Способ диагностики пропусков воспламенения в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания и устройства для его осуществления

 

Использование: в двигателестроении, в частности в системах диагностики, обеспечивающих индентификацию пропусков воспламенения топливовоздушной смеси в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Сущность изобретения заключается в создании способа и устройств диагностики пропусков воспламенения в цилиндрах ДВС, обеспечивающих повышенную достоверность получаемого результата и позволяющих его использовать как в составе двигателя, так и в виде автономной системы диагностики, в частности, на станциях техобслуживания. Способ состоит в регистрации электрического сигнала в высоковольтной цепи системы зажигания при наличии пробоя между электродами свечи. На свечу диагностируемого цилиндра в процессе выпуска рабочей смеси (топливовоздушной смеси или продуктов сгорания) подают серию из отдельных диагностических импульсов величиной напряжения, обеспечивающей пробой между электродами свечи в случае, предшествующем этому такту воспламенения в цилиндре, или отсутствие пробоя в случае предшествующего невоспламенения в цилиндре, при этом регистрируют наличие или отсутствие электрического сигнала в высоковольтной цепи свечи и по его отсутствию делают вывод о пропуске воспламенения в данном цилиндре. 3 с. и 2 з. п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к системам диагностики, обеспечивающим идентификацию пропусков воспламенения топливовоздушной смеси в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания (ДВС).

Известны способы и устройства диагностики пропусков воспламенения в цилиндрах ДВС [1] [3] состоящие в регистрации ускорения коленчатого вала в нескольких интервалах между вспышками, усреднении величин ускорения и сравнении усредненного значения со значением ускорения без пропуска воспламенения. Такие системы оборудованы стандартными датчиками и микропроцессорами и применимы, прежде всего, для двигателей с электронным управлением.

К недостатку данных способов и устройств следует отнести то, что на результаты диагностики существенное влияние могут оказывать факторы, связанные с состоянием дороги, условиями передачи механической энергии к коленчатому валу, состоянием его опор и др. Все это приводит к недостоверности получаемой информации. Кроме того, невозможно их использовать в качестве диагностического оборудования на станциях технического обслуживания.

Известны способ и устройство диагностики пропусков воспламенения [4] состоящие в измерении величин давления в цилиндрах ДВС в определенные моменты цикла. Регистрация пропуска воспламенения осуществляется при недостаточной (в сравнении с заданной) величине давления в цилиндре.

К недостаткам такого способа и реализующего его устройства следует отнести необходимость установки датчиков давления непосредственно на цилиндры двигателя, что не всегда можно осуществить, а при наличии такой возможности достаточно сложно обеспечить предъявляемые жесткие требования к конструкции этих датчиков и стабильности их характеристик.

Указанные недостатки устраняются в способе, являющемся прототипом изобретения [5] Данный способ состоит в том, что при подаче напряжения на свечу каждого цилиндра в конце такта сжатия регистрируют электрический сигнал в высоковольтной цепи катушки зажигания и по его величине судят о наличии или отсутствии пропуска пробоя (искрового разряда) между электродами свечи, на основании чего делают вывод о наличии или отсутствии искрообразования в диагностируемом цилиндре. Этот способ можно использовать на любом двигателе без вмешательства в его конструкцию, он не требует существенных затрат на оборудование.

Основным недостатком способа является то, что он позволяет диагностировать лишь пропуски искрового разряда между электродами свечи зажигания, а не пропуски воспламенения в цилиндрах двигателя.

Более близким по технической сущности к предлагаемому устройству диагностики пропусков воспламенения в цилиндрах ДВС в составе двигателя (его прототип) является устройство [5] содержащее датчик распознавания цилиндров, датчик углового положения коленчатого вала, катушки зажигания, соединенные с каждым из цилиндров, датчик регистрации пропуска искрового разряда между электродами свечи зажигания (пробоя) и микропроцессорный блок управления. Датчик распознавания цилиндра генерирует сигнал распознавания цилиндра, датчик углового положения генерирует сигнал углового положения коленчатого вала, датчик пропуска искрового разряда между электродами свечи зажигания выявляет пропуски пробоя в каждом из цилиндров ДВС в соответствии с состоянием сигнала катушки зажигания. Указанные сигналы обрабатываются блоком управления, что обеспечивает в случае необходимости прекращение подачи топлива форсункой соответствующего цилиндра. Данное устройство не требует вмешательства в конструкцию двигателя и можно использовать для любого ДВС с искровым зажиганием.

Однако это устройство осуществляет лишь диагностику пропусков пробоя между электродами свеч и не позволяет с должной уверенностью судить о воспламенении в цилиндрах двигателя.

Другим близким по технической сущности к предлагаемому устройству диагностики пропусков воспламенения в цилиндрах ДВС в виде автономной диагностической системы для использования, прежде всего, на станциях технического обслуживания (его прототип) является устройство, состоящее из регистрационного прибора, датчика регистрации пробоя между электродами свечей, установленного между катушкой зажигания и свечой. Электрические сигналы с датчика регистрации пробоя между электродами свечи в цилиндре ДВС фиксируются на осциллографе. Данное устройство не требует вмешательства в конструкцию двигателя, его можно использовать для любого ДВС с искровым зажиганием.

Однако это устройство также как и предыдущее в составе двигателя осуществляет лишь диагностику пропусков пробоя между электродами свечи и также не позволяет судить о воспламенении в цилиндрах двигателя.

В основу изобретения поставлена задача создать способ и устройства диагностики пропусков воспламенения в цилиндрах ДВС, обеспечивающие повышенную достоверность получаемого результата и позволяющие их использовать как в составе двигателя, так и в виде автономной системы диагностики, в частности, на станциях технического обслуживания.

Поставленная задача достигается тем, что по способу диагностики пропусков воспламенения в цилиндрах ДВС, состоящему в регистрации электрического сигнала в высоковольтной цепи системы зажигания при наличии пробоя между электродами свечи, на свечу диагностируемого цилиндра в процессе выпуска рабочей смеси (топливовоздушной смеси или продуктов сгорания) подают серию из отдельных диагностических импульсов величиной напряжения, обеспечивающей пробой между электродами свечи в случае предшествующего воспламенения в цилиндре или отсутствие пробоя между электродами свечи в случае предшествующего невоспламенения в цилиндре, при этом регистрируют наличие или отсутствие электрического сигнала в высоковольтной цепи свечи и по его отсутствию делают вывод о пропуске воспламенения в данном цилиндре. Величина диагностического напряжения, подаваемого на электроды свечи, выбирается из условий надежного невоспламенения рабочей смеси в процессе ее выпуска. Серию диагностических импульсов создают в середине процесса выпуска рабочей смеси из диагностируемого цилиндра.

Предложенный способ в сравнении с прототипом позволяет регистрировать непосредственно факт наличия или отсутствия воспламенения в диагностируемых цилиндрах в каждом рабочем цикле. Выбор подачи высоковольтного напряжения на электроды свечи на такте выпуска рабочей смеси обусловлен тем, что на этом такте можно с помощью подачи импульсов напряжения пробоя, определяемом при постоянстве подводимого напряжения, зазора между электродами свечи и в данном случае давления (близкого к атмосферному) в основном температурой выпускаемой смеси, вполне надежно идентифицировать наличие или отсутствие воспламенения смеси в цилиндре в предшествующем такте. Величина напряжения пробоя между электродами свечи выбрана такой, что при наличии предшествующего этому такту воспламенения смеси (при повышенной температуре смеси) происходит пробой на электродах свечи, не оказывающий влияние на рабочий процесс двигателя, если воспламенения смеси в предыдущем такте не было, пробоя смеси между электродами не происходит. Создание серии дополнительных импульсов высоковольтного напряжения в середине такта выпуска рабочей смеси позволяет устранить влияние краевых эффектов и повысить достоверность получаемого результата.

В качестве примера ниже представлены два варианта устройств реализации этого способа как в составе двигателя, так и в качестве автономной системы диагностики двигателя для использования, например, на станциях техобслуживания. На фиг.1 показана структурная схема устройства диагностики пропусков воспламенения в цилиндрах ДВС в составе двигателя; на фиг.2 структурная схема автономного устройства диагностики пропусков воспламенения в цилиндрах ДВС; на фиг. 3 осциллограмма выходного сигнала датчика регистрации пробоя между электродами свечи при наличии воспламенения в цилиндре; на фиг.4 осциллограмма выходного сигнала датчика регистрации пробоя между электродами свечи при отсутствии воспламенения в цилиндре.

В устройстве диагностики пропусков воспламенения в цилиндрах ДВС в составе двигателя (фиг. 1), состоящем из источника 1 питания, электронного блока 2 управления, катушки 3 зажигания, свечей 4, датчика 5 углового положения коленчатого вала и датчиков 6 регистрации пробоя между электродами свечи, предложенный способ достигается тем, что в устройство введены диагностические катушки 7 зажигания, вход каждой из которых соединен с электронным блоком 2 управления, а выход через соответствующий датчик 6 регистрации пробоя со свечой 4.

Данное устройство в сравнении с прототипом регистрирует наличие или отсутствие электрического сигнала, характеризующего непосредственно воспламенение в цилиндре. Это устройство легко устанавливается на двигатель и не требует вмешательств в его конструкцию.

В устройстве диагностики пропусков воспламенения в цилиндрах ДВС в виде автономной системы диагностики двигателя (фиг.2), состоящем из регистрационного прибора 8, датчиков 6 регистрации пробоя между электродами свечи, каждый из которых установлен между катушкой 3 зажигания и соответствующей свечой 4, предложенный способ достигается тем, что в устройство введены диагностические катушки 7 зажигания и блок 9 управления, при этом датчики 6 регистрации пробоя между электродами свечи и регистрационный прибор 8 соединены с блоком 9 управления, который имеет электрическую связь с каждой диагностической катушкой 7 зажигания, подключенной через соответствующий датчик 6 регистрации пробоя к одной из свечей 4 диагностируемых цилиндров (на фиг.2 также показаны прерыватель 10 и распределитель 11). Это устройство в сравнении с прототипом регистрирует наличие или отсутствие электрического сигнала, характеризующего непосредственно воспламене- ние в цилиндре. Устройство легко подключается к любому двигателю с искровым зажиганием: для этого достаточно в высоковольтную цепь системы зажигания ДВС подсоединить электрическую цепь данного диагностического устройства.

В устройство диагностики пропусков воспламенения в цилиндрах ДВС в составе двигателя при наличии пробоя между электродами свечи 4 на такте сжатия датчик 6 регистрации пробоя фиксирует данный факт и электрический сигнал с него подается на электронный блок 9 управления, который с помощью датчика 5 углового положения коленчатого вала обеспечивает серию, состоящую из отдельных диагностических импульсов высокого напряжения в интервале 220-340^о поворота коленчатого вала от момента подачи импульса напряжения на такте сжатия, а датчик 6 регистрации пробоя фиксирует наличие или отсутствие диагностических пробоев. Указанный сигнал обрабатывается электронным блоком 2 управления, который обеспечивает в случае необходимости прекращение подачи топлива в соответствующий цилиндр.

Для автономного устройства диагностики проскоков воспламенения при наличии пробоя между электродами свечи 4 на такте сжатия датчик 6 регистрации пробоя фиксирует данный факт и электрический сигнал с него подается на блок 9 управления, который по двум последовательным сигналам с этого датчика 6 определяет скорость вращения коленчатого вала и с момента пробоя на такте сжатия через 220-340^о поворота коленчатого вала двигателя подает команду на диагностическую катушку 7. После этого датчик 6 регистрации пробоя фиксирует наличие или отсутствие пробоя в результате диагностического сигнала. Регистрационный прибор 8 по наличию или отсутствию диагностических пробоев (а также основного) формирует выходной сигнал, соответствующий наличию или отсутствию процесса воспламенения в соответствующем цилиндре.

Таким образом, предложенные способ диагностики пропусков воспламенения в цилиндрах ДВС и устройства для его реализации в сравнении с прототипом обеспечивает большую достоверность получаемого результата, простоту установки, применение на любых ДВС с искровым зажиганием и возможность использования на станциях техобслуживания.

Формула изобретения

1. Способ диагностики пропусков воспламенения в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания, состоящий в регистрации электрического сигнала в высоковольтной цепи системы зажигания при наличии пробоя между электродами свечи, отличающийся тем, что на свечу диагностируемого цилиндра в прессе выпуска рабочей смеси подают серию отдельных диагностических импульсов величиной напряжения, обеспечивающей пробу между электродами свечи в случае предшествующего воспламенения в цилиндре или отсутствие пробоя между электродами свечи в случае предшествующего невоспламенения в цилиндре, при этом регистрируют наличие или отсутствие электрического сигнала высоковольтной цепи свечи и по его отсутствию делают вывод о пропуске воспламенения в данном цилиндре.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что величина диагностического напряжения, подаваемого на электроды свечи, выбирается из условий надежного невоспламенения рабочей смеси в процессе ее выпуска.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что серию диагностических импульсов создают в середине процесса выпуска рабочей смеси из диагностируемого цилиндра.

4. Устройство для диагностики пропусков воспламенения в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания в составе двигателя, состоящее из источника питания, электронного блока управления, катушки зажигания, свечей, датчика углового положения коленчатого вала и датчиков регестрации пробоя между электродами свечи, отличающееся тем, что в него введены диагностические катушки зажигания, вход каждой из которых соединен с электронным блоком управления, а выход через соответствующий датчик регестрации пробоя - со свечой.

5. Устройство для диагностики пропусков воспламенения в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания в виде автономной диагностической системы, состоящее из регистрационного прибора, датчиков регистрации пробоя между электродами свеч, каждый из которых установлен между катушкой зажигания и соответствующей свечой, отличающееся тем, что в него введены диагностические катушки зажигания и блок управления, при этом датчики регистрации пробоя и регистрационный прибор соединены с блоков управления, который имеет электрическую связь с каждой диагностической катушкой зажигания, подключенной через соответствующий датчик регистрации пробоя к одной из свеч диагностируемых цилиндров.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4