CN2613615Y

CN2613615Y - 失火检测传感器

Info

Publication number: CN2613615Y
Application number: CN 03218720
Authority: CN
Inventors: 吴筱敏
Original assignee: Xian Jiaotong University
Current assignee: Xian Jiaotong University
Priority date: 2003-04-11
Filing date: 2003-04-11
Publication date: 2004-04-28
Anticipated expiration: 2013-04-11

Abstract

本实用新型公开一种失火检测传感器，由火花塞电极、直流电源、高压硅堆、分压电阻和检测电路组成。当发动机工作时，通过检测流经火花塞电极之间的离子电流及离子电流大小的变化，从而判断发动机的工作状态，如失火、爆震及压力等。本实用新型由于不使用专用传感器，则其结构简单、价格低廉、体积小、测定迅速、响应时间、准确率高快并可实现高温高压下连续检测等特点，可用于发动机及其他热能机械。

Description

失火检测传感器

一、所属技术领域

本实用新型涉及传感器和发动机工作过程参数测定领域，尤其涉及一种用于发动机工作过程信号监测及检测系统，如用于发动机失火、爆震及压力等信号的失火检测传感器。

二、背景技术

众所周知，发动机失火是由于点火系统没有点火或点火能量不足、供油量不适合、混合气混合不良、压缩未很好完成等其它原因而造成的汽缸内未燃或燃烧不良现象。当发动机失火时，将使其工作不稳定，输出功率下降，并且会导致排放严重超标，以致造成催化转化器损坏。在发动机故障诊断中，能否对发动机的失火进行快速，准确的诊断是其中的一个重要环节。在以往的诊断中，通常采用缸内燃烧压力作为特征信号，即通过测量缸内燃烧压力的变化来分析判断发动机是否点火燃烧，使用专用压力传感器不仅需要专门在气缸盖上设计和加工出安装的位置，并且由于专用压力传感器不能直接在高温下工作，而发动机燃气瞬时最高温度可达2000℃以上，气缸盖的工作温度也可高达300℃～400℃，因此还需要一套复杂的冷却系统。所以，这一方法存在着传感器安装不便和成本升高的问题；另外，还可根据发动机转速的变化，检测转速的波动，对其失火进行判断，但是这一方法也存在着检测系统复杂，计算工作量较大以及在工况变化中，难以保证故障判断和定位准确性等问题。以上这些缺点限制了这些方法的实际应用，在很大程度上制约了发动机的优化控制。

三、发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本实用新型的目的在于，提供一种失火检测传感器，使其在不改变原发动机结构和零部件的前提下，直接利用汽油发动机燃烧室内特有的火花塞电极，并通过检测流经火花塞电极上的离子电流及离子密度的变化，从而实现发动机工作过程参数，如失火、爆震等参数的无需专用传感器监测和随机检测。

本实用新型的目的是这样实现的：一种失火检测传感器，由正极和负极组成的电极体，保护电路，200V～500V的直流电源和检测电路所组成。其中，保护电路是由高压硅堆和电阻并联组成，检测电路为电阻。在火花塞电极上加一适当的偏置电压，使其电极两端产生一定的电势差，当燃气燃烧时，燃气离子通过火花塞电极间隙产生离子电流，其离子电流的大小与发动机是否点火以及燃气是否燃烧有直接的关系。当发动机点火成功，点火线圈将点火能量传入火花塞电极并使燃气燃烧，燃气与氧气发生作用，生成CHO⁺、C₃H₃ ⁺、C₂H₂ ⁺、CH₃ ⁺、CH₃O⁺、CH₃H₃ ⁺、NO⁺、e^-等大量离子，这些离子即可通过电极间隙形成离子电流；反之，当发动机由于缺火、贫油、压缩不良等原因而造成失火时，由于燃气与氧气未能充分发生反应或者根本就无法发生反应，产生的离子数量就大大减少，通过火花塞电极间隙的离子电流也相应的大大减少。因此通过测量火花塞电极之间离子电流的大小就能准确地判断出发动机是否有效点火燃烧。

由于本实用新型无需在缸内安装任何传感器，也不需要复杂的测量系统和大量的计算，并且还具有成本低、体积小、耐高温、工作可靠、测定迅速、响应时间快和连续检测等特点，具有较强的工程适应性和实用性，是一种简单可靠的失火故障在线测量和诊断装置。

四、附图说明

图1是本实用新型结构示意图，图中的符号分别表示的是，1.点火系统、2.直流电源、3.数字示波器、4.火花塞点火器、D.高压二极管、R2.电阻、R3.电阻。

图2是本实用新型实施例示意图，图中的符号分别表示的是，2.电源、3.数字示波器4.电火花点火器、5.铁芯、6.一次低压绕组、7.二次高压绕组、8.弹簧片、9.衔铁、10.断续器触头、11、灭弧电容、12.24V低压直流电源、D.高压硅堆、R2.电阻R3.检测电阻。

五、具体实施方式

下面结合附图和发明人给出的实施例对本实用新型作进一步地详细说明。

参见附图，在图1中，火花塞点火器4由正电极和负电极组成。其中负电极与检测电阻R₃连接并接地，正电极与点火系统1相连，经与高压硅堆D和电阻R₂并联后与直流电源2的正极相连，而直流电源2的负极与检测电阻R3和数字示波器3相连并同时将检测信号输出。当点火系统1将点火能量传入火花塞点火器4时，使火花塞点火器4的正负电极之间产生电火花点燃发动机缸内的燃气，燃气燃烧并产生大量燃气离子，通过加在火花塞点火器4上的直流电源2使离子发生定向运动，从而形成离子电流，通过检测电阻R3，即可检测出相应的离子电流及离子电流的变化。

图2是本实用新型实施例示意图；在图2中，电火花点火器4的负极接地，正极一方面经二次高压绕组7后接地；另一方面经与高压硅堆D和电阻R₂并联后与直流电源2的正极相连，而直流电源2的负极与检测电阻R3和数字示波器3相连并同时将检测信号输出。一次低压绕组6一端接电源值为24V的低压直流电源12，另一端接灭弧电容11的一端，灭弧电容11的另一端与断续器触头10相连并与低压直流电源12接通，弹簧片8一端固定，另一端与续断器触头10相连，而弹簧片8中间接衔铁9，铁芯5上同时绕有一次低压绕组6和二次高压绕组7。电火花点火器4的是通过感应点火线圈来产生高电压的，感应点火线圈能把24V的低压直流电，感应生成为15000V～20000V的高压直流交流电，当它通过电火花点火器4的正极时，就会使其正负两电极之间的空间放电起弧。感应点火线圈由一次低压绕组6、二次高压绕组7、铁心5、低压直流电源12、衔铁9、弹簧片8、断续器触头10和与断续器触头10并联的灭弧电容11组成。当一次低压绕组6与低压直流电源12接通后，就有电流流过其中，产生电磁吸引力，这样就会把衔铁9吸下，使断续器触头10断开，一次低压绕组6就会失电。那时，断续器触头10在弹簧片8的作用下又恢复到原来的闭合位置，使一次低压绕组6重新带电。这个过程交替地进行下去，就可以使断续器触头10以每秒钟400次～600次的频率闭合和断开，这种动作将使一次低压绕组6中的电流也以同样的频率出现和消失。由于电磁感应的作用，在二次高压绕组7中就会感应出高压的交流电。当电火花点火器点燃燃气时，燃气燃烧便会产生大量离子，在直流电源2的作用下，电火花点火器4的正负电极之间产生离子电流，通过检测电路即可得到相应的离子电流以及离子电流大小的变化。

为了防止高压点火脉冲对采集信号的干扰，可在系统中设置信号保护电路，如并联或串联一个或数个高压二极管或高压硅堆。

一般用于点火的电极可采用电火花点火器，如汽油机中的火花塞，输出的信号可通过一般信号处理技术进行检测和处理，例如采用高速数据采集系统、计算机、数字示波器等。

本实用新型可用于点燃式发动机等热力机械，实现工作过程信号参数，如失火、压力、爆震等无专用传感器的在线测量和随机监测，发展成为一种具有学术意义和实用价值的失火检测及测控系统，为汽车发动机电控开辟一条新路。

本实用新型结构简单、工作可靠、耐高温、成本低、便于微型化和普及应用，同时还具有测定迅速、响应时间快、准确率高和可实现连续检测等特点，具有良好的效果和工程应用价值。

Claims

1.一种失火检测传感器，其特征在于，该传感器包括一点火系统【1】、电极【4】、直流电源【2】、高压硅堆D、分压电阻R和检测电路所构成；

直流电源【2】的正极与高压硅堆D和分压电阻R的一端相连，高压硅堆D的负极与点火系统【1】相连，高压硅堆D的正极与直流电源【2】的正极相连接，直流电源【2】的负极通过检测电路与电极【4】的负极相连，电极【4】的正极通过点火系统【1】与高压硅堆D和分压电阻R的另一端相连。

2.如权利要求1所述的失火检测传感器，其特征在于，所述的检测电路为一电阻。

3.如权利要求1所述的失火检测传感器，其特征在于，所述的电极【4】为电火花点火器。