AT-242 Benzinemotormanagement 1 Ontsteking Zelfstudie en huiswerk 10-08
2 Inhoud INTRODUCTIE 3 DOELSTELLINGEN 4 CONVENTIONELE ONTSTEKING 5 ELEKTRONISCHE ONTSTEKING 6 HALL-SENSOR 7 INDUCTIEVE SENSOR 7 OPTISCHE SENSOR 8 ONTSTEKINGSMODULE 9 VOLLEDIG ELEKTRONISCHE ONTSTEKING 10 STORING ZOEKEN IN EEN ONTSTEKINGSSYSTEEM 11 ONTSTEKING CONTROLEREN 12 CONTACTHOEK 12 ONTSTEKINGSTIJDSTIP 12 VERVROEGING 13 BOBINE 14 HOOGSPANNINGSKABELS CONTROLEREN 14 VERDELERKAP 15 ROTOR 15 BOUGIES 15
3 Introductie Met dit zelfstudiepakket kun je je voorbereiden op de Regionale Praktijktraining. Tijdens de training ga je een aantal werkorders uitvoeren. De informatie in dit zelfstudiepakket kan je helpen om die werkorders snel en doeltreffend uit te voeren. Verder is de zelfstudie een aanvulling op de theorieleerstof van je beroepsopleiding. In het zelfstudiepakket staan ook huiswerkvragen en opdrachten. Daarmee kun je controleren of je de stof goed begrijpt. Maak de vragen en opdrachten en bespreek ze met je leermeester. Je kunt je vragen natuurlijk ook tijdens de RPTdag aan de trainer stellen. De RPT-dag bestaat uit drie onderdelen: Theoriedeel Hier behandelen we kort de onderwerpen uit het zelfstudiepakket. Als bepaalde dingen in het zelfstudiepakket je niet duidelijk zijn, noteer ze dan. Dan kunnen we die tijdens het theoriedeel bespreken. Praktijkdeel Hier ga je aan de slag met de werkorders aan voertuigen of onderdelen daarvan. Voor vragen of uitleg kun je terecht bij de trainer. Hij is je vraagbaak en coach. Informatie en schema s kun je vinden in de werkplaatshandboeken en op de Infopunten. Op de Infopunten kun je onder andere internet en digitale handboeken raadplegen. Beoordeling Aan het einde van de RPT-dag vult de trainer een beoordelingsformulier in. Je krijgt dit formulier mee. Hierop staan de beoordelingen voor de uitgevoerde werkorders. Ook geeft de trainer een algehele beoordeling voor de manier waarop je de hele dag gewerkt hebt. De beoordeling voor de verschillende onderdelen is Goed (G), Voldoende (V) of Onvoldoende (O). Succes!
4 Doelstellingen Na afloop van deze dag kun je met betrekking tot: Diagnose ontstekingssysteem: de motortester volgens de voorschriften aansluiten op het ontstekingssysteem van de auto de storing in een ontstekingssysteem lokaliseren aan de hand van de primaire en secundaire scoopbeelden Ontstekingssysteem controleren/afstellen: met behulp van de motortester de contacthoek, het ontstekingstijdstip en het vervroegingssysteem controleren het ontstekingstijdstip afstellen Verdelerkap, rotor, bobine en bougiekabels controleren: zelfstandig de bobine, stroomverdeler, hoogspanningskabels en rotor controleren en beoordelen Bougies controleren/beoordelen: bougies controleren en beoordelen Inductieve sensor controleren: een inductieve sensor op de juiste wijze testen
5 Conventionele ontsteking Voordat de auto s met elektronische ontsteking werden uitgerust, werd er gebruik gemaakt van ontstekingssystemen met contactpunten. Dit is de voorloper van alle huidige ontstekingssystemen. Als je de werking van dit systeem kent, is de stap naar de elektronische ontstekingssystemen een stuk makkelijker. Hieronder een afbeelding van een contactpuntontsteking. 2 3 5 1 4 6 1 accu 2 contactslot 3 bobine 4 elektronische schakelaar 5 verdeler 6 bougies Schematische opbouw van een basis-ontstekingssysteem Als de motor draait, dan draait ook de verdeleras. Hierdoor zullen de contactpunten door de verdeleras geopend en gesloten worden. Als het voertuig op contact staat en de contactpunten zijn dicht, dan loopt er een primaire stroom door de primaire spoel van de bobine. Als je deze stroom uitschakelt, dan ontstaat er in de primaire spoel een inductiespanning. Het uitschakelen van de stroom gebeurt door het openen van de contactpunten.
6 Door de transformatorwerking van de bobine wordt de primaire inductiespanning omgezet naar een spanning die vele malen hoger is dan de primaire spanning. Gemiddelde waarden hiervoor zijn, voor de primaire spanning 300 V tot 350 V; voor de secundaire spoel ligt deze waarde tussen de 15 kv en de 30 kv. Deze hoge spanning is nodig om de luchtspleet tussen de bougie-elektroden geleidend te maken. Dit geleidend maken wordt ook wel ioniseren genoemd. Dit betekent dat de contactpunten twee functies hebben. De eerste is het schakelen van de primaire stroom. En de tweede is het bepalen van het ontstekingstijdstip. Deze functies zijn bij een elektronisch ontstekingssysteem overgenomen door een sensor, die de positie van de nokkenas aangeeft en door een actuator die de primaire stroom schakelt. De sensor wordt meestal aangegeven als toerentalsensor. De actuator kan in het stuurapparaat opgenomen zijn, maar kan ook los gemonteerd zitten. In dit laatste geval noemen we de actuator een ontstekingsmodule. Hieronder wordt dit alles uitgelegd. Elektronische ontsteking Alle auto s zijn tegenwoordig voorzien van elektronische ontsteking als onderdeel van het motormanagementsysteem (mms). Dit systeem bestaat uit sensoren en actuatoren. Deze staan hieronder genoemd. schakelmodule bobine verdeler (niet bij verdelerloze ontstekingen) bougies. We gaan eerst bekijken welke sensoren we kunnen tegenkomen en waar je ze aan kunt herkennen.
7 Hall-sensor Hall-sensoren zijn herkenbaar aan het rotorscherm met venster(s). De Hall-impulsgever kan in het verdelerhuis, bij de nokkenas of het vliegwiel gemonteerd zijn. rotorvenster rotorscherm Hall-gever steker Meestal heeft een Hall-sensor drie aansluitingen. De aansluitingen hebben de codering +, en 0. De + en aansluiting zijn voor de voeding van de impulsgever. Op de derde aansluiting 0 staat het Hall-signaal. Deze aansluiting is verbonden met de ontstekingsmodule of regeleenheid en bepaalt het moment voor de ontsteking. Inductieve sensor Systemen met inductieve sensoren zijn bij montage in het verdelerhuis herkenbaar aan de stervormige metalen signaalrotor. Als de inductieve sensor gemonteerd is bij het vliegwiel of de krukas, is dit te herkennen aan een getande ring. 1 magneet 2 spoel 3 luchtspleet 4 signaalrotor 1 magneet 2 sensorhuis 3 motorblok 4 spoelkern 5 spoel 6 tandkrans Inductieve sensor in verdeler (viercilinder) Inductieve sensor bij tandwiel
8 Bij een inductieve sensor bij een vliegwiel kunnen één of twee sensoren gebruikt worden, voor het meten van het toerental en de krukasstand. In het voorbeeld op de vorige pagina worden het toerental en de krukasstand door één sensor gemeten. Net als de Hall-sensor heeft de inductieve sensor drie aansluitingen. De twee draden zijn rechtstreeks aangesloten op de ontstekingsmodule of regeleenheid. De derde is voor ontstoring (afscherming). Optische sensor De optische sensor wordt alleen nog maar bij enkele Japanse merken toegepast. Hij is herkenbaar aan een schijf met sleuven, die meestal in het verdelerhuis is ingebouwd. De optische sensor heeft vier elektrische aansluitingen. De aansluitingen bestaan uit een voeding, een min en twee signaalaansluitingen. De beide signaaldraden zijn verbonden met de ontstekingsmodule of regeleenheid. draaihoek sensor rotorschijf LED gleuf voor krukas hoek sensor gleuf voor BDP-sensor rotoras fotodiode 1 Waaraan herken je een inductieve sensor in een verdeler?
9 2 Waarvoor dienen de aansluitdraden +, en 0 bij een Hall-sensor? Ontstekingsmodule De ontstekingsmodule, ook wel schakelmodule genoemd, heeft als functie het schakelen van de bobine. De ontstekings module heeft in de meeste gevallen de volgende aansluitingen: 1 aansluiting naar bobine 2 min-aansluiting (31) 3 min-aansluiting, afschermkabel of min-aansluiting voor Hallsensor 4 plus na contactslot (15) 5 aansluiting inductieve sensor of plus-aansluiting voor Hallsensor 6 aansluiting naar inductieve sensor of signaalaansluiting voor Hall-sensor 7 toerentalsignaal voor toerenteller of computer. Twee uitvoeringsvormen van ontstekingsmodulen 3 Wat is het voordeel van een systeem met een ontstekingsmodule ten opzichte van een systeem met contactpunten?
10 Volledig elektronische ontsteking Een volledig elektronische ontsteking schakelt niet alleen de bobine, maar berekent ook de benodigde vervroeging. Om dit te kunnen berekenen heeft deze gegevens over de motortoestand nodig (belasting, temperatuur e.d.). Die gegevens worden gemeten door: MAP-sensor (belasting) luchtmassa- of luchthoeveelheidsmeter (belasting) gasklepschakelaar of potentiometer (belasting) inductieve sensor (toerental/bdp) temperatuursensor (lucht- en motortemperatuur) pingelsensor (detoneren). Deze sensoren worden meestal gebruikt voor zowel het ontstekings- als het injectiesysteem, het zogenaamde motormanagementsysteem. 2 4 5 11 3 6 8 9 7 Elektronisch ontstekingssysteem 10 1 bougie 2 gasklep-potentiometer 3 MAP-sensor 4 toerentalsensor 5 BDP-sensor 6 verdeler 7 overige signalen 8 regeleenheid 9 accu 10 bobine 11 pingelsensor 4 Waarom heeft een volledig elektronische ontsteking gegevens over de motortoestand nodig?
11 Storing zoeken in een ontstekingssysteem Het opsporen van storingen in het ontstekingssysteem kan snel en effectief gedaan worden met een motortester. BELANGRIJK: Bij ingeschakelde ontsteking mag je aan de gehele ontstekingsinstallatie geen stroomvoerende delen aanraken. Dit geldt ook voor de testaansluitingen van de motortester. Let ook op het vrijhouden van draaiende delen. Raadpleeg voor het aansluiten van een motortester altijd de gegevens van de fabrikant en de handleiding van de te gebruiken motortester. Voor het lokaliseren van storingen in het ontstekingssysteem moet het primaire en secundaire ontstekingsbeeld bekeken worden. Een goede kennis van het standaard ontstekingsbeeld is noodzakelijk voor een goede beoordeling van eventuele afwijkingen. Primair ontstekingsbeeld Secundair ontstekingsbeeld
12 Het kan voorkomen dat het beeld van één cilinder een fout vertoont. Het is dan nodig te weten om welke cilinder het gaat. Als de inductieve tang op de eerste cilinder is geplaatst, staan de cilinders in ontstekingsvolgorde op het scherm. Wanneer een storing in de beelden van alle cilinders aanwezig is, zit de fout in het primaire of secundaire deel tot de ingang van de verdeler. Vier ontstekingssignalen in één beeld Ook de rotor moet dan onderzocht worden. Wanneer de storing alléén in het scoopbeeld van één cilinder aanwezig is, zit de fout in het secundaire deel na de rotor. Mogelijke storingen die op kunnen treden: ionisatiespanning, die te hoog of te laag is of onderling te veel verschilt (> 2 kv) vonklijnen die te hoog, te laag of te schuin lopen. Raadpleeg bij afwijkende oscilloscoopbeelden de handleiding van de motortester en het werkplaatshandboek om zodoende de (mogelijke) storingen vast te stellen en op te sporen. Ontsteking controleren Om een uitspraak te kunnen doen over de werking van het ontstekingssysteem moet je minimaal de contacthoek, het ontstekingstijdstip en de vervroeging (indien van toepassing) gecontroleerd hebben. Contacthoek De contacthoek kan meestal direct op het display afgelezen worden, maar je kunt de contacthoek ook via een oscilloscoopbeeld zichtbaar maken. Bij een elektronisch ontstekingssysteem is de contacthoek afhankelijk van het toerental; bij toenemend toerental moet de contacthoek ook toenemen. De contacthoek is bij elektronische ontstekingssystemen niet af te stellen; de werkzaamheden beperken zich dus tot het controleren van de meetwaarden. Als er geen motortester beschikbaar is, kun je de contacthoek ook controleren met een contacthoekmeter. Ontstekingstijdstip Het controleren en afstellen van het ontstekingstijdstip moet gebeuren volgens de voorschriften van de fabrikant. Meestal wordt het basis-ontstekingstijdstip opgegeven, wat inhoudt dat het ontstekingstijdstip onder bepaalde condities (stationair toerental, vacuümslang los etc.) afgesteld moet worden. Gebruik de stroboscooplamp die bij de motortester zit. Bij een
13 controle moet deze op het voorgeschreven merkteken gericht worden. Wanneer de afstelling goed is, liggen de merktekens tegenover elkaar. Als de afstelling niet correct is, moet de verdeler verdraaid worden. Deze is hiertoe voorzien van één of twee boutjes die losgedraaid moeten worden. Verdraaien tegen de draairichting in geeft een vervroeging van het ontstekingstijdstip, met de draairichting mee een verlating. Bij verdelerloze ontstekingssystemen is afstelling van het ontstekingstijdstip niet mogelijk. Daarnaast zijn er ook elektronische ontstekingssystemen met verdeler, waarbij afstelling van het ontstekingstijdstip niet meer mogelijk is. Vervroeging Elektronische ontstekingen kunnen (nog) zijn voorzien van mechanische of elektrische vervroegingssystemen. Controle van de centrifugaalregeling is mogelijk door de onderdrukslang los te nemen en de ontstekingstijdstippen bij door de fabrikant aangegeven toerentallen te meten met de stroboscooplamp. De lamp is hiertoe voorzien van een vervroegingsmeter. Deze moet zodanig ingesteld worden dat beide merktekens weer tegenover elkaar komen te liggen. Deze ingestelde waarde van de lamp is de maat voor de vervroeging. Controleer vervolgens de meetwaarden met de voorgeschreven waarden. Indien er geen of te weinig vervroeging wordt gemeten, moet het centrifugaalsysteem gecontroleerd en eventueel vervangen worden. Controle van de onderdrukregeling is mogelijk door een onderdrukpompje aan te sluiten op de vacuümaansluiting van de verdeler. Vervolgens wordt de motor gestart en met het pompje de door de fabrikant aangegeven vacuümwaarden opgebouwd. Noteer bij elke onderdrukwaarde de (met de lamp gemeten) vervroeging en vergelijk deze met de voorgeschreven waarde. Bij geen of te weinig vervroeging moet het vacuümdoosje op de verdeler vervangen worden. Meten van de vervroeging Vacuümpompje
14 5 Welke apparatuur heb je nodig om de hoogte van de ontsteekspanning, het ontstekingstijdstip en de vervroeging te meten? Verdelerkap, rotor, bobine en bougiekabels controleren BELANGRIJK: Verwijder de contactsleutel. Dan kan niemand de auto starten als je aan de ontsteking werkt. Bobine Na verwijdering van de aansluitdraden en de hoogspanningskabel naar de verdelerkap kun je de bobine controleren. Controleer de bobine eerst visueel op scheuren, inbranding (dit ontstaat bij een defecte hoogspanningskabel), bevestiging en corrosie van de aansluitpunten. De weerstand van de primaire bobinewikkeling meet je door een multimeter aan te sluiten tussen de plus- en de min-aansluiting van de bobine. De secundaire wikkeling controleer je door de multimeter aan te sluiten op de laagspanningsaansluiting naar de schakelmodule en de hoogspanningsaansluiting. Vergelijk de gevonden waarden met de fabrieksgegevens. Hoogspanningskabels controleren Controleer de hoogspanningskabels (bougiekabels en bobinekabel) visueel op beschadigingen en scheuren. Controleer daarna de aansluitpunten van de kabels op corrosie. Na de visuele controle van de kabels moeten de kabels middels een weerstandsmeting gecontroleerd worden (vergelijk deze met de fabrieksgegevens).
15 Verdelerkap De verdelerkap is visueel te controleren. Hierbij moet je letten op: breuken en haarscheurtjes het vocht- en vetvrij zijn van de binnenzijde corrosie van de aansluitpunten inbranding van de contacten staat van koolstift (indien van toepassing) en of deze nog kan veren. Reinig of vervang de verdelerkap na controle indien nodig. Controleer tevens de speling van de verdeleras en op lekkage rondom de verdeleras. Te veel speling leidt tot aanlopen van rotor op de contactpunten; vervang in zo n geval de lagers van de verdeler en indien nodig rotor en verdelerkap. Lekkage rondom de verdeleras duidt op een lekke keerring. 6 Welke twee controles voer je uit bij het controleren van een bobine en hoogspanningskabels? Rotor De rotor is te controleren op scheurtjes, breuken en inbranding van het contactgedeelte. Meet tevens met de multimeter de weerstand van de rotor en vergelijk deze met de fabriekswaarde. Let er bij montage op dat de rotor over de nok van de verdeleras schuift. Meet de weerstand van de gemonteerde rotor t.o.v. massa in verband met het inwendig doorslaan (dit is niet visueel te controleren). Bougies Aangezien bougies aan slijtage onderhevig zijn, moeten ze gecontroleerd en indien nodig vervangen worden. Bij auto s met katalysator is het belangrijk dat dit tijdig gebeurt; versleten bougies kunnen namelijk overslaan, wat vermogensverlies en beschadiging van de katalysator tot gevolg kan hebben. Daarnaast kun je door het bekijken van de bougie een uitspraak doen over het verbrandingsproces,
16 de gekozen bougie en de slijtage. Belangrijk hierbij is dat voor een goede beoordeling de auto minimaal 10 km gereden moet hebben met deze bougies en dat de motor niet voor langere tijd stationair heeft gedraaid. De aangezichten die je kunt aantreffen zijn als volgt te verdelen: 1 Normaal; de isolatorvoet is grijs tot reebruin, juiste bougie. 2 Geroet; isolatorvoet, elektroden en bougiehuis zijn bedekt met matzwarte roet. Oorzaak: te vet mengsel (vuil luchtfilter, korte ritten) of verkeerde bougie (te koud). 3 Onder de olie; isolatorvoet, elektroden en bougiehuis zijn met olieroet bedekt. Oorzaak: versleten motor of afdichtingen. 4 As; Dikke laag as op massa-elektrode en isolatorneus. Verbrandingsresten van olie en brandstoftoevoegingen. 5 Gesmolten; gesmolten elektroden. Oorzaak: thermische overbelasting door gloeiontsteking (te vroeg ontstekingstijdstip, beschadigde stroomverdeler, verkeerde benzine) of verkeerde bougie (te warm). 6 Sterk versleten; elektrodeslijtage. Oorzaak: niet tijdig verwisselen van bougies. Bij vervanging van bougies moet het juiste type bougie gemonteerd worden; de bougie moet de juiste warmtegraad en afmetingen hebben. Controleer voor montage de elektrode-
17 afstand van de bougies met de voelermaat. Stel deze indien nodig met daarvoor bestemd gereedschap op de voorgeschreven afstand af. a b Meten van de elektrodeafstand. Het voelertje moet zonder al te veel weerstand tussen de elektroden kunnen bewegen. Bepalen slijtage. Als het meetdraadje (met om gebogen elektrode) hele maal in de boring van de isolatorneus verdwijnt, is de bougie versleten (alleen bij platina bougies). c d Elektrode-afstand vergroten. Elektrode-afstand verkleinen. Monteer bougies in principe nooit in een bedrijfswarme motor. De bougies kunnen dan namelijk veel te vast gaan zitten. Zorg dat de ruimte rond de bougies voor het verwijderen schoon is. Draai de nieuwe bougies met de hand in de cilinderkop en draai ze daarna met het voorgeschreven aanhaalmoment vast. Bougies met een conische zitting echter kunnen in tegenstelling tot bovenstaande alleen goed verwijderd en gemonteerd worden in warme toestand (gietijzeren cilinderkop en stalen bougies).
18 7 Een bougie is bedekt met een laag roet. Wat kunnen de oorzaken hiervan zijn? 8 Wat kunnen de gevolgen zijn van een sterk versleten bougie? Dit is het einde van de Zelfstudie. Deze Zelfstudie is zo universeel mogelijk opgezet. Er bestaat echter in de praktijk geen universele uitvoering. Alle fabrikanten hebben hun eigen uitvoeringen en oplossingen. Als je hierover onduidelijkheden bent tegengekomen of vragen hebt, zoek dit dan uit in je eigen werksituatie en breng het op de RPT-dag ter sprake tijdens de behandeling van de Zelfstudie. Veel succes op de RPT-dag.