Kaitinimo žvakė yra esminis elektrinis elementas, randamas kiekviename dyzelinio variklio cilindre, užtikrinantis patikimą variklio užvedimą nepriklausomai nuo oro sąlygų. Skirtingai nuo uždegimo žvakės, kuri nuolat veikia benzininiuose varikliuose, kaitinimo žvakė reikalinga tik uždegimo proceso metu. Ji elektrifikuoja kaitinimo elementą, kad jis įkaistų iki matomos šviesos. Įsiurbiamas oras suspaudžiamas prieš degalų purškimo momentą, o kuro įpurškimo metu degalai nukreipiami į karštą kaitinimo žvakės galiuką.
Vis daugiau pramoninių sistemų tradicinius analoginius signalus keičia švaria, triukšmui atsparia impulso pločio moduliacija (PWM). Kadangi PWM išvestis persijungia į ON ir OFF režimus, o ne palaiko pastovų analoginį lygį, tai lemia mažesnį energijos suvartojimą ir mažesnę šilumos gamybą.
PWM jutikliai ir jų veikimas
PWM jutikliai yra plačiai naudojami įvairiose srityse, pavyzdžiui, matuojant padėtį, poslinkį, slėgį, jėgą, stebint greitį ir apsukas. Paprastais žodžiais, PWM apima pastovaus dažnio skaitmeninės bangos formos darbo ciklo reguliavimą. Naudojant PWM jutiklį, darbo ciklo pokyčiai atspindi fizinio parametro (pvz., sukimosi, padėties ar slėgio) svyravimus.
Analoginiai ir PWM jutikliai
Tradiciškai, daugelyje padėties matavimo programų buvo naudojami potenciometrai, kurie taip pat buvo įprasti vairasvirtėse, svirtyse ir pedaluose. Tačiau potenciometrai turi metalinį valytuvą, kuris trinasi į varžinę medžiagą, sukuriant kintamą varžą. Laikui bėgant jie užsiteršia ir susidėvi, todėl juos beveik neįmanoma išvalyti, ir dažnai tenka keisti. Nepaisant to, jie vis dar naudojami.
Optiniai veleno koduotuvai buvo dešimtmečius naudojami veleno padėčiai nustatyti. Šiuo metu egzistuoja PWM absoliutiniai koduotuvai, kurie geriau atsparūs dulkėms, alyvai, vibracijai ir smūgiams. Jie nepriklauso nuo LED šviesos šaltinio ir kodo disko, kad generuotų išvesties signalą.
Darbo ciklas ir dažnis
Šiaurės Amerikoje įprastas kintamosios srovės tinklo įtampos dažnis yra 60 Hz. Osciloskope kintamosios srovės tinklo įtampa rodoma kaip sinusinė banga, kuri kartojasi 60 ciklų per sekundę. Naudojant paprastą matematiką, galima nustatyti, kad vieno ciklo užbaigimo laikas, vadinamas periodu, yra 16,67 milisekundės. Periodas yra atvirkštinis dažnio dydis.
Ne visos pasikartojančios bangos formos yra sinusoidinės arba kintamosios poliškumo, kaip tinklo įtampa. Yra pjūklo formos ir kvadratinės bangos formos. PWM yra pasikartojanti banga, kurios kiekviena pusė ciklo gali skirtis trukme. Kiekvienas bangos ciklas turi laiką, kai įtampa yra ON (įjungta) ir kitą, kai ji yra OFF (išjungta).
Darbo ciklas yra ON laiko proporcija periodui, arba vieno ciklo trukmei. Darbo ciklas išreiškiamas procentais.
Pavyzdžiui, jei PWM jutiklis turi 2 sekundžių periodą ir 0,5 sekundės ON laiką, darbo ciklas yra ON laiko ir viso periodo santykis. Šiuo atveju tai yra 0,5 sekundės padalintos iš 2 sekundžių, kas sudaro 25%.
„Megatron HTP36“ serijos įrenginys yra vieno apsisukimo absoliutinis koduotuvas su PWM išvestimi. Jis veikia 244 Hz dažniu, o darbo ciklas svyruoja nuo 10% iki 90%, atitinkantis 0-360 laipsnių sukimąsi. Esant 5V DC maitinimo įtampai, galima daryti prielaidą, kad ON laiko įtampos impulsas yra 5V DC.
Darbo ciklas svyruoja nuo 10% iki 90%, nes šis diapazonas yra įprastas PWM jutikliams, nors 5%-95% taip pat yra tipiškas. Visas 0%-100% diapazonas nenaudojamas diagnostikos tikslais. Signalas žemiau 10% arba virš 90% rodo galimą gedimo būklę.
PWM signalo matavimas
Stebėjimas osciloskopu
Prijungus „Fluke 190“ nešiojamąjį osciloskopą prie koduotuvo išvesties, galima stebėti bangos formą. Esant 0 laipsnių sukimui, stebimas 10% darbo ciklas. Bangos formos periodas yra 4,0 milisekundės, o ON laikas - 0,4 milisekundės. Esant 360 laipsnių sukimui, stebimas 90% darbo ciklas. Bangos formos periodas išlieka 4,0 milisekundės, o ON laikas - 3,6 milisekundės. Svarbu pažymėti, kad specifikacijoje nurodomas maksimalus darbo ciklas 90%, kas yra maždaug 3,5 ms. Šis skirtumas atsiranda dėl to, kad gamintojai duomenų lapuose apvalina vertes paprastumo dėlei.
Matavimas skaitmeniniu multimetru (DMM)
Nors brangus nešiojamasis osciloskopas yra puikus įrankis, ne visada jis yra prieinamas. Dažnai pakanka skaitmeninio multimetro (DMM) su specialiomis funkcijomis, pavyzdžiui, „Fluke 87V“, kuris gali matuoti dažnį ir darbo ciklą.
PWM jutiklis yra aktyvus prietaisas, skirtingai nei pasyvus potenciometras, todėl jam reikalinga energija veikimui. Ometrų testų, skirtų nustatyti jo tinkamumą, atlikti negalima.
DMM su mygtuku „Hz“ ir procento ženklu leidžia vienu paspaudimu išmatuoti dažnį hercais ir darbo ciklą procentais. Norėdami išmatuoti dažnį, prijunkite laidus prie VAC DMM gnybtų ir nustatykite selektorių į AC voltus. Prijunkite laidus taip pat, kaip ir su osciloskopu. Paspauskite „Hz“ mygtuką vieną kartą, ir ekrane bus rodomas dažnis hercais. PWM dažnis išlieka pastovus, todėl sukant koduotuvą rodmuo neturėtų keistis.
Norėdami išmatuoti darbo ciklą, palikite tuos pačius laidus. Paspauskite „Hz“ mygtuką dar kartą, ir ekrane bus rodomas darbo ciklas procentais. Sukant koduotuvą nuo 0 iki 360 laipsnių, pamatysite, kaip darbo ciklo vertė keičiasi nuo 10% iki 90%. Iš DMM rodmenų bus akivaizdu, ar jutiklis yra neveikiantis, abejotinas ar nestabilus.
PWM jutiklių tikrinimas naudojant nuolatinės srovės įtampą
Jei DMM neturi galimybės matuoti dažnio ar darbo ciklo, vis tiek galima apytiksliai įvertinti PWM jutiklio veikimą nustatant matuoklį matuoti nuolatinės srovės įtampą. Šiuo režimu DMM rodo pulsuojančios bangos formos vidurkį. Kadangi darbo ciklas kinta priklausomai nuo koduotuvo sukimosi, atitinkamai keičiasi ir vidutinė nuolatinės srovės įtampa. Kai darbo ciklas didėja, išmatuota nuolatinės srovės įtampa taip pat didėja. Tačiau šiuo metodu nebus galima tiksliai nustatyti darbo ciklo.
Kaitinimo žvakių gedimo simptomai ir priežastys
Variklio užvedimo problemos
Sunkus variklio užvedimas yra dažniausias pažeistų kaitinimo žvakių rodiklis. Šaltomis oro sąlygomis be tinkamai veikiančių kaitinimo žvakių degimo kamera gali nepasiekti tinkamos temperatūros, kad užsidegtų degalai ir užvestų variklį. Jei viena ar kelios kaitinimo žvakės perdegė, buvo sugadintos ar pažeistos, variklis vis sunkiau užsives, nes temperatūra cilindruose nukris. Variklis tuščiąja eiga pradės netolygiai veikti, o išmetamosios dujos keletą minučių skleis baltus dūmus.
Dūmai iš išmetimo sistemos
- Balti dūmai: Atsiranda, kai nepakanka šilumos degalams deginti. Nesudegusios kuro dalelės išeina iš išmetimo vamzdžio kaip dūmai ir paprastai skleidžia sodrų kuro kvapą. Neįprasta matyti baltus dūmus šaltu oru, kol variklis sušyla. Pažeistos kaitinimo žvakės arba sugedęs kaitinimo žvakių valdymo modulis gali sukelti baltus dūmus užvedus variklį.
- Juodi dūmai: Sukeliami oro ir kuro santykio disbalanso - per daug degalų ir nepakankamai oro. Tai reiškia, kad į mišinį įpurškiama per daug degalų arba degalai tiekiami nepakankamai. Sugedusios pakaitinimo žvakės gali sutrikdyti jautrų dyzelino degimo procesą, o tai savo ruožtu gali paskatinti juodų dūmų atsiradimą.
Variklio įspėjamoji lemputė prietaisų skydelyje dažnai yra pirmoji užuomina, kad kažkas negerai. Automobiliai, kuriuose rodomas šis įspėjimas, turėtų būti kuo greičiau nuvežti į servisą, kad būtų galima tinkamai diagnozuoti ir atlikti techninę apžiūrą.
Kaitinimo žvakių priežiūra ir diagnostika
Keitimo rekomendacijos
Tikslus vieningo atsakymo, kada tiksliai reikia keisti pakaitinimo žvakes, nėra. Dažnai rekomendacija yra keisti kas 100.000-150.000 km, priklausomai nuo gamintojo ir kitų veiksnių.
Diagnostika ir tikrinimas
Pagal kaitinimo žvakės išvaizdą galima nustatyti jos gedimo priežastį. Prieš įsukant naują kaitinimo žvakę, iš pradžių būtina išvalyti sriegimo angą. Po to kaitinimo žvakę reikia sukti ranka, kol ji atsirems.
Tikrinimas ampermetru
Naudojant ampermetrą, patikrinti srovę pagrindinėje jungtyje. Pavyzdžiui, jei variklis turi keturias kaitinimo žvakes ir kiekvienai iš jų būtina 5A srovė, bendra reikalaujama srovė tokiu atveju yra 20A. Jei tikrinimo metu parodoma mažesnė srovės vertė, tai reiškia, jog bent viena iš kaitinimo žvakių yra sugedusi. Pagal skirtingų kaitinimo žvakių tipą ar modelį, reikalaujama srovė yra skirtinga.
Tikrinimas multimetru
Norint įvertinti kaitinimo žvakės atsparumą, reikia naudoti multimetrą. Paprastai jos varža yra mažesnė nei 1 omas. Multimetras pasukamas į varžos matavimo režimą, viena dalis prijungiama prie teigiamo poliaus, o kita dalis - prie lygintuvo (vienas bandymo laidas prijungiamas prie kaitinimo žvakės apvalkalo, o kitas - prie kaitinimo žvakės centro). Jei yra pasipriešinimas, tai gerai. Jei keli pasipriešinimai iš esmės yra vienodi (klaidų lygis mažesnis nei 2 procentai), tai yra 100 procentų gerai. Jei nėra pasipriešinimo, tai yra trumpasis jungimas.
Karštosios patikros metodas
Yra ir kitas būdas: įjunkite maitinimą 20 sekundžių (neužvedę variklio), tada palieskite kaitinimo žvakę ranka. Jei ji šilta, vadinasi, šiluminė kaitinimo žvakė veikia normaliai, kitaip ji yra nenormalios būsenos.
Kaitinimo žvakių keitimas
Jei kaitinimo žvakė yra sugedusi, būtina keisti visą komplektą. Tokie gedimai atsiranda naudojant netinkamas kaitinimo žvakes (pvz., 12V vietoj 24V). Pasitaiko, kuomet kaitinimo relė praleidžia per didelę srovę arba per vėlai atjungia srovės padavimą.
Tinkamas sukimo momentas
Tinkamam kaitinimo žvakės prisukimui naudojamas dinamometrinis raktas, kadangi „iš akies“ pataikyti tinkamai prisukti kaitinimo žvakę yra gana sudėtinga. Jei kaitinimo žvakė bus prisukta netinkamu sukimo momentu, gali sumažėti kompresija arba, keraminių kaitinimo žvakių atveju, trūkti keraminis elementas. Per didelis sukimo momentas taip pat gali sugadinti žvakės sandarinimo žiedą.
PWM signalo ir kaitinimo žvakių relės valdymas
PWM valdymo signalo generavimas
PWM, arba „impulso pločio moduliavimas“, yra moduliacinis valdymo signalas, lyginamas su analoginiu 0-10 VDC arba 0-20 mA signalu. Jis gali būti naudojamas norimam sukimosi greičiui siųsti į EC variklį arba kintamosios srovės ventiliatoriaus greičio valdymui. Kitas taikymo pavyzdys yra norimos padėties perdavimas sklendės pavarai.
Jei PWM signalas yra ištisinis elektroninių impulsų signalas, kurį sudaro aukšta ir maža dalys, tai veikia taip: PWM signalo dažnis lemia vieno viso HIGH / LOW ciklo trukmę. Pavyzdžiui, 1.000 Hz dažnis reiškia: kiekvieną sekundę PWM signalas skaičiuoja 1.000 HIGH / LOW ciklą. Aukštosios dalies trukmės palyginimas su PILNU signalu (išreikštas procentais ir taip pat vadinamas „darbo ciklu“) nustato greitį, kuriuo turėtų veikti variklis ar ventiliatorius, arba, jei valdoma pavara, sklendės padėtį.
Norint generuoti PWM valdymo signalą, reikalingas maitinimas. Dauguma įrenginių su analoginiu išėjimu turi integruotą maitinimo šaltinį (3,3 VDC arba 12 VDC), tačiau tuo atveju, jei EC varikliui reikalingas PWM signalas su tam tikra amplitude, turėtų būti naudojamas išorinis energijos šaltinis.
PWM privalumai
Vienas iš PWM privalumų yra tas, kad signalai iš procesoriaus į valdomą sistemą yra skaitmeninės formos, be skaitmeninio ir analoginio konvertavimo. Išlaikyti signalą skaitmenine forma sumažina triukšmo poveikį. Triukšmas gali paveikti skaitmeninius signalus tik tada, kai jis yra pakankamai stiprus, kad pakeistų 1 logiką į 0 logiką arba pakeistų 0 logiką į 1 logiką.
Atsparumo triukšmui didinimas yra dar vienas PWM privalumas analoginio valdymo atžvilgiu. Perėjimas nuo analoginio signalo prie PWM gali labai išplėsti ryšio atstumą. Priėmimo pabaigoje tinkamas RC arba LC tinklas gali filtruoti moduliuotą aukšto dažnio kvadratinę bangą ir atkurti signalą į analoginę formą. Trumpai tariant, PWM yra ekonomiškas, erdvės taupymo ir turi stiprų anti-triukšmo efektyvumą.
Dažniausios problemos ir sprendimai
„Renault Grand Scenic 2007m.“ problema
Vartotojas susidūrė su problema „Renault Grand Scenic 2007m.“. Užsidegė pranešimas „Servise ir Injection A Controler“, automobilis šaltas pradėjo sunkiau vestis. Diagnostika parodė, kad kalta pakaitinimo žvakių relė. Pakeitus relę, problema išliko. Į pakaitinimo žvakes neateina jokia įtampa, o į relę ateina 12V maitinimas, tačiau į relės valdymą (CDE) ateina tik 3,5V. Kyla klausimas, ar tikrai turėtų būti tik 3,5V.
Tokiose relėse dažniausiai būna pagrindinis maitinimas, masė, grupuoti ar individualūs išėjimai į žvakes ir signalinis laidas bei diagnostinis laidas (dažnai tai būna vienas ir tas pats). Relės valdymas yra ne įtampa, o dažnis, kodas, impulsai ar dar kaip pavadinsi, bet ne tiesioginė įtampa. Todėl matavimas testeriu gali nieko nepasakyti. Kai kuriose diagnostikos sistemose klaidos gali būti netrinamos arba net nerodomos, todėl svarbu ištrinti klaidas po relės pakeitimo.
Kaitinimo žvakių voltų skirtumai
Vartotojas pastebėjo, kad jo automobilyje sumontuotos 7V žvakės, nors dažniausiai matomos 12V žvakės. Svarstoma, ar ECU (variklio valdymo blokas) neturėtų būti perkoduotas, nes galbūt anksčiau buvo suprogramuotos 7V žvakės, o vėliau kompas buvo pakeistas ar persirašytas.
Sugedusių kaitinimo žvakių išėmimas
Variklio 2.4JTD 110kw atveju, patikrinus 3 iš 5 žvakių buvo neveikiančios. Bandant atsukti, nė viena neatsisuko, paliekant jas ramybėje, kad nebūtų nulaužtos. Galimi būdai jas išgręžti su specialiu įrankiu ar kitaip išimti be variklio galvos nuėmimo apima variklio įkaitinimą iki maksimalios temperatūros ir bandymą sukti žvakes. Jei nulūžta tik kaitinimo elementas, jį galima įkalti su kalteliu į cilindrą ir išėmus purkštuką, per jo skylę magnetu sužvejoti kaitinimo elementą. Jei nulūžta ir lieka žvakė su sriegiu galvoje, tuomet reikia ieškoti specialistų, kurie jas išgręžia.
Kaitinimo relės valdymas
Klausimas, kada JTD varikliuose žvakės kaista - tik esant žemai temperatūrai ar visada? Jei tik žema, tai nuo kokios temperatūros įsijungia pakaitinimas? Su testeriu neateina srovė į žvakes, nors automobilis stovi garaže, kur yra +5°C. Relė gera, nes bandytos trys ir su visomis tas pats. Į pačią relę ateina vienas pastovus pliusas (prisukamas su veržle) ir fiškė su keturiais laidais. Įjungus degimą, į tą fiškę ateina vienas minusas ir trys pliusai. Patikrinus kitame automobilyje, į tą fiškę įjungus degimą ateina tik tas pats minusas ir vienas pliusas (kiti du laidai be įtampos, automobilis stovi lauke esant -6°C). Kaip suprantama, būtent tais dviem laidais ir valdoma relė. Kyla klausimas, koks daviklis valdo relę? Po ilgesnio stovėjimo pakaitinimas turėtų suveikti net vasarą. Paprastai imami duomenys apie variklio temperatūrą, o pačią relę valdo variklio ECU (elektroninis valdymo blokas). 5 kontaktų fiškėje turi būti vienas minusas, vienas pliusas įjungus degimą, kiti du laidai eina tiesiai į kompiuterį.
tags: #pwm #signalas #pakaitinimo #zvakes