Устройство для измерения угла опережения подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1983 года по МПК F02M65/00 

Изобретение относится к средствам диагностики двигателей с впрыском топлива, преимущественно дизелей.

Известны устройства для измерения угла опережения подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащие датчики верхней мертвой точки (ВМТ) порщня и исследуемого процесса, формирователи сигналов, триггер, первую и вторую схемы совпадения, блок вычисления, индикатор и генератор импульсов, причем датчики подключены через формирователи к входам триггера, первый выход которого подключен к первому входу первой схемы совпадения, выход генератора импульсов связан с вторыми входами первой и второй схем совпадения, а выход блока вычисления подключен через информационные щины к первому входу индикатора 1.

Это устройство позволяет определять угол е опережения подачи (впрыска) топлива относительно ВМТ в двигателе внутреннего сгорания, причем процесс определения угла сведен к определению цифровых эквивалентов: N - числа импульсов опорного генератора для угла 720° и измеряемого угла NX на определенной скорости вращения двигателя, а также вычисление согласно Ч - -720° в блоке вычисления, например в Микропроцессоре. На входах блока вычисления устройства число-импульсное представление информации, т.е. по входам блока вычисления поступают пачки импульсов N и N,. В устройстве отсутствует жесткая синхронизация начала и конца подсчета импульсов генератора, начала вычисления Ч в блоке вычисления в силу своей структурной ограниченности. Поэтому определение указанных моментов возможно лишь сложным временным анализом по жесткой программе, имеющей конечное время выполнения, в блоке вычисления поступления пачек импульсов, например, по их отсутствию на конечном интервале времени. Моменты начала и конца подсчета N и NX при этом мо1-ут быть определены с дополнительной погрещностью ± ДТ, что ведет к искажению подсчитываемых импульсов ±AN, N,- Nx±ANx, где/lN и N - дополнительные погрешности, связанные с погрещностью определения границ временных интервалов

cf -J;5 . 720

N±AN

Конечный результат искажается. .

Полное использование информации от датчиков ВМТ и исследуемого процесса для введения жесткой синхронизации всех элементов вычислительного процесса, введение буферных элементов памяти для формирования и хранения исходных операндов N и N позволит повысить точность определения угла опережения подачи топлива в двигателе внутреннего сгорания.

Цель изобретения - повышение точности измерения устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для измерения угла опережения

подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащее датчики верхней мерт вой точки порщня и исследуемого процесса, формирователи сигналов, триггер, первую и вторую схемы совпадения, блок вычисления, индикатор и генератор импульсов, причем датчики подключены через формирователи к входам триггера, первый выход которого подключен к первому входу первой схемы совпадения, выход генератора импульсов связан с вторыми входами первой

5 и второй схем совпадения, а выход блока вычисления подключен через информационные щины к первому входу индикатора, дополнительно введены счетный триггер, первый и второй счетчики импульсов, дешифратор адреса и третья, четвертая, пятая и

0 щестая схемы совпадения, причем счетный триггер подключен входом к выходу формирователя сигнала исследуемого процесса, первым выходом к первому входу второй схемы совпадения и к третьему входу

первой схемы совпадения, а вторым выходом к первым входам пятой и щестой схем совпадения, выходы первой и второй схем совпадения подключены через первый и второй счетчики импульсов к первым входам третьей и четвертой схем совпадения

0 соответственно, выход щестой схемы совпадения подключен к нулевым входам счетчиков импульсов, первый выход триггера подключен к третьему входу пятой схемы совпадения, выходы третьей и четвертой схем совпадения и первый вход индикатора подключены к информационной шине блока вычисления, адресная щина которого подключена к входу дешифратора адреса, соответствующие выходы которого - к вторым входам третьей, четвертой и пятой схем совпадения и к индикатору, а щина управления блока вычисления подключена к выходу пятой схемы совпадения и к третьим входам третьей, четвертой схем совпадения и индикатора.

На фиг. 1 приведена функциональная

f. схема устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма синхронизации элементов устройства и процесса вычи ления (где а - работа генератора импульсов; б - сигналы с выхода датчика исследуемого процесса; 8 - сигналы с выхода датчика ВМТ; г -

0 сигналы с первого выхода триггера; д - сигналы с первого выхода счетного триггера; е- интервал времени подсчета N-импульсов; ж - сигнал «Готовность ; з - обнуление счетчиков.

Устройство содержит датчик 1 ВМТ,

5 формирователь 2 сигнала, триггер 3, формирователь 4 сигнала, датчик 5 исследуемого процесса, первую схему 6 совпадения, генератор 7 импульсов, счетный триггер 8,

вторую схему 9 совпадения, первый счетчик 10 импульсов, второй счетчик 11 импульсов, третью схему 12 совпадения, четвертую схему 13 совпадения, пятую схему 14 совпадения, дешифратор 15 адреса, шестую схему 16 совпадения, блок 17 вычисления в составе постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 18 и микропроцессора 19, например ИК580, индикатор 20, шину 21 адресную, шину 22 управления и шину 23 информационную.

Датчик 1 ВМТ и датчик 5 исследуемого процесса подключены параллельно к входам триггера 3 через формирователи 2 и 4 соответственно. Первый выход триггера 3 подключен к первому входу первой схемы 6 совпадения и к третьему входу пятой схемы совпадения. Второй выход триггера 3 подключен к второму входу шестой схемы 16 сов1падения. Вход счетного триггера 8 подключен к формирователю 4 исследуемого процесса. Первый выход счетного триггера 8 подключен к третьему входу первой схемы 6 совпадения и к первому входу второй схемы 9 совпадения, а второй выход счетного триггера 8 подключен к первым входам пятой и шестой схем 14 и 16 совпадения. Выход генератора 7 импульсов подключен к вторым входам первой и второй схем 6 и 9 совпадения. Выходы первой и второй схем 6 и 9 совпадения подключены через первый и второй счетчики 10 и 11 импульсов к первым входам третьей и четвертой схем 12 и 13 совпадения соответственно. Выход шестой схемы 16 совпадения подключен к входам обнуления счетчиков 10 и 11 импульсов. Выходы третьей и четвертой схем 12 и 13 совпадения и первый вход индикатора 20 подключены к информационной шине 23 блока 17 вычисления. Адресная шина 21 подключена к входу дешифратора 15 адреса, выходы которого подключены к соответствующим вторым входам третьей, четвертой-, пятой схемы 12-14 совпадения, индикатора 20. Шина 22 управления блока 17 вычисления подключена к выходу пятой схемы 14 совпадения и к третьим входам третьей, четвертой схем 12 и 13 совпадения и индикатора 20.

Назначение элементов устройства следующее. Датчик 1 ВМТ генерирует электрический сигнал о нахождении поршня двигателя в верхней мертвой точке. Датчик 5 генерирует электрический сигнал в момент начала подачи (впрыска) топлива. Формирователи 2 и 4 нормируют сигналы от датчиков 1 и 5. по амплитуде и фронтам. Триггеры 3 и 8 служат для задания временных интервалов, заполняемых импульсами от генератора 7 импульсов стабильной частоты следования. Схема 6 совпадения служит для формирования пачки N .импульсов - цифрового эквивалента измеряемого угла опережения впрыска топлива. Схема 9 совпадения служит для формирования пачки N импульсов - цифрового эквивалента двух полных оборотов коленчатого вала двигателя, т.е. время между двумя впрысками 5 топлива. Счетчики 10 и II служат для накопления текущей информации в виде пачек импульсов и буферизации сформированных операндов N и NX для последующего вычисления измеряемого угла f опережения впрыска топлива согласно формуле cf блоке 17 вычисления.

Схема 14 совпадения служит для формирования сигнала «Готовность, характеризующего момент окончания формирования исходных операндов N и NA для блока 17

5 вычисления и начало их выборки в сверхоперативную память (регистры) микропроцессора 19 из счетчиков 10 и-11 импульсов. Схемы 12 и 13 совпадения служат для клапанирован-ия информации на информационную шину 23 по команде «Ввод от микропроцессора 19 по адресу, задаваемому микропроцессором 19 на адресной шине 21. Вывод результата «f после операций умножения и деления из микропроцессора 19 осуществляется по команде «Вывод по шине 22

5 управления по соответствующему адресу. Схема 16 осуществляет формирование сигнала обнуления счетчиков 10 и II импульсов при отсутствии задания временных интервалов триггерами 3 и 8. ПЗУ 18, входящее в блок 17 вычисления, служит для хранения жесткой программы спроса признака «Готовность, выборки сформированных операндов N и 14, хранения const 720, вычисления f, вывода результата на индикатор 20.

Схемы 12-14 совпадения и индикатор 20

5 представляют собой внешние устройства для микропроцессора 19, с которыми микропроцессор 19 осуществляет операции ввода и вывода.

Адресная шина 21 однонаправленная. Информационная шина и шина управления двухнаправленные.

На фиг. 2 обозначено; tjc- временной интервал, эквивалентный измеряемому углу; Ч - угол опережения подачи топлива; tj - временный интервал, эквивалентный 5 двум полным оборотам коленчатого вала двигателя; t - длительность сигнала «Готовность ; tg - длительность сигнала обнуления счетчиков 10 и П.

Устройство работает следующим образом.

При вращении вала двигателя датчик 1 ВМТ генерирует электрические импульсы в моменты нахождения поршня в точке ВМТ - один за полный оборот вала. Датчик 5 генерирует электрические импульсы в моменты подачи (впрыска) топлива в цилиндр двигателя - один за два полных оборота вала двигателя (см. фиг. 2). Сформированные импульсы в формирователях 2

и 4 поступают на соответствующие входы триггера 3, на первом выходе которого формируется импульс длительностью t, зависящей от угла опережения подачи топлива и скорости вращения коленчатого вала двигателя. На первом выходе счетного триггера 8 сформируется импульс с длительностью, равной двум полным оборотам коленчатого вала, при этом смена состояния на выходе счетного триггера 8 происходит по сигналу от датчика 5 исследуемого процесса. На выходе первой схемы 6 совпадения появится пачка импульсов цифрового эквивалента угла опережения подачи топлива при наличии импульсов с первого выхода триггера 3 и с первого счетного триггера 8. На выходе второй схемы 9 совпадения появится пачка импульсов N - цифрового эквивалента двух полных оборотов коленчатого вала при наличии импульсов с первого выхода счетного триггера 8.

Подсчет импульсов в пачке NX происходит в буферном счетчике 10, а импульсов в пачке N - в буферном счетчике -11. По окончании импульса с первого выхода триггера 8 и началу импульса с первого выхода триггера 3 (последующее срабатывание датчика 5 подачи топлива). На выходе пятой схемы 14 совпадения (см. фиг. 2) выставится сигнал «Готовность об окончании формирования исходных операндов N и Nj( в счетчиках 10 и 11. Адрес внешних устройств микропроцессор 19 выставляет на адресной шине 21, причем после дешифрации соответствующего адреса происходит опрос схемы 14 совпадения.

По сигналу «Готовность микропроцессор 19 осуществляет последовательный ввод информации с внешних устройств: схем 12 и 13 сравнения по сигналу «Ввод с шины 22 управления по третьим входам схем 12 и 13, адрес схемы при этом задается на адресной шине 21. Через дешифратор 15 адреса определяется номер подключаемой схемы совпадения по вторым входам схем 12 и 13 совпадения. На-информационную шину 23 последовательно с выхода третьей схемы 12 совпадения поступает число Ny, а с выхода четвертой схемы 13 поступает число N. По окончании выборки операндов N и NX во внутреннюю сверхоперативную память, например в регистры общего назначения (РОН), микропроцессор 19 приступает к вычислению ч , причем константа 720 и программа вычислений хранится в ПЗУ 18.

По окончании вычисления ч микропроцессор 19 выставляет адрес выводного устройства; индикатора 20 на адресной шине 21; через дешифратор 15 адреса на второй ввход индикатора 20 поступает разрешение съема информации о результате с информационной шины 23 по сигналу «Вывод с шины 22 управления. Результат индицируется на индикаторе 20.

По окончании сигнала «Готовность длительностью tj (см. фиг. 2) на выходе щестой схемы 16 совпадения выставится сигнал обнуления длительностью iy буферных счетчиков 10 и 11 импульсов. Счетчики 10 и 11 устанавливаются в исходное (нулевое) состояние и подготовлены к следующему циклу накопления N и N, - цифровых эквивалентов интервалов времени tj

5 и tx соответственно.

Проследующее срабатывание датчи, ков 5 и 1 вызовет формирование импульсов на первых выходах триггеров 3 и 8. Затем происходит согласно описанному ранее алгоритму процесс накопления операн тов N и вычисление - угла подачи топлива.

Точность измерения ч (угла опережения подачи топлива) в предлагаемом устройстве зависит от точности определения границ временных интервалов времени t; и t , от выбранной частоты генератора 7 импульсов, количества разрядов в счетчиках 10 и 11, разрядности микропроцессора и индикатора.

Q При большой частоте генератора 7 импульсов и соответственной разрядности счетчиков 10 и 11, микропроцессора и индикатора точность измерения угла «ч зависит практически лишь от точности определения границ временных интервалов t|

и i, так как точность процесса вычисления согласно cf 720 зависит лишь от разрядности исходных оперантов N и N и самого блока 17 вычисления.

По сравнению с базовым объектом предлагаемое устройство за счет полного использования информации от датчиков ВМТ и исследуемого процесса для более точного определения границ временных интервалов tj и t и эквивалентных для этих интервалов чисел N и NX соответственно, за

J счет введения жесткой синхронизации процесса накопления и хранения исходных операндов N и NX, позволяет повысить точность определения угла опережения подачи топлива в двигателе внутреннего сгорания. На устройстве с предлагаемой структурой получена точность определения угла опережения подачи топлива лучше 0,01% при оборотах коленчатого вала в пределах 300-3000 об/мин.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА ОПЕРЕЖЕНИЯ ПОДАЧИ ТОПЛИВА В ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащее датчики верхней мертвой точки поршня и исследуемого процесса, формирователи сигналов, триггер, первую и вторую схемы совпадения, блок вычисления, индикатор и генератор имт пульсов, причем датчики подключены через формирователи к входам триггера, первый выход которого подключен к первому входу первой схемы совпадения, выход генератора импульсов связан с вторыми входами первой и второй схем совпадения, а выход блока вычисления подключен через информационные шины к первому входу индикатора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены счетный триггер, первы.й и второй счетчики импульсов, дешифратор адреса и третья, четвертая, пятая и шестая схемы совпадения, причем счетный триггер подключен входом к выходу формирователя сигнала исследуемого процесса, первым выходом - к первому входу второй схемы совпадения и к третьему входу первой схемы совпадения, а вторым выходом - к первым входам пятой и шестой схем совпадения, выходы первой и второй схем совпадения подключены через первый и второй счетчики импульсов к первым входам третьей и четвертой схем совпадения соответственно, выход шестой схемы совпадения подключен к нулевым входам счетчиков импульсов, первый выход триггера подключен к третьему входу пятой схемы совпадения, выходы третьей и четвертой схем совпадения и первый вход индикатора подключены к информационной шине блока вычисления, адресная шина которого подключена к входу дешифратора адреса, соответствующие выходы которого - к вторым входам третьей, четвертой и пятой схем совпадения и к индикатору, а шина управления блока вычисления подключена к выходу пятой схемы совпадения и к третьим входам третьей, четвертой схем совпадения и индикатора. сл о tc