РОЗДІЛ 2
РОЗРОБКА МАТЕМАТИЧНОЇ МОДЕЛІ ВИЗНАЧЕННЯ ДІАГНОСТИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ СИСТЕМИ ЗАПАЛЮВАННЯ
При діагностуванні системи запалювання не завжди можливе пряме вимірювання діагностичних параметрів, а в багатьох випадках таке вимірювання займає великі затрати часу і складає труднощі при визначенні декількох параметрів одночасно. У багатьох випадках визначення діагностичних параметрів не дає прямої відповіді про причини несправностей, оскільки на зміну цих параметрів (наприклад на зміну пробивної напруги, зміну тривалості горіння іскри і т.д.) впливає багато факторів.
У даному розділі, на основі методів цифрової обробки сигналів, розроблена математична модель, параметри якої характеризують процес іскроутворення в циліндрах двигуна залежно від технічного стану системи запалювання. Порівняльний аналіз параметрів математичної моделі дозволяє автоматизувати процес визначення несправностей системи запалювання і зменшити трудомісткість діагностичних робіт.
2.1. Вибір і обґрунтування діагностичних параметрів системи запалювання та аналіз факторів, що на них впливають
Система запалювання, як і будь-яка інша система автомобіля, може бути охарактеризована рядом діагностичних і структурних параметрів [53, 97]. Поява несправностей системи запалювання супроводжується зміною цих параметрів. Визначення діагностичних параметрів ставить своєю метою перевірку технічного стану системи і є невід'ємною процедурою у процесі виконання діагностування чи обслуговування двигуна. В табл. 2.1 наведений типовий перелік діагностичних і структурних параметрів, що характеризують систему запалювання [2, 38, 84, 98]. Як видно з таблиці кількість параметрів, які необхідно визначити для перевірки технічного стану системи досить велика. Почергове визначення діагностичних параметрів призведе до необґрунтованого збільшення числа елементарних операцій, що є причиною збільшення трудомісткості та часу діагностування.
Отже, постає завдання скорочення кількості діагностичних параметрів і вибору тих, які мають найбільшу діагностичну цінність. Оцінити діагностичну цінність параметра можна за такими критеріями:
- максимальна інформативність і достовірність;
- простота реалізації;
- зручність для автослюсаря і мала трудомісткість.
Таблиця 2.1
Діагностичні та структурні параметри систем запалювання
Діагностичний
параметрЩо характеризує12По первинному колу:1. Початковий кут випередження запалюванняПравильність встановлення початкового кута випередження запалювання2. Зміна кута випередження запалювання в залежності від частоти обертів колінчатого валуРоботу відцентрового регулятора кута випередження запалювання3. Зміна кута випередження запалювання в залежності від навантажень двигунаРоботу вакуумного регулятора кута випередження запалювання4. Швидкість наростання і зникнення струму в первинному колі системи запалюванняТехнічний стан елементів кола низької напруги та транзисторного комутатора 5. Падіння напруги на контактах переривникаТехнічний стан контактів переривника6. Кут замкнутого стану контактівЗазор між контактами переривникаПродовження табл. 2.1
127. Опір окремих ділянокТехнічний стан проводів, з'єднань, обмоток8. Напруга живлення датчика ХолаКоло живлення датчика Хола9. Зміна керуючого імпульсу датчика ХолаТехнічний стан датчика Хола10. Відключення струму комутаторомСправність комутатора по відключенню струму11. Характер зміни напруги у первинному коліТехнічний стан елементів низької та високої напругиПо вторинному колу:12. Характер зміни напруги у вторинному коліТехнічний стан елементів низької та високої напруги13. Величина пробивної напругиТехнічний стан елементів низької та високої напруги 14. Тривалість горіння іскриТехнічний стан елементів низької та високої напруги15. Напруга горіння іскриТехнічний стан елементів низької та високої напруги16. Зазор між електродами свічок запалюванняТехнічний стан свічок запалювання 17. Енергія і тривалість горіння іскриТехнічний стан елементів низької та високої напруги
З перелічених параметрів (табл.2.1) найбільшу діагностичну цінність складають ті, які в комплексі характеризують робочі процеси в системі запалювання та технічний стан її елементів, тобто мають найбільшу інформативність. З наведеного переліку параметрів доцільно вибрати характер зміни напруги в первинному або вторинному колах системи запалювання. При врахуванні критеріїв простоти та зручності реалізації кращим буде визначення напруги первинного кола, оскільки ця процедура не потребує використання спеціальних сенсорів, а може бути реалізована з використанням простого сенсора типу "крокодил".
Отже, діагностичним параметром, який буде в комплексі характеризувати технічний стан елементів системи запалювання, приймемо сигнал зміни напруги в первинному колі.
Розглянемо робочий процес, що проходить в системі запалювання при іскроутворенні [20, 63, 113]. Робочий процес іскроутворення в циліндрах двигуна можна умовно поділити на три етапи (рис. 2.1).
Перший етап. Замикання первинного кола системи запалювання. На цьому етапі через первинну обмотку котушки запалювання починає проходити і наростає первинний струм. При цьому в магнітному полі котушки накопичується електромагнітна енергія.
Другий етап. Розмикання первинного кола системи запалювання. На цьому етапі первинний струм зникає внаслідок від'єднання первинної обмотки котушки запалювання від джерела струму. Накопичена електромагнітна енергія перетворюється в електростатичну. Виникає електрорушійна сила високої напруги у вторинній обмотці котушки запалювання.
Третій етап. Електрорушійна сила у вторинній обмотці зростає до значення пробивної напруги і проходить пробій іскрового проміжку свічки запалювання з послідуючим розрядним процесом.
Рис. 2.1. Етапи робочого процесу системи запалювання
Третій етап процесу іскроутворення має дві складові: ємнісну та індуктивну фази. Єм