CN101476530A - 一种大电流点火系统电喷发动机失火故障发生方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种大电流点火系统电喷发动机失火故障发生方法及装置，其特点是：在电喷发动机点火线圈与ECU之间引出点火信号，将引出的点火信号，接入失火故障发生装置，失火故障发生装置对点火信号进行滤波、整形及光电隔离处理之后得到标准的方波脉冲信号，失火故障模拟装置利用经过处理的点火脉冲信号第一次跳变来计数和失火控制，根据预先设定的失火模式、失火方式、失火率和失火缸来对点火信号进行控制，发出失火控制信号，驱动失火驱动，屏蔽初级点火线圈的点火信号，使初级点火线圈无法充电，进而使次级点火线圈无法产生高压而导致火花塞不能正常点火，从而使发动机产生失火故障，便于OBD系统的开发、验证和研究。

Description

一种大电流点火系统电喷发动机失火故障发生方法及装置
技术领域
本发明属于一种电喷发动机测试仪器，尤其是一种大电流点火系统电喷发动机失火故障发生方法及装置。
背景技术
电喷发动机中的OBD系统对电控汽油喷射发动机(以下简称电喷发动机)失火状况进行检测，一旦发现电喷发动机失火率过高，OBD系统将会报警。
在以下三种场合下，需要使发动机产生失火故障：一)在开发具有失火检测功能的OBD系统时需要发动机有失火故障现象。二)在验证新车或在用车的OBD系统是否有效检测发动机失火故障时，也需要使发动机产生定量的失火故障。三)研究失火故障对发动机性能及排放的影响和失火故障诊断技术时需要失火故障现象。这些故障很难在一台新发动机上产生，且难以产生定量的失火故障。
根据点火驱动电路的位置不同，目前车辆上使用的点火系统可大致为两类：一类是点火驱动电路与ECU(电控单元)集成于一体；另一类是点火驱动电路与点火线圈集成于一体。点火驱动与ECU集成于一体的点火系统主要特点是点火驱动电路集成于ECU内部，在点火时，ECU与点火线圈之间的信号线通过电流较大，称之为大电流点火系统。点火驱动与点火线圈集成于一体的点火系统主要特点是点火驱动电路与点火线圈集成于一体，在点火时，ECU与点火线圈之间的信号线通过电流较小，称之为小电流点火系统。
已公开的发明名称为“电控汽油喷射发动机失火故障发生方法及装置”(专利申请号：200710051384.X)的发明专利申请，虽然能够使电控汽油喷射发动机产生失火故障，但存在可产生的失火模式单一，且对原有点火系统有所改动而导致系统容易受到干扰等不足。
发明内容
本发明针对于大电流点火系统电喷发动机，目的是提供一种大电流点火系统电喷发动机失火故障发生方法及装置，它可使电喷发动机产生可变失火率的失火故障，并可设定电喷发动机在指定气缸产生部分失火故障、完全失火故障和连续失火故障，并可设定电喷发动机产生随机部分失火故障和随机完全失火故障，并可设定电喷发动机产生多缸部分失火故障、多缸完全失火故障和多缸连续失火故障，便于OBD系统的开发和验证及失火故障对发动机性能及排放的影响和故障诊断技术的研究，以克服现有技术的不足。
为了实现上述目的，本发明所采用的方法是：通过在电喷发动机点火线圈与ECU之间引出点火信号，将引出的点火信号，接入失火故障发生装置，失火故障发生装置对点火信号进行滤波、整形及光电隔离处理之后得到标准的方波脉冲信号，失火故障模拟装置利用经过处理的点火信号第一次跳变(上升沿或下降沿)进行计数和失火控制，根据预先设定的失火模式、失火方式、失火率和失火缸来对点火信号进行控制，发出失火控制信号，驱动失火驱动，进而屏蔽初级点火线圈的点火信号，使得次级点火线圈无法产生高压而致使火花塞不能正常点火，从而使发动机产生失火故障。
上述失火故障模拟装置由信号处理模块、信号抗干扰模块、失火主控模块、失火故障驱动模块构成，其中信号处理模块对引入的点火信号进行滤波和整形处理产生标准的方波脉冲信号，信号抗干扰模块由一组光电隔离器构成，用于隔离信号处理模块和失火故障驱动模块与失火主控模块，信号处理模块的输入端与发动机点火线圈相互连接，失火故障驱动模块输出端与发动机点火线圈相互连接。
上述失火故障发生装置由信号处理器U1、光电隔离器U2-U3、电阻器R1-R7、三极管G1、电容C1、二极管D1-D2构成，其中：
在发动机点火线圈与ECU之间引出点火信号Ignition，Ignition通过电阻器R4与信号处理器U1的引脚6相接，在R4与信号处理器U1的引脚6之间连接电阻器R5和电容C1，电阻器R5和电容C1的另一端连接信号处理模块U1的引脚1，且与电源负极GND1相接，信号处理器U1的引脚6与信号处理器U1的引脚2相接，信号处理器的引脚6通过二极管D2与信号处理器的引脚4和引脚8相连，且与电源相接，信号处理器引脚5和引脚7悬空；
信号处理器引脚3与光电隔离器U3输入端正相相接，光电隔离器U3输入端的负相通过电阻器R6与电源负极GND1相接，光电隔离器U3输出端的正相与电源正极VCC相接，其输出端的负相通过电阻器R7与电源负极GND2相接；
在光电隔离器U3输出端的负相与电阻器R7之间引出信号IC1，与失火主控制模块输入端相接；
失火主控模块的输出端与光电隔离器U2输入端的负相相接，光电隔离器的输入端的正相通过电阻器R3与电源正极VCC相接；
光电隔离器U2输出端的正相通过电阻器R2与电源正极+24V相接，光电隔离器U2输出端的负相通过电阻器R1与电源正极+12V相接，三极管G1的发射极与电源正极+12V相接，三极管G1的基极与光电隔离器U2输出端的负相相接，三极管G1的集电极与二级管D1的正极相接，二极管的负极与点火信号Ignition相接。
由于本发明针对电喷发动机的初级线圈驱动电路集成在ECU中的点火系统，在ECU和点火线圈之间引出点火信号再接入失火故障发生装置，使得本发明可使大电流点火系统的电喷发动机产生可变失火率的失火故障，并可设定电喷发动机在指定气缸产生失火故障，便于OBD系统的开发和验证。本发明装置总共有8路信号处理模块，8路失火驱动，以适应不同气缸数(独立点火方式最多为8缸，共用点火方式最多为16缸)、不同点火方式的电喷发动机来实现指定气缸均匀部分失火、随机部分失火、多缸部分失火和指定气缸均匀完全失火、随机完全失火、多缸完全失火和指定气缸连续失火、多缸连续失火等多种失火模式和失火方式的通用装置。
附图说明
图1为本发明的原理框图。
图2为本发明的连接示意图。
图3为本发明的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但该实施例不应理解为对本发明的限制。
图3显示的是失火故障发生装置的一路信号处理电路和一路失火驱动电路，本装置总共为8路相同的信号处理电路和8路相同的失火驱动电路(见图1)，因此在图3中仅列出一路。图2显示的是失火故障发生装置在大电流共用型点火系统电喷发动机上的典型应用。图3中Ignition点连接在ECU和点火线圈之间，经过电阻器R4的分压和电阻器R5、电容C1的滤波后与U1的引脚6相接，经过U1的整形后，其引脚3输出标准的方波脉冲。Ignition点和Ignitionl点电位与点火信号的点位发生同步变化，Ignitionl点电位发生下降和上升，导致光电隔离器U3的输入发光二极管发光和熄灭，使得光电隔离器U3的输出端导通和截止，当Ignitionl点电位发生从低电平向高电平跳边时，光电隔离器U3导通，U3输出端IC1点电位由低变高，利用失火故障发生装置的主控系统的上升沿捕捉功能监测IC1点的电平跳边，一旦检测到上升沿跳边，主控系统的输出端输出一个低电平脉冲信号，光电隔离器U2的输入端发光二极管发光，使得光电隔离器U2的输出端导通。光电隔离器U2输出端的负相控制三极管G1的导通与截止，光电隔离器U2导通时，三极管G1导通，从而使得点火信号被屏蔽，初级线圈无法充电，次级线圈无法产生高压，导致火花塞不能正常点火，从而使电喷发动机发生失火故障。
失火故障发生装置的主控系统通过输出端输出低电平脉冲的时间长短来控制电喷发动机的部分失火、完全失火和连续失火，如果主控系统输出低电平脉冲的宽度小于点火脉冲宽度则发生部分失火，如果主控系统输出低电平脉冲的宽度大于或等于点火脉冲宽度则发生完全失火，如果主控系统输出低电平脉冲宽度大于两倍点火时间及点火间隔时间之和，则发生连续失火。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (6)

1、一种大电流点火系统电喷发动机失火故障发生方法，其特征在于：在电喷发动机点火线圈与ECU之间引出点火信号，将引出的点火信号，接入失火故障发生装置，失火故障发生装置对点火信号进行滤波、整形及光电隔离处理之后得到标准的方波脉冲信号，失火故障模拟装置利用经过处理的点火信号第一次跳变进行计数和失火控制，根据预先设定的失火模式、失火方式、失火率和失火缸来对点火信号进行控制，发出失火控制信号，驱动失火驱动，屏蔽初级点火线圈的点火信号，使初级点火线圈无法充电，进而使次级点火线圈无法产生高压而导致火花塞不能正常点火，从而使发动机产生失火故障。
2、如权利要求1所述的大电流点火系统电喷发动机失火故障发生方法，其特征在于：失火故障发生装置由信号处理模块、信号抗干扰模块、主控模块、失火驱动模块构成，其中信号处理模块对引入的点火信号进行滤波和整形处理产生标准的方波脉冲信号，信号抗干扰模块由一组光电隔离器构成，用于隔离信号处理模块和失火故障驱动模块与失火主控模块，信号处理模块的输入端与发动机点火线圈相互连接，失火故障驱动模块输出端与发动机点火线圈相互连接。
3、如权利要求1所述的大电流点火系统电喷发动机失火故障发生方法，其特征在于：失火故障发生装置的主控系统以IC1点的脉冲信号第一次电平跳边为触发信号来控制输出端输出脉冲信号低电平时间的长短来控制电喷发动机的部分失火、完全失火和连续失火。
4、如权利要求1所述的大电流点火系统电喷发动机失火故障发生方法，其特征在于：失火故障发生装置总共有8路信号处理模块，8路失火驱动，以适应不同气缸数、不同点火方式的电喷发动机来实现指定气缸均匀部分失火、随机部分失火、多缸部分失火和指定气缸均匀完全失火、随机完全失火、多缸完全失火和指定气缸连续失火、多缸连续失火等多种失火模式和失火方式的通用装置。
5、如权利要求1所述的大大电流点火系统电喷发动机失火故障发生方法，其失火故障发生装置由信号处理器U1、光电隔离器U2-U3、电阻器R1-R7、三极管G1、电容C1、二极管D1-D2构成，其中：
在发动机点火线圈与ECU之间引出点火信号Ignition，Ignition通过电阻器R4与信号处理器U1的引脚6相接，在R4与信号处理器U1的引脚6之间连接电阻器R5和电容C1，电阻器R5和电容C1的另一端连接信号处理模块U1的引脚1，且与电源负极GND1相接，信号处理器U1的引脚6与信号处理器U1的引脚2相接，信号处理器的引脚6通过二极管D2与信号处理器的引脚4和引脚8相连，且与+12V电源相接，信号处理器引脚5和引脚7悬空；
信号处理器引脚3与光电隔离器U3输入端正相相接，光电隔离器U3输入端的负相通过电阻器R6与电源负极GND1相接，光电隔离器U3输出端的正相与电源正极VCC相接，其输出端的负相通过电阻器R7与电源负极GND2相接；
在光电隔离器U3输出端的负相与电阻器R7之间引出信号IC1，与失火主控制模块输入端相接；
失火主控模块的输出端与光电隔离器U2输入端的负相相接，光电隔离器的输入端的正相通过电阻器R3与电源正极VCC相接；
光电隔离器U2输出端的正相通过电阻器R2与电源正极+24V相接，光电隔离器U2输出端的负相通过电阻器R1与电源正极+12V相接，三极管G1的发射极与电源正极+12V相接，三极管G1的基极与光电隔离器U2输出端的负相相接，三极管G1的集电极与二级管D1的正极相接，二极管的负极与点火信号Ignition相接。
6、如权利要求3所述的大电流点火系统电喷发动机失火故障发生装置，其特征在于：电阻器R1的阻值大小为10K，R2的阻值大小为4.7K，R3的阻值大小为1K，R4的阻值大小为1K，R5的阻值大小为10K，R6的阻值大小为2K，R7的阻值大小为2K，电容C1的大小为104，信号处理器U1为NE555，三极管G1为GB14C40。
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