Устройство для определения параметров линейной части системы зажигания двигателя

Полезная модель относится к устройствам, позволяющим диагностировать систему зажигания двигателей внутреннего сгорания с воспламенением от искры и определять линейные параметры цепи низкого и высокого напряжения, а также параметры связи. Технически результат достигается тем, что в устройство, состоящее из контактной системы зажигания автомобильного двигателя, установлена дополнительная емкость С₁₀ и дополнительная емкость С₂₀ . Эти емкости включены в систему зажигания кнопочными включателями с возвратом в исходное положение при повторном нажатии. Запись напряжений осуществляется с помощью ПЭВМ через многоканальный аналого-цифровой преобразователь. Снижение напряжения до уровня, допускаемого преобразователем, обеспечивает делитель напряжения. Обеспечивает работу преобразователя и обработку полученных результатов программное обеспечение.

Полезная модель относится к устройствам, позволяющим диагностировать систему зажигания двигателей внутреннего сгорания с воспламенением от искры. В целом система зажигания представляет собой существенно нелинейное динамическое устройство. Однако с достаточной точностью колебательные процессы, происходящие в ней, можно описывать линейными дифференциальными уравнениями.

Известные диагностические устройства [1] позволяют определить ряд диагностических параметров системы зажигания. Предлагаемое устройство позволяет определить все линейные параметры цепи низкого и высокого напряжения, а также параметры связи (рис.1):

L₁, L₂, R₁, C ₁, С₂ - соответственно индуктивности, сопротивления и емкости первичной и вторичной цепи;

M₁₂ =M₂₁/1.04 - взаимоиндукция;

К - коэффициент взаимоиндукции;

R_пo - сопротивление потерь.

Технически результат заключается в определении амплитуд и периодов затухающих колебаний кривых напряжения на контакте прерывателя, напряжения на контакте первичной обмотки катушки зажигания (ВК) и напряжения на электродах свечи в различных режимах: 1 - система зажигания в исходном состоянии, 2 - в систему зажигания установлена дополнительная емкость С₁₀, параллельно емкости контакта прерывателя, 3 - в систему зажигания установлена дополнительная емкость С₂₀, параллельно центральному проводу и свечам зажигания.

Технически результат достигается тем, что в устройство, состоящее из контактной системы зажигания автомобильного двигателя, установлена дополнительная емкость С₁₀ и дополнительная емкость С₂₀ . Эти емкости включены в систему зажигания кнопочными включателями с возвратом в исходное положение при повторном нажатии. Запись напряжений осуществляется с помощью ПЭВМ через многоканальный аналого-цифровой преобразователь. Снижение напряжения до уровня, допускаемого преобразователем, обеспечивает делитель напряжения. Обеспечивает работу преобразователя и обработку полученных результатов программное обеспечение.

Сущность полезной модели представлена рисунками: на рис.1 изображена система зажигания с тестовыми емкостями, кнопочными включателями и дополнительным оборудованием, на рис.2 изображена кривая напряжения на контакте прерывателя, снимаемая в каждом из трех режимов и используемая для определения амплитуд и периодов колебаний, рис.3 представляет кривую напряжения на контакте ВК катушки зажигания и определяемый по ней временной параметр.

Устройство состоит из элементов системы зажигания, двух емкостей 1 и 4, двух кнопочных включателей 2 и 3, делителей напряжения 5 и 6, аналого-цифрового преобразователя 7, обеспечивающего запись двух каналов одновременно, компьютера 8 и программного обеспечения 9 и 10. В качестве дополнительной емкости С₁₀ можно использовать емкость C₁ , являющейся элементом системы зажигания и имеющей величину примерно 0,25 мкФ. В качестве дополнительной емкости С₂₀ используется любая емкость величиной примерно 100 пкФ. Для повышения точности определения результата эти емкости должны быть примерно равны емкостям первичной и вторичной цепей системы зажигания. Аналого-цифровой преобразователь L-154, работающий совместно с программой PowerGraph, позволяет производить одновременно запись напряжения на контактах ВК и К катушки зажигания с шагом 20 мкс, что дает возможность достаточно точно выявить характер записываемых кривых. Для обработки результатов удобно использовать программу MathCAD, так как она дает возможность определять координаты максимумов полученных кривых.

Устройство работает следующим образом. При частоте вращения коленчатого вала 1000 об/мин получаем кривую зависимости напряжения на контакте прерывателя от времени и определяем период колебаний Т_d на участке, соответствующем периоду горения дуги между электродами свечи зажигания, а также период колебаний Т и амплитуды напряжений U₁ и U₂ после прекращения горения дуги (рис.2). Параллельно на второй канал аналого-цифрового преобразователя производим запись кривой напряжения с контакта К катушки зажигания и определяем время T_z , соответствующее промежутку времени от точки начала падения напряжения до точки пересечения касательной с осью времени (рис.3). Нажимая на кнопку 2, подключаем емкость С₁₀ и на полученной кривой напряжения на контакте прерывателя, несколько отличающейся от первой, находим периоды T_d1 и T₁ соответственно для участков горения и отсутствия дуги (на рис.2 они соответствуют периодам Т_d и Т). Нажимаем на кнопку 2 и отключаем С₁₀. Нажимаем на кнопку 3 и подключаем к тестируемой системе зажигания емкость C₂₀. Вновь получаем кривую напряжения на контакте прерывателя и определяем период Т ₂, соответствующий участку отсутствия дуги (на рис.2 он соответствует Т). Данные обрабатываются в системе программирования MathCAD. Обеспечивает работу аналого-цифрового преобразователя программа PowerGraph.

Далее по полученным величинам U₁, U₂, Т, Т_d, T_z , T₁, T_d1 и Т₂ определяем восемь искомых величин

Схема, представленная на рис.1, может быть описана системой дифференциальных уравнений, составленной в соответствии с законами Кирхгоффа:

где - коэффициенты дифференциальных уравнений;

, L₂, R₁, R₂, C₁ , C₂ - соответственно индуктивности, сопротивления и емкости первичной и вторичной цепи;

M₁₂ =M₂₁/1.04 - взаимоиндуктивности;

- сопротивление потерь в катушке зажигания, прерывателе-распределителе и свече зажигания (звездочкой обозначены параметры, зависящие от частоты);

U_a - напряжение аккумуляторной батареи,

U₁, U₂ - соответственно напряжение на конденсаторе и на выходе вторичной цепи.

Система (2) может быть преобразована в два независимых дифференциальных уравнения второй степени, составленных относительно переменных U₁ и U₂

где - коэффициенты дифференциальных уравнений;

К - коэффициент трансформации.

Для определения коэффициентов этих уравнений можно принять, что с достаточной точностью искомая функция U₁(t) апроксимируется затухающей косинус-функцией (4)

где - постоянная времени затухания;

- угловая частота колебаний.

Подставляя номинальные значения параметров системы зажигания и величины тестовых емкостей в коэффициенты A₁, А₂ , А₃ для трех режимов, находим уравнения (1).

Источники информации:

1. Патент 2293300. Утройство непрерывного функционального диагностирования системы зажигания / Патрин А.Н., Полещук В.А., Меркушов Ю.Н., Вереютин А.Ю. - Приоритет от 14.04.2005 г.

Устройство для определения параметров линейной части системы зажигания, состоящее из контактной системы зажигания автомобильного двигателя, отличающееся тем, что в первичную цепь установлена дополнительная емкость С₁₀, а во вторичную - дополнительная емкость С₂₀, эти емкости включены в систему зажигания кнопочными включателями с возвратом в исходное положение при повторном нажатии, запись напряжения на контакте прерывателя и контакте К катушки зажигания осуществляется с помощью ПЭВМ через аналого-цифровой преобразователь, снижение напряжения до уровня, допускаемого преобразователем, обеспечивают делители напряжения.