УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕРКИ ЭЛЕКТРОННОГО КОММУТАТОРА СИСТЕМЫ ЗАЖИГАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1998 года по МПК F02P17/00 

Изобретение относится к устройствам электронной техники и может быть использовано в качестве устройства для проверки электронного коммутатора системы зажигания двигателя внутреннего сгорания.

Проверка электронных коммутаторов в лабораторных условиях производится на специальных стендах, например, СП3-12. С этой целью собирается схема бесконтактной системы зажигания и изменением частоты вращения валика датчика-распределителя визуально наблюдают устойчивое искрообразование на разрядниках. Такая проверка коммутаторов по бесперебойности искрообразования является наиболее важной и информативной.

Электронные транзисторные коммутаторы, например, серии ТК-200 проверяются на стендах в двух режимах: на бесперебойность искрообразования в диапазоне вращения валика датчика-распределителя свыше 300 мин^-1 (т.е. одному импульсу от датчика на входе электронного должен соответствовать один высоковольтный импульс на разряднике) и на многоискровость в диапазоне вращения валика ниже 300 мин^-1 (т.е. для облегчения запуска двигателя одному импульсу от датчика должно соответствовать до пяти высоковольтных импульсов). Режим многоискровости обеспечивает надежное воспламенение рабочей смеси в цилиндрах двигателя при его запуске за счет подачи серии искр за один рабочий ход поршня (т.е. при наличии на входе коммутатора одного импульса). При количестве импульсов большем пяти, величина вторичного напряжения уменьшается, что может привести к отсутствию пробоя межэлектродного промежутка свечи зажигания и рабочая смесь не воспламенится (т.е. верхний предел количества искр ограничен величиной пробивного напряжения). В этом случае необходимо произвести настройку соответствующих элементов схемы коммутатора. Настройка также должна производиться при наличии в этом режиме только одного импульса.

Недостатками проверки электронных коммутаторов на стендах являются: низкая точность измерения бесперебойности искрообразования путем органолептического контроля на "глаз" и на "слух" (так, при большой частоте вращения валика-распределителя, а также при многоискровости режим контроля становится малодоступным для визуального наблюдения); высокая стоимость, значительные габариты стенда, наличие в нем сложных электрических и механических приводов.

Известно устройство для проверки электронного коммутатора системы зажигания двигателя внутреннего сгорания, содержащее источник питания, катушку зажигания, первую, вторую и третью клеммы для подключения электронного коммутатора, генератор опорной частоты, первый и второй счетчики, RS-триггер, индикатор, управляющую кнопку, неподвижный контакт которой соединен с общей шиной источника питания, а подвижный с S-входом RS-триггера, выходы второго счетчика соединены с соответствующими входами индикатора, а вторая клемма для подключения электронного коммутатора соединена с первым выводом первичной обмотки катушки зажигания, второй вывод которой соединен с первым полюсом источника питания, второй полюс которого соединен с общей шиной.

Известное устройство за счет цифровой индикации имеет более высокую точность измерения пропусков импульсов искрообразования, малые размеры, у него отсутствуют электрические и механические приводы. Однако устройство позволяют проверять электронный коммутатор только в режиме бесперебойности (регистрирует пропуски импульсов искрообразования) и не может проверить коммутатор в режиме многоискровости.

Настоящее изобретение направлено на расширение функциональных возможностей устройства за счет проверки электронных коммутаторов на бесперебойность и многоискровость.

Решение поставленной задачи заключается в том, что в устройство введены усилитель импульсов, переключатель режима измерения, переключатель амплитуды импульсов, разрядник, датчик высоковольтных импульсов, элемент совпадения и переключатель частоты импульсов, подвижный и неподвижный контакты которого соединены с тремя входами генератора опорной частоты, выход которого подключен к входу первого счетчика, к одному из неподвижных контактов переключателя амплитуды импульсов и к входу усилителя импульсов, выход которого соединен с другим неподвижным контактом переключателя амплитуды импульсов, подвижный контакт которого связан с первой клеммой для подключения электронного коммутатора, а третья клемма для подключения электронного коммутатора соединена с вторым выводом первичной обмотки катушки зажигания, один конец вторичной обмотки которой подключен к общей шине, а другой к одному из выводов разрядника, второй вывод которого подключен к общей шине, вход датчика высоковольтных импульсов индуктивно связан с вторичной обмоткой катушки зажигания, а выход подключен к первому входу элемента совпадения, выход которого соединен с входом второго счетчика, а второй вход элемента совпадения подключен к прямому выходу RS-триггера, инверсный выход которого соединен с установочным входом первого счетчика, а R-вход соединен с подвижным контактом переключателя режима измерения, неподвижные контакты которого подключены к выходам первого счетчика.

Существенным отличием от прототипа является то, что наличие новых элементов (усилителя импульсов, переключателя режима измерения, переключателя амплитуды импульсов, разрядника, датчика высоковольтных импульсов, элемента совпадения, переключателя частоты импульсов) и их связи позволяет проверять электронные коммутаторы как в режиме бесперебойности, так и в режиме многоискровости.

На фиг. 1 изображена общая структура устройства; на фиг. 2 схема принципиальная электрическая устройства; на фиг. 3 временные диаграммы работы устройства.

Устройство для проверки электронного коммутатора системы зажигания двигателя внутреннего сгорания содержит источник 1 питания, генератор 2 опорной частоты, усилитель 3 импульсов, переключатель 4 амплитуды импульсов, электронный коммутатор 5 (объект контроля), катушку зажигания 6, разрядник 7, датчик 8 высоковольтных импульсов, переключатель 9 частоты импульсов, первый счетчик 10, переключатель 11 режима измерения, RS-триггер 12, элемент совпадения 13, второй счетчик 14, индикатор 15, управляющую кнопку 16, клеммы 17, 18 и 19 для подключения электронного коммутатора.

С общей шиной источника питания 1 соединен неподвижный контакт кнопки 16. Выходы второго счетчика 14 соединены с соответствующими входами индикатора 15. Вторая клемма 18 для подключения электронного коммутатора 5 соединена с первым выводом первичной катушки зажигания 6, второй вывод которой соединен с первым полюсом источника питания 1, второй полюс которого соединен с общей шиной. Подвижный и неподвижный контакты переключателя частоты импульсов 9 соединены с тремя входами генератора опорной частоты 2, выход которого подключен к входу первого счетчика 10, к одному из неподвижных контактов переключателя амплитуды импульсов 4 и к входу усилителя импульсов 3. Выход усилителя импульсов соединен с другим неподвижным контактом переключателя амплитуды импульсов 4, подвижный контакт которого связан с первой клеммой 17 для подключения электронного коммутатора 5. Третья клемма 19 для подключения электронного коммутатора соединена с вторым выводом первичной обмотки катушки зажигания 6. Один конец вторичной обмотки катушки зажигания 6 подключен к общей шине, а другой к одному из выводов разрядника 7, второй вывод которого также подключен к общей шине.

Вход датчика высоковольтных импульсов 8 индуктивно связан с вторичной обмоткой катушки зажигания, а выход подключен к первому входу элемента совпадения 13, выход которого соединен с входом второго счетчика 14. Второй вход элемента совпадения 13 подключен к прямому выходу RS-триггера 12, инверсный выход которого соединен с установочным входом первого счетчика, а R-вход с подвижным контактом переключателя 11 режима измерения, неподвижные контакты которого подключены к выходам первого счетчика 10.

Генератор опорной частоты 2 (фиг. 1) предназначен для формирования импульсов заданной частоты в режиме многоискровости (для восьмицилиндрового двигателя частота импульсов f_г=26 Гц, что соответствует частоте вращения датчика-распределителя n=200 мин^-1, и в режиме бесперебойности (f_г=133 Гц, n= 1000 мин^-1). Генератор собран на микросхемах D_1,1 D_1,3 серии К155 (фиг. 2). Изменение частоты импульсов производится переключением 9 за счет включения в цепь обратной связи резистора R₁ или R₂ (фиг. 2).

Для имитации режима многоискровости амплитуды импульсов, поступающих с генератора на вход электронного коммутатора, должна быть U_u≤2,5 B, что соответствует уровню логической единицы микросхем серии К155. При больших значениях U_u режим многоискровости в коммутаторе не возникает, так как первый транзистор коммутатора в этом случае входит в режим насыщения.

Усилитель 3 предназначен для усиления амплитуды импульсов до 10 B с целью имитации сигналов с датчика-распределителя при большой частоте вращения его валика. Таким образом в электронном коммутаторе имитируется режим бесперебойности искрообразования. Усилитель состоит из инвертора на микросхеме D_1,4 и каскада на транзисторе V 1 (фиг. 2). Изменение импульсов на входе коммутатора производится переключателем 4.

Катушка зажигания 6 и разрядник 7 служат реальной нагрузкой проверяемого коммутатора и позволяет имитировать процесс искрообразования на электродах свечи зажигания.

Датчик высоковольтных импульсов 8 предназначен для определения моментов искрообразования на разряднике 7, т.е. моментов искрового пробоя промежутка между электродами разрядника. Датчик представляет собой индуктивный элемент, намотанный на высоковольтный провод разрядника, ограничитель амплитуды импульсов (R₅, V₂, V₃) и преобразователь импульсов на микросхеме D_2,1 для обеспечения уровня сигнала, необходимого для нормальной работы микросхем устройства (фиг. 2).

Счетчик 10 (микросхемы D₃, D₄) и RS=триггер 12 (микросхемы D₅, D₆) предназначены для формирования временных интервалов импульсов, в течение которых производится регистрация импульсов искрообразования на выходе коммутатора в режимах многоискровости и бесперебойности. Переключение режимов производится переключателем 11. Инвертор D₅ обеспечивает сброс триггера в нулевое состояние по переднему фронту импульса счетчика. Он устанавливается для конкретной микросхемы серии К155. Подключение R=входов счетчика 10 к инверсному выходу триггера 12 обеспечивает автоматическую установку счетчика в исходное положение после окончания заданного временного интервала счета как в режиме многоискровости, так и бесперебойности.

Элемент совпадения 13 обеспечивает пропуск на вход счетчика такого количества импульсов с разрядника 7, которые попадают в сформованный временной интервал.

Счетчик 14, собранный на микросхемах D₈, D₉ (фиг. 2), предназначен для регистрации импульсов искрообразования. Подключение R-входов счетчика 14 к источнику питания через элементы C₃ и R₇ обеспечивает автоматическую установку счетчика в исходное положение (обнуление).

Индикатор 15, собранный на микросхемах D₁₀, D₁₁ (дешифраторы) и HL₁, HL₂ (цифровые индикаторы), предназначен для индикации количества импульсов искрообразования.

Управляющая кнопка 16 предназначена для пуска устройства (т.е. начала времени регистрации импульсов искрообразования). В ее состав входят контакты S₁, резистор R₆ и конденсатор C₂ (фиг. 2), обеспечивающие формирование короткого пускового импульса независимо от длительности нахождения кнопки в нажатом положении.

На временных диаграммах, представленных на фиг. 3 (а-и) для режима многоискровости (n=200 мин^-1, f_г=26 Гц) и режима бесперебойности (n=1000 мин^-1, f_г=133 Гц), изображены:
а импульсы опорной частоты на выходе генератора 2;
б импульсы напряжения на входе электронного коммутатора 5;
в импульсы высокого напряжения на входе датчика высокого напряжения 8;
г импульсы на выходе датчика 8;
д импульсы начала времени регистрации искрообразования на S=входе триггера 12;
е сигнал на выходе первого счетчика 10;
ж состояние прямого выхода триггера 12;
з импульсы искрообразования на входе счетчика 14;
и состояние инверсного выхода триггера 12 (сигнал установки счетчика в исходное состояние).

Устройство для проверки электронного коммутатора системы зажигания двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом.

Проверка электронного коммутатора в режиме многоискровости.

При включении устройства благодаря элементам C₃, R₇ (фиг. 2) на R=входах счетчика 14 появляется кратковременный единичный импульс, который устанавливает счетчик в исходное состояние. Переключатель 9 частоты импульсов, переключатель 4 амплитуды импульсов и переключатель 11 режима измерения устанавливаются в такое состояние, что их подвижные контакты соединены с соответствующими верхними (фиг.1, 2) неподвижными контактами. Контакты S₁ управляющей кнопки 16 разомкнуты и на инверсном выходе триггера 12 и на R=входе счетчика 10 установлены уровни логической единицы. Счетчики 10 и 14 находятся в исходном состоянии и не производят регистрацию импульсов. На выходе генератора опорной частоты 2 (фиг. 3, а) генерируются импульсы напряжения с амплитудой 2,4 B и частотой 26 Гц, которые через переключатель 4 поступают на вход 17 электронного коммутатора (фиг. 3, б), и он работает в режиме многоискровости.

Таким образом, при имитации работы транзисторного коммутатора в режиме пуска двигателя в течение длительности одного импульса на входе 17 коммутатора, на входе датчика 8 должно возникнуть до пяти высоковольтных импульсов (фиг. 3, в), которые нормируются в датчике 8 по амплитуде и поступают на вход элемента совпадения 13. Так как триггер 12 находится в исходном состоянии и на его прямом выходе установлен уровень логического нуля (фиг. 3, ж), импульсы с выхода датчика 8 не проходят через элемент совпадения 13 на вход счетчика 14.

Для проверки электронного коммутатора в режиме многоискровости нажимается управляющая кнопка 16 (сигнал "Пуск"). Контакты S₁ кнопки замыкаются и на S=входе триггера 12 появляется короткий импульс (фиг. 3, д), длительность которого благодаря наличию элементов C₂ и R₆ не зависит от времени нахождения кнопки 16 в нажатом состоянии и поэтому сформированный импульс не оказывает дальнейшего негативного влияния на работу устройства. Пусковой импульс поступает на S= вход триггера 12 и переводит его в единичное состояние. На инверсном выходе триггера устанавливается уровень логического нуля (фиг. 3, и) и счетчик 10 регистрирует первый импульс с генератора 2. На прямом выходе триггера 12 устанавливается уровень логической единицы (фиг. 3, ж), который поступает на второй вход элемента совпадения 13. Таким образом, импульсы с выхода датчика 8 проходят через элемент 13 на вход счетчика 14, который их регистрирует.

При появлении на входе счетчика 10 второго импульса с генератора 2 на его втором выходе, соединенном через подвижный контакт переключателя 11 с входом триггера 12, появляется уровень логической единицы (фиг. 3, е), который через инвертор D₅ (фиг. 2) поступает на R=вход триггера 12 и переводит его в исходное состояние. На прямом выходе триггера устанавливается уровень логического нуля (фиг. 3, ж), а на инверсном логической единицы, который устанавливает счетчик 10 в исходное состояние.

Так как на втором входе элемента совпадения 13 устанавливается уровень логического нуля, то счетчик 14 прекращает счет высоковольтных импульсов со вторичной обмотки катушки зажигания и на цифровом индикаторе 15 регистрируется количество импульсов искрообразования в режиме многоискровости. Таким образом, в этом режиме (имитация запуска двигателя автомобиля) устройство регистрирует количество импульсов искрообразования при подаче на вход электронного коммутатора одного импульса.

Проверка электронного коммутатора в режиме бесперебойности.

Подвижные контакты переключателей 4, 9 и 11 переводятся во второе фиксированное положение (замыкаются с нижними по фиг. 1, 2 неподвижными контактами). Счетчики 10, 14 находятся в исходном состоянии. На прямом выходе триггера 12 установлен уровень логического нуля. На выходе генератора опорной частоты 2 генерируются импульсы с амплитудой 2,4 B и частотой 133 Гц (фиг. 3, а), которые поступают на вход усилителя 3, усиливаются им до 10 B и через переключатель 4 поступает на вход 17 электронного коммутатора 5 (фиг. 3, б). Коммутатор при таких условиях должен работать в режиме бесперебойности, т.е. каждому входному импульсу от имитатора датчика-распределителя должен соответствовать один импульс искрообразования на разряднике 7 (фиг. 3, б, в).

При нажатии на управляющую кнопку 16, так же, как и в режиме многоискровости, короткий импульс (фиг. 3, д) переводит триггер 12 в единичное состояние (фиг. 3, ж). На его инверсном выходе устанавливается уровень логического нуля (фиг. 3, и) и счетчик 10 начинают регистрировать импульсы с генератора 2.

Импульсы с выхода датчика 8 через элемент 13 проходят на вход счетчика 14 и регистрируются им. По окончании заданного временного интервала регистрации импульсов генератора (временной интервал задается счетчиком 10, например, как на фиг. 2, установлен интервал регистрации 100 входных импульсов) с соответствующего выхода счетчика 10 через переключатель 11 на вход триггера 12 поступает уровень логической единицы (фиг. 3, е), который переводит триггер в исходное состояние. На прямом выходе триггера устанавливается уровень логического нуля (фиг. 3, ж), а на инверсном логической единицы, который устанавливает счетчик 10 в исходное состояние.

Так как на втором входе элемента совпадения 13 появляется уровень логического нуля с прямого выхода триггера 12, то счетчик 14 прекращает счет высоковольтных импульсов с датчика 8 и на цифровом индикаторе 15 регистрируется количество импульсов искрообразования в режиме бесперебойности (т.е. при имитации нормальной работы двигателя). При исправном электронном коммутаторе число зарегистрированных счетчиков 14 импульсов искрообразования должно соответствовать количеству импульсов, заданных счетчиком 10 (в данном случае 100). Таким образом, неисправность электронного коммутатора (возникновение перебоев в искрообразовании) в данном режиме определяется по разности количества входных и выходных импульсов, которая соответствует результату счета импульсов искрообразования, отображаемому на индикаторе 15.

Предлагаемое устройство позволяет производить проверку электронных коммутаторов в двух режимах: режиме многоискровости, возникающем при запуске двигателя внутреннего сгорания и в режиме бесперебойности, возникающем при нормальной работе двигателя. Устройство за счет цифровой регистрации импульсов имеет высокую точность проверки электронных коммутаторов, компактно, не содержит сложных электрических и механических приводов. Благодаря возможности оперативного подключения проверяемого коммутатора к устройству, наличию встроенного имитатора датчика-распределителя (перестраиваемый генератор и усилитель) и элементов имитации искрообразования (катушка зажигания и разрядник) устройство может использоваться как в лабораторных условиях, так и непосредственно на автомобилях (например, находящихся на длительном хранении) с целью проверки электронных коммутаторов без реального пуска двигателя.

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в качестве устройства для проверки электронного коммутатора системы зажигания двигателя внутреннего сгорания, на бесперебойность искрообразования и функционирование в многоискровом режиме. Устройство содержит источник 1 питания, генератор опорной частоты 2, усилитель импульсов 3, переключатель амплитуды импульсов 4, электронный коммутатор 5 (объект контроля), катушку зажигания 6, разрядник 7, датчик высоковольтных импульсов 8, переключатель 9 частоты импульсов, первый счетчик 10, переключатель 11 режима измерения, RS-триггер 12, элемент совпадения 13, второй счетчик 14, индикатор 15, управляющую кнопку 16, клеммы 17, 18, 19 для подключения электронного коммутатора. 3 ил.

Устройство для проверки электронного коммутатора системы зажигания двигателя внутреннего сгорания, содержащее источник питания, катушку зажигания, первую, вторую и третью клеммы для подключения электронного коммутатора, генератор опорной частоты, первый и второй счетчики, RS-триггер, индикатор, управляющую кнопку, неподвижный контакт которой соединен с общей шиной источника питания, а подвижный с S-входом RS-триггера, выходы второго счетчика соединены с соответствующими входами индикатора, а вторая клемма для подключения электронного коммутатора соединена с первым выводом первичной обмотки катушки зажигания, второй вывод которой соединен с первым полюсом источника питания, второй полюс которого соединен с общей шиной, отличающееся тем, что в устройство введены усилитель импульсов, переключатель режима измерения, переключатель амплитуды импульсов, разрядник, датчик высоковольтных импульсов, элемент совпадения и переключатель частоты импульсов, подвижный и неподвижный контакты которого соединены с тремя выходами генератора опорной частоты, выход которого подключен к входу первого счетчика, к одному из неподвижных контактов переключателя амплитуды импульсов и к входу усилителя импульсов, выход которого соединен с другим неподвижным контактом переключателя амплитуды импульсов, подвижный контакт которого связан с первой клеммой для подключения электронного коммутатора, а третья клемма для подключения электронного коммутатора соединена с вторым выводом первичной обмотки катушки зажигания, один конец вторичной обмотки которой подключен к общей шине, а другой к одному из выводов разрядника, второй вывод которого подключен к общей шине, вход датчика высоковольтных импульсов индуктивно связан с вторичной обмоткой катушки зажигания, а выход подключен к первому входу элемента совпадения, выход которого соединен с входом второго счетчика, а второй вход элемента совпадения подключен к прямому выходу RS-триггера, инверсный выход которого соединен с установочным входом первого счетчика, R-вход соединен с подвижным контактом переключателя режима измерения, неподвижные контакты которого подключены к выходам первого счетчика.