Badanie oscylogramów uzwojenia wtórnego cewki pozwala ocenić potencjalne nieprawidłowości w znacznie większym zakresie, niż badanie uzwojenia pierwotnego.
W poprzedniej części artykułu przedstawiono sposób weryfikacji działania cewki zapłonowej wykorzystując do tego oscyloskopową analizę przebiegów napięcia w uzwojeniu pierwotnym. Badanie oscylogramów uzwojenia wtórnego cewki pozwala ocenić potencjalne nieprawidłowości w znacznie większym zakresie, i odnieść wyniki pomiarów do stanu układu zapłonowego jaki i kondycji samego silnika.
Aby skutecznie wykryć źródło usterki, diagnosta obsługujący oscyloskop powinien posiadać wymagane doświadczenie w naprawie układów zapłonowych oraz dostęp do dokumentacji technicznej naprawianego pojazdu. W gruncie rzeczy dostęp do dokumentacji staje się niezwykle ważny gdyż umożliwia zapoznanie się z wzorcowymi przebiegami uzwojenia pierwotnego i wtórnego badanej cewki. Jednak, w wielu wypadkach uzyskanie tego typu informacji serwisowych pozostaje utrudnione, i jedynym wyjściem jest przeanalizowanie wykresu wzorcowego (ilustracja 1) by z jego pomocą zweryfikować przechwycony oscylogram. Oczywiście z uwagi na szeroki zakres stosowanych typów cewek zapłonowych zaprezentowany wzorzec może nieznacznie różnić się od wykresu badanej cewki, jednak kształt przebiegu jak i kluczowe fazy zmian napięcia pozostają praktycznie takie same.
Analizując wzorcowy przebieg napięcia w uzwojeniu wtórnym cewki zapłonowej należy zwrócić uwagę na osiem kluczowych punktów tego wykresu:
- Tranzystor sterujący cewką nie przewodzi prądu gdyż obwód pierwotny zostaje otwarty. W obwodzie wtórnym napięcie nie indukuje się, więc nie występują zmiany pola magnetycznego w cewce.
- Rozpoczyna się faza zamknięcia obwodu pierwotnego i tranzystor zaczyna przewodzić prąd, co wywołuje wzrost natężenia pola magnetycznego oraz indukowanie się w obwodzie wtórnym impulsu o ujemnej polaryzacji w odniesieniu do impulsu wywołującego przeskok iskry zapłonowej. Charakterystyczne dla fazy „ładowania cewki” są wygasające oscylacje wyraźnie widoczne na wykresie w punkcie (2).
- Obwód pierwotny pozostaje zamknięty. Zanik zmian pola magnetycznego cewki powoduje brak indukcji napięcia w obwodzie wtórnym.
- W wyniku przerwania obwodu pierwotnego w uzwojeniu wtórnym cewki wysokiego napięcia następuje szybki spadek natężenia pola magnetycznego.
- Napięcie indukowane w obwodzie pierwotnym jak i wtórnym bardzo szybko rośnie wraz ze spadkiem natężenia pola magnetycznego.
- Faza przeskoku iskry na elektrodach świecy zapłonowej odpowiadająca osiągnięciu maksymalnego napięcia w obwodzie wtórnym. W zależności od typu układu zapłonowego i rodzaju zastosowanej cewki wartość napięcia może wynosić od 15 kV do 45 kV.
- Ten odcinek wykresu przedstawia fazę generowania napięcia podtrzymującego iskrę na elektrodach świecy zapłonowej, a wartość tego napięcia jest dużo mniejsza niż napięcia potrzebnego do przeskoku iskry.
- Niewielki wzrost napięcia w obwodzie wtórnym cewki zapłonowej odpowiada fazie zaniku iskry na elektrodach świecy zapłonowej. Cechą charakterystyczną jest kształt tego odcinka wykresu, który powinien posiadać zmniejszające się oscylacje napięcia.
ilustracja 1. Wzorcowy wykres napięcia w uzwojeniu wtórnym cewki zapłonowej. (autor: M. Leśniewski).
Na ilustracji nr 2 przedstawiono prawidłowy obraz oscylogramu uzwojenia wtórnego cewki, przebieg posiada wszystkie charakterystyczne fazy omówione w zestawieniu powyżej. W trakcie pracy z oscyloskopem diagnosta powinien zwrócić uwagę na wszelkie zniekształcenia przebiegu lub jego zakłócenia. Dla prawidłowo działającej cewki, przebieg musi posiadać wyraźne fazy obrazujące ładowanie cewki, skok napięcia (do 17 kV – ilustracja nr 2) oraz etap podtrzymania iskry (czas trwania ok 1 ms) wraz z fazą jej zaniku (oscylacje napięcia do 0 V).
Ilustracja 2. Właściwy przebieg napięcia w uzwojeniu wtórnym cewki zapłonowej zarejestrowany na biegu jałowym. (autor: M. Leśniewski).
Najlepszą metodą porównawczą jest skonfigurowanie oscyloskopu w taki sposób by możliwe stało się wyświetlanie przebiegów z cylindrów silnika w kolejności ich zapłonu – ilustracja nr 3.
Ilustracja 3. Prawidłowe przebiegi napięcia wtórnego cewek zapłonowych wyświetlone w kolejności pracy 4-cylindrowego silnika tzn. cylinder 1-3-4-2. (autor: M. Leśniewski).
Z uwagi na zróżnicowanie wielkości impulsów we wtórnym obwodzie cewki zapłonowej, podyktowane typem układu zapłonowego, stopniem sprężania silnika i trybem pracy układu zasilania (wtrysk pośredni i bezpośredni), należy przyjąć iż impulsy napięcia szczytowego nie mogą różnić się pomiędzy sobą wartościami wyższymi niż 1,5 kV – 3 kV. Duże różnice będą świadczyć o nieprawidłowościach spowodowanych:
- niewłaściwą przerwą lub uszkodzeniem elektrod świecy zapłonowej – oscylogram A na ilustracji nr 4,
- spadkiem ciśnienia sprężania – oscylogram B – dla 2 i 4 cylindra (ilustracja nr 4).
Ilustracja 4. Oscylogram (A) przedstawia zbyt małą wartość impulsu wysokonapięciowego cewki 1-go cylindra spowodowany nieprawidłową przerwą na elektrodach świecy zapłonowej. Oscylogram (B) obrazuje zapis obniżonego napięcia dla cylindrów nr 2 i nr 4 wynikający ze spadku ciśnienia sprężania w tych cylindrach. (autor: M. Leśniewski).
Oscyloskop poza usterką samej cewki może zidentyfikować uszkodzenie przewodów zapłonowych lub przerwę pomiędzy cewką a świecą.
Na ilustracji nr 5 zostały przedstawione przebiegi w których:
- wystąpiła zbyt duża rezystancja w obwodzie wtórnym cewki zapłonowej 4 cylindra co spowodowało zakłócenia fazy podtrzymania iskry (oscylogram A).
- przerwa pomiędzy cewką a świecą zapłonową 3 cylindra powodująca zbyt wysoką wartość impulsu napięcia szczytowego oraz jego silne oscylacje (oscylogram B).
Ilustracja 5. Oscylogram (A) obrazuje nieprawidłowość spowodowaną nadmierną rezystancją w obwodzie wtórnym cewki zapłonowej 4-go cylindra. Zbyt wysoki impuls napięcia szczytowego zarejestrowany na oscylogramie (B) to wynik przerwy w obwodzie pomiędzy cewką a świeca zapłonową 3-go cylindra. (autor: M. Leśniewski).