專利名稱:汽車爆震限制器的制作方法
本實(shí)用新型涉及一種汽車爆震限制器，它適用于4、6、8缸，12伏負(fù)極搭鐵的火花式汽車發(fā)動(dòng)機(jī)。
目前對(duì)于汽車來(lái)說(shuō)特別是對(duì)于使用汽油的標(biāo)號(hào)較高的汽車，對(duì)所使用的汽油都有一定的標(biāo)號(hào)限制，使用中不應(yīng)低于該標(biāo)號(hào)。另外在空氣密度與溫度不適應(yīng)的情況下及燃燒室產(chǎn)生積碳等原因均會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)爆震，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命會(huì)產(chǎn)生影響，即降低使用壽命。
本實(shí)用新型的任務(wù)是，針對(duì)上述存在的問(wèn)題，提供一種由于使用比規(guī)定標(biāo)號(hào)低的汽油、空氣密度與溫度不相應(yīng)及燃燒室積碳等原因引起發(fā)動(dòng)機(jī)爆震的限制器。
汽車發(fā)動(dòng)機(jī)安裝上本實(shí)用新型可使用比規(guī)定標(biāo)號(hào)低的汽油并有效的防止發(fā)動(dòng)機(jī)可能出現(xiàn)的強(qiáng)烈爆震。而在中心負(fù)荷時(shí)，可適當(dāng)增加點(diǎn)火提前角，從而提高汽車的經(jīng)濟(jì)性。采用本實(shí)用新型后發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比可增加0.5～0.8單位，發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性都有明顯的提高。目前，由于原油提煉技術(shù)等客觀條件所限仍然有大量的低標(biāo)號(hào)汽油用于汽車上，這樣即要發(fā)動(dòng)機(jī)使用低標(biāo)號(hào)汽油，工作時(shí)又不發(fā)生爆震，本實(shí)用新型就顯得十分有用了。
圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型的爆震傳感器示意圖。
圖3是本實(shí)用新型的電器方框圖。
圖4是本實(shí)用新型的電器原理圖。
圖中(1)是殼體、(2)是控制器板、(3)導(dǎo)熱板、(4)絕緣墊、(5)蓋板、(6)螺釘、(7)密封圈、(8)電纜線、(9)插接器、(10)傳感器、(11)叉式接頭、(12)接線螺母、(13)壓圈、(14)接線柱、(15)導(dǎo)線、(16)壓蓋、(17)外殼、(18)固定板、(19)彈墊、(20)蜂鳴片。
以下將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明在殼體〔1〕內(nèi)裝有控制器板(2)、導(dǎo)熱板(3)并有螺釘(6)加絕緣墊(4)固定再加蓋板(5)，在殼體的一端裝有密封圈(7)并由殼體內(nèi)引出電纜線(8)經(jīng)插接器(9)與傳感器相連接。
見(jiàn)圖2，傳感器是由(11)～(20)構(gòu)成，爆震傳感器是汽車爆震限制器組成部件之一，它是一個(gè)無(wú)源部件，選用陶瓷蜂鳴片，它的共振頻率為7KC與汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震頻率相同，因而當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)爆震時(shí)安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)蓋上的傳感器將輸出一個(gè)幅度較大的交流電壓值作為控制器放大器的輸入信號(hào)。當(dāng)無(wú)爆震或有其它干擾時(shí)如發(fā)動(dòng)機(jī)汽門聲，它們之間不同于爆震頻率，不能使陶瓷蜂鳴片發(fā)生共振，傳感器將無(wú)信號(hào)輸出或輸出一個(gè)幅值很低的交流信號(hào)，此信號(hào)不能使放大器工作。由此可見(jiàn)傳感器本身已具有選頻的作用即判別爆震信號(hào)的作用。
參照?qǐng)D3，該實(shí)用新型電器部分是由放大器、檢波器、電壓保持器、比較器、判別電路、整形微分、延遲電路、閉合角形成電路、斷電保護(hù)、功放電路組成。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)爆震時(shí)，“判別電路”無(wú)輸出信號(hào)，分電器白金觸點(diǎn)張開(kāi)經(jīng)電路處理后使“功放開(kāi)關(guān)”斷開(kāi)，因而點(diǎn)火線圈產(chǎn)生高壓使火花塞跳火，這些電路與半導(dǎo)體點(diǎn)火器電路相同。延時(shí)電路的輸出信號(hào)就是點(diǎn)火信號(hào)。
爆震傳感器將發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)爆震時(shí)的高頻振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成有固定頻率的電壓信號(hào)，并送入放大器，放大器對(duì)此信號(hào)進(jìn)行電壓放大并經(jīng)檢波后，輸?shù)奖容^器與電壓保持電路的輸出進(jìn)行比較，電壓保持電路在一定時(shí)間內(nèi)記憶了上一次的爆震信號(hào)，其輸出的大小反映了上一次爆震的強(qiáng)弱，因此比較器實(shí)質(zhì)上是對(duì)兩次爆震的強(qiáng)度進(jìn)行比較，比較的結(jié)果在比較器的輸出端反映出來(lái)。若上一次爆震強(qiáng)，比較器對(duì)這一次爆震無(wú)輸出；若上次爆震弱則比較器對(duì)這一次爆震有輸出。
比較器的輸出，送入判別電路進(jìn)行真?zhèn)伪鹋袆e，若為真爆震判別電路有信號(hào)輸出，并控制延遲電路，使它對(duì)整形微分后的白金觸點(diǎn)信號(hào)進(jìn)行延遲；若偽爆震(可能出現(xiàn)的干擾)或無(wú)爆震時(shí)，判別電路信號(hào)輸出此時(shí)延遲電路不受控制，因而對(duì)點(diǎn)火信號(hào)不延遲有爆震時(shí)由于點(diǎn)火延遲爆震消除了，延遲電路又使點(diǎn)火時(shí)刻按設(shè)定的速率恢復(fù)至原來(lái)設(shè)定值，正是由于延遲電路在有爆震時(shí)將點(diǎn)火信號(hào)延遲這一特性，才達(dá)到了消除發(fā)動(dòng)機(jī)爆震的效果。
延遲電路的輸出信號(hào)，經(jīng)閉合角形成電路，輸出一個(gè)點(diǎn)火時(shí)刻不變，而占空比(點(diǎn)火線圈通電時(shí)間與斷電時(shí)間之比)滿足發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)點(diǎn)火能量要求的方波信號(hào)，并通過(guò)功放開(kāi)關(guān)來(lái)控制點(diǎn)火線圈的充電，點(diǎn)火線圈產(chǎn)生高壓使火花塞跳火。
斷電保護(hù)電路是發(fā)動(dòng)機(jī)不工作時(shí)自動(dòng)斷開(kāi)功放開(kāi)關(guān)，使點(diǎn)火線圈斷電，保護(hù)了點(diǎn)火線圈不至于因長(zhǎng)時(shí)間不斷開(kāi)電源而燒毀點(diǎn)火線圈。
此外本裝置只是從白金處提取信號(hào)，因而通過(guò)白金的電流很小(80mA左右)不燒蝕白金。
參照?qǐng)D4電器原理各部分電路結(jié)構(gòu)分析如下1.整形微分電路，它將汽車分電器的白金觸點(diǎn)的接通與斷開(kāi)狀態(tài)轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的電壓信號(hào)，並進(jìn)行整形和微分后，輸出一個(gè)與白金點(diǎn)火信號(hào)同步的正脈沖信號(hào)，作為延遲電路的觸發(fā)信號(hào)。圖中R27、R28、BG19、BG20、R29和C10為白金觸點(diǎn)電壓信號(hào)形成和整形輸入電路BG21、BG22構(gòu)成整形電路；C10、BG23和R34為微分電路，其中R31、R33為BG21、BG22的發(fā)射極設(shè)定一個(gè)電壓值，使BG21和BG22的導(dǎo)通電壓提高到1V左右。
當(dāng)白金觸點(diǎn)斷開(kāi)不接地時(shí)，L點(diǎn)為高電平。經(jīng)微分電路，從BG23輸出脈沖；當(dāng)白金觸點(diǎn)(接地)時(shí)，L點(diǎn)為低電平BG21截止，BG22導(dǎo)通，G點(diǎn)為低電平，經(jīng)微分后在H點(diǎn)處無(wú)輸出。由此可見(jiàn)H點(diǎn)的輸出信號(hào)與白金觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)間同步，它就是白金觸點(diǎn)的點(diǎn)火信號(hào)。
2.延遲電路，它的作用是當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)爆震時(shí)，將白金點(diǎn)火信號(hào)正常傳輸下去(實(shí)際存在一個(gè)小小的固有延時(shí))；而當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)有爆震時(shí)，將白金信號(hào)延遲一段時(shí)間后再輸出，以此來(lái)消除發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震。參照?qǐng)D4可以看出，其核心部分是由BG13、BG14及相關(guān)元件組成的變時(shí)單穩(wěn)態(tài)電路，整個(gè)控制器的關(guān)鍵就在于通過(guò)改變此單穩(wěn)態(tài)電路的RC時(shí)間常數(shù)，來(lái)改變暫態(tài)時(shí)間從而達(dá)到波形后移的目的(即推遲點(diǎn)火時(shí)刻)。R14、R24、R25是分壓電阻，GB15為鉗位二極管，BG24是輸出倒相管、C11、BG15和BG26構(gòu)成微分輸出電路。
3.閉合角形成電路，它的作用是點(diǎn)火信號(hào)周期內(nèi)，輸出占空比一定的方波信號(hào)，使點(diǎn)火線圈進(jìn)行充電和放電以滿足點(diǎn)火能量的要求從電路中可以看出它也是一個(gè)靠正脈沖觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)電路，其中R14、R24、R25是分壓電阻為了使發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)點(diǎn)火線圈有一定的充放電時(shí)間，便于起動(dòng)，加一鉗位二極管BG16延遲電路完成觸發(fā)脈沖的延遲，閉合角形成電路完成了方波的后移即點(diǎn)火時(shí)刻的延遲。
4.斷電保護(hù)電路從裝置的整個(gè)電路原理圖中可以看出，當(dāng)汽車停車熄火而司機(jī)忘了關(guān)閉電源開(kāi)關(guān)時(shí)，閉合角形成電路的輸出端J點(diǎn)始終為低電平(BG28導(dǎo)通)，它使K點(diǎn)輸出高電平(BG32截止)這將導(dǎo)致后面的大功率開(kāi)關(guān)管BG35導(dǎo)通，則電源將對(duì)點(diǎn)火線圈的初級(jí)繞組通電，除浪費(fèi)電能外時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)把點(diǎn)火線圈燒毀，為此在閉合角形成電路與功放開(kāi)關(guān)之間加一斷電保護(hù)電路。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)熄火時(shí)J點(diǎn)處于低電平BG29、BG31、BG32截止、BG34b輸出高電平同時(shí)電源通過(guò)R45對(duì)電容C13充電，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間之后使C13充得的電壓使得BG31、BG32導(dǎo)通BG34b點(diǎn)電位由高變低，起到斷電保護(hù)的作用。
在發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，BG29跟隨J點(diǎn)不斷導(dǎo)通和截止，C13不斷通過(guò)BG30和BG29放電，放電常數(shù)很小。由于充電常數(shù)τ＝R45、C13取得很大，所以在白金信號(hào)周期內(nèi)，BG31一直截止，不影響裝置的正常工作。
5.功放開(kāi)關(guān)電路它是一個(gè)受BG32C極信號(hào)控制的電流開(kāi)關(guān)，直接串于點(diǎn)火線圈的初級(jí)線圈，利用它的通、斷，使點(diǎn)火線圈進(jìn)行充電和放電，從而點(diǎn)火線圈次級(jí)感生高壓，使火花塞跳火，參照?qǐng)D4，其中BG34是激勵(lì)管、BG35是大功率達(dá)林頓器件，BG33是電流保護(hù)管、C17、C18是保護(hù)達(dá)林頓管的電容。
當(dāng)BG32C點(diǎn)為高電平時(shí)BG34、BG35導(dǎo)通，點(diǎn)火線圈充電；當(dāng)BG32C為低電平時(shí)，BG34、BG35截止點(diǎn)火線圈放電，次級(jí)感生高壓通過(guò)火花塞跳火。
若點(diǎn)火線圈充電電流即通過(guò)BG35的電流過(guò)大時(shí)，BG33基極電壓升高，從而減少了BG34、BG35的基極注入電流，使BG35的飽和程度下降，減小了充電電流起到了過(guò)流保護(hù)的作用。
6.放大器它的作用是將傳感器輸出的交流信號(hào)進(jìn)行放大，以獲得足夠幅度的電壓信號(hào)。從電路圖中可以看出它是由運(yùn)放構(gòu)成的一般交流反相放大器，其中R1是靈敏度調(diào)節(jié)電位器，它與R2共成傳感器的負(fù)截電阻，C1是隔直耦合電容、R2為壓敏電阻、過(guò)壓保護(hù)運(yùn)算放大器。R4、R5為運(yùn)放直流偏量電阻。
考慮到電容C實(shí)際值的影響放大器的增益為K′u＝ (R6)/(1／jwc+R)|K′u|=R6(1wc1)2+(R3)2=Rc(12πfc1)2+R32]]>在信號(hào)頻率范圍內(nèi)(6KC)、Ku為20左右，當(dāng)輸出信號(hào)的幅度為500mV時(shí)，即獲得滿幅輸出，實(shí)用中可根據(jù)需要調(diào)節(jié)R1。
7.檢波器，電壓保護(hù)電路與比較器發(fā)動(dòng)機(jī)在一定的情況下可能出現(xiàn)連續(xù)爆震，這時(shí)應(yīng)將兩次爆震的強(qiáng)度進(jìn)行比較以判斷發(fā)動(dòng)機(jī)爆震強(qiáng)弱的變化趨勢(shì)，若爆震減弱，說(shuō)明發(fā)動(dòng)機(jī)在向無(wú)爆震過(guò)度這種情況下不應(yīng)繼續(xù)延遲點(diǎn)火時(shí)刻；若爆震增強(qiáng)則必須進(jìn)一步延遲點(diǎn)火時(shí)刻，或維持這“延遲”以便爆震消除，這部分電路正是為這一目的而設(shè)計(jì)的參照?qǐng)D4BG1、R8、R10和C3組成峰值包絡(luò)檢波器，C3為濾波電容其輸出加在IC2的同相端。
電壓保持電路BG2、R9、C2、R7R4和R5組成，它實(shí)質(zhì)上也是一峰值包絡(luò)檢波器，其輸出加在IC2的反相端。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)第一次出現(xiàn)爆震時(shí)A點(diǎn)有交流信號(hào)輸入此時(shí)比較器有信號(hào)高電平輸出，在此同時(shí)信號(hào)對(duì)C2、C3充電。在第一次爆震結(jié)束后C3通過(guò)R10放電(L1＝R10、C3)，C2通過(guò)R7放電(L2＝R7.C2)由于C2＞C1若再無(wú)爆震出現(xiàn)，則經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，比較器兩輸入端電壓相等其輸出由高變低至無(wú)信號(hào)輸出；若第一次爆震后緊接著出現(xiàn)第二個(gè)爆震其強(qiáng)度如果小于第一個(gè)爆震則由于在第一次爆震期間已對(duì)C2充滿了電V＋＜V－比較器無(wú)輸出信號(hào)若第二個(gè)爆震強(qiáng)度大于第一個(gè)爆震強(qiáng)度V－＜V＋則比較器有信號(hào)輸出。從而達(dá)到了對(duì)兩次爆震進(jìn)行比較的目的。電路中R1、BG5、BG4、C4為抗干擾電路在發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火則結(jié)束時(shí)，它給比較器IC2反相端輸入一個(gè)正向尖脈沖預(yù)防B點(diǎn)在無(wú)點(diǎn)火時(shí)有信號(hào)輸出。
8.爆震判別電路從前級(jí)比較器輸出的信號(hào)中，除爆震信號(hào)外，還包括一些寬度很窄的隨機(jī)干擾信號(hào)為避免這些窄脈沖干擾影響，在比較器后面設(shè)置了爆震判別電路若為真爆震它有信號(hào)輸出，否則無(wú)信號(hào)輸出，參照?qǐng)D4，R14、R24、R25為分壓電阻BG7是鉗位二極管R12為限流電阻BG11為受白金點(diǎn)火信號(hào)控制的電流開(kāi)關(guān)，它在白金點(diǎn)火信號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際點(diǎn)火期間(即由延遲電路產(chǎn)生的延遲)是導(dǎo)通的而在其它時(shí)刻，它是截止的，C點(diǎn)始終為高電平，判別電路的輸出C點(diǎn)，正是T3導(dǎo)通期間才影響下一級(jí)——延遲電路。因此我們所說(shuō)的判別電路有輸出均是指在BG11導(dǎo)通期間而言的。BG5、R13和BG6組成一個(gè)爆震指示電路。當(dāng)無(wú)爆震信號(hào)輸入時(shí)BG6、BG9截止，爆震指示發(fā)光二極管不亮同時(shí)BG10的基極電位鉗位在＋6V此時(shí)BG10導(dǎo)通(在BG11導(dǎo)通時(shí))；C點(diǎn)輸出低電平。
當(dāng)B點(diǎn)有信號(hào)輸入時(shí)BG6、BG9導(dǎo)通爆震指示發(fā)光二極管閃亮同時(shí)C5通過(guò)R16、BG8和BG9放電BG10基極電位下降。當(dāng)BG10基極電位下降至5V左右時(shí)C點(diǎn)輸出高電平，此時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)間t＝τln 6/5 ＝R16·C5ln 6/5 ＝0.75(ms)。
若BG10b極電位從6V降不到5V時(shí)，BG10仍然導(dǎo)通。C點(diǎn)仍為低電平這就是說(shuō)，當(dāng)B點(diǎn)輸出的信號(hào)寬度大于T時(shí)C點(diǎn)有輸出；若B點(diǎn)信號(hào)寬度小于T時(shí)C點(diǎn)無(wú)輸出，依此來(lái)對(duì)B點(diǎn)的輸出信號(hào)進(jìn)行真?zhèn)伪鹋袆e。
當(dāng)爆震信號(hào)結(jié)束時(shí)，BG6、BG9截止，發(fā)光二極管不亮同時(shí)電流通過(guò)R15對(duì)C充電使BG10由截止區(qū)到放大區(qū)最后進(jìn)入飽和區(qū)，C點(diǎn)輸出結(jié)束，這段時(shí)間就是C點(diǎn)輸出信號(hào)的恢復(fù)時(shí)間。BG10的基極之所以被BG7鉗位在6V上是防止，三極管BG10的基極電位在無(wú)爆震時(shí)充得過(guò)高，從而避免了在有爆震時(shí)，由于C5放電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而導(dǎo)至的判別不靈敏和對(duì)爆震信號(hào)的過(guò)多延遲。
權(quán)利要求
1.一種汽車爆震限制器是由殼體[1]及螺釘[6]加絕緣墊[4]固定在殼體內(nèi)的導(dǎo)熱板[3]及位于殼體一端的密封圈[7]和電纜線[8]及蓋板[5]所構(gòu)成，其特征在于在殼體內(nèi)裝有控制器板[2]并由電纜線經(jīng)插接器[9]與傳感器[10]相連。
2.按權(quán)利要求
1規(guī)定的汽車爆震限制器，其特征是傳感器〔10〕由叉式接頭〔11〕接線螺母、壓圈〔13〕、接線柱〔14〕導(dǎo)線〔15〕、壓板〔16〕、外殼〔17〕固定板〔18〕、彈墊〔19〕蜂鳴片〔20〕所組成。
3.按權(quán)利要求
1規(guī)定的汽車爆震限制器，其特征是控制器板是由放大器、檢波器、電壓保持器、比較器、判別電路、整形微分電路、延遲電路、閉合角形成電路、斷電保護(hù)電路、功放電路所組成。
4.按照權(quán)利要求
3規(guī)定的汽車爆震限制器，其特征是R27、R28、BG19、BG20、R29和C9為白金觸點(diǎn)電壓信號(hào)形成和整形輸入電路，BG21、BG22構(gòu)成整形電路，C10、BG23和R34為微分電路。
5.按照權(quán)利要求
3規(guī)定的汽車爆震限制器，其特征是由BG13、BG14、BG15、C6、R21、R22、R23構(gòu)成的變時(shí)單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路。
6.按照權(quán)利要求
3規(guī)定的汽車爆震限制器，其特征是由BG16、BG27、BG28、BG12、R38、R39、R40、R41構(gòu)成閉合角形成電路。
7.按照權(quán)利要求
3規(guī)定的汽車爆震限制器，其特征是由BG29、BG30、BG31、R45、C13構(gòu)成斷電保護(hù)電路。
8.按照權(quán)利要求
3規(guī)定的汽車爆震限制器，其特征是由C17、C18保護(hù)達(dá)林頓管的電容和BG33、BG35構(gòu)成功放電路。
9.按照權(quán)利要求
3規(guī)定的汽車爆震限制器，其特征是能對(duì)爆震信號(hào)進(jìn)行放大的放大器由運(yùn)算放大器、靈敏度調(diào)節(jié)器R1構(gòu)成。
10.按照權(quán)利要求
3規(guī)定的汽車爆震限制器，其特征是由BG1、R8、R10、C3、BG2、R9、C2、R7、R4和R5、R11、BG3、BG4、C4組成檢波器，電壓保持與比較器。
11.按照權(quán)利要求
3規(guī)定的汽車爆震限制器，其特征是由R14、R24、R25、BG7、BG5、BG6、BG9、BG10、R15構(gòu)成爆震判別電路。
專利摘要
汽車爆震限制器適用于4、6、和8缸12伏負(fù)極搭鐵的火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)。用以消除由于汽油標(biāo)號(hào)比規(guī)定的低、空氣密度與溫度、燃燒室積碳等原因引起的發(fā)動(dòng)機(jī)爆震。從而可以避免發(fā)動(dòng)機(jī)由爆震而造成的損失。
文檔編號(hào)F02P5/145GK86208079SQ86208079
公開(kāi)日1987年9月23日 申請(qǐng)日期1986年10月12日
發(fā)明者劉玉江, 俞慶, 李之, 陶光, 趙強(qiáng) 申請(qǐng)人:長(zhǎng)春市無(wú)線電二廠導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan