Устройство для контроля работоспособности цилиндров двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1984 года по МПК G01M15/00 F02P17/00 

:о

со

сх f1 Изобретение относится к технической диагностике, преимущественно к средствам встроенного контроля техни ческого состояния свечей цилиндров двигателей внутреннего сгорания (ДВС По основному авт.св. № 802592 известно устройство для контроля раб тоспособности цилиндрЪв ДВС, содержа щее тахометр, счетчик-распределитель счетный и установочньй входы которого соединены через формирователи с контактами прерывателя системы зажигания контролируемого двигателя и с датчиком импульсов зажигания первого цилиндра, а выходы связаны через переключатель выбора контролируемого цилиндра и кнопку с управляющим электродом тиристора, подключенного через стабилитрон параллельн контактам прерывателя системы зажигания to. Известное устройство позволяет отключать зажигание в любом из выбра ных переключателем цилиндров двигателя. Отключая зажигание в выбранном цилиндре, определяют по изменению показаний тахометра относительную мощность, создаваемую контролируемы цилиндром ДВС. Недостатком такого устройства является следующее. Во-первых, точность измерений уменьшается с увеличением числа цилиндров контролируемо двигателя: для оценки технического состояния цилиндра четырехцилиндрово двигателя используется 25% шкалы тахометра, восьмицилиндрового - 12,5 и т.д. Во-вторых, это устройство имеет невысокую производитеьльность, поскольку для контроля технического состояния каждого цилиндра необходим выполнить следукицую последовательнос операций: запомнить первоначальное показание тахометра, отключить зажиг нне в цилиндр, выждать время, пока двигатель не выйдет на установившийс режим, запомнить показание тахометра после отключения зажигания в цилиндр вычислить изменение показаний тахоме ра, сравнить результат с нормативом. В-третьих, известное устройство требует поддержания постоянного нагрузочного режима двигателя на время измерений, поскольку оценка технического состояния цилиндров производится по изменению показаний тахометра, что повышает трудоемкость контроля. 93J Указанные недостатки устройства могут быть преодолены, если контролировать пробивные напряжения свечей цилиндров, поскольку при измереНИИ этого параметра точность результатов измерения не зависит от числа цилиндров, не требуется отключать зажигание в.контролируемом цилиндре и поддерживать постоянный нагрузочный режим двигателя. Кроме того, пробивные напряжения свечей являются важными диагностическими параметрами, позволяющими судить о зазоре искровых промежутков свечей зажигания цилиндров, от величины которых во многом зависит экономичность, мощность, состав отработанных газов и уровень радиопомех двигателя. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет измерения пробивных напряжений свечей. Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее тахометр, счетчик-распределитель, счетный и установочный входы которого соединены через формирователи с контактами прерывателя системы зажигания контролируемого двигателя и с датчиком импульсов зажигания первого цилиндра, а выходы связаны через переключатель выбора контролируемого цилиндра и кнопку с управляющим электродом тиристора, подключенного через стабилитрон параллельно контактам прерывателя системы зажигания, дополнительно датчик импульсов зажигания всех цилиндров, делитель напряжения, повторитель напряжения, два пороговых элемента, светодиоди пиковый детекторр информационный вход которого соединен через повторитель и делитель напряжения с введенным датчиком, управляющий вход детектора связан с центральньш контактом переключателя выбора контролируемого цилиндра, а выход с входами пороговых элементов к объединенным выходам которых подключен светодиод. Изобретение позволяет контролировать пробивные напряжения свечей. При этом высокопроизводительный метод измерения пробивных напряжений применяется для экспресс-контроля технического состояния свечей цилиндров, а при выявлении аномалии в работе цилиндра может быть использован для локализации места неисправности такж и более трудоемкий метод отключения зажигания в контролируемом цилиндре, что расширяет функциональные возможности устройства. На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 временные диаграммы работы устройств в режиме измерения пробивных напряже ний свечей. Устройство содержит счетчик-распределитель 1, счетный и установочный входы которого соединены через формирователи 2 и 3 с контактами прерывателя 4 системы 5 зажигания контролируемого ДВС и с датчиком 6 импульсов зажигания первого цилиндра Выходы счетчика-распределителя 1 соединены через переключатель 7 для выбора контролируемого цилиндра и кнопку 8 с управляющим электродом тиристора 9, который подключен парал лельно к контактам прерывателя 4 через стабилитрон 10. К выходу формирователя 2 также подключен тахо метр 11. Датчик 12 импульсов зажигания цилиндров соединен через делитель 13 напряжения и повторитель 14 напряжения с информационным входом пикового детектора 15, управляющий вход которого подключен к центральному контакту переключателя 7. Выход пикового детектора 15 соедийен с входами пороговых элементов 16 и 17 к объединенным выходам которьк подключен светодиод 18. В системе 5 зажигания контролируемого ДВС имеет ся распределитель 19, катушка 20 зажигания и источник 21 питания (бортсеть автомобиля). Пиковый дете тор 15 предназначен для запомина|т ия амплитуды напряжения, поступаннцего на его информационный вход, и содер жит запоминающий конденсатор 22, диод 23, предотвращающий разряд кон денсатора, управляющий транзистор 2 повторитель 25 напряжения. Источник 26 и 27 опорного напряжения определ ют пороги срабатывания пороговых элементов 16 и 17. Счетчик 1 имеет выходы 28-31. Устройство работает следую1цим образом. Импульсы с контактов прерывателя 4 (фиг. 2с() и с датчика импульсов зажигания первого цилиндра (фиг. 2В поступают через формирователи 2 и 3 (фиг. 25, г) на счетный и установочн входы счетчика-распределителя 1. Поэтому счетчик-распределитель 1 устройства работает синхронно с распределителем 19 системы 5 зажигания контролируемого ДВС. Сигналы напряже-. НИИ на выходах cчeтчикa-pacпpe eлитeля представлены на фиг. 2е , : , э , U . Если контакты кнопки 8 замкнуты, то устройство позволяет отключать зажигание в выбранном переключателем 7 цилиндре ДВС, а если разомкнуты, то контролирует амплитуду пробивных напряжений свечей. Когда контакты кнопки 8 замкнуты, то любой из выходов счетчика-распределителя 1 может соединяться с управляющим электродом тиристора 9, подключенного параллельно к контактам прерывателя 4 через стабилитрон 10. Если переключатель 7 находится вположении, указанном на фиг. 1, то от выхода 28 счетчика-распределителя 1 поступают на управляющий электрод тиристора 9 отпирающие импульсы (фиг.2е) в момент, когда системой зажигания вырабатывается высоковольтный импульс, распределяемый на свечу первого цилиндра. Напряжение зажигания в первом цилиндре ограничивается на уровне, определяемом стабилитроном 10 (на фиг. 2д не показано уменьшение, амплитуды напряжения зажигания первого цилиндра). Амплитуды этого импульса достаточно для нормальной работы формирователя 3 импульсов датчика 6 первой свечи. Таким образом устройство позволяет отключать зажигание в первом цилиндре, не нарушая синхронности работы счетчика-распределителя 1 и распределителя 19 системы 5 зажига,ния контролируемого ДВС. Изменяя положение центрального контакта переключателя 7, можно выключить зажигание в любом цилиндре двигателя. Выключив зажигание в выбранном цилиндре и наблюлая изменение показаний тахометра 11, судят . о степени участия данного цилиндра в создании крутящего момента двигателя - об относительной мощности, отдаваемой контролируемым цилиндром. Когда контакты кнопки 8 разомкнуты, то тиристор 9 постоянно закрыт и устройство не влияет на работу системы 5 зажигания. Управляющий транзистор 24 пикового детектора 15 отпирается си:- налом с центрального контакта переключателя .7 только на время выработки импульса зажигания в выбранный переключателем 7 цилиндр (фиг. 2d -и). При этом запоминающий конденсатор22 заряжается от выходного напряже датчика 12 (фиг. 2:) через делител 13, повторитель 14, транзистор 24 и диод 23 до уровня, пропорциональ ного пробивному напряжению свечи выбранного цилиндра. Таким образом с выхода пикового детектора 15 пос пает на входы пороговых элементов и 17 напряжение, пропорциональное пробивному напряжению свечи выбранного цилиндра. Для классических систем зажигани номинальное значение пробивного напряжения свечи составляет 8-10 кВ а для электронных 10-12 кВ. Если пробивное напряжение выходит за пределы указанных зон, то ухудшаетс топливная экономичность, повьшается токсичность отработавших газов и уменьшается мощность двигателя. Допустим, что напряжения источни ков 26 и 27 опорного напряжения выбраны пропорциональными 8 и 10 кВ соответственно. Тогда, если пробивн напряжение свечи контролируемого цилиндра находится в пределах зоны 8-10 кВ, то на выходах обоих порого вых элементов 16 и 17 сигналы логической единицы и светодиод 18 включены, что свидетельствует о том, чт пробивное напряжение свечи находитс в диапазоне 8-10 кВ. Когда пробивное напряжение свечи выходит за пределы зоны 8-10 кВ, то открывается выходной транзистор одного из пороговых элементов 16 и 17 и светодиод отключается, что сигнализирует о том, что пробивное напряжении свечи вьппло за пределы допустимой зоны. При этом водителю необходимо таким образом прдрегулировать зазор искрового промежутка контролируемой свечи, чтобы включил светодиод 18. Изменяя положение центрального контактного переключателя 7, можно контролировать пробивное напряжение (зазор искрового промежутка) свечи любого цилиндра ЛВС. 936 Согласно статистике зазоры искро-1 вых промежутков свечей прогорают в среднем со скоростью 0,2 мм за 10 тыс.км. пробега автомобиля. Поэтому никакие усовершенствования самой системы зажигания (внедрение аналоговых, цифровых и микропроцессорных систем зажигания) в принципе не могут обеспечить оптимальное искрообразование в цилиндрах. Только применение комплексных систем управления и контроля может оптимизировать эксплуатационные свойства систем зажигания. Таким образом, изобретение расширяет функциональные возможности устройства за счет контроля пробивных напряжений свечей. Пробивные напряжения свечей являются важными диагностическими параметрами, существенно влияюш,ими на эксплуатационные свойства автомобиля. Например, полностью неработающая одна свеча четырехци линдрового двигателя приводит к потере мощности не менее чем на 20-25%, при этом расход топлива возрастает в среднем на 20% и повышается токсичность отработанных газов двигателя. Таким образом, использование предлагаемого устройства будет способствовать улучшению основных эксплуатационных свойств двигателя за счет своевременного выявления и устранения неисправностей свечей цилиндров. В настоящее время разработан и изготовлен макетный образец устройства, ксТорый используется для встроенного контроля работоспособности свечей автомобиля Москвич-2140. Длительная эксплуатация данного устройства на автомобиле в составе комплексной встроенной системы, позволяющей контролировать угол замкнутого состояния контактов прерывателя, пробиБ Ные напряжения свечей, напряжение на замкнутых контактах прерывателя, напряжение бортсети и эффективность работы цилиндров путем отключения зажигания в них показала, чт,о расход топлива автомобиля может быть снижен всреднем на 3,5% за счет своевременного выполнения и устранения неисправностей системы зажигания.

19

.«

Vг

t t t t

20

it

«POT./

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ЦИЛИВДРОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ по авт.св. № 802592, отличающееся, тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно дополнительно содержит датчик импульсов зажигания всех цилиндров, делитель напряжения, повторитель напряжения, два пороговых элемента, светодиод и пиковый детектор, информационный вход которого соединен через повторитель и делитель напряжения с датчиком импульсов зажигания всех цилиндров, управлякщий вход детектора связан с центральньм контактом переключателя выбора контролируемого цилиндра, а выход - с входами пороговых элементов,, к объединенным выходам которых подключен светодиод.