СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЕМКОСТНОГО АГРЕГАТА ЗАЖИГАНИЯ С ИНДУКЦИОННОЙ КАТУШКОЙ В СОСТАВЕ СИСТЕМЫ ЗАЖИГАНИЯ
METHOD OF CONTROLLING CAPACITOR IGNITION UNIT WITH INDUCTION COIL AS PART OF IGNITION SYSTEM

Изобретение относится к технике розжига горючих смесей с помощью электрической искры, в частности к емкостным агрегатам зажигания, и может быть использовано для контроля технического состояния системы зажигания, установленной на двигатель, в перерывах между запусками двигателей летательных аппаратов, а также в процессе их запуска.
Известен способ контроля искровых свечей зажигания, заключающийся в том, что свечу зажигания устанавливают в специального устройство, содержащее пьезоэлемент, кнопку для приведения в действие пьезоэлемента и устройство индикации для визуального отображения результатов проверки свечи зажигания. При помощи кнопки приводят в действие пьезоэлемент, который генерирует на проверяемую свечу зажигания импульс высокого напряжения. По наличию индикации судят о работоспособности свечи зажигания [Патент США № US 3793582, опубликовано 19.02.1974].
К недостаткам этого способа контроля искровых свечей зажигания следует отнести невозможность его применения для контроля емкостных систем зажигания. Применение данного способа контроля возможно только после съема свечей зажигания с двигателя.
Также известен способ контроля емкостной системы зажигания реактивных двигателей, заключающийся в определении наличия плазменного факела, генерируемого свечой, на нормируемом расстоянии от рабочего торца свечи, установленной в запальное устройство при работе в составе системы зажигания, при этом смачивают искровой зазор свечи нормируемым количеством жидкого топлива, измеряют ионизационный ток плазменного факела, генерируемого свечой, сравнивают параметры ионизационного тока с эталонными и по результатам сравнения делают выводы о пригодности системы зажигания [Патент РФ №2338080, опубликовано 10.11.2008].
Недостатком указанного способа контроля системы зажигания является невозможность его применения для контроля емкостных систем зажигания, установленных на двигатель, в том числе в условиях эксплуатации. Данный способ контроля позволяет контролировать в автономных условиях наличие и параметры плазменного факела, генерируемого свечой зажигания, ответственные за воспламенение компонентов топлива, сравнивать в автономных условиях воспламеняющую способность системы зажигания. Кроме того, способ контроля емкостной системы зажигания реактивных двигателей позволяет выявить лишь внезапные отказы, но при этом не выявляет моменты времени, при которых в агрегате зажигания системы зажигания начинаются процессы, приводящие к его отказу (например, уменьшение частоты следования искровых разрядов на свечах зажигания менее допустимой и др.).
min
min
Кроме того, данный способ контроля не позволяет контролировать минимально необходимую для обеспечения розжига компонентов топлива частоту следования искровых разрядов на свечах зажигания, необходимую для надежного воспламенения топливной смеси в камере сгорания во всех заданных условиях эксплуатации [М.А. Алабин, Б.М. Кац, Ю.А. Литвинов // Запуск авиационных газотурбинных двигателей // М: Машиностроение, 1968 (см. с. 62); В.А. Сосунов, Ю.А. Литвинов. Неустановившиеся режимы работы авиационных газотурбинных двигателей, М.: Машиностроение, 1975, 216 с. (см. с. 147)]. Также установка системы зажигания на двигатель исключает возможность использования описанного способа контроля системы зажигания, т.к. значительно затрудняет измерение протекающих токов в плазменном факеле, генерируемом свечой зажигания. Поэтому при неизменных параметрах разрядного контура системы зажигания, установленной на двигателе (емкости накопительного конденсатора, индуктивности и активного сопротивления), для контроля статуса системы зажигания - ее возможности обеспечения надежного воспламенения топливной смеси во всех заданных условиях эксплуатации двигателя, целесообразно контролировать превышение фактически имеющей место частоты следования искровых разрядов на свече зажигания и запасенной на накопительном конденсаторе энергии над минимально допустимыми значениями этих параметров f и Q, обеспечивающих надежное воспламенение топливной смеси [М.А. Алабин, Б.М. Кац, Ю.А. Литвинов // Запуск авиационных газотурбинных двигателей // М.: Машиностроение, 1968 (см. с. 62); В.А. Сосунов, Ю.А. Литвинов. Неустановившиеся режимы работы авиационных газотурбинных двигателей, М.: Машиностроение, 1975, 216 с. (см. с. 147); А.Н. Лефевр. Измерение минимальной энергии зажигания в струе керосиновоздушной смеси. Combustion and Flame №1, август 1976 г.; Х.В. Кесаев, Р.С. Трофимов. Надежность двигателей летательных аппаратов. - М.: Машиностроение, 1982 г.]. Это позволит исключить «пушечные» запуски двигателя (с задержкой воспламенения), приводящие к ударным нагрузкам, которые могут повредить элементы конструкции двигателя и аппаратуры его управления [Х.В. Кесаев, Р.С. Трофимов. Надежность двигателей летательных аппаратов. - М.: Машиностроение, 1982 г.].
Частично указанных недостатков лишен способ контроля работоспособности свечей зажигания в составе системы зажигания, заключающийся в том, что в процессе работы системы зажигания по команде от встроенной системы контроля осуществляют пробой свечи зажигания при пониженном выходном напряжении агрегата зажигания и по наличию пробоя судят о степени износа свечей зажигания [Патент Франция № FR 2717534, опубликовано 22.09.1995].
Указанный способ контроля позволяет проконтролировать степень износа свечей зажигания в составе системы зажигания, установленной на двигателе. Однако данный способ контроля не позволяет контролировать минимально необходимую для обеспечения розжига компонентов топлива частоту следования искровых разрядов на свечах зажигания, необходимую для надежного воспламенения топливной смеси в камере сгорания во всех заданных условиях эксплуатации [М.А. Алабин, Б.М. Кац, Ю.А. Литвинов // Запуск авиационных газотурбинных двигателей // М.: Машиностроение, 1968 (см. с. 62); В.А. Сосунов, Ю.А. Литвинов. Неустановившиеся режимы работы авиационных газотурбинных двигателей, М.: Машиностроение, 1975, 216 с. (см. с. 147)]. Кроме того, этот способ контроля системы зажигания позволяет выявить лишь внезапные отказы и не выявляет моменты времени, при которых в агрегате зажигания системы зажигания начинаются процессы, приводящие к его отказу (например, уменьшение частоты следования искровых разрядов на свечах зажигания менее допустимой и др.).
min
Известен способ контроля емкостной системы зажигания, заключающийся в том, что при работе емкостной системы зажигания измеряют время между последовательно следующими импульсами разрядного тока, обусловленными периодической коммутацией запасенной на накопительном конденсаторе энергии на свечу зажигания, по превышению этим временем заданного значения времени судят о работоспособности системы зажигания. Измерение этого промежутка времени между последовательно следующими разрядными токами накопительного конденсатора агрегата зажигания, определяющими частоту следования искровых разрядов в искровом промежутке свечи зажигания, сравнение его с заданным максимально допустимым интервалом времени позволяет оценить факт превышения фактической частоты следования искровых разрядов на свечах (частоты искрообразования) значения минимально допустимой частоты искрообразования f [Агрегат зажигания СК-44-3Б. Руководство по технической эксплуатации 8Г3.246.180РЭ].
min
Недостатком данного способа контроля системы зажигания является то, что решение о работоспособности системы зажигания принимают только по факту превышения фактической частоты следования искровых разрядов на свечах над минимально допустимой, т.е. f более f. Однако при уменьшении пробивного напряжения коммутирующих разрядников, с помощью которых осуществляется коммутация запасенной на накопительном конденсаторе энергии на свечу зажигания (на фиг. 1 представлена типовая схема разрядного контура емкостной системы зажигания) постоянной мощности преобразователя, осуществляющего преобразование напряжения питания агрегата зажигания в напряжение, используемое для заряда накопительного конденсатора, частота искрообразования на свечах зажигания увеличивается, т.к. частота искрообразования на свечах, мощность преобразователя, пробивные напряжения коммутирующего разрядника связаны следующим соотношением:
2
Р - мощность преобразователя;
н
С - емкость накопительного конденсатора системы зажигания;
пр
U - пробивное напряжение коммутирующего разрядника;
- запасенная на накопительном конденсаторе энергия Q, коммутируемая на свечу зажигания;
f - частота следования искровых разрядов на свече зажигания.
пр
min
При этом уменьшение напряжения U может привести к уменьшению запасенной энергии Q менее Q, что в свою очередь приводит к невоспламенению топливной смеси (срыву розжига камеры сгорания) и, как следствие, к незапуску двигателя. Уменьшение пробивного напряжения коммутирующего разрядника может быть вызвано различными причинами: скрытыми дефектами при изготовлении, выявленными только в процессе эксплуатации, воздействием внешних условий (например, воздействие излучения), сбоями в работе схемы управления при использовании управляемых разрядников или твердотельных высоковольтных коммутаторов [А.В. Краснов, А.Н. Мурысев. Емкостные системы зажигания нового поколения для современных и перспективных ГТД. Авиационно-космическая техника и технология: сб. научных трудов. Выпуск 19. Тепловые двигатели и энергоустановки. Харьков; гос. аэрокосмический университет «Харьковский авиационный институт», 2000 г., А.В. Краснов, И.Г. Низамов, В.Н. Гладченко, О.А. Попов, Ф.А. Гизатуллин. Емкостные системы зажигания для современных и перспективных ГТД. Тезисы докладов международной научной конференции «Двигатели XXI века», часть II, ЦИАМ, Москва, 2000 г.]. При уменьшении пробивного напряжения коммутирующего разрядника частота следования искровых разрядов на свече увеличивается, что будет идентифицироваться как работоспособное состояние системы зажигания, в то время как фактическое значение запасенной энергии не будет обеспечивать воспламенение топлива. Следовательно, при проверках систем зажигания между запусками двигателя и в процессе его запуска может быть получена ложная информация о соответствии выходных параметров системы зажигания заданным, при этом впоследствии при оценке причин невоспламенения топливной смеси не будет получена достоверная информация и о причинах срыва запуска двигателя.
min
min
Таким образом, данный способ контроля системы зажигания, не обладает достаточной достоверностью и может приводить к ложной оценке работоспособного статуса системы зажигания, принятию решения о запуске двигателя и его срыву или запуску с задержкой - «пушечному» запуску, соответственно к повреждению элементов двигателя или его системы автоматического управления. Кроме этого, данный способ контроля не позволяет выявить момент времени, при котором в агрегатах зажигания начинаются процессы, приводящие в процессе продолжения его наработки к параметрическому отказу при сохранении значения накопленной энергии Q более Q - уменьшению фактической частоты следования искровых разрядов на свечах зажигания f менее f, т.е. этот способ контроля позволяет выявить только внезапные отказы системы зажигания. Таким образом, данный способ контроля, кроме указанного выше, не позволяет обеспечить эксплуатацию агрегатов зажигания в составе системы зажигания по техническому состоянию и снижение затрат на логистику системы зажигания и двигателя в целом.
min
min
Известен способ контроля емкостной системы зажигания двигателей летательных аппаратов, заключающийся в том, что измеряют интервал времени между последовательно следующими импульсами разрядного тока накопительного конденсатора на свечу, по превышению этим временем интервала заданного значения судят о работоспособности системы зажигания. При этом, измеряют интервал времени между импульсами разрядного тока, вызванными только коммутацией запасенной на накопительном конденсаторе энергии, превышающей контрольное значение. Этот способ контроля позволяет выявить параметрические внезапные отказы агрегата зажигания такие как, уменьшение запасенной на накопительном конденсаторе энергии Q менее Q и уменьшение частоты искровых разрядов на свече зажигания f менее f [Патент РФ №2463523, опубликовано 10.10.2012].
min
min
min
min
Однако данный способ контроля емкостной системы зажигания не позволяет выявить момент начала развития отказа, при котором агрегат зажигания еще сохраняет работоспособность, т.е. Q больше Q, f больше f. Кроме того, этот способ контроля не позволяет выявить отказ типа пробой высоковольтных соединений агрегата зажигания с кабелем зажигания и кабеля зажигания со свечой зажигания, т.к. в этом случае описываемый способ контроля будет идентифицировать статус агрегата зажигания Q больше Q, f больше f, т.е. как работоспособный.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ контроля емкостной системы зажигания двигателей летательных аппаратов, принятый за прототип, заключающийся в том, что измеряют интервал времени между последовательно следующими импульсами разрядного тока накопительного конденсатора на свечу, вызванными только коммутацией запасенной на накопительном конденсаторе энергии, превышающей установленное контрольное значение энергии, измеренный интервал между указанными импульсами разрядного тока накопительного конденсатора сравнивают с заданным интервалом времени, характеризующим допустимую минимальную частоту следования искровых разрядов в искровом промежутке свечи, по их разнице судят о работоспособности системы зажигания. Дополнительно одновременно через щель, выполненную в корпусе свечи параллельно ее оси, в процессе работы системы зажигания контролируют отсутствие свечения внешней поверхности экранного коаксиального керамического изолятора свечи, что позволяет проконтролировать отсутствие пробоя в месте соединения свечи зажигания и кабеля зажигания [Патент РФ №2558751, опубликовано 10.08.2015].
min
min
Однако, способ контроля, выбранный за прототип, обладает также известными ограниченными недостатками. Этот способ контроля агрегата зажигания в составе системы зажигания позволяет выявить только внезапные отказы и не позволяет выявить момент времени, при котором в агрегате зажигания начинаются процессы, приводящие к внезапному отказу, при котором система зажигания (соответственно агрегат зажигания) еще сохраняет работоспособное состояние, а выходные параметры системы зажигания, например, такие как частота следования искровых разрядов на свече зажигания f и запасенная на накопительном конденсаторе энергия Q превышают значения f и Q. Таким образом, способ контроля, принятый за прототип, не позволяет обеспечить эксплуатацию системы зажигания по техническому состоянию.
Для преобразования постоянного напряжения питания в импульсы высокого напряжения в агрегатах зажигания могут использоваться как статические (электронные) преобразователи, так и индукционные катушки с электромагнитным прерывателем [Патент РФ №2106518, опубликовано 10.03.1998; В.А. Балагуров. Аппараты зажигания, М: Машиностроение, 1968]. Статические преобразователи, как известно, обладают значительным ресурсом, так как не содержат подвергаемых износу элементов. Индукционные катушки имеют ограничения по ресурсу из-за электроэрозионной выработки контактов электромагнитного прерывателя. В тоже время использование индукционных катушек существенно повышает теплостойкость агрегатов зажигания, так как они не предполагают применение в их составе полупроводниковых приборов, имеющих известные ограничения по рабочим температурам. В отечественной практике в качестве преобразователя для агрегатов зажигания, работающих в условиях повышенных температур, применяют индукционные катушки с электромагнитным прерывателем. Учитывая, что ресурсы элементов разрядного контура: накопительных конденсаторов, разрядников и т.д. значительно превышают ресурс контактов прерывателя электромагнитного прерывателя индукционной катушки, именно состояние контактов прерывателя индукционной катушки будет определять ресурс агрегата зажигания.
Поэтому одной из задач контроля работоспособности емкостных систем зажигания с индукционными катушками в качестве преобразователей в агрегатах зажигания является определение момента времени, при котором в контактах прерывателя индукционной катушки начинаются процессы, предшествующие залипанию контактов и соответствующему отказу преобразователя. Выявление этого момента времени позволяет своевременно заменить агрегат зажигания в эксплуатации, исключив внезапный отказ агрегата зажигания непосредственно перед или в процессе запуска двигателя.
Способ контроля емкостного агрегата зажигания, выбранный за прототип, не позволяет выявить момент наступления критичного состояния контактов прерывателя индукционной катушки, при котором в контактах прерывателя начинаются процессы дугообразования, приводящие в процессе дальнейшей наработки к залипанию контактов и отказу агрегата зажигания.
min
Первоначально при начале дугообразования на контактах частота следования искровых разрядов на свечах зажигания f не претерпевает значительных изменений и остается больше f, при этом имеется случаи однократного увеличения интервала времени между последовательно следующими искровыми разрядами (импульсами разрядного тока агрегата зажигания), а значение тока потребления агрегата зажигания не превышает предельное значение.
min
При продолжительных перебоях частота разрывов контактов прерывателя индукционной катушки, проходящих с дугообразованием, снижается. При этом частота следования искровых разрядов на свечах зажигания f уменьшается и в пределе, при залипании контактов прерывателя, становится меньше f, достигая впоследствии нулевого значения, а ток потребления агрегата зажигания превышает допустимое значение.
Момент времени, при котором начинается дугообразование на контактах прерывателя, зависит от различных факторов, таких как: суммарная наработка индукционной катушки; длительность однократных включений агрегата зажигания в процессе запусков двигателя; параметров искрогасящего конденсатора индукционной катушки; напряжения питания агрегата зажигания; температуры окружающей среды и др.
Поэтому для систем зажигания, эксплуатируемых в различных условиях (даже на одном типе двигателя) представляется проблематичным установление момента времени, при котором начинается описанные выше процессы, приводящие к отказу агрегата зажигания. В связи с этим, агрегаты зажигания заменяются на двигателе по назначенному ресурсу задолго до наступления начала искрообразования на контактах прерывателя, что обеспечивает наличие во многих случаях значительного запаса по ресурсу контактов прерывателя индукционной катушки. Это значительно повышает затраты на обеспечение жизненного цикла агрегата зажигания.
Задачей, решаемой заявленным изобретением, является повышение глубины контроля работоспособности агрегатов зажигания емкостных систем зажигания двигателей летательных аппаратов с целью обеспечения их эксплуатации по техническому состоянию и уменьшение затрат на обеспечение жизненного цикла двигателя на этапе эксплуатации.
Поставленная задача решается способом контроля емкостного агрегата зажигания с индукционной катушкой в составе системы зажигания, заключающимся в том, что измеряют интервал времени между последовательно следующими импульсами разрядного тока накопительного конденсатора на свечу зажигания, одновременно с измерением интервала времени между последовательно следующими импульсами разрядного тока накопительного конденсатора на свечу зажигания в процессе работы системы зажигания измеряют среднее значение потребляемого агрегатом зажигания тока, выявляют наличие кратковременного повышения среднего значения потребляемого тока и последующее увеличение текущего значения интервала времени между последовательно следующими импульсами разрядного тока накопительного конденсатора на свечу зажигания, при наличии кратковременного повышения среднего значения потребляемого агрегатом зажигания тока и последующего увеличения интервала времени между последовательно следующими импульсами разрядного тока накопительного конденсатора на свечу зажигания, принимают решение о замене агрегата зажигания.
Новым в заявляемом изобретении является то, что одновременно с измерением интервала времени между последовательно следующими импульсами разрядного тока накопительного конденсатора на свечу зажигания в процессе работы агрегата зажигания измеряют среднее значение потребляемого агрегатом зажигания тока, выявляют наличие кратковременного повышения среднего значения потребляемого тока и последующее увеличение текущего значения интервала времени между последовательно следующими импульсами разрядного тока накопительного конденсатора на свечу зажигания, при наличии кратковременного повышения среднего значения потребляемого агрегатом зажигания тока и последующего увеличения интервала времени между последовательно следующими импульсами разрядного тока накопительного конденсатора на свечу зажигания, принимают решение о замене агрегата зажигания.
min
min
На фиг. 2 представлена осциллограмма тока потребления агрегата зажигания при нормальном размыкании контактов прерывателя индукционной катушки. Ток при этом обрывается резко, без дугообразования. На фиг. 3 показана осциллограмма тока потребления типового агрегата зажигания (верхняя осциллограмма) и напряжения с датчика разрядного тока (нижняя осциллограмма) для случая, когда частота следования искровых разрядов на свече зажигания f (разрядов накопительного конденсатора) находится в пределе более f, но уже начинаются процессы дугообразования на контактах прерывателя индукционной катушки. Каждый импульс напряжения на нижней осциллограмме соответствует прохождению импульса разрядного тока накопительного конденсатора на свечу зажигания. Показано, что первоначально, в течение первых 25 мс, разрыв контактов происходит без дугообразования, ток при этом обрывается как и при нормальной работе контактов, и задержек следования искровых разрядов на свече зажигания не происходит. После этого, на одном из тактов работы прерывателя отрыв его контактов происходит с дугообразованием: ток потребления не обрывается, а плавно увеличивается до некоторого значения, а затем плавно снижается до нуля, и, следовательно, на время горения дуги увеличивается среднее значение тока потребления. В начале процесса дугообразования частота появления дуг при разрыве контактов мала. Поэтому увеличение среднего тока потребления не превышает максимально-допустимое значение, а кратковременное увеличение интервала времени между последовательно следующими импульсами разрядного тока накопительного конденсатора не приводят к снижению частоты искрообразования менее f, и не выявляется системой контроля и автоматического управления двигателя. С наработкой частота появления дугообразования при разрывах контактов увеличивается. На фиг. 4 представлена типовая осциллограмма тока потребления в процессе развития дугообразования на контактах: на промежутке времени 50 мс зафиксированы четыре разрыва контактов с дугообразованием, т.е. с наработкой частота появления дугообразования при разрывах контактов увеличивается. В этом случае увеличение среднего тока потребления кратковременно может превышать максимально-допустимое значение, и система автоматического управления двигателя выявляет отказ агрегата зажигания в связи с завышением тока потребления, что приводит к запрету эксплуатации двигателя и летательного аппарата и простою летательного аппарата, вызванного необходимостью обеспечения внеплановой замены агрегата зажигания на новый.
Наличие дугообразования задерживает время начала следующего такта работы индукционной катушки и тем самым задерживается своевременный заряд накопительного конденсатор агрегата зажигания до напряжения, при котором происходит пробой коммутирующего разрядника, и, соответственно, коммутация запасенной энергии, что приводит к кратковременному увеличению интервала времени между последовательно следующими импульсами разрядного тока агрегата зажигания. В начале процесса дугообразования увеличение интервала времени между последовательно следующими импульсами не является критичным для запуска и не является критерием отказа агрегата зажигания. Однако одновременное выявление кратковременного увеличения среднего тока потребления агрегата зажигания и последующего увеличения текущего значения интервала времени между последовательными импульсами разрядного тока накопительного конденсатора, вызванными коммутацией запасенной на нем энергии, позволит выявить появление начала процесса дугообразования и, следовательно, начало процесса активной эрозии материала контактов прерывателя индукционной катушки. Это позволяет принять решение о необходимости скорой замены агрегата зажигания, например, при проведении последующего технического обслуживания, до наступления его внезапного отказа по причине залипания контактов. Поэтому выявление момента начала разрывов контактов прерывателя индукционной катушки с дугообразованием (см. фиг. 3) позволит предупредить их залипание и соответственно иметь возможность заменить агрегат зажигания до наступления его отказа.
Продолжительность работы контактов прерывателя до наступления момента начала дугообразования зависит от количества включений, времени включенного состояния, температуры окружающей среды, напряжения питания. Определение назначенного ресурса до первого ремонта и межремонтного ресурса проводят с запасом с учетом возможного наихудшего сочетания негативных факторов. Соответственно в большинстве случаев, когда эксплуатация осуществляется при малом количестве включений, с малой продолжительностью работы, без значительного повышения температуры окружающей среды и при стабильном напряжении питания, съем агрегатов зажигания по назначенному ресурсу до первого ремонта и межремонтному ресурсу выполняется при наличии значительных запасов по ресурсу.
Одновременное выявление увеличения среднего тока потребления и снижения частоты искрообразования на свече зажигания позволит выявить момент начала в индукционной катушке процессов активного износа контактов прерывателя. После идентификации такого факта в удобное для эксплуатируемых двигателя и летательного аппарата время можно провести замену агрегата зажигания на новый, а снятый агрегат зажигания передать в ремонт.
Это значительно повышает фактическое время пребывание агрегата зажигания в эксплуатации за счет исключения досрочного съема агрегата зажигания до начала процесса дугообразования на контактах прерывателя индукционной катушки, что исключает внезапный отказ агрегата зажигания из-за износа контактов прерывателя, т.е. обеспечивает его эксплуатацию по техническому состоянию, уменьшая затраты на поддержание жизненного цикла двигателя на этапе эксплуатации.
Поэтому одновременное выявление наличия кратковременного повышения среднего значения потребляемого тока и последующего увеличения интервала времени между последовательно следующими импульсами разрядного тока накопительного конденсатора на свечу зажигания, позволяет принять решение о замене агрегата зажигания не по факту его отказа или выработки назначенного ресурса, а по факту наступления предельного состояния индукционной катушки. Следовательно, предлагаемый способ контроля емкостного агрегата зажигания с индукционной катушкой в составе системы зажигания обладает повышенной глубиной контроля работоспособности (статуса) емкостной системы зажигания и обеспечивает оценку технического состояния индукционной катушки агрегата зажигания.
Совокупность преимуществ заявляемого изобретения над известными аналогами позволяет обеспечить эксплуатацию систем зажигания по техническому состоянию, выявить критичность статуса агрегата зажигания до наступления его предельного или отказного состояния.
Способ осуществляют следующим образом. Измеряют интервал времени между последовательно следующими импульсами разрядного тока накопительного конденсатора на свечу зажигания. Одновременно с измерением интервала времени между последовательно следующими импульсами разрядного тока накопительного конденсатора на свечу зажигания в процессе работы системы зажигания измеряют среднее значение потребляемого агрегатом зажигания тока и выявляют наличие кратковременного повышения среднего значения потребляемого тока и последующее увеличение текущего значения интервала времени между последовательно следующими импульсами разрядного тока накопительного конденсатора на свечу зажигания. При наличии кратковременного повышения среднего значения потребляемого агрегатом зажигания тока и последующего увеличения интервала времени между последовательно следующими импульсами разрядного тока накопительного конденсатора на свечу зажигания, принимают решение о замене агрегата зажигания.
Система зажигания работает следующим образом (см. фиг. 1). Напряжение питания через преобразователь с электромагнитным прерывателем 1, состоящий из электромагнитного прерывателя SA1, повышающего трансформатора Т1 и искрогасящего конденсатора С1, и выпрямитель 2 заряжает накопительный конденсатор 3, который при достижении на нем напряжения, равного напряжению пробоя разрядника 4, разряжается на свечу зажигания 5. При пробое разрядника происходит коммутация фактически запасенной на накопительном конденсаторе энергии на свечу зажигания. С наработкой контакты электромагнитного прерывателя SA1 размыкаются с дугообразованием, и, соответственно, импульсы высокого напряжения не заряжают накопительный конденсатор 3, что, как указано выше, приводит к увеличению интервала времени между импульсами разрядного тока накопительного конденсатора на свечу зажигания 5.
Пример устройства, реализующего способ контроля емкостного агрегата зажигания с индукционной катушкой при автономных испытаниях, приведен на фиг. 5. Изображенная на фиг. 5 система зажигания содержит преобразователь с электромагнитным прерывателем 1, состоящий из электромагнитного прерывателя SA1, повышающего трансформатора Т1 и искрогасящего конденсатора С1, выпрямитель 2, накопительный конденсатор 3, разрядник 4, свечу зажигания 5.
Устройство контроля содержит датчик разрядного тока 6, датчик потребляемого тока 7, устройство обработки 8.
Контроль потребляемого тока осуществляют при помощи датчика потребляемого тока 7, который подает на устройство обработки 8 сигнал, пропорциональный потребляемому току. В качестве датчика потребляемого тока может быть применено образцовое сопротивление, падение напряжения на котором пропорционально проходящему току.
Контроль прохождения разрядных импульсов осуществляется при помощи датчика разрядного тока 6, который генерирует на устройство обработки 8 импульсы напряжения при прохождении каждого импульса разрядного тока накопительного конденсатора на свечу зажигания. В качестве датчика разрядного тока 6 может быть применен трансформатор тока.
Обработка сигналов осуществляется при помощи устройства обработки 8. Обработку сигналов могут осуществлять, например, при помощи двухканального осциллографа, который позволит контролировать одновременное наличие дугообразования на контактах электромагнитного прерывателя преобразователя напряжения и последующее увеличение интервала времени между последовательно следующими импульсами разрядного тока накопительного конденсатора на свечу зажигания.
При отсутствии осциллографа для обработки сигналов могут быть применены амперметр для контроля наличия кратковременного увеличения среднего значения потребляемого тока и частотомер для контроля последующего увеличения интервала времени между последовательно следующими импульсами разрядного тока накопительного конденсатора на свечу зажигания.
Защита устройства контроля от ложного срабатывания при резком скачке напряжения питания обеспечивается принципом работы индукционной катушки: при росте напряжения питания увеличивается и средний ток потребления. Однако при этом увеличивается и вторичная мощность. Следовательно, в соответствии с приведенной выше формулой при сохранении неизменной запасенной энергии (от напряжения питания не зависит) частота искрообразования увеличится. Это не является критерием срабатывания устройства контроля и ложного срабатывания не произойдет.
Заявленный способ контроля может быть реализован и при помощи других функциональных узлов, широко описанных в [В.Г. Гусев, Ю.М. Гусев. Электроника и микропроцессорная техника, М.: Высшая школа, 2005].
Эффективность использования заявляемого способа контроля технического состояния емкостного агрегата зажигания в составе системы зажигания подтверждена результатами разработки емкостных агрегатов зажигания с индукционными катушками.
Таким образом, предлагаемый способ контроля емкостного агрегата зажигания с индукционной катушкой в составе системы зажигания обладает повышенной глубиной контроля работоспособности (статуса) емкостной системы зажигания и обеспечивает оценку технического состояния индукционной катушки агрегата зажигания, что способствует уменьшению затрат на обеспечение жизненного цикла двигателя на этапе эксплуатации.