УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЛИНЕЙНОЙ ЧАСТИ СИСТЕМЫ ЗАЖИГАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель относится к устройствам, позволяющим диагностировать систему зажигания двигателей внутреннего сгорания с воспламенением от искры. В целом система зажигания представляет собой существенно нелинейное динамическое устройство. Однако с достаточной точностью колебательные процессы, происходящие в ней, можно описывать линейными дифференциальными уравнениями.
Известные диагностические устройства [1] позволяют определить ряд диагностических параметров системы зажигания. Предлагаемое устройство позволяет определить все линейные параметры цепи низкого и высокого напряжения, а также параметры связи (рис.1):
1
2
1
1
2
L, L, R, C, С - соответственно индуктивности, сопротивления и емкости первичной и вторичной цепи;
12
21
M=M/1.04 - взаимоиндукция;
К - коэффициент взаимоиндукции;
пo
R - сопротивление потерь.
10
20
Технически результат заключается в определении амплитуд и периодов затухающих колебаний кривых напряжения на контакте прерывателя, напряжения на контакте первичной обмотки катушки зажигания (ВК) и напряжения на электродах свечи в различных режимах: 1 - система зажигания в исходном состоянии, 2 - в систему зажигания установлена дополнительная емкость С, параллельно емкости контакта прерывателя, 3 - в систему зажигания установлена дополнительная емкость С, параллельно центральному проводу и свечам зажигания.
10
20
Технически результат достигается тем, что в устройство, состоящее из контактной системы зажигания автомобильного двигателя, установлена дополнительная емкость С и дополнительная емкость С. Эти емкости включены в систему зажигания кнопочными включателями с возвратом в исходное положение при повторном нажатии. Запись напряжений осуществляется с помощью ПЭВМ через многоканальный аналого-цифровой преобразователь. Снижение напряжения до уровня, допускаемого преобразователем, обеспечивает делитель напряжения. Обеспечивает работу преобразователя и обработку полученных результатов программное обеспечение.
Сущность полезной модели представлена рисунками: на рис.1 изображена система зажигания с тестовыми емкостями, кнопочными включателями и дополнительным оборудованием, на рис.2 изображена кривая напряжения на контакте прерывателя, снимаемая в каждом из трех режимов и используемая для определения амплитуд и периодов колебаний, рис.3 представляет кривую напряжения на контакте ВК катушки зажигания и определяемый по ней временной параметр.
10
1
20
Устройство состоит из элементов системы зажигания, двух емкостей 1 и 4, двух кнопочных включателей 2 и 3, делителей напряжения 5 и 6, аналого-цифрового преобразователя 7, обеспечивающего запись двух каналов одновременно, компьютера 8 и программного обеспечения 9 и 10. В качестве дополнительной емкости С можно использовать емкость C, являющейся элементом системы зажигания и имеющей величину примерно 0,25 мкФ. В качестве дополнительной емкости С используется любая емкость величиной примерно 100 пкФ. Для повышения точности определения результата эти емкости должны быть примерно равны емкостям первичной и вторичной цепей системы зажигания. Аналого-цифровой преобразователь L-154, работающий совместно с программой PowerGraph, позволяет производить одновременно запись напряжения на контактах ВК и К катушки зажигания с шагом 20 мкс, что дает возможность достаточно точно выявить характер записываемых кривых. Для обработки результатов удобно использовать программу MathCAD, так как она дает возможность определять координаты максимумов полученных кривых.
d
1
2
z
10
d1
1
d
10
20
2
Устройство работает следующим образом. При частоте вращения коленчатого вала 1000 об/мин получаем кривую зависимости напряжения на контакте прерывателя от времени и определяем период колебаний Т на участке, соответствующем периоду горения дуги между электродами свечи зажигания, а также период колебаний Т и амплитуды напряжений U и U после прекращения горения дуги (рис.2). Параллельно на второй канал аналого-цифрового преобразователя производим запись кривой напряжения с контакта К катушки зажигания и определяем время T, соответствующее промежутку времени от точки начала падения напряжения до точки пересечения касательной с осью времени (рис.3). Нажимая на кнопку 2, подключаем емкость С и на полученной кривой напряжения на контакте прерывателя, несколько отличающейся от первой, находим периоды T и T соответственно для участков горения и отсутствия дуги (на рис.2 они соответствуют периодам Т и Т). Нажимаем на кнопку 2 и отключаем С. Нажимаем на кнопку 3 и подключаем к тестируемой системе зажигания емкость C. Вновь получаем кривую напряжения на контакте прерывателя и определяем период Т, соответствующий участку отсутствия дуги (на рис.2 он соответствует Т). Данные обрабатываются в системе программирования MathCAD. Обеспечивает работу аналого-цифрового преобразователя программа PowerGraph.
1
2
d
z
1
d1
2
Далее по полученным величинам U, U, Т, Т, T, T, T и Т определяем восемь искомых величин
Схема, представленная на рис.1, может быть описана системой дифференциальных уравнений, составленной в соответствии с законами Кирхгоффа:
где  - коэффициенты дифференциальных уравнений;
2
1
2
1
2
, L, R, R, C, C - соответственно индуктивности, сопротивления и емкости первичной и вторичной цепи;
12
21
M=M/1.04 - взаимоиндуктивности;
- сопротивление потерь в катушке зажигания, прерывателе-распределителе и свече зажигания (звездочкой обозначены параметры, зависящие от частоты);
a
U - напряжение аккумуляторной батареи,
1
2
U, U - соответственно напряжение на конденсаторе и на выходе вторичной цепи.
1
2
Система (2) может быть преобразована в два независимых дифференциальных уравнения второй степени, составленных относительно переменных U и U
где  - коэффициенты дифференциальных уравнений;
К - коэффициент трансформации.
1
Для определения коэффициентов этих уравнений можно принять, что с достаточной точностью искомая функция U(t) апроксимируется затухающей косинус-функцией (4)
где  - постоянная времени затухания;
- угловая частота колебаний.
1
2
3
Подставляя номинальные значения параметров системы зажигания и величины тестовых емкостей в коэффициенты A, А, А для трех режимов, находим уравнения (1).
Источники информации:
1. Патент №2293300. Утройство непрерывного функционального диагностирования системы зажигания / Патрин А.Н., Полещук В.А., Меркушов Ю.Н., Вереютин А.Ю. - Приоритет от 14.04.2005 г.