Способ бортовой диагностики катушек зажигания в условиях сложной электромагнитной обстановки

Изобретение относится к области транспорта и может быть использовано для бортовой диагностики катушек зажигания двигателей внутреннего сгорания (ДВС) с принудительным воспламенением от искрового разряда, формируемого микропроцессорной системой зажигания в условиях сложной электромагнитной обстановки. Технический результат - повышение достоверности определения работоспособности катушек зажигания в условиях сложной электромагнитной обстановки, обеспечение своевременного принятия мер по обеспечению экологических требований, предъявляемых к транспортному средству (ТС), например прекращение топливоподачи в соответствующий цилиндр ДВС ТС и отключение тока накопления в неисправной катушке зажигания в случае определения нарушения их работоспособности. В способе диагностики катушек зажигания N-цилиндрового ДВС их работоспособность определяют по результату сравнения измеренной величины амплитуды тока, протекающего в ее первичной обмотке, с данными превентивно заданных пороговых значений и статистическими данными измерений в течение нескольких циклов работы ДВС величины амплитуд токов, протекающих в первичных обмотках других катушек ДВС. 6 ил.

 

Изобретение относится к транспортным средствам (ТС) с двигателями внутреннего сгорания (ДВС) с принудительным воспламенением от искрового разряда, формируемого системой зажигания, и может использоваться для бортовой диагностики катушек зажигания при эксплуатации ТС в условиях сложной электромагнитной обстановки.

Из патента на изобретение RU 2094765, МПК G01M 15/00, F02P 11/06, опубл. 27.10.1997 известны система зажигания и диагностики, в состав которой входят датчик углового положения коленчатого вала, а также, по одному изделию на цилиндр ДВС катушка зажигания, свеча зажигания и датчики регистрации пробоя между электродами свечи, а также реализованный в упомянутой системе способ диагностики пропусков воспламенения в цилиндрах ДВС, заключающийся в формировании штатной катушкой зажигания на соответствующей ей свече основного искрового разряда, обеспечивающего поджигание рабочей смеси на такте сжатия, в последующем формировании штатной катушкой зажигания на соответствующей ей свече на такте расширения диагностических импульсов с величиной напряжения, обеспечивающей пробой между электродами свечи в случае предшествующего невоспламенения или не вызывающей пробоя между электродами свечи в случае предшествующего воспламенения в цилиндре и в регистрации электрического сигнала с соответствующего катушке и свече датчика регистрации пробоя между электродами свечи. В данном способе датчик углового положения коленчатого вала, кроме выполнения им штатных функций, инициирует генерирование катушкой зажигания диагностических импульсов высокого напряжения. По факту отсутствия серии диагностических импульсов с датчика регистрации пробоя диагностируют наличие воспламенения в цилиндрах ДВС.

Недостатками данного способа являются необходимость использования датчиков регистрации пробоя между электродами свечей, необходимость экранирования электрических цепей упомянутых датчиков для защиты от электромагнитного поля помех, а главное невозможность диагностирования работоспособности конкретного элемента цепи системы зажигания.

Из заявки на изобретение RU 2008127380/06, МПК F02P 17/12, опубл. 20.01.2010. известен способ диагностики работоспособности катушки зажигания, входящей в состав системы зажигания ДВС, которая, кроме катушки, включает в себя, свечу зажигания и по меньшей мере один электрический провод, соединяющий упомянутые катушку и свечу, заключающийся во временной установке в электрическую цепь между упомянутыми проводом и свечой управляемого по напряжению выключателя (разрядника), в последующем получении от катушки диагностического напряжения, превышающего пороговое значение, необходимое для образования искры на упомянутом выключателе, а также в проверке факта образования искры в ответ на подачу указанного напряжения. При наличии факта образования искры диагностируют работоспособность катушки зажигания.

Недостатком данного способа является невозможность его применения в процессе реальной эксплуатации ТС.

За прототип предлагаемого изобретения принят известный из книги А.Г. Сергеева, В.Е. Ютта. «Диагностирование электрооборудования автомобилей». М.: Транспорт, 1987, с. 38, способ контроля работоспособности катушки зажигания, заключающийся в измерении электрического тока в высоковольтном контуре системы зажигания и в сравнении полученного результата с превентивно заданными пороговыми значениями.

Недостатком данного решения является невозможность достоверно определить работоспособность катушек зажигания в условиях воздействия электромагнитных помех.

Задачей заявляемого решения является создание способа бортовой диагностики катушек зажигания ДВС ТС, позволяющего с высокой степенью вероятности контролировать работоспособность первичных обмоток катушек зажигания в условиях воздействия электромагнитных помех, обеспечивающего, в случае нарушения работоспособности первичных обмоток катушек, принятие мер по прекращению топливоподачи в соответствующий цилиндр ДВС ТС и отключению канала управления тока накопления в неработоспособной катушке зажигания.

Указанная задача решается в способе бортовой диагностики катушки зажигания ДВС ТС, заключающемся в измерении величины амплитуды тока, протекающего в ее обмотке и сравнении полученного результата с превентивно заданными пороговыми значениями.

Указанная задача решается тем, что для определения работоспособности катушки зажигания N - цилиндрового ДВС, содержащего по меньшей мере две катушки зажигания, осуществляют измерение величины амплитуды тока, протекающего в ее первичной обмотке, и сравнение полученных данных с превентивно заданными пороговыми значениями, в случае первой регистрации отклонения амплитуды тока первичной обмотки катушки зажигания от превентивно заданных пороговых значений осуществляют измерение величины амплитуды тока, протекающего в ее первичной обмотке и сравнение полученных результатов с превентивно заданными пороговыми значениями, а также со статистическими данными измерений значений амплитуд тока, измеренных в первичных обмотках других катушек ДВС в течение нескольких циклов работы ДВС. Событие, соответствующее короткому замыканию электрической цепи первичной обмотки катушки, фиксируют в случае, если

где Imax - максимальная (максимально предельно-допустимая - превентивно заданная) величина амплитуды тока накопления в первичной обмотке катушки зажигания при отсутствии короткого замыкания в ее обмотке;

j=1, 2, 3… М - количество циклов работы ДВС (один полный цикл соответствует двум оборотам коленчатого вала ДВС);

i=1, 2, 3… N - порядковый номер катушки зажигания, отсчитываемый с момента регистрации первого нарушения за период М циклов работы ДВС;

τij - длительность времени накопления энергии в iой катушке зажигания в jм цикле работы ДВС;

IКЗij) - зарегистрированная величина амплитуды тока первичной обмотки за период времени накопления энергии в iой катушке зажигания в jм цикле работы ДВС.

Событие, соответствующее обрыву или повышенному сопротивлению электрической цепи первичной обмотки, фиксируют в случае, если

где Imin - минимальная (минимально предельно-допустимая - превентивно заданная) величина амплитуды тока накопления в первичной обмотке катушки зажигания, необходимая для формирования разрядных процессов в цилиндрах ДВС.

Отсчет количества М циклов работы ДВС производят с момента регистрации первого отклонения величины амплитуды тока первичной обмотки катушки зажигания от превентивно заданных значений (Imin, Imax).

Значение М выбирается из условия, что вероятность нарушения работоспособности как минимум двух катушек зажигания за интервал времени, соответствующий М циклов работы ДВС не превысит 0,001.

Изобретение поясняется следующими чертежами, иллюстрирующими принцип бортовой диагностики первичных обмоток катушек зажигания.

На фиг. 1 схематично показан алгоритм выявления истинного (фактически состоявшегося) короткого замыкания первичной обмотки катушки зажигания при отсутствии электромагнитной помехи, где 1 - импульс тока накопления первичной обмотки катушки зажигания, регистрируемый при фактически состоявшемся коротком замыкании; 2 - импульсы токов накопления, регистрируемые в первичных обмотках нормально работоспособных (при отсутствии короткого замыкания в обмотках) катушках зажигания ДВС; 3 - максимальный предельно-допустимый (превентивно заданный) ток накопления в первичной обмотке катушки зажигания при отсутствии короткого замыкания в ее первичной обмотке; 4 - импульс тока накопления диагностируемой катушке зажигания в М+1 цикле, определяющий состояние короткого замыкания первичной обмотки.

На фиг. 2 схематично показан алгоритм выявления ложного короткого замыкания первичной обмотки катушки зажигания при наличии кратковременной электромагнитной помехи, где 5 - кратковременная электромагнитная помеха; 6 - импульс тока накопления первичной обмотки катушки зажигания, регистрируемый вследствие наведения электромагнитной помехи; 7 - импульс тока накопления диагностируемой катушки зажигания в М+1 цикле, определяющий состояние отсутствия короткого замыкания первичной обмотки.

На фиг. 3 схематично показан алгоритм выявления ложного короткого замыкания первичной обмотки катушки зажигания при наличии длительной электромагнитной помехи, где 8 - длительная электромагнитная помеха.

На фиг. 4 схематично показан алгоритм выявления обрыва или повышенного сопротивления электрической цепи первичной обмотки катушки зажигания при отсутствии электромагнитной помехи, где 9 - импульс тока накопления, первичной обмотки катушки зажигания регистрируемый при обрыве или повышенном сопротивлении электрической цепи первичной обмотки катушки зажигания; 10 - минимальный предельно-допустимый (превентивно заданный) ток накопления в первичной обмотке катушки зажигания при отсутствии обрыва или повышенного сопротивления электрической цепи первичной обмотки катушки зажигания.

На фиг. 5 схематично показан алгоритм выявления ложного обрыва или повышенного сопротивления электрической цепи первичной обмотки при наличии кратковременной электромагнитной помехи: 11 - импульс тока накопления первичной обмотки катушки зажигания, регистрируемый вследствие наведения помехи; 12 - импульс тока накопления диагностируемой катушки зажигания, определяющий состояние отсутствия обрыва или повышенного сопротивления электрической цепи первичной обмотки.

На фиг. 6 схематично показан алгоритм выявления ложного обрыва или повышенного сопротивления электрической цепи первичной обмотки катушки зажигания при наличии длительной электромагнитной помехи.

Заявляемое техническое решение основано на том, что в течение периода времени, равному нескольким циклам работы ДВС, вероятность нарушения работоспособности нескольких катушек зажигания мала. Нарушением работоспособности первичной обмотки катушки зажигания считается выход за пределы максимального или минимального (предельно-допустимого) уровня амплитуды тока. При нормальной работоспособности катушки зажигания в условиях воздействия электромагнитных помех, сигнал, измеряемый в электрической цепи первичной обмотки катушки зажигания (по каналу тока накопления), может исказиться таким образом, что его значение будет соответствовать состоянию короткого замыкания, обрыва или повышенному сопротивлению первичной обмотки. В случае диагностирования неисправности первичной обмотки какой-либо катушки зажигания, анализируются последующие периоды времени накопления тока во всех катушках в нескольких М циклах работы ДВС. По результатам статистического анализа выдается результат диагностики. Если за период времени, соответствующий М циклам работы ДВС, в других катушках зажигания зафиксировано хотя бы одно нарушение работоспособности, то считается, что все катушки зажигания нормально работоспособны, а зафиксированная неисправность является ложной и обусловлена воздействием электромагнитных помех на измерительный канал тока. Если за период времени, соответствующий М циклам работы ДВС, в других катушках зажигания не зафиксировано ни одного нарушения работоспособности, а зафиксированная неисправность в этой же катушке повторяется, то она является истинной и обусловлена нарушением работоспособности катушки зажигания. Регистрация указанного обеспечивает (делает возможным) перевод системы управления ДВС на превентивно заложенный аварийный алгоритм работы, заключающийся, например, в отключении топливоподачи в соответствующий цилиндр ДВС и тока накопления в неисправной катушке зажигания.

Изобретение реализуется следующей последовательностью действий.

1. В каждом промежутке времени накопления энергии в каждой первичной обмотке катушек зажигания происходит измерение значения амплитуды тока накопления.

2. Результат измерения сравнивается с превентивно заданными пороговыми значениями.

3. Если результат измерения амплитуды тока накопления не ниже минимального (минимально предельно-допустимого) и не выше максимального (максимально предельно-допустимого), то первичная обмотка катушки зажигания считается нормально работоспособной.

4. Если процесс измерения и сравнения тока показал событие, соответствующее короткому замыканию электрической цепи первичной обмотки какой-либо катушки, то запускается счетчик количества циклов работы ДВС М и производится набор статистических данных значений амплитуд тока накопления первичных обмоток других катушек ДВС. Интервалу времени накопления энергии в катушке зажигания, в которой было зафиксировано указанное событие, присваивается порядковый номер τ11.

После появления события, соответствующего короткому замыканию, в данной катушке для исключения перегрева и выхода из строя управляющих силовых ключей отключают ток накопления.

При возникновении хотя бы в одной другой катушке аналогичного события на любом цикле работы ДВС j, вложенном в М, считают, что указанное событие является ложным, возникшим из-за наведения на измерительный канал электромагнитных помех и катушка зажигания считается работоспособной и после окончания цикла j, счетчик количества циклов обнуляют, и на катушку зажигания, в которой было зафиксировано событие, соответствующее короткому замыканию, подают ток накопления.

Если в интервале времени, соответствующем М циклам, в других катушках зажигания не возникло события, соответствующего короткому замыканию, то на М+1 цикле на первичную обмотку диагностируемой катушки подается ток накопления. При повторной регистрации события короткого замыкания считается, что катушка зажигания считается неработоспособной, и система управления ДВС переводится на превентивно заложенный аварийный алгоритм работы, заключающийся, например, в отключении топливоподачи в соответствующий цилиндр ДВС и тока накопления в неисправной катушке зажигания. Если на М+1 цикле в диагностируемой катушке не возникло события, соответствующего короткому замыканию, то считается, что указанное событие является ложным, возникшим из-за наведения на измерительный канал кратковременной электромагнитной помехи, и катушка зажигания считается работоспособной.

5. Если процесс измерения и сравнения тока показал событие, соответствующее обрыву или повышенному сопротивлению электрической цепи первичной обмотки какой-либо катушки, то запускается счетчик количества циклов работы ДВС М и производится набор статистических данных уровня тока по другим катушкам. Интервалу времени накопления энергии в катушке зажигания, в которой было зафиксировано указанное событие, присваивается порядковый номер τ11.

При возникновении хотя бы в одной другой катушке аналогичного события на любом цикле работы ДВС j, вложенном в М, считается, что указанное событие является ложным, возникшим из-за наведения на измерительный канал электромагнитных помех, и катушка зажигания считается работоспособной и после окончания цикла j, счетчик количества циклов обнуляется.

Если в интервале времени, соответствующем М циклам в других катушках зажигания не возникло события, соответствующего обрыву или повышенному сопротивлению электрической цепи, а в диагностируемой катушке в последующих циклах регистрируется по меньшей мере минимальный (минимально предельно-допустимый) ток накопления, то событие считается ложным, возникшим из-за наведения на измерительный канал кратковременной электромагнитной помехи. При этом катушка зажигания считается работоспособной.

Если в интервале М в других катушках зажигания не возникло события, соответствующего обрыву или повышенному сопротивлению электрической цепи, а в диагностируемой катушке зажигания в каждом цикле М повторяется указанное событие, то считают, что катушка зажигания неработоспособна, и система управления ДВС переводится на превентивно заложенный аварийный алгоритм работы, заключающийся, например, в отключении топливоподачи в соответствующий цилиндр ДВС.

Статистический анализ измерений уровня тока накопления в первичных обмотках катушек зажигания в течение интервала времени, соответствующему заданному количеству циклов работы ДВС, приводит к повышению помехоустойчивости системы бортовой диагностики и более достоверному контролю работоспособности катушки зажигания.

Способ бортовой диагностики работоспособности катушки зажигания двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, заключающийся в контроле тока, протекающего в ее электрических цепях и сравнении измеренной величины с превентивно заданными параметрами, отличающийся тем, что для определения работоспособности катушки зажигания N - цилиндрового ДВС, содержащего по меньшей мере две катушки зажигания, осуществляют измерение величины амплитуды тока, протекающего в ее первичной обмотке, и сравнение полученных данных с превентивно заданными пороговыми значениями, в случае первой регистрации отклонения амплитуды тока первичной обмотки катушки зажигания от превентивно заданных пороговых значений осуществляют измерение величины амплитуды тока, протекающего в ее первичной обмотке и сравнение полученных результатов с превентивно заданными пороговыми значениями, а также со статистическими данными измерений значений амплитуд тока, измеренных в первичных обмотках других катушек ДВС в течение нескольких циклов работы ДВС; cобытие, соответствующее короткому замыканию электрической цепи первичной обмотки катушки, фиксируют в случае, если

где Imax - максимальная (максимально предельно-допустимая - превентивно заданная) величина амплитуды тока накопления в первичной обмотке катушки зажигания при отсутствии короткого замыкания в ее обмотке,
j=1, 2, 3… М - количество циклов работы ДВС (один полный цикл соответствует двум оборотам коленчатого вала ДВС),
i - 1, 2, 3… N - порядковый номер катушки зажигания, отсчитываемый с момента регистрации первого нарушения за период М циклов работы ДВС,
τij - длительность времени накопления энергии в iой катушке зажигания в jм цикле работы ДВС,
Iкзij) - зарегистрированная величина амплитуды тока первичной обмотки, за период времени накопления энергии в iой катушке зажигания в jм цикле работы ДВС;
событие, соответствующее обрыву или повышенному сопротивлению электрической цепи первичной обмотки, фиксируют в случае, если

где Imin - минимальная (минимально предельно-допустимая - превентивно заданная) величина амплитуды тока накопления в первичной обмотке катушки зажигания, необходимая для формирования разрядных процессов в цилиндрах ДВС, отсчет количества М циклов работы ДВС производят с момента регистрации первого отклонения величины амплитуды тока первичной обмотки катушки зажигания от превентивно заданных значений (Imin, Imax), значение М выбирается из условия, что вероятность нарушения работоспособности как минимум двух катушек зажигания за интервал времени, соответствующий М циклов работы ДВС, не превысит 0,001.



 

Похожие патенты:
Способ диагностирования образования и развития трещины в диске работающего авиационного газотурбинного двигателя, который реализуется регистрацией сигнала с датчика линейного перемещения, установленного на корпусе двигателя и фиксирующего кратковременное колебание корпуса из-за импульсного высвобождения энергии при образовании и ступенчатом развитии трещины при выходе двигателя на максимальные обороты в рабочем цикле.

Изобретение относится к испытательной технике и испытаниям на усталостную прочность при кручении. Стенд содержит сервогидравлическое нагружающее устройство (СНУ), элемент коленчатого вала (1), один конец которого жестко крепится через фланец отбора мощности к вертикальной неподвижной стойке (7).

Изобретение относится к оценке работоспособности технологического оборудования при эксплуатации в условиях, вызывающих снижение пластичности и растрескивание металла конструктивных элементов, и может быть использовано при его диагностировании для обоснования возможности, сроков, условий дальнейшей эксплуатации и предупреждения хрупких разрушений.

Изобретения относятся к области машиностроения, а именно к испытаниям корпусов роторов лопаточных машин на непробиваемость. Способ заключается в том, что на одной из лопаток, установленных в роторе, расположенном внутри неподвижного корпуса, осуществляется ослабление ее поперечного сечения, при достижении ротором заданной частоты вращения и прогреве корпуса и деталей ротора до необходимой температуры проводят обрыв этой лопатки с последующим взаимодействием оборвавшейся части с корпусом.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Предложен способ диагностики топливной форсунки, в котором для уравновешивания крутящих моментов, производимых цилиндром двигателя, производят регулирование количества впрыскиваемого топлива или начало/конец синхронизации впрыска топлива в указанный цилиндр.

Описан способ проверки правильности определения вращающего момента двигателя, включающий: определение вращающего момента двигателя по количеству топлива, впрыскиваемого в двигатель, причем вращающий момент двигателя получают из таблицы впрыскивания топлива; вычисление первой величины веса транспортного средства по его ускорению и полученному вращающему моменту двигателя; определение вращающего момента вспомогательного тормозного устройства с использованием таблицы вспомогательного тормозного устройства; вычисление второй величины веса транспортного средства по полученному тормозному моменту вспомогательного тормозного устройства и сравнение первой и второй величин веса транспортного средства.

Изобретение направлено на получение данных или осуществление получения данных или распределения среды многоточечно, точно и быстро с хорошим пространственным разрешением и минимальными габаритными размерами.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно, к устройствам для измерения аэродинамических сил и моментов, действующих на модели изделий авиационной и ракетной техники при проведении испытаний в аэродинамических трубах.

Изобретение относится к способу обнаружения попадания воды или града в газотурбинный двигатель, причем упомянутый двигатель имеет, по меньшей мере, компрессор, камеру сгорания и турбину.

Изобретение относится к области электроракетных двигателей и стендов для их испытаний. В способе испытания электроракетных двигателей в вакуумной камере, основанном на том, что истекающее рабочее тело затормаживают на защитной мишени, согласно изобретению, энергию истекающего рабочего тела в виде ионизирующего излучения высокотемпературной плазмы преобразуют в электрическую энергию, которую выводят за пределы вакуумной камеры для полезного использования.

Изобретение относится к технике розжига горючих смесей с помощью электрической искры, в частности к емкостным агрегатам зажигания, и может быть использовано в процессе проектирования систем зажигания (ее составных частей: агрегатов, проводов, свечей зажигания), их испытаний в процессе серийного производства для подтверждения качества изготовления составных частей систем зажигания при проведении их выборочного контроля.

Изобретение относится к области транспорта и может быть использовано в устройствах управления двигателем внутреннего сгорания. Технический результат - обеспечение баланса между предотвращением чрезмерного повышения температуры поршня и предотвращением ухудшения различных эксплуатационных характеристик двигателя внутреннего сгорания в результате выполнения управления, применяемого для подавления аномального сгорания даже тогда, когда аномальное сгорание происходит последовательно или практически последовательно в течение множества циклов.

Изобретение направлено на дальнейшее расширение арсенала технических средств этого назначения. Технический результат заключается в более эффективной эксплуатации ДВС для успешного решения насущных и прогнозируемых задач по их модернизации, связанной с повышением экологической безопасности, термического КПД и удельной габаритной мощности.

Изобретение относится к области транспорта и может быть использовано для контроля блока управления двигателем внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к технике розжига горючих смесей с помощью электрической искры, в частности к емкостным агрегатам зажигания, и может быть использовано для контроля системы зажигания, установленной на двигатель, в т.ч.

Изобретение относится к тепловым двигателям с искровым зажиганием горючей смеси, в частности к способам искрового зажигания горючей смеси в двигателях внутреннего сгорания (ДВС).

Изобретение относится к устройству распознавания перебоев зажигания двигателя для двигателя внутреннего сгорания (ДВС), транспортному средству, оборудованному таким устройством, и способу распознавания перебоев зажигания двигателя.

Изобретение относится к технической диагностике и может быть использовано для диагностирования автомобильного электрооборудования в условиях массового промышленного производства и на станциях технического обслуживания автомобилей.

Изобретение относится к диагностированию технического состояния автомобильной техники и может быть использовано при техническом обслуживании и ремонте автомобильной техники.

Изобретение относится к технике поджига горючих смесей с помощью электрической искры, в частности, к системам зажигания, и может быть использовано для контроля систем зажигания и оценки их работоспособности, сравнительной оценки воспламеняющей способности систем зажигания совместно с запальными устройствами, в которые установлены свечи зажигания. Технический результат - возможность проверки общей работоспособности систем зажигания, как с подачей топлива, так и без нее, сравнение систем зажигания, прогнозирование наиболее характерных отказов на стадиях разработки, доводки и эксплуатации, регистрация объема выделяющейся плазмы, определение видимой световой энергии, выделяющейся от источника, оценка дальнобойности свечи зажигания (длины выброса пламени), осуществление допускового контроля систем зажигания. Сущность изобретения: измеряют оптическое отображение плазменного факела с торца свечи, фиксируемого фотоэлектрическим датчиком, установленным на заданном расстоянии от рабочего торца свечи, показания тока, напряжения, фототока регистрируют цифровым запоминающим осциллографом с датчиков тока, напряжения и фотодатчика, сравнивают значения протекающего фототока с заданными значениями и по результатам сравнения делают вывод о пригодности системы зажигания. 4ил.
Наверх