АНАЛИЗАТОР РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО Советский патент 1973 года по МПК G01L23/08 

1

Изобретение относится к области диагностики двигателей и, в частности, к анализаторам его работы.

Известны анализаторы работы двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием, содержащие электрическую схему, нодключенную к системе зажигания.

Предлагаемый анализатор отличается от известных тем, что в его электрическую схему включен электрический имитатор работы двигателя, имеющий электрический счетчик имнульсов с несколькими стуиенями отсчета, каждая из которых имеет выходную клемму, подключенную к первичной цени системы зажигания, и прибор перевода сигнала с одной ступени на другую. Имитатор снабжен стартовым устройством для возбуждения электрической схемы при подаче входного сигнала на заданную ступень отсчета.

Кроме того, предложенный анализатор отличаетея от известных тем, что имитатор снабжен выключателем первичной цепи системы зажигания, подключенным к выходным клеммам ступеней отсчета, а счетчик имеет возвратный переключате 1ь с клеммой, соединенной с цепью одной из свечей двигателя.

Такое выполнение анализатора обеспечивает контроль работы на всех режимах.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого анализатора

2

работы двигателя внугрепнего сгорания; на фнг. 2 изображена нанель анализатора.

Анализатор работы двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием имеет электрическую схему, подключенную к системе зажигания. К системе зажигания относится индукционная катушка / с первичной обмогкой 2низкого напряжения и вторичной обмоткой

высокого напряжения. Перв 1чная обмотка 2 катущки / соединена с плюсовой клеммой батареи 4 через замок зажигания 5. Минусовая клемма батареи 4 заземлена в точке 6. Первичная обмотка 2 подключена к подвижному

контакту 7 нрерывателя н далее - через неподвижный контакт 8 - к массе в точке 9. Па подвижный контакт 7 действует кулачковый валик 10 с восемью кулачками, который при каждом обороте восемь раз размыкает контакты 7 и 8.

Па одном валу с прерывателем установлен распределитель )/, и eющий вращающийся контакт 12, приводимый от вала двигателя одновременно с валиком 10, и восемь неподвижных контактов 13, каждый пз которых подключен к одной из свечей 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 и 21. Последние установлены в соответствующих цилиндрах двигателя. Контакт 12 при помощи привода 22 подключен ко вторичной обмотке 3. При вращении контакта 12 высокое напряжение подается последовательно к свечам 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 и 21, установленным в соответствии с чередованием рабочих ходов. В электрическую схему анализатора включен электрический имитато-р работы двигателя, имеющий электрический кольцевой счетчик 23 с восемью ступенями отсчета 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30 и 31. Каждая ступень отсчета имеет выходную клемму, обозначенную соответственно 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38 и 39. К тому же ступень 24 имеет две входные клеммы 40 и 41 и одну клемму возврата 42. Ступени отсчета 27, 29 и 31 имеют по дополнительной выходной клемме 43, 44 и 45. Каждая ступень отсчета имеет прибор перевода сигнала с одной ступени ,на другую. Вследствие этого при подаче импульса на клем.мы 40 и 41 выходной сигнал появляется на последующей ступени отсчета, в то время как предыдущая отключается. При подаче сигнала на клемму 4-2 счетч.ик возвращается в исходное положение, и выходной сигнал появляется на первой ступени 24. Входные клеммы 40 и 41 подключены к ге- 25 нератору прямоугольных импульсов 46, соединенпому с контактами 7 и 5 прерывателя. Поэтому импульс на клеммы 40 и 41 подается каждый раз, когда происходит разрыв первичной цепи системы зажигания и в требуе- зо мой свече образуется разряд. Клемма возврата 42 подключена ко второму генератору прямоугольных имнульсов 47, соединенному со вторичной обмоткой трансформатора 48, первичная обмотка которого подключена к про- 35 воду между распределителем У/ и свечой 14 (свеча одного из цилиндров). Выходной провод 49 счетчика подключен к переключателям 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56 и 57, соединенным с соответствующими выходными 40 клеммами ступеней отсчета. При этом при помощи переключателей можно подключаться к любому числу ступеней отсчета. Обычно переключателями являются тумблеры на панели анализатора. Так как клемма возврата 42 соединена со свечой 14, то при пропуске зажигания на свече счетчик не возвращается в исходное положение. Для обеспечения подачи сигнала на клемму 42 установлен селекторный переклю- 50 чатель 58 с кнопкой 59, соединенной при помощи оси 60 с контактными рычагами 61, 62 и 63.Кнопка 59 снабжена стрелкой на шкале 64,и меющей надписи «выключено, «4, «6 и «и. Контактный рычаг 61 имеет четыре по- 55 зиции и сопряжен с контактом без напряжения 65 Е с тремя контактами 66, 67 и 68. Контакт 66 соединен с дополнительной выходной клеммой 43 ступени 27, контакт 67 - с клеммой 44 ступени 29 и контакт 68 - с клеммой 45 ступени 31. Контактный рычаг 61 устанавливается в позицию на соединение с контактом 65, когда кнопка 59 стоят в позиции «выключено, а в положении «4, «б и «8 - рычаг 6} соединяется соответственно с кон- 65 5 10 15 20 45 60 тактами 66, 67 и 68. Рычаг 61 при помощи провода 69 соединен с переключателем 70, подключенным к генератору прямоугольных импульсов 71, выход которого соединен через переключатель 72 с клеммой возврата 42. Причем переключатели 70 и 72 кинематически связаны с переключателем 50. Требуемые .режимы испытания устанавливаются селекторньш переключателем 75, имеющим кнопку 74, соединенную при помощ,и оси 75 с контактными рычагами 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82 и 83. Кнопка 74 и рычаги 76-83 могут находиться в одном из пяти положений. Кнопка 74 снабжена стрелкой, перемещающейся по шкале 84 с пятью сегментами, имеющими обозначение «Проверка мощности, «Средн. выд., «Отд. выд., «Средн. кв. и «Отд. кв.. При этом производится проверка мощности, продолжительность замкнутого состояния контактов распределителя (средняя и по отдельности) и нанряжение на свечах (ср-еднее и по отдельности). Работает анализатор следующим образо.м. Проверка мощности. Кнопка 74 установлена в положение «Проверка мощности, т. е. в положение, когда по выбору соединить накоротко.отдельные свечи. Провод 49 соединен базой п-р-/г-транзистора 85 пускового устройства 86, имеющего второй п-р-/г-транзистор 87. Транзисторы 85 и 87 подключены к положительному полюсу источника Между проводом 8-8 и заземляющим проводом 89. База транзистора 85 подключена на массу через конденсатор 90 для гашения высокочастотных составляющих выходных сигналов счетчнка. При таком выполнении пускового устройства транзистор 85 не проводит ток, когда транзистор 87 является проводящим. Когда по проводу 49 подается положительный потенциал, через цепь коллектор-эмиттер транзистора проходит ток, вследствие чего потенциал коллектора падает; это снижение передается на базу транзистора 87, который становится непроводящим. Это уменьшает ток через резистор 91, в связи с чем повышается проводимость транзистора 85. Таким образом, транзистор 85 становится проводящим, а транзистор 87 непроводящим. Между проводом 88 и коллектором транзистора 87 подсоединен резистор 92, включенный в то же время между коллектором и базой п-р-«-транзистора 93. Пока транзистор 87 проводит ток, перепад напряжения на сопротивлении 92 снижает потенциал на базе транзистора 93, который в связи с этим становится непроводящим. Однако как только транзистор 87 пускового устройства становится непроводящим, база транзистора 93 приобретает положительный потенциал провода 88, вследствие чего ток проходит через цепь коллектор-эмиттер транзистора 93 и через резистор 94. Верхний конец сопротивления 94 соединен через резистор 95, диод 96 и enj,e один резистор 97 - с управляющим электродом диода 98 и конденсатором 99, подклщченным между пусковым электродом и катодом диода 98 последовательно с резистором 100. При подаче потенциала через резистор 94 вследствие проводимости транзистора 93 часть этого потеициала подается на управляющ5П1 электрод и катод диода 98, который становится проводящим.

Как только аподно-катодная цепь диода 98 стаповится проводящей, параллельно контактам 7 и 8 создается короткое замыкание по следующей цепи: от верхнего подключения контакта 7 по проводнику 101, контакту 102 « рычагу 79, резистору 103, аподно-катодной цепи диода 98 и.по массе обратно к контакту 8. Сопротивление 103 очень мало (примерно 2 ом), вследствие чего ко ггакты 7 и 8 замыкаются накоротко. Поэтому при иодаче напряжения на нропод 49 дпод 98 становится проводящим, и при подаче сигнала на заданную ступень отсчета счетчика первичная цепь зажигания замыкается накоротко. Например, ппи замыкании переключателя 51 на проводе 49 появляется импульс, как только на свечу, соответствующую ступени 25. должно поступить иапряжепие, в связи с чем при размыкании контактов 7 п 8 ток через обмотку 2 не уменьшается. Вследствие этого к свече не подано высокое нанряженио и в соответствующем цилиндре смесь не воспламеняется.

Таким образом, пр-и помощи переключателей 50-57 можно соединить накоротко любую свечу или свечи двигателя.

Если отключенной свечой является свеча, соединенная с клеммой возврата 42, необходимо кнопку 59 повернуть в положение, соответствующее числу цилиндров двигателя, и тогда на клемму возврата 42 подается сигнал от генератора 71, обеспечивающий перевод счетчика в исходное положение, в результате чего обеспечивается обычная работа анализатора.

Для определения влияния на мощность выключения цилиндров двигателя служит тахометр 104. Тахометр подключен параллельно входным клеммам 40 к генератору прямоугольных импульсов 46, т. е. к тахометру подводится импульс при каждом размыкании ко 1тактов 7 и 5. Один выход тахометра непосредственно подключен к генератору 46, другой через один «3 конденсаторов 105 или 106. Переключение конденсаторов 105 и 106 обеспечивается переключателем 107 (фиг. 2). Параллельно тахометру 104 к генератору 46 подключены резистор 108 и диод 109. Конденсаторы W5, 106 и резистор 108 создают резистор но-емкостную цепь, а диод обеспечивает постоянный ток 108, сила которого зависит только от частоты импульсов, т. е. от оборотов двигателя. Тахометр имеет две шкалы, обеспечивающие измерение во всем диаиазоне оборотов двигателя.

Время замкнутого и разомкнутого состояний контактов прерывателя проверяется следующим образом. Кнопка 74 ставится в положение «Сред. выд.. Контактные рычаги 76- 83 при этом ставятся в положение соединения со следующим контактом справа. Рычаги 82

и 83 соединяются с контактами 110 и ///. Рычаги 82 и 83 подключены к противоположным выходам измерителя 112, имеющего две шкалы, выдержки времени и напрян ения в Ю1ловольтах.

Выдержка времени определяет время замкнутого состояния контактов 7 и 8. Это обеспечивается замером напряжения на них, которое затем усиливается и интегрируется.

Суммарное напряжение подается на измеритель 112. Для этого при помощи провода 113 контакт 7 соединен с конде)1саторо,г 114 и далее - с массой в точке 115, а напряжение на контактах 7 и S передается на конденсатор

114, служащий для гащения высокочастоттых составляющих сигнала. Сигнал проходит по резисторам 116, 117 и 118 на транзистора 119. Между резисторами 116, 117 и массой находится выпрямитель 120, шунтирующий все

отрицательные составляющие сигнала между контактами 7 и 8. Между резисторами 117 и 118 И массой включен еще один конденсатор 121, который также фильтрует высокочастотные составляющие напряжения на контактах

7 и 8. Коллектор транзистора 119 соединен проводами 122 и 123 с одним электродом диода Зенера 124, который параллельно подключен через резистор 125 к плюсу источника питания напряжением, например, 24 в. Второй

электрод диода 124 соединен с массой, в связи с чем верхний электрод диода 124 имеет постоянный потенциал по отношению к массе. Транзистор 119 остается непроводящим в течение всего периода времени, пока контакты 7

II 8 замкнуты. При подаче положительного потенциала на базу транзистора 119, возникающего при разрыве контактов 7 и 5, происходит повышение потеициала базы по отношению к эмиттеру, в связи с чем увеличивается ток,

проходящий через транзистор 119, и выходное напряжение понижается. Так как между коллектором транзистора 119 и массой имеются два резистора 126 и 127, действующих как делители напряжения, то часть перепада напряжения по сопротивлению 127 подается на конденсатор 128, имеющий высокую емкость, примерно 1000 мкф. Параллельно конденсатору 128 подключен потенциометр 129 для первоначальной настройки измерителя 112.

Поэтому при каждом размыкании контактов 7 и S сигнал подается на базу транзистора 119, вследствие чего падение напряжения на резисторе 127 уменьшается, а при замыкании контактов 7 и 5 падение напряжения увеличивается, что соответствует перемещению кулачка по участкам разомкнутого и замкнутого состояний контактов 7 и 8. Вследствие наличия резисторно-е.мкостного контура с потенциометром 129 и конденсатором 128, воспринимающим заряд, величина которого зависит от относительной длительности периода замкнутого состояния контактов 7 и S, заряд конде; сатора 128 подается на измеритель 112, причем верхняя пластина соединена проводами

130 и 131 с контактами 110 переключателя

82 и далее - с измерителем У/2. Нижняя пластина конденсатора 128 соединена при помоHUI проводов 132 « 133 с контактом /// переключателя 83 с иротивоноложной стороны измерителя 112. В положении переключателя 73 на «Средн. выд. конденсатор 128 иолучает заряд, зависящий от отношения длительности замыкания к длительности разомкнутого состояния контактов 7 и 8. Поэтому измеритель 112 дает показанНЯ ио полному циклу работы двигателя.

Потенциометр 129 совместно с другим потенциометром 134 служит для настройки отсчега измерителя 112 в зависимости от числа цилиндров двнгателя. Потенциометр 134 нодключен параллельно резистору 127 делителя напряжения, когда кнопка 59 нереключателя 53 новорачивается в положение «8. Подвижный контакт потенциометра 134 подсоединен к контакту 135, который при установке переключателя 58 в положение «8 подключается к рычагу 62. Последний соединен проводами 136 и 137 и потенциометром 129 с верхним контактом резистора 127, в то в-ремя как нижний контакт потенциометра 134 соединен проводом 138 с нижним контактом этого .резистора.

Такнм образом, вследствие параллельного включення резистора 127 и потенциометра 134 каждое «з.менение сопротивления последнего приводит к изменению напряжения в цепи эмиттер-коллектор транзистора 119, которое подается на конденсатор 128. Точно так же при изменении сопротивления 129 изменяется перепад напряжения на резисторе 127, которое подводится к конденсатору 128. При калнбровке измерителя 112 потенциометр 129 служит для настройки, если анализатор применяется для четырех- или шестицилиндрового двигателя. Настройка производится по эталонному измерителю.

При применении анализатора для испытания восьмицилиндрового двигателя киопка 59 ставится в положение «8, в котором нотенцио.метр 134 подсоединяется параллельно резистору 127. Это производится, пока измеритель 112 точно не покажет среднюю выдержку. При этом измеритель 112 имеет две шкалы с различной градуировкой: одну для четырех- и шестицилиндровых двигателей, другую - для восьмицилиндровых.

При онределении разо.мкнутого и замкнутого состояний контактов 7 и S для отдельного цилиндра кнопка 74 устанавливается в положение «Отд. выд.. В этом положении все переключатели 76-83 устанавливаются на подключение со средними контактами. Рычаг 80 соединен с контактом 139, рычаг 81 - с контактом 140, рычаг 82 - с контактом 141, рычаг 83 - с контактом 142. Контакт 141 подключен к конта кту 1JO, а контакт 142 - к контакту 111. Таким образом, в этом положении измеритель //2подключен к интегрирующему конденсгггору 128. В это.м положении работа анализатора отличается от описанной выше

тем, что па конденсатор 128 не подается значительное напряжение, так как транзистор 119 находится nocTOHiiuo в проводящем состоянии за исключением момента подачи сигнала от ступени отсчета счетчика 23, соответствующей исиытуемому ц 1Л11ндру. Только в момент нодачи сигнала от этой ступени отсчета изменяется проводимость Tpaii3 iCTOpa 119, н этим изменяется заряд конденсатора 128. Отличие

работы анализатора выявляется при его примеиенни на двигателях с различным числом цилиндров.

При соединении рычага 80 с контактом 139 обеспечивается подключение общей точки резисторов 116 и 117 к базе 1;)анзистора 119. а через резистор 143 и привод 144 - к 11ижнему контакту резистора 145 и далее к нолож))тельной клемме источника через провод 8.8 и параллельно к э.миттеру транзистора 85. Как

опнсано выше, транзистор 85 обычно нахо.ится в непроводящем состоя1-ши, кроме .молтента подачи сигнала с одной пз ступеней отсчета счетчика 23. Следовательно, нотенуиал нижнего контакта резистора 145 обычно высок и

подается на общую точку резисторов 116 и 117, а от него-на базу транзистора 119. Это напряжение отпирает транзистор J19, поэтому падение напряжения па резисторах 126 и /27 сравнительио мало. По этой причине импульсы, возникающие при разрыве контактов 7 и 8, ие оказывают влияния на проводимость траизистора 119 до тех пор, пока положительный потенциал подается на его базу. При замыкании одного из переключателей 50-57 и

подаче сигнала по проводу 49 в момент зажигания в заданном цилиндре транзистор 55 отпирается, вследствие чего на резисторе 145 возникает большое падение напряжения. В результате на нижнем контакте резистора 145

создается потенциал, близкий к потенциалу массы. Теперь импульс напряжения, зависимый от напряжения на контактах 7 и 5, в состоянии повысить проводимость транзистора 119. Таким образом, когда контактный рычаг

80 соединен с контактом /39 (кнопка 74 стоит в позиции «Отд. выд.), влияние импульса напряження на конденсаторе 128 сказывается только при подаче с-гнала с избранной ступени отсчета. Одновременно появляются показания на измерителе -/2.

Так как сигнал от одной ступени отсчета подается редко, то это учитывается интегрирующей цепью путем подключения различных сопротивлений нараллельно резистору 126, чтобы повысить зиаченне общего нанряженпя на транзисторе 119. Напряжение на транзисторе 119 прикладывается к резистор) /27, пключеиноМу параллельно конденсатору 128. Контактный рычаг 8 создает цепь от общей точки резисторов 126 и /27 через контакт 140 по проводу 146 к ко;ггакт;-:ому рычагу 63, управляемому кнопкой 59. Независимо от положения последней рычаг 63 на.ходится в соединении с одним из контактов 147, 148 или 149,

подключенных к потенциометрам 150, 15 и

152, верхние контакты которых соединены вместе и при помощи провода 153 подключены к верхнему контакту резистора 126. Поэтому, когда кнопка 59 ставится в положение «4, «6 или «8, один из резисторов 150, 15} пли 152 подключается параллельно резистору 126, снижая действительное сопротивление между проводом 122 и общей точкой резисторов 126 и 127. Сопротивления резисторов 150, 151 и 152 соответственно уменьшаются по порядку.

Настройка анализатора производится при подключепии к двигателю с четырьмя, шестью и восемью цилиндрами. При этом соответственно подбирают значения сопротивлений резисторов 150, 151 и 152 до тех пор, пока на измерителе 112 показания не будут соответствовать эталону.

Средпее напряжение измеряется следующим образом.

При повороте кнопки 74 в положение «Среди, кв. анализатор замеряет среднее напряжение на некоторых свечах. При этом контактный рычаг 76 соединен с контактом 153, рычаг 78 - с контактом 154, рычаг 82 - с контактом 155, а рычаг 83-с контактом 156. Измеритель 112 соединен с контактами 155 и 156.

Для создания напряжения, зависимого от напряжения на свечах, измеряется напряжение на обмотке 5 с помощью съемного соединения, установленного IB точке 157, через конденсатор 158 и экранированный провод 159, имеющий оплетку 160, замкнутую на массу через резистор 161. Провод 159 соединен с контактным рычагом 76, подключенным к контакту 153, и через конденсатор 162-с оплеткой 160. Между проводом 159 и оплеткой 160 дополнительно включены резистор 163 и конденсатор 164, которые вместе с резистором 161 создают делитель напряжения. Замеряемое папряжение является частью общего напряжепия, возникающего между проводом 159 и массой, и появляется в делителе па резисторе 163 и конденсаторе 164. В делитель входит также коиденсатор 162, когда конта ктный рычаг соединен с контактом 153.

Провод 159 также соединен проводом 165 с контактом 154, подключенным к контактному .рычагу 78, который в свою очередь соединен с одной из входных клемм усилителя-интегратора 166. Оплетка 160 соединена с другсй входной клеммой усилителя-интегратора 166.

Усилитель-интегратор служит для сглаживания, усиления и интегрирования всех импульсов напряжения, возникающих во вторичной обмотке 3. Выходные «леммы усилителяинтегратора 166 соединены проводами 167 и 168 с контактами 155 и 156, подключенными к измерителю 112. При работе двигателя часть напряжения, возникающего в обмотке 3, подается на вход усилителя-интегратора, где фильтруется, усиливается и интегрируется

так, что показания на измерителе /72 в киловольтах соответствуют папряжепию на обмотке 3.

При измерении напряжения па отдельной свече кнопка 74 поворачивается до отказа по часовой стрелке в позицию «Отд. кв.. В этом псложепип контактные рычаги 76, 77, 78, 82 и 83 соединены соответственно с контактами 169, 170, 171, 172 и 173. Контактные рычаги

82 и 83 подключены к измерителю 112, а контакты 172 и 173 - к контактам 155 и 156 и далее с помощью проводов 167 и 16S- к вы.ходпым клeммa r усилителя-интегратора 166. Для из.мереипя напряжения на отдельных

свечах в анализаторе предусмотрены средства, пе допускающ,е поступление входного сигнала п интегратор-усилитель 166 во все периоды, кроме сигналов, поступающих от свечи соответсгвуюшсго цплипдра. Это обеспечпвается полсоедннепием транзистора 174 к входным клеммам усилителя-интегратора 166. При этом провод 159 подключен к входным клеммам усилителя-интегратора 166 через контактный рычаг 76, контакт 169, провод

175, 176 и провод /77. Транзистор 174 включен между проводами /77 и 178, соединенными с входными клеммами усилителяинтегратора 166. Транзистор 174 служит для шунтирования входных сигналов, направляемьтх к усилите.тю-интегратору 166. При подаче положительного напряжения на строб-электрод 179 транзистора 174 последний запирается и перестает действовать как шунт. Электрод 179 подключен к счетчику 23. Это

осуществляется таким образом: от провода 49 по проводу 180, контакту 170, рычагу 77, проведу 181 и электроду 179. При замыкании любого из переключателей 50-57 импульс от счетчика подается на транзистор 174, который

запирается. Это приводит к тому, что сигнал от обмотки 3 поступает к усилителю-интегратору 166, а измеритель 112 показывает напряжен.ие в киловольтах, зависящее от напряжения в проверяемой свече. При всех измерен1 ях замеряющпй обороты двигателя тахометр 104 подключен к геператору 46.

Предмет и з о б р е т е н п я

1.Анализатор работы двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием, содержащий электрическую схему, подключенную к системе зажигания, отличающийся тем, что,

с целью обеспечения контроля работы на всех рс-жимах, в электрическую схему включен электрический имитатор работы двигателя, имеющий электрический счетчик импульсов с несколькими ступепя.ми отсчета, каждая из

которых имеет выходную клемму, подключенную к первичной цепи системы зажигания, и прибор перевода сигнала с одной ступени на другую.

2.Анализатор по п. 1, отличающийся тем, что имитатор снабжен стартовым устройством для возбуждения электрической схемы при подаче входного сигнала на заданную ступень отсчета. 3. Анализатор по пп. 1 или 2, отличающийся тем, что .имитатор снабжен выключателем первичной цепи системы зажигания, подключенным к выходным клеммам ступеней отсчета. 4. Анализатор по п. 3, отличающийся тем, что счетчик имеет возвратный переключатель с клеммой, соединенной с цепью одной из свечей двигателя,