专利名称：一种用于发动机测试系统的点火模块的制作方法
技术领域：
本实用新型属于检测领域，尤其涉及一种用于发动机点火系统的测试装置。
背景技术：
发动机在进行出厂检测或维修后调试时，需要对发动机的点火系统进行测试。发动机的点火测试是发动机出厂检测的重要环节，传统的发动机测试都是基于发 动机热试试验，因此无法进行装配线的在线快速检测，而且会产生大量废气和噪音，对环境 造成污染。随着计算机在线检测技术的发展，现在新出现了一种发动机的冷测试方法，通过 外接一个转速精确可控的伺服电动机，拖动发动机稳速运转，同时在发动机的各个部位，设 置各种检测传感器，通过监测发动机在运转过程中的各项参数，来判断发动机各个机械组 成部分的工作情况，从而达到检测发动机的目的。在上述测试过程中，发动机处于无燃油运行状态，但发动机仍然是按照四个冲程 运行，在这四个过程中，由于没有燃油的注入，因而不存在实际的燃油燃烧现象和过程，但 其点火的动作过程是始终存在的。通过测试台架上靠近4个点火线圈的磁场传感器，来感应点火过程中磁场的变化 并记录所感应到的波形，因而可以实现发动机点火系统快速在线检测的功能。对于汽车生产制造商而言，其发动机的就位安装过程结束后，需要将整车电控系 统与发电机的机械部分进行联动调试，根据每台发动机的具体运行特性/参数，对电控系 统的各种设定参数进行匹配性调整/设定和检测。对于数字式电喷汽车发动机系统而言，汽车发动机的点火控制是通过 ECU (Electronic Control Unit，电子控制单元)控制的。正常情况下，ECU根据各种传感器传来的信号(诸如发动机转速、冷却水温、进气 温度、节气门位置、氧传感器、进气压力等信号)，通过分析、计算、判断，从而精确地控制和 选择最佳点火和喷油时刻及喷油量。但是，在对发动机点火系统做快速在线检测时，通常发动机是处于非运转状态，所 以很多传感器的输出信号是非正常状态信号，故在对发动机点火系统进行冷测试过程中， 无法使用ECU发出的点火信号，需要通过其他方式来产生相应的点火信号，才能对发动机 点火系统作相应的冷测试工作。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于发动机测试系统的点火模块，其 根据计算机检测系统的控制信号，产生相应的点火动作过程，在发动机不需要拖动的情况 下，无需车载ECU的介入，即可真实再现点火系统的整个工作过程，为发动机点火系统的在 线测试提供了便利，有助于及时发现点火线路存在的问题，其测试的精度和可靠性进一步 得到提高。
4[0012]本实用新型的技术方案是提供一种用于发动机测试系统的点火模块，包括测试 计算机点火信号输出端和发动机点火线圈，其特征是在测试计算机点火信号输出端和发 动机的点火线圈原边线圈之间，依次设置一光电隔离电路和一电控开关电路；所述光电隔 离电路的信号输入端与测试计算机的点火信号输出端连接，光电隔离电路的信号输出端与 电控开关电路的控制输入端连接；所述的电控开关电路，串接在发动机点火线圈原边线圈 与控制电源之间；在所述测试计算机点火信号输出端与光电隔离电路的信号输入端之间和 电控开关电路输出端与发动机点火线圈之间的连接导线外层，设置屏蔽层。所述的发动机点火线圈分为四组，每组为两个点火线圈；所述的点火模块分为两 组，各组点火模块依次由一光电隔离电路和一电控开关电路对应构成；所述第一组点火模 块的输出端与各组点火线圈中的第一点火线圈的原边线圈对应连接；第二组点火模块的输 出端与各组点火线圈中的第二点火线圈的原边线圈对应连接。所述第一组点火模块光电隔离电路的信号输入端与测试计算机的第一点火信号 输出端连接，第二组点火模块光电隔离电路的信号输入端与测试计算机的第二点火信号输 出端连接；第一组点火模块光电隔离电路的信号输出端与第一组点火模块电控开关电路的 控制输入端连接；第二组点火模块光电隔离电路的信号输出端与第二组点火模块电控开关 电路的控制输入端连接；第一组点火模块电控开关电路的输出端，串接在各发动机点火线 圈组第一点火线圈的原边线圈与控制电源OV端之间；第二组点火模块电控开关电路的输 出端，串接在各发动机点火线圈组第二点火线圈的原边线圈与控制电源OV端。所述第一组点火模块的光电隔离电路至少包括第一电阻和第一光电隔离芯片；所 述第二组点火模块的光电隔离电路至少包括第二电阻和第二光电隔离芯片；所述第一组点 火模块的电控开关电路至少包括第三电阻、第一电控开关元件和第五电阻；所述第二组点 火模块的电控开关电路至少包括第四电阻、第二电控开关元件和第六电阻；其中，第一电阻 串接在测试计算机的点火信号第一输出端与第一光电隔离芯片的输入端之间，第一光电隔 离芯片的输出端经第三电阻与第一电控开关元件的控制端连接；第二电阻串接在测试计算 机的点火信号第二输出端与第二光电隔离芯片的输入端之间，第二光电隔离芯片的输出端 经第四电阻与第二电控开关元件的控制端连接；各组点火线圈中第一、第二点火线圈的首 端与控制电源的+12V端连接，各组点火线圈中第一点火线圈的末端经第一电控开关元件 与控制电源的OV端连接，各组点火线圈中第二点火线圈的末端经第二电控开关元件与控 制电源的OV端连接；第五、第六电阻分别并接在第一、第二电控开关元件的输出端与控制 电源的OV端之间。所述的光电隔离芯片包括光电耦合器芯片。所述的电控开关元件包括可控硅、绝缘栅双极型功率管或达林顿管。与现有技术比较，本实用新型的优点是1.采用本装置，可在发动机处于冷运转状态下，为其点火系统提供符合发动机运 转要求的点火触发信号，无需车载ECU的介入，即可真实再现点火系统的整个工作过程，为 发动机点火系统的在线测试提供了便利，有助于及时发现点火线路存在的问题；2.采用光电隔离和信号线屏蔽，最大限度地隔离屏蔽了外界电磁干扰；3.由于其触发信号来自测试计算机，测试的精度、可重复性和可靠性均得到进一 步的提高。
图1是本实用新型的电路结构方框图；图2是本实用新型实施例的线路图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。图1中，本技术方案在测试计算机点火信号输出端和发动机的点火线圈Q的原边 线圈之间，依次设置了一光电隔离电路和一电控开关电路，光电隔离电路的信号输入端与 测试计算机的点火信号输出端IN/COM连接，光电隔离电路的信号输出端与电控开关电路 的控制输入端连接；其电控开关电路串接在发动机点火线圈原边线圈与控制电源之间，在 测试计算机点火信号输出端与光电隔离电路的信号输入端之间和电控开关电路输出端与 发动机点火线圈之间的连接导线外层，设置了屏蔽层。图2中，发动机点火线圈分为Ql Q4四组，每组分为两个点火线圈(图中依次用 QXl和QX2来表示)。点火模块分为A、B两组，各组点火模块依次由一光电隔离电路和一电控开关电路 对应构成。其中，第一组点火模块的输出端与各组点火线圈中的第一点火线圈QXl (X = 1,2, 3，4，下同)的原边线圈对应连接；第二组点火模块的输出端与各组点火线圈中的第二点火 线圈QX2的原边线圈对应连接。第一组点火模块光电隔离电路的信号输入端与测试计算机的第一点火信号输出 端连接，第二组点火模块光电隔离电路的信号输入端与测试计算机的第二点火信号输出端 连接；第一组点火模块光电隔离电路的信号输出端与第一组点火模块电控开关电路的控制 输入端连接；第二组点火模块光电隔离电路的信号输出端与第二组点火模块电控开关电路 的控制输入端连接；第一组点火模块电控开关电路的输出端，串接在各发动机点火线圈组 第一点火线圈的原边线圈与控制电源OV端之间；第二组点火模块电控开关电路的输出端， 串接在各发动机点火线圈组第二点火线圈的原边线圈与控制电源OV端。具体的，第一组点火模块A的光电隔离电路至少包括第一电阻Rl和第一光电隔离 芯片Gl ；第二组点火模块B的光电隔离电路至少包括第二电阻R2和第二光电隔离芯片G2 ； 第一组点火模块的电控开关电路至少包括第三电阻R3、第一电控开关元件Tl和第五电阻 R5;第二组点火模块的电控开关电路至少包括第四电阻R4、第二电控开关元件T2和第六电 阻R6.其中，第一电阻Rl串接在测试计算机的点火信号第一输出端IN与第一光电隔离 芯片Gl的输入端2之间，第一光电隔离芯片Gl的输出端6经第三电阻R3与第一电控开关 元件Tl的控制端G连接；第二电阻R2串接在测试计算机的点火信号第二输出端IN2与第 二光电隔离芯片G2的输入端2之间，第二光电隔离芯片G2的输出端6经第四电阻R4与第 二电控开关元件T2的控制端G连接.各组点火线圈中第一、第二点火线圈QX1、QX2的首端与控制电源的+12V端连接， 各组点火线圈中第一点火线圈的末端经第一电控开关元件Tl与控制电源的OV端连接，各 组点火线圈中第二点火线圈的末端经第二电控开关元件T2与控制电源的OV端连接；第五、第六电阻R5、R6分别经电阻R7并接在第一电控开关元件Tl、第二电控开关元件T2的输出 端C与控制电源的OV端之间。所述的光电隔离芯片包括光电耦合器芯片，用于传递模拟信号的光耦合器的发光 器件为二极管、光接收器为光敏三极管。当有电流通过发光二极管时，便形成一个光源，该 光源照射到光敏三极管表面上，使光敏三极管产生集电极电流，该电流的大小与光照的强 弱，亦即流过二极管的正向电流的大小成正比。由于光耦合器的输入端和输出端之间通过光信号来传输，因而两部分之间在电气 上完全隔离，没有电信号的反馈和干扰，故性能稳定，抗干扰能力强。发光管和光敏管之间 的耦合电容小(2pf左右)、耐压高(2.5KV左右)，故共模抑制比很高。输入和输出间的电 隔离度取决于两部分供电电源间的绝缘电阻。此外，因其输入电阻小(约10Ω)，对高内阻 源的噪声相当于被短接。因此，由光耦合器构成的模拟信号隔离电路具有优良的电气性能。上述光电耦合器芯片型号可选TLP25X系列或功能与之相同或相似的其他型号的 光电耦合器芯片。所述的电控开关元件包括可控硅、绝缘栅双极型功率管或达林顿管，从工程学角 度考虑，实际实施时采用IGBT元件为宜。IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型功率管，是由 BJT (双 极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式电力电子器件，兼 有 MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金氧半场效晶体管) 的高输入阻抗和GTR(Giant Transistor，电力晶体管)的低导通压降两方面的优点。GTR 饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压 降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低，非常适合应用于直 流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领 域。上述IGBT 元件型号可选 ISL9V3040D3S、 ISL9V3040S3S、 ISL9V3040P3、 ISL9V3040S3或NGB15N41CLT4G系列或功能与之相同或相似的其他型号的IGBT元件。本装置工作时，测试计算机根据发动机的正时信号，通过点火信号输出端输出点 火信号，当本模块接收到来自测试系统的点火信号时，经光电隔离后驱动电控开关元件导 通，此时点火线圈原边线圈所承受的电压为电源电压。当点火信号下降沿时，电控开关元件 关断，此时在点火线圈副边线圈产生瞬时高压，火花塞击穿，产生火花。由于本实用新型无需车载E⑶的介入，即可真实再现点火系统的整个工作过程， 可在发动机处于冷运转状态下，为其点火系统提供符合发动机运转要求的点火触发信号， 为发动机点火系统的在线测试提供了便利，有助于及时发现点火线路存在的问题；同时，由 于其通/断触发信号来自测试计算机，测试的精度、可重复性和可靠性均得到进一步的提 高；此外，采用光电隔离和信号线屏蔽，最大限度地隔离屏蔽了外界电磁干扰，有利于整个 装置的可靠/稳定运行。本实用新型可广泛用于汽车发动机点火系统的测试领域。
权利要求一种用于发动机测试系统的点火模块，包括测试计算机点火信号输出端和发动机点火线圈，其特征是在测试计算机点火信号输出端和发动机的点火线圈原边线圈之间，依次设置一光电隔离电路和一电控开关电路；所述光电隔离电路的信号输入端与测试计算机的点火信号输出端连接，光电隔离电路的信号输出端与电控开关电路的控制输入端连接；所述的电控开关电路，串接在发动机点火线圈原边线圈与控制电源之间；在所述测试计算机点火信号输出端与光电隔离电路的信号输入端之间和电控开关电路输出端与发动机点火线圈之间的连接导线外层，设置屏蔽层。
2.按照权利要求1所述的用于发动机测试系统的点火模块，其特征是所述的发动机点 火线圈分为四组，每组为两个点火线圈；所述的点火模块分为两组，各组点火模块依次由一 光电隔离电路和一电控开关电路对应构成；所述第一组点火模块的输出端与各组点火线圈 中的第一点火线圈的原边线圈对应连接；第二组点火模块的输出端与各组点火线圈中的第 二点火线圈的原边线圈对应连接。
3.按照权利要求2所述的用于发动机测试系统的点火模块，其特征是所述第一组点火 模块光电隔离电路的信号输入端与测试计算机的第一点火信号输出端连接，第二组点火模 块光电隔离电路的信号输入端与测试计算机的第二点火信号输出端连接；第一组点火模块 光电隔离电路的信号输出端与第一组点火模块电控开关电路的控制输入端连接；第二组点 火模块光电隔离电路的信号输出端与第二组点火模块电控开关电路的控制输入端连接；第 一组点火模块电控开关电路的输出端，串接在各发动机点火线圈组第一点火线圈的原边线 圈与控制电源OV端之间；第二组点火模块电控开关电路的输出端，串接在各发动机点火线 圈组第二点火线圈的原边线圈与控制电源OV端。
4.按照权利要求3所述的用于发动机测试系统的点火模块，其特征是 所述第一组点火模块的光电隔离电路至少包括第一电阻和第一光电隔离芯片； 所述第二组点火模块的光电隔离电路至少包括第二电阻和第二光电隔离芯片； 所述第一组点火模块的电控开关电路至少包括第三电阻、第一电控开关元件和第五电阻；所述第二组点火模块的电控开关电路至少包括第四电阻、第二电控开关元件和第六电阻；其中，第一电阻串接在测试计算机的点火信号第一输出端与第一光电隔离芯片的输入 端之间，第一光电隔离芯片的输出端经第三电阻与第一电控开关元件的控制端连接；第二电阻串接在测试计算机的点火信号第二输出端与第二光电隔离芯片的输入端之 间，第二光电隔离芯片的输出端经第四电阻与第二电控开关元件的控制端连接；各组点火线圈中第一、第二点火线圈的首端与控制电源的+12V端连接，各组点火线圈 中第一点火线圈的末端经第一电控开关元件与控制电源的OV端连接，各组点火线圈中第 二点火线圈的末端经第二电控开关元件与控制电源的OV端连接；第五、第六电阻分别并接在第一、第二电控开关元件的输出端与控制电源的OV端之间。
5.按照权利要求4所述的用于发动机测试系统的点火模块，其特征是所述的光电隔离芯片包括光电耦合器芯片；所述的电控开关元件包括可控硅、绝缘栅双极型功率管或达林顿管。
专利摘要一种用于发动机测试系统的点火模块，属检测领域。包括计算机点火信号输出端和点火线圈，其特征是在计算机点火信号输出端和点火线圈原边线圈之间，设置一光电隔离电路和一电控开关电路；光电隔离电路信号输入端与计算机点火信号输出端连接，光电隔离电路信号输出端与电控开关电路控制输入端连接；电控开关电路串接在点火线圈原边线圈与控制电源之间；在计算机点火信号输出端与光电隔离电路信号输入端之间和电控开关电路输出端与点火线圈之间的连接导线外层，设置屏蔽层。其无需车载ECU介入，即可真实再现点火系统的整个工作过程，为发动机点火系统在线测试提供了便利，便于及时发现点火线路存在问题，测试精度和可靠性进一步得到提高。
文档编号G01M15/02GK201716182SQ20102020041
公开日2011年1月19日 申请日期2010年5月21日 优先权日2010年5月21日
发明者王立 申请人:上海华依科技发展有限公司