانند، مدت زمان جرقه، یونیزه شدن ولتاژ برای تشخیص عیب، آگاه شویم.
اگر چه تجزیه و تحلیل اطلاعات دریافتی برای هر نوع سیستم جرقه مشکل است، وضعیت ایراد یافت شده، اجازه می دهد که درک صحیحی از اطلاعات دریافتی بوجود آید.
سیگنال مدار ثانویه
تجزیه و تحلیل سیگنال های جرقه
ولتاژ اولیه (ولتاژ یونیزه)
میانگین حداکثر ولتاژ برای ایجاد جرقه، بین ۵ و ۲۰ کیلو ولت می باشد.
این ولتاژ در محدوده وسیعی از مقدار میانگین، نوسان می کند و بین سیلندرهایی که می توانند مهم باشند، توزیع می شود. این مقدار می تواند متناسب با دور موتور برای ۴۰۰۰ دور در دقیقه، کاهش یا افزایش یابد.
| ولتاژ یونیزه شدن | عوامل |
| افزایش | کاهش غلظت مخلوط هوا و سوخت |
| افزایش | افزایش فیلتر دهانه شمع |
عوامل موثر بر مدت زمان جرقه
| تداوم جرقه | عوامل (وضعیت) |
| کاهش | فشار (افزایش فشار در کمپرس) |
| کاهش | افزایش فیلتر دهانه شمع |
| کاهش | کاهش غلظت مخلوط هوا و سوخت |
زاویه آوانس جرقه
در طی عملکرد نرمال سیستم، افزایش فوری فشار درون سیلندر، نتیجه اولیه احتراق است.
ولتاژ مورد نیاز برای جرقه (قوس الکتریکی) در شمع، افزایش می یابد و در این زمان، شمع به عنوان یک مقاومت منفی در نظر گرفته می شود.
ایرادات معینی که می توانند بر آوانس جرقه موثر باشند.
- مخلوط غلیظ هوا و سوخت
- مصرف روغن (روغن سوزی)
تست های ممکن:
- مقاومت و عایق بندی
- مدار فرمان
- منبع تغذیه
- مقاومت مدار اولیه کویل
- مقاومت مدار ثانویه کویل
- تغذیه IPM
دستگاه عیب یاب:
- بررسی سیگنال فرمان
- ایراد در مدار IPM یا مدار فرمان کویل ها
- تست جرقه در منوی یافتن ایراد
اسیلوسکوپ:
- نمایش دوباره اختلاف سیگنال ها
در طی فرآیند عیب یابی سیستم جرقه، قطعات زیر بیشتر معیوب می شوند:
- شمع ها
- وایرهای ولتاژ قوی شمع
- سیستم توزیع جرقه
