Устройство для определения распределенной емкости вторичной цепи системы зажигания двигателя

Полезная модель относится к устройствам, позволяющим диагностировать систему зажигания двигателей внутреннего сгорания с воспламенением от искры.

Технически результат достигается тем, что определяются периоды затухающих колебаний кривой напряжения на контакте прерывателя 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.

Полезная модель относится к устройствам, позволяющим диагностировать систему зажигания двигателей внутреннего сгорания с воспламенением от искры.

Надежное воспламенение горючей смеси достигается достаточно высоким уровнем напряжения во вторичной цепи, большим временем горения искры, ее энергией и температурой. Эти обстоятельства зависят от условий эксплуатации системы зажигания, ее состояния. Загрязнение, замасливание проводов высокого напряжения, их покрытие краской, содержащей частицы металла, приводят к снижению распределенной емкости С₂ вторичной цепи системы зажигания и нарушению процесса воспламенения рабочей смеси. Контроль этой величины имеет существенное значение при диагностике системы зажигания двигателя.

Известные диагностические устройства [1] позволяют определить ряд диагностических параметров системы зажигания, однако в их число не входит распределенная емкость вторичной цепи системы зажигания в виду сложности ее определения.

Технически результат заключается в определении периодов затухающих колебаний кривой напряжения на контакте прерывателя (рис.1) 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 напряжения на контакте прерывателя осуществляется с помощью ПЭВМ через 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 кривая напряжения на контакте прерывателя, снимаемая в каждом из трех режимов и используемая для определения периодов колебаний, на рис.2 изображена система зажигания с тестовыми емкостями, кнопочными включателями и дополнительным оборудованием.

Устройство состоит из двух емкостей 1 и 4, двух кнопочных включателей 2 и 3, делителя напряжения 6, аналого-цифрового преобразователя 7, компьютера 8 и программного обеспечения 9 и 10. В качестве дополнительной емкости С₁₀ можно использовать емкость С₁, являющейся элементом системы зажигания и имеющей величину примерно 0,25 мкФ. В качестве дополнительной емкости С₂₀ можно использовать антенный кабель диаметром 7 мм и длиной 1,1 м, имеющий емкость 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 запись напряжения 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 1200 об/мин получаем кривую зависимость напряжения на контакте прерывателя от времени и определяем период колебаний Т_d на участке, соответствующем периоду горения дуги между электродами свечи зажигания, и период Т после прекращения горения дуги. Нажимая на кнопку 2, подключаем емкость С₁₀ и на полученной кривой напряжения, несколько отличающейся от первой, находим период T_d1 и Т₁₀ соответственно для участков горения и отсутствия дуги. Нажимаем на кнопку 2 и отключаем С ₁₀. Нажимаем на кнопку 3 и подключаем к тестируемой системе зажигания емкость С₂₀. Вновь получаем кривую напряжения и определяем период Т₂₀, соответствующий участку отсутствия дуги. Данные обрабатываются в системе программирования MathCAD. Обеспечивает работу аналого-цифрового преобразователя программа Power-Graph.

Далее по пяти полученным периодам Т, T_d, T_d1, Т₁₀ и Т₂₀ определяем искомое значение распределенной емкости вторичной цепи системы зажигания С₂

Схема, представленная на рис.2, может быть описана системой дифференциальных уравнений, составленной в соответствии с законами Кирхгоффа:

a₁=L₁*C₁ ; a₂=L₁*C₂-M₁₂C ₂; a₃=R₁C₁; ; ;

b₁=L₂C₂ -M₂₁C₂; b₂=-M₂₁C ₁; ;

- коэффициенты дифференциальных уравнений;

L₁^*, L₂, R₁, R₂ , С₁, C₂ - соответственно индуктивности, сопротивления и емкости первичной и вторичной цепи;

М₁₂=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 A₁=с₁-Ka ₂; А₂=а₃-Ма₄; А₃ =1-Ka₃; ; B₂=b₂;

- 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 А₁, А₂ , A₃ для трех режимов, находим уравнения (1).

Представленная полезная модель позволяет определить не только распределенную емкость вторичной цепи системы зажигания, но и значения емкости и индуктивности первичной цепи, а также индуктивность вторичной цепи.

Источники информации:

1. Патент 2292482. Способ диагностирования элементов контактно-батарейной системы зажигания бензиновых двигателей / Мошкин Н.И., Дашиев Б.Б. - Приоритет от 15.06.2004 г.

Устройство для определения распределенной емкости вторичной цепи 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 включаются в систему зажигания кнопочными включателями с возвратом в исходное положение при повторном нажатии, запись напряжения на контакте прерывателя осуществляется с помощью ПЭВМ через аналого-цифровой преобразователь, снижение напряжения до уровня, допускаемого преобразователем, обеспечивает делитель напряжения.