ИЗМЕРИТЕЛЬ УГЛА ОПЕРЕЖЕНИЯ ВПРЫСКА ТОПЛИВА В ДИЗЕЛЬ Российский патент 2003 года по МПК F02M65/00 

Изобретение относится к области контроля за техническим состоянием дизелей, в частности к контролю опережения впрыска топлива в цилиндры дизеля.

Известны подобные устройства, например "Устройство измерения угла опережения подачи топлива в дизель" (по авторскому свидетельству СССР 1 657 716, МКИ F 02 М 65/00). Устройство имеет датчики перемещения иглы форсунки и верхней мертвой точки положения поршня в цилиндре, формирователи, переключатель, регистр, индикатор и логические элементы, соединенные между собой.

За прототип принято "Устройство измерения угла опережения впрыска топлива в дизель" (по авторскому свидетельству СССР 1 574 892, МКИ F 02 М 65/00). Устройство имеет датчики перемещения иглы форсунки и верхней мертвой точки положения поршня в цилиндре, соединенные с соответствующими формирователями, цепочку из соединенных последовательно регистра, дешифратора и индикатора, управляемый высокочастотный генератор, переключатель номера цилиндра, схему преобразования со счетчиками и логические элементы, соединенные между собой.

Известные устройства критичны к нестабильности режимов работы дизеля и требуют при измерениях поддержания постоянства заданных оборотов.

Цель изобретения заключается в упрощении многократных измерений на разных цилиндрах без остановки дизеля.

Сутью изобретения является автоматическое управление процессом измерения с учетом дополнительной информации о местоположении датчиков и режиме работы дизеля. Суть изобретения достигается частичным изменением функциональных связей между перечисленными ранее структурными элементами и дополнением схемы блоками длительности цикла, начала отсчета и корректором частоты. Кроме того, преобразователь выполнен авторегулируемым и соединен информационным и управляющим выходами с отдельными входами регистра и первым, вторым, третьим и четвертым входами соответственно с корректором частоты, вторым формирователем периода, блоком начала отсчета и блоком длительности цикла, при этом блок начала отсчета соединен с первым формирователем, который выполнен двухполярным, переключатель номера цилиндра соединен с входом блока длительности цикла и первый вход и выход управляемого высокочастотного генератора соединены с корректором частоты и второй его (генератора) вход соединен с выходом импульсного второго формирователя.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства (названия блоков условно сокращены).

На фиг.2 представлена диаграмма цикла работы устройства.

Устройство содержит датчик перемещения иглы форсунки 1, выход которого соединен с входом первого формирователя 2, который выполнен двухполярным, аналогового типа, и датчик положения 3 коленчатого вала дизеля, выход которого соединен с входом второго формирователя 4 импульсного типа.

Выход второго формирователя 4, отмечающего период между импульсами, подключен ко второму входу управляемого высокочастотного генератора 5.

Первый вход и выход управляемого высокочастотного генератора соединены с корректором частоты 6. Корректор частоты 6 имеет последовательно соединенные формирователь высокочастотных импульсов 7 и делитель 8. Делитель 8 выполняет деление на постоянно заданное число. Управляющий выход делителя 8 является выходом корректора частоты 6 и соединен с первым входом управляемого высокочастотного генератора.

Выход формирователя высокочастотных импульсов 7 является информационным выходом корректора частоты 6.

Авторегулируемый преобразователь 9 имеет счетчик интервала 10 и программируемый счетчик 11.

Информационные входы счетчика интервала 10 и программируемого счетчика 11 соединены параллельно в общей точке и являются первым входом авторегулируемого преобразователя 9 и подключены к одноименному выходу корректора частоты 6.

Управляющий вход программируемого счетчика 11, являющийся вторым входом авторегулируемого преобразователя 9, соединен с выходом импульсного формирователя 4 (периода).

Третий вход авторегулируемого преобразователя 9 является разрешающим входом счетчика интервала 10 и соединен с выходом блока начала отсчета 12. Управляющий вход счетчика интервала 10 соединен с управляющим выходом программируемого счетчика 11.

Блок начала отсчета 12 имеет последовательно соединенные схему восстановления 13 и нуль-орган 14. Вход схемы восстановления 13 является входом блока начала отсчета 12, который соединен с первым формирователем 2.

Выход нуль-органа 14 является выходом блока начала отсчета 12.

Четвертый вход авторегулируемого преобразователя 9 является установочным входом программируемого счетчика 11 и соединен с блоком длительности цикла 15.

Информационным выходом авторегулируемого преобразователя 9 является выход счетчика интервала 10.

Управляющим выходом авторегулируемого преобразователя 9 является управляющий выход программируемого счетчика 11.

Блок длительности цикла 15 имеет сумматор 16, первым и вторым входами соединенный с выходами шифраторов угла 17 и номера цилиндра 18 соответственно. Шифратор 17 соединен с выходом коммутатора ввода 19.

Вход другого шифратора 18 является входом блока длительности цикла 15 и соединен с переключателем номера цилиндра 20.

Первый выход авторегулируемого преобразователя 9 соединен с последовательной цепочкой из регистра 21, дешифратора 22 и индикатора 23.

Управляющий вход регистра 21 соединен с одноименным выходом программируемого счетчика 11, а его информационный вход - с входом счетчика интервала 10.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы на заглушенном дизеле необходимо выполнить следующие операции:
1. Установить датчик положения коленчатого вала 3 на доступной детали коленчатого вала дизеля, например на маховике.

2. По градусным отметкам на маховике или с помощью мерительного инструмента определить смещение датчика положения коленчатого вала 3 относительно метки верхней мертвой точки (ВМТ) первого цилиндра, допустимо смещение в несколько градусов.

3. Ввести величину смещения, воздействуя вручную на коммутатор ввода 19, в блок длительности цикла 15.

4. Запустить дизель и дождаться установившегося состояния его работы на каком-либо режиме.

5. С помощью переключателя номера цилиндра 20 внести в измеритель номер выбранного цилиндра.

6. Установить на форсунке выбранного цилиндра датчик перемещения иглы форсунки 1.

Тщательная установка датчиков перемещения иглы 1 форсунки и положения коленчатого вала 3 не обязательна.

При вращении коленчатого вала импульсы с датчика положения коленчатого вала 3 через второй формирователь 4 синхронизируют управляемый генератор 5 и ликвидируют в программируемом счетчике 11 предыдущий код.

Каждая пара импульсов, образованных датчиком положения коленчатого вала 3 (точнее период между ними), определяет длительность цикла и равна одному обороту.

Получив любую пару импульсов, управляемый высокочастотный генератор 5 вырабатывает серию высокочастотных импульсов, например, из 3600 импульсов. При этом общая длительность последовательности серии высокочастотных импульсов равна периоду между данной парой импульсов.

При длительном периоде, то есть на относительно низких оборотах, частота работы управляемого высокочастотного генератора 5 понижена и, наоборот, при укороченном периоде и повышенных оборотах частота работы управляемого высокочастотного генератора 5 увеличена. Формирователь высокочастотных импульсов 7 способствует повышению четкости параметров серии генерируемых импульсов, так как соединен входом с выходом управляемого высокочастотного генератора. Изменения частоты импульсов поддерживаются так, что общее их количество в известном диапазоне изменения оборотов всегда постоянно и кратно 360 угловым градусам.

Импульсы, поступающие на второй вход управляемого высокочастотного генератора 5 через делитель 8 на 3600, используются для синхронизации частоты и фазы управляемого высокочастотного генератора 5 с частотой и фазой периода импульсов, поступающих с второго формирователя 4, что поддерживает частоту генератора кратной частоте вращения вала дизеля на протяжении цикла.

Серия импульсов некоторой частоты, сформированной корректором частоты 6, поступает параллельно на информационные входы счетчика интервала 10 и программируемого счетчика 11. Программируемый счетчик 11 начинает заполняться импульсами корректированной частоты.

Формирование кода на выходе регистра 21 определяется двумя условиями.

Одно условие задается путем ввода номера цилиндра через переключатель номера 20 и посредством воздействия на коммутатор ввода 19 числа, соответствующего смещению датчика положения коленчатого вала 3 относительно ВМТ.

Коды этих чисел, образованные шифраторами 17 и 18, суммируются и общий код подается через установочный вход на программируемый счетчик 11.

Общий код (смотри диаграмму цикла работы на фигуре 2) соответствует сумме расстояний в градусах: Об - ВМТо (угол 360^°-β), ВМТо - ВМТц (угол (ϕ), то есть углу (360^°-β+ϕ), где:
Об - положение подвижной части датчика оборотов относительно в. м. т. первого цилиндра,
ВМТо - положение в. м. т. первого цилиндра;
ВМТц - положение в. м. т. измеряемого цилиндра относительно в. м. т. первого цилиндра;
В - момент начала впрыска для измеряемого цилиндра относительно в. м. т. первого цилиндра;
β - угол между в. м. т. первого цилиндра и положением подвижной части датчика оборотов;
ϕ - угол между в. м. т. первого цилиндра и в. м. т. измеряемого цилиндра;
α - угол опережения впрыска топлива для измеряемого цилиндра.

Общий код перенастраивает программируемый счетчик 11 на соответствующую емкость. Максимальная емкость программируемого счетчика 11 выбрана, например, равной 3600 импульсов.

При измерениях, касающихся первого цилиндра, в блок длительности цикла заносится значение максимального угла поворота коленчатого вала, то есть 360 градусов.

Для других цилиндров углы смещения до их верхних мертвых точек относительно первого из них определены конструктивно и вносятся для каждого измерения как код номера цилиндра.

Следовательно, в программируемом счетчике 11 накапливается количество импульсов, равное произвольному смещению датчика оборотов и заданному конструктивному смещению цилиндров.

Программируемый счетчик 11 формирует импульс на своем выходе только при заполнении измененной емкости. Этот момент автоматически совпадает с положением верхней мертвой точки выбранного цилиндра.

Второе условие определяется началом перемещения иглы форсунки на выбранном цилиндре.

Аналоговый двухполярный сигнал с датчика перемещения иглы форсунки 1 поступает на первый формирователь 2, с выхода которого подается на схему восстановления 13 максимальной амплитуды. Здесь сигнал смещается таким образом, что наименьшее значение его становится равным нулю, но автоматически на равную величину возрастает максимальная амплитуда.

Сигнал с восстановленной максимальной амплитудой поступает на нуль-орган 10, который в момент начала перемещения иглы форсунки и, следовательно, начала впрыска топлива в цилиндр вырабатывает управляющую команду, подаваемую на счетчик интервала 10. Начинается отсчет интервала времени от начала впрыска (точка В на фиг.2) на измеряемом цилиндре.

При наличии схемы восстановления 13 контроль точности установки датчика перемещения иглы форсунки относительно каких-либо базовых элементов не обязателен. Отсутствие требований на точность установки датчика перемещения иглы форсунки позволяет оперативно перемонтировать его на работающем дизеле с вводом номера любого другого цилиндра.

Двухполярность сигнала обычно является следствием упрощенной установки датчика перемещения иглы форсунки, при котором нулевые показания в начале и конце ее рабочего хода при монтаже не подбирались.

В результате схемного смещения сигнал приобретает однополярную форму и амплитуда его абсолютно равна рабочему ходу иглы.

После исчерпания установленной емкости на выходе программируемого счетчика 11 появляется импульс, воздействующий на управляющий вход регистра 21, на информационном входе которого в этот момент устанавливается код, соответствующий интервалу между началом впрыска и ВМТ выбранного цилиндра (угол α на фиг.2).

Код с выхода регистра 21 через дешифратор 22 поступает на индикатор 23, где отображается как угол опережения впрыска топлива.

Измеритель угла опережения впрыска топлива в дизель существенно повышает удобство в работе и ускоряет измерения, так как исключена необходимость строго соблюдения точности установки датчиков.

Изобретение относится к контролю за техническим состоянием дизелей, в частности к контролю опережения впрыска топлива в цилиндры дизеля. Устройство имеет датчики перемещения иглы форсунки и верхней мертвой точки положения поршня в цилиндре, соединенные с соответствующими формирователями, цепочку из соединенных последовательно регистра, дешифратора и индикатора, управляемый высокочастотный генератор, переключатель номера цилиндра, схему преобразования со счетчиками. Кроме того, структура имеет блоки длительности цикла и начала отсчета и корректор частоты. Сутью изобретения является автоматическое управление процессом измерения с учетом дополнительной информации о местоположении датчиков и режиме работы дизеля. Техническим результатом является упрощение многократных измерений на разных цилиндрах без остановки дизеля и достигается частичное изменение функциональных связей между структурными элементами. 4 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Измеритель угла опережения впрыска топлива в дизель, содержащее датчики перемещения иглы форсунки и положения коленчатого вала, соединенные с первым и вторым формирователями, цепочку из последовательно соединенных между собой регистра, дешифратора и индикатора, управляемый высокочастотный генератор, преобразователь, переключатель номера цилиндра, соединенные между собой, отличающийся тем, что он дополнен блоком длительности цикла, блоком начала отсчета, корректором частоты, преобразователь выполнен авторегулируемым и соединен информационным и управляющим выходами с отдельными входами регистра и первым, вторым, третьим и четвертым входами, соответственно, с корректором частоты, вторым формирователем, блоком начала отсчета и блоком длительности цикла, при этом блок начала отсчета соединен с первым формирователем, который выполнен двухполярным, переключатель номера цилиндра соединен с входом блока длительности цикла, первый вход и выход управляемого высокочастотного генератора соединены с корректором частоты и второй его (генератора) вход соединен с выходом импульсного (второго) формирователя периода. 2. Измеритель по п. 1, отличающийся тем, что его авторегулируемый преобразователь содержит соединенные параллельно информационными входами счетчики: программируемый и интервала, управляющий вход которого соединен с выходом программируемого счетчика, при этом первым, вторым, четвертым и третьим входами являются, соответственно, общая точка параллельного соединения информационных входов, управляющий и установочный входы программируемого счетчика и вход счетчика интервала, выход последнего является информационным выходом, управляющим выходом является выход программируемого счетчика. 3. Измеритель по п. 1, отличающийся тем, что блок длительности цикла имеет два шифратора, коммутатор ввода, соединенный выходом с одним из шифраторов, и сумматор, соединенный своими входами с выходами шифраторов, причем выход сумматора является выходом блока длительности цикла и вход другого шифратора является входом. 4. Измеритель по п. 1, отличающийся тем, что блок начала отсчета имеет схему восстановления, соединенную последовательно с нуль-органом, выход которого является выходом блока начала отсчета и вход схемы восстановления - входом. 5. Измеритель по п. 1, отличающийся тем, что корректор частоты имеет формирователь высокочастотных импульсов, последовательно соединенный с делителем, при этом вход и выход первого и выход второго являются входом, информационным выходом и управляющим выходом корректора частоты соответственно.