УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ РАБОТЫ ДИЗЕЛЯ Российский патент 1997 года по МПК G01M15/00 

Изобретение относится к контрольно-диагностическому оборудованию и может быть использовано для контроля диагностических параметров дизелей, в частности параметров состояния топливной аппаратуры.

Известен отметчик начала подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания (а.с. СССР N 664081, кл. G 01 M 15/00, 1979 г.), содержащий датчик давления, усилитель, фильтр низких частот, блок выделения разностного сигнала, пороговое устройство и одновибратор, причем пороговое устройство выполняется по схеме триггера Шмидта.

Недостатком данного устройства является то, что в нем вырабатывается импульс отметки по началу возрастания давления топлива, т.е. не осуществляется временная привязка к фактическим моментам начала и окончания впрыскивания топлива (открытия и закрытия форсунки), что ограничивает область применения известного устройства.

Наиболее близким по технологической сущности к заявляемому является устройство для измерения цикловой подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания по а.с. N 1180727, кл. G 01 M 15/00, 1985 г. содержащее последовательно соединенные датчик давления топлива, усилитель и измерительный прибор, а также источник опорного напряжения, схему переменной задержки, схему совпадения и интегратор.

Недостатком известного устройства является то, что в нем пороговое напряжение срабатывания схемы переменной задержки определяется выставленным напряжением опорного источника, которое устанавливается в зависимости от давления затяжки иглы форсунки (соответствует максимальному давлению впрыскивания топлива на холостом ходу). При различных скоростных режимах работы дизеля выставленное опорное напряжение лишь приблизительно соответствует давлению открытия форсунки, так как при этом не учитываются задержки открытия и закрытия форсунки, обусловленные инерцией ее движущихся частей. Неточность определения моментов открытия и закрытия форсунки приводит к недостаточной точности измерения соответствующих параметров работы топливной аппаратуры дизелей. Другим недостатком известного устройства является то, что в нем период интегрирования сигнала давления не ограничен, например, по закрытию форсунки, что также отрицательно влияет на точность и достоверность измерений.

Сущность изобретения направлена на повышение точности измерения параметров работы дизеля за счет осуществления адаптивного определения моментов открытия и закрытия форсунки.

Сущность изобретения заключается в том, что в известное устройство, содержащее последовательно соединенные датчик давления топлива, усилитель и измерительный блок, источник опорного напряжения, дополнительно введены последовательно соединенные дифференцирующий блок, сумматор напряжения и компаратор, выход которого соединен со вторым входом измерительного блока, а второй вход подключен к выходу усилителя, выход которого соединен со входом дифференцирующего блока, выход источника опорного напряжения соединен со вторым входом сумматора напряжения и третьим входом измерительного блока. В известных устройствах технического диагностирования топливных систем дизелей (см. например, авт.св. N 664081, кл. G 01 M 15/00, 1979 г. "Анализатор топливной аппаратуры", модель K261, K261.00.000 ТО и другие) для определения моментов начала впрыскивания топлива используются различные пороговые элементы (например, триггер Шмидта, компараторы) с фиксированным порогом срабатывания. Так, например, в анализаторе K261 этот порог соответствует давлению топлива 30 атм и не может быть выбран в зависимости от типа диагностируемой форсунки. В заявленном устройстве используется компаратор с переменным порогом срабатывания, величина которого за счет применения дифференцирующего блока и сумматора становится зависимой не только от давления затяжки пружины диагностируемой форсунки, но и от скоростного режима работы двигателя, обеспечивая точное определение моментов открытия и закрытия форсунки, а также измерение соответствующих диагностических параметров.

На фиг. 1 представлена функциональная блок-схема заявляемого устройства, на фиг. 2 временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит последовательно соединенные датчик 1 давления топлива, усилитель 2 и измерительный блок 3, последовательно соединенные дифференцирующий блок 4, сумматор 5, компаратор 6 и источник опорного напряжения. Выход источника 7 опорного напряжения соединен со вторым входом сумматора 5 и третьим входом измерительного блока 3, второй вход которого подключен к выходу компаратора 6. Вход дифференцирующего блока 4 подключен к выходу усилителя 2.

Датчик давления 1 и усилитель 2 служат для формирования электрического сигнала U(t), соответствующего давлению топливопровода, соединяющего топливный насос дизеля с форсункой.

Дифференцирующий блок 4 предназначен для выработки сигнала k•U(t), пропорционально средней скорости измерения давления топлива и может быть выполнен, например в виде последовательно соединенных дифференцирующей и масштабной схем. При этом должна быть предусмотрена возможность регулирования масштабирующего коэффициента, устанавливаемая величина которого зависит от типа контролируемой форсунки.

Сумматор 5 служит для формирования опорного напряжения срабатывания компаратора 6. Исходным уровнем опорного напряжения является величина выходного напряжения источника 7, на которое накладывается выходной сигнал дифференцирующего блока 4. Длительность, а следовательно и крутизна импульсов впрыскивания топлива зависит от скорости вращения коленчатого вала дизеля. При прочих равных условиях моменты открытия и закрытия форсунки определяются давлением затяжки иглы форсунки, массой ее подвижных частей и скорости вращения коленчатого вала. За счет инерционности движущихся частей форсунка открывается соответственно при большем и закрывается при меньшем значениях давления, причем отклонение действительных значений давления начала и конца впрыскивания от давления затяжки иглы форсунки прямо пропорционально скорости изменения давления в данные моменты времени, которая в свою очередь зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Все перечисленные блоки устройства могут быть выполнены по типовым схемам на основе серийно выпускаемых микросхем.

Источник 7 служит для установки опорного напряжения, величина которого должна соответствовать давлению затяжки иглы форсунки, и может быть выполнен в виде потенциометра.

Измерительный блок 3 предназначен для осуществления измерения тех или иных параметров работы дизельного двигателя. Это могут быть такие параметры, как угол опережения и длительность впрыскивания топлива, скорость нарастания давления при впрыскивании, цикловая подача топлива и т.п. Таким образом, практическая реализация блока 3 зависит от выбора диагностируемого параметра и может быть различной, не влияя тем самым на сущность заявляемого изобретения. Например, в случае измерения цикловой подачи топлива измерительный блок 3 может быть реализован также, как и в устройстве-прототипе, т.е. содержать последовательно соединенные схему совпадения (аналоговый коммутатор), интегратор и измерительный прибор, а также пиковый детектор и переключатель, позволяющий с помощью измерительного прибора осуществлять тарировку устройства, когда на выходе источника 7 устанавливается также напряжение, которое соответствует выходному напряжению пикового детектора, в свою очередь определяемое максимальной амплитудой импульсов впрыскивания при минимальной частоте холостого хода, т.е. соответствует давлению затяжки иглы форсунки. Возможны также и другие варианты реализации измерительного блока 3, не изменяющие сущности заявляемого изобретения.

Устройство работает следующим образом. Сигнал с датчика 1 давления через усилитель 2 поступает на вход измерительного блока 3 и на вход дифференцирующего блока 4, на выходе которого формируется сигнал K•U(t) (U(t) сигнал на выходе усилителя 2).

На входы компаратора 6, поступают сигналы U(t) и U₀ + K•U(t), где U₀ напряжение на выходе источника опорного напряжения и соответствует давлению затяжки иглы форсунки (устанавливается например по максимальной амплитуде импульсов впрыскивания при минимальной частоте холостого хода, как было уже описано выше), K коэффициент, зависящий от массы подвижных частей форсунки.

На выходе компаратора 6 формируется импульс, передний фронт которого соответствует началу, а задний фронт концу впрыскивания топлива при заданном скоростном режиме работы дизеля. При изменении скоростного режима происходит автоматическая адаптация устройства к изменившемуся режиму работы, чем достигается высокая точность измерений целого ряда диагностических параметров в широком диапазоне частот вращения коленчатого вала дизеля.

По сравнению с прототипом заявляемое устройство позволяет обеспечить более высокую точность измерения начала и конца впрыскивания топлива. В прототипе момент открытия форсунки фиксируется по превышению давления затяжки иглы форсунки. При этом не учитывается инерционность открытия форсунки, что приводит к зависимости давления начала впрыскивания от угловой скорости вращения коленчатого вала дизеля, т.е. зависит от скоростного режима последнего. В заявляемом устройстве, в отличие от прототипа, при определении моментов открытия и закрытия форсунки учитывается скоростной режим работы дизеля, что достигается за счет автоматической корректировки уровня срабатывания компаратора 6 в зависимости от скорости изменения давления посредством дифференцирующего блока 3 и сумматора 4 напряжения. Практическое использование заявляемого изобретения позволяет повысить точность измерения целого ряда параметров работы дизеля, таких как давление открытия и закрытия форсунки, фазовых параметров топливоподачи, цикловой подачи топлива и других, связанных с определением начала и конца впрыскивания топлива.

Использование: контроль диагностических параметров дизелей, в частности параметров состояния топливной аппаратуры. Задача изобретения -повышение точности измерения параметров работы дизеля за счет осуществления адаптивного определения моментов открытия и закрытия форсунки. Сущность изобретения: известное устройство, содержащее последовательно соединенные датчик давления топлива, усилитель, измерительный блок и источник опорного напряжения, дополнительно снабжено последовательно соединенными дифференцирующим блоком, сумматором напряжения и компаратором, выход которого соединен со вторым входом измерительного блока, а второй вход подключен к выходу усилителя, выход которого соединен с входом дифференцирующего блока, выход источника опорного напряжения соединен со вторым входом сумматора напряжения и третьим входом измерительного блока. 2 ил.

Устройство для контроля работы дизеля, содержащее последовательно соединенные датчик давления, усилитель и измерительный блок, источник опорного напряжения, отличающееся тем, что в него дополнительно введены последовательно соединенные дифференцирующий блок, сумматор напряжения и компаратор, выход которого соединен с вторым входом измерительного блока, а второй вход подключен к выходу усилителя, выход которого соединен с входом дифференцирующего блока, выход источника опорного напряжения соединен с вторым входом сумматора и третьим входом измерительного блока.