ИЗМЕРИТЕЛЬ УГЛА ОПЕРЕЖЕНИЯ ВПРЫСКА ТОПЛИВА В ДИЗЕЛЬ Российский патент 2004 года по МПК F02M65/00 

Изобретение относится к области контроля технического состояния дизелей, в частности к контролю опережения впрыска топлива в цилиндры дизеля. Известны подобные устройства, например, “Устройство измерения угла опережения подачи топлива в дизель” (А.С. СССР №1657716, 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 №1574892, опубл. 30.06.1990). 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. Задача изобретения заключается в упрощении многократных измерений на разных цилиндрах без остановки дизеля.

Задача достигается за счет того, что измеритель угла опережения впрыска топлива в дизель, содержащий 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, дополнен двухканальным блоком длительности цикла, блоком начала отсчета, корректором частоты, и преобразователь выполнен трехпараметрическим и соединен информационным и управляющим выходами с отдельными входами регистра и первым, вторым, третьим, четвертым и пятым входами соответственно, с корректором частоты, импульсным (вторым) формирователем периода, блоком начала отсчета и первым и вторым выходами двухканального блока длительности цикла, при этом блок начала отсчета соединен с первым формирователем, который выполнен двухполярным, переключатель номера цилиндра соединен с входом двухканального блока длительности цикла и регулирующий вход и выход управляемого высокочастотного генератора соединены с корректором частоты и синхронизирующий его (генератора) вход соединен с выходом импульсного (второго) формирователя периода.

Его трехпараметрический преобразователь может содержать соединенные параллельно информационными входами счетчик интервала и программируемые счетчики: ВМТ и цилиндра, управляющий вход последнего соединен с выходом программируемого счетчика ВМТ, при этом первым, вторым, третьим, четвертым и пятым входами являются соответственно общая точка параллельного соединения информационных входов всех счетчиков, управляющий вход программируемого счетчика ВМТ, управляющий вход программируемого счетчика интервала, управляющие входы программируемых счетчиков цилиндра и ВМТ, выходы счетчика интервала и программируемого счетчика цилиндра являются соответственно информационным выходом и управляющим выходом преобразователя.

Двухканальный блок длительности цикла может иметь два шифратора, коммутатор ввода, соединенный выходом с одним из шифраторов, причем выходы шифраторов являются выходами блока длительности цикла и вход шифратора номера цилиндра является входом блока длительности цикла. Блок начала отсчета может иметь схему восстановления, соединенную последовательно с нуль-органом, выход которого является выходом блока начала отсчета и входом является вход схемы восстановления. Корректор частоты может иметь формирователь высокочастотных импульсов, соединенный последовательно с делителем, выход которого является регулирующим выходом, и выход формирователя высокочастотных импульсов является информационным выходом, вход которого является входом корректора частоты.

Сутью изобретения является автоматическое управление процессом измерения на основе повышения четкости информации о местоположении датчиков и режиме работы дизеля. Суть изобретения реализуется программируемыми счетчиками и схемой последовательно-параллельного управления ими.

На фигуре 1 представлена функциональная схема устройства (названия блоков условно сокращены). На фигуре 2 представлена диаграмма цикла работы устройства.

Устройство содержит датчик хода иглы форсунки 1, выход которого соединен с входом двухполярного аналогового формирователя 2, и датчик положения 3 коленчатого вала дизеля, выход которого соединен с входом импульсного формирователя периода 4.

Выход импульсного формирователя периода 4 подключен к синхронизирующему входу управляемого высокочастотного генератора 5. Управляемый высокочастотный генератор 5 соединен 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, предварительно представленное схемой. Выход делителя 8 соединен с регулирующим входом управляемого высокочастотного генератора 5.

Выход формирователя высокочастотных импульсов 7 является информационным выходом корректора частоты 6. Трехпараметрический преобразователь 9 имеет счетчик интервала 10, программируемый счетчик цилиндра 11 и программируемый счетчик ВМТ 12. Выход программируемого счетчика ВМТ 12 соединен с управляющим входом программируемого счетчика цилиндра 11. Счетные входы счетчика интервала 10 и программируемых счетчика цилиндра 11 и счетчика ВМТ 12 объединены и подключены к информационному выходу корректора частоты 6. Управляющий вход программируемого счетчика ВМТ 12, являющийся вторым трехпараметрического преобразователя 9, соединен с выходом импульсного формирователя периода 4. Третий вход трехпараметрического преобразователя 9 является управляющим входом счетчика интервала 10 и соединен с выходом блока начала отсчета 13.

Блок начала отсчета 13 имеет последовательно соединенные схему восстановления 14 и нуль-орган 15. Вход схемы восстановления 14 является входом блока начала отсчета 13, который соединен с двухполярным формирователем 2. Выход нуль-органа 15 является выходом блока начала отсчета 13. Четвертый вход трехпараметрического преобразователя 9 является установочным входом программируемого счетчика цилиндра 11 и соединен с первым выходом блока длительности цикла 16. Пятый вход трехпараметрического преобразователя 9 является установочным входом программируемого счетчика ВМТ 12 и соединен со вторым выходом блока длительности цикла 16.

Информационным выходом трехпараметрического преобразователя 9 является выход счетчика интервала 10.

Управляющим выходом трехпараметрического преобразователя 9 является выход программируемого счетчика цилиндра 11.

Блок длительности цикла 16 имеет шифратор номера цилиндра 17 и шифратор угла 18, вход которого соединен с коммутатором ввода 19. Ко входу шифратора номера цилиндра 17, являющегося входом блока длительности цикла 16, подключен переключатель номера цилиндра 20. Информационный выход трехпараметрического преобразователя 9 соединен с последовательной цепочкой из регистра 21, дешифратора 22 и индикатора 23.

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

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы на заглушенном дизеле необходимо выполнить следующие операции:

1. Установить подвижную часть (метку) датчика положения коленчатого вала 3 на доступной детали, связанной с валом дизеля, например, на маховике. Установить неподвижную (воспринимающую) часть датчика положения коленчатого вала 3 таким образом, чтобы при вращении вала метка периодически проходила через рабочую зону неподвижной части датчика положения коленчатого вала 3.

2. По градусным отметкам на маховике или с помощью мерительного инструмента определить смещение метки датчика положения коленчатого вала 3 относительно верхней мертвой точки (ВМТ) первого цилиндра. Допускается любая величина смещения метки.

3. Ввести величину смещения, воздействуя вручную на коммутатор ввода 20, в блок длительности цикла 16. При этом для величины смещения 0 угловых градусов следует вводить 360 угловых градусов.

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

5. С помощью переключателя номера цилиндра 18 внести в измеритель номер выбранного цилиндра.

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

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

При вращении коленчатого вала импульсы с датчика положения коленчатого вала 3 через импульсный формирователь периода 4 синхронизируют управляемый генератор 5 и записывают в программируемый счетчик ВМТ 12 новый код угла смещения метки датчика положения коленчатого вала 3.

Каждая пара импульсов, образованных датчиком положения коленчатого вала 3, определяет длительность цикла и равна одному обороту.

Получив любую пару импульсов, управляемый 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 генератора 5 понижена и, наоборот, при укороченном периоде и повышенных оборотах частота работы генератора 5 увеличена.

Формирователь высокочастотных импульсов 7 способствует повышению четкости параметров серии генерируемых импульсов. Изменения частоты импульсов поддерживаются так, что общее их количество в известном диапазоне изменения оборотов всегда постоянно и кратно 360 угловым градусам.

Импульсы, проходящие через делитель 8 после деления их на постоянное число 3600, поступают на регулирующий вход управляемого высокочастотного генератора 5, используются для синхронизации частоты и фазы генератора 5 с частотой и фазой импульсов, поступающих с формирователя периода 4, что поддерживает частоту генератора кратной частоте вращения вала дизеля на протяжении цикла.

Серия импульсов некоторой частоты, сформированной корректором частоты 6, поступает параллельно на счетные входы счетчика интервала 10 и программируемых счетчика цилиндра 11 и счетчика ВМТ 12. Программируемые счетчики цилиндра 11 и ВМТ 12 начинают заполняться импульсами корректированной частоты.

Формирование кода на выходе регистра 21 определяется двумя условиями. Два начальных условия задаются путем ввода номера цилиндра через коммутатор номера 20 и посредством воздействия на переключатель ввода 18 числа, соответствующего смещению метки датчика положения коленчатого вала 3 относительно ВМТ. Коды этих чисел, образованные шифраторами 17 и 18, подаются на установочные входы программируемых счетчиков цилиндра 11 и ВМТ 12 соответственно.

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. Таким образом, счетчик ВМТ 12 будет отсчитывать угол Об - ВМТо (угол 360° - β), а счетчик цилиндра 11 - угол ВМТо - ВМТц (угол (ϕ). То есть оба счетчика последовательно отсчитают угол, равный 360° - β+ϕ (смотри диаграмму цикла работы на фигуре 2), где Об - положение подвижной части датчика оборотов относительно ВМТ первого цилиндра;

ВМТо - положение ВМТ первого цилиндра;

ВМТц - положение ВМТ измеряемого цилиндра относительно ВМТ первого цилиндра;

В - момент начала впрыска для измеряемого цилиндра относительно ВМТ первого цилиндра;

β - угол между ВМТ первого цилиндра и положением подвижной части датчика оборотов;

ϕ - угол между ВМТ первого цилиндра и ВМТ измеряемого цилиндра;

α - угол опережения впрыска топлива для измеряемого цилиндра.

Следовательно, в программируемом счетчике 11 накапливается количество импульсов, равное установленному произвольному смещению метки датчика оборотов и заданному конструктивному смещению цилиндров. Программируемый счетчик ВМТ 12 формирует импульс на своем выходе только при заполнении измененной емкости. Этот момент автоматически совпадает с положением верхней мертвой точки первого цилиндра. Выходной импульс программируемого счетчика ВМТ 12 инициализирует программируемый счетчик цилиндра 11.

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

Третье условие определяется началом хода иглы форсунки на выбранном цилиндре.

Аналоговый сигнал с датчика хода иглы форсунки 1 поступает на двухполярный формирователь 2, с выхода которого подается на схему восстановления 14 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 15, который в момент начала хода 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 14 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 смещения 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 цилиндра 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 строгого соблюдения точности установки датчиков. При этом погрешность измерения угла сводится к минимуму и определяется только точностью применяемых элементов.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к области контроля технического состояния дизелей. Изобретение позволяет упростить многократные измерения на разных цилиндрах без остановки дизеля. Измеритель угла опережения впрыска топлива в дизель содержит 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. Измеритель дополнен двухканальным блоком длительности цикла, блоком начала отсчета, корректором частоты, и преобразователь выполнен трехпараметрическим и соединен информационным и управляющим выходами с отдельными входами регистра и первым, вторым, третьим, четвертым и пятым входами соответственно, с корректором частоты, импульсным (вторым) формирователем периода, блоком начала отсчета и первым и вторым выходами двухканального блока длительности цикла, при этом блок начала отсчета соединен с первым формирователем, который выполнен двухполярным. Переключатель номера цилиндра соединен с входом двухканального блока длительности цикла, и регулирующий вход и выход управляемого высокочастотного генератора соединены с корректором частоты, и синхронизирующий его (генератора) вход соединен с выходом импульсного (второго) формирователя периода. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Измеритель угла опережения впрыска топлива в дизель, содержащий 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 двухканальным блоком длительности цикла, блоком начала отсчета, корректором частоты и преобразователь выполнен трехпараметрическим и соединен информационным и управляющим выходами с отдельными входами регистра и первым, вторым, третьим, четвертым и пятым входами, соответственно, с корректором частоты, импульсным (вторым) формирователем периода, блоком начала отсчета и первым и вторым выходами двухканального блока длительности цикла, при этом блок начала отсчета соединен с первым формирователем, который выполнен двухполярным, переключатель номера цилиндра соединен с входом двухканального блока длительности цикла и регулирующий вход и выход управляемого высокочастотного генератора соединены с корректором частоты и синхронизирующий его (генератора) вход соединен с выходом импульсного (второго) формирователя периода.2. Измеритель угла опережения впрыска топлива в дизель по п.1, отличающийся тем, что его трехпараметрический преобразователь содержит соединенные параллельно информационными входами счетчик интервала и программируемые счетчики: ВМТ и цилиндра, управляющий вход последнего соединен с выходом программируемого счетчика ВМТ, при этом первым, вторым, третьим, четвертым и пятым входами являются, соответственно, общая точка параллельного соединения информационных входов всех счетчиков, управляющий вход программируемого счетчика ВМТ, управляющий вход программируемого счетчика интервала, управляющие входы программируемых счетчиков цилиндра и ВМТ, выходы счетчика интервала и программируемого счетчика цилиндра являются, соответственно, информационным выходом и управляющим выходом преобразователя.3. Измеритель угла опережения впрыска топлива в дизель по п.1, отличающийся тем, что двухканальный блок длительности цикла имеет два шифратора, коммутатор ввода, соединенный выходом с одним из шифраторов, причем выходы шифраторов являются выходами блока длительности цикла и вход шифратора номера цилиндра является входом блока длительности цикла.4. Измеритель угла опережения впрыска топлива в дизель по п.1, отличающийся тем, что блок начала отсчета имеет схему восстановления, соединенную последовательно с нуль-органом, выход которого выходом блока начала отсчета и входом является вход схемы восстановления.5. Измеритель угла опережения впрыска топлива в дизель по п.1, отличающийся тем, что корректор частоты имеет формирователь высокочастотных импульсов, соединенный последовательно с делителем, выход которого является регулирующим выходом, и выход формирователя высокочастотных импульсов является информационным выходом, вход которого является входом корректора частоты.