Устройство измерения угла опережения впрыска топлива дизеля Советский патент 1984 года по МПК F02M65/00 

Изобретение относится к диагностированию двигателе внутреннего сгор;1ния и может быть иенользовано для измерения угла опережения г нрыска тонлива дизелей. Известны устройства измерения угла онережер|ия впрыска топлива дизеля, содержаiiUie датчики исследуемых ироцеееов, первий и второй формирователи импульсов, пер вук), вторую и третью схемы И, датчик верхней мертвой точки (ВМТ), геиератор импуль еов, первый и второй регистры, блок индикации и триггер, причем датчик ВМТ через иервый формирователь имиульеов и счет1 ый вход триггера параллельно соединен с ие|)вьгми входами первой и второй схем И, вьгходы которых соединены с входами первого и второго регистров соответственно, вто рой вход первой схемы И связан с вторым входом третьей схемы И, с которым соединен блок иидикации, а датчики исследуемых процессов соединены с вторым формирователем I. Известное устройство характеризуется повьпненной достоверностью оценки технического состояния двигателя внутреннего сгорания в установившихся режимах его рабоTbi. В устройстве-прототипе угол опережения впрыска вычисляется как отношение двух цифровых кодов, один из которых образуется путем заполнения импульсами интервала времени от момента начала сигнала датчика исследуемого процесса до момента прихода поршня в ВМТ, а другой иредетавляет собой цифровой эквивалент угла 720°, образующийся путем заполнения удвоенного периода вращения вала теми же имиульсами постоянной частоты. Однако полученное значение угла опережения соответствует действительному лишь тогда, когда указанные коды фор.мируются при одной и той же угловой скорости вала двигателя. В противном случае вычисленное значение угла опережения отличается от фактического, поскольку при из.менении угловой скорости вала изменяются вышеупомянутый интервал вре.мени и цифровой эквивалент угла 720° (так как при другом периоде вращения одному обороту вала соответствует другое число импульсов постоянной частоты) и отноHieinie цифровых кодов отличается от отно1 1СШ1я углов, соответствующих этим кодам. В связи с этим точность измерения угла опережения впрыска топлива дизеля, работающего в переходном скоростном режиме, оказывается низкой. Цель изобретения - повыщение точности измерения угла опережения впрыска топлива в переходных скоростных режимах работы дизеля. Указанная цель достигается тем, что в устройство измерения угла опережения впрыска топлива дизеля, содержащее датчики исследуемых процессов, первый и второй формирователи импульсов, первую, вторую и третью схемы И, датчик ВМТ, генератор импульсов, первый и второй регистры, блок индикации и триггер, причем датчик ВМТ через первый формирователь импульсов и счетный вход три11ера параллельно соединен с первыми входами первой и второй схем И, выходы которых соединены с входами первого и второго регистров соответственно, второй вход первой схемы И связан с вторым входом третьей схемы И, с которым соединен блок индикации, а датчики исследуемых процессов соединены с вторым формирователем, введены делитель частоты, схема ИЛИ, дополнительные схемы И, число которых равно числу цилиндров, и преобразователь частоты в напряжение, причем генератор импульсов выполнен управляемым, схема ИЛИ включена в связь датчиков исследуемых процессов с вторым формирователем, связанным с вторым входом второй схемы И, к которой подключен через преобразователь частоты в напряжение управляющий вход генератора импульсов, вы ход которого соединен е вторым входом первой схемы И, инверсный выход триггера соединен с шинами сброса в нулевое состояние первого и второго регистров, делитель частоты включен в связь первой схемы И е первым регистром, первые входы третьей схемы И и дополнительных схем И соединены с прямыми выходами второго регистра, вторые входы дополнительных схем И подключены к второму входу третьей схемы И, третьи входы третьей схемы И и дополнительных схем И соединены с соответствующими инверсными выходами первого регистра, а выходы дополнительных схем И подключены ко входам блока индикации. На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы входных и выходных сигналов элементов устройства в случае использования его для измерения угла опережения впрыска топлива трехцилиндрового двухтактного дизеля. Устройство содержит датчик 1 (ВМТ) одного из цилиндров, например первого, выход которого через первый формирователь 2 импульсов связан со счетным входо.м триггера 3. Пряомй выход триггера 3 соединен с первыми входами первой и второй схем И 4 и 5. Датчики 6-8 исследуемого процесса впрыска топлива, например перемещения иглы форсунки, подключены к входам схе.мы ИЛИ 9, выход которой через второй формирователь 10 импульсов связан с вторым входом второй схемы И 5 и входом иреобразователя 11 частоты в напряжение. Выход преобразователя 11 частоты в напряжения соединен с входом управляемого генератора 12 импульсов, выход которого подключен к вторым входам второй схемы И 4, третьей схемы И 13, дополнительных схем И 14 и 15. Выходы схем И 13-15 соединены с входами блока индикации 16. Выход первой схемы И 4 через делитель 17 частоты связан с входом первого регистра 18, а выход второй схемы И 5 подключен к входу второго регистра 19. Шины сброса регистров 18 и 19 в нулевое состояние соединены с инверсным выходом триггера 3. Первые входы третьей И 13, дополнительной И 14 и дополнительной И 15 схем соединены соответственно с первым, вторым и третьим прямыми выходами второго регистра 19, а третьи входы указанных схем подключены соответственно к первому, второму и третьему инверсным выходам первого регистра 18. Устройство работает следующим образом. Если в исходном состоянии триггер 3 сброшен, тогда сброшенными оказываются первый 18 и второй 19 регистры, а прохождение импульсов на их входы невозможно вследствие закрытого состояния первой И 4 и второй И 5 схем. При это.м на первых входах схе.м И 13-15 действуют нулевые сигналы, вследствие чего на блоке 16 индикации показания отсутствуют. При прохождении поршня первого цилиндра через ВМТ датчик 1 вырабатывает сигнал, вследствие чего на выходе первого формирователя 2 импульсов возникает единичный импульс Uj (см. фиг. 2), устанавливаюш,ий триггер 3 в единичное состояние и отпираюший схемы И 4 и 5. Частота следования выходных и.мпульсов второго формирователя 10 импульсов вначале преобразуется в постоянное (по знаку) напряжение с помошью преобразователя 11 частоты в напряжение, а затем в высокую частоту ft2 с помошью управляемого генератора 12, т. е. f|2 floKllKii,(1) где Kji - коэффициент передачи преобразователя 11, KIJ-коэффициент передачи управляемого Генератора. Поскольку в трехцилиндровом двухтактном дизеле внрыск топлива происходит три раза за один оборот вала, частота следования f втрое выше частоты врашения вала fjp, и выражение (1) можно записать следуюш,им образом f -f -1/ V( - 3 К (1 Kji hi Jisp l. (2.) где wJpp - угловая скорость вала дизеля. С.тедовательно, на вторыхх входах схе.м И 4, 13, 14 и 15 всегда поступают и.мпульсы Uu , частота следования которых определяется выражением (2). Так как первая схема совпадения И 4 открыта, на вход делителя 17 частоты поступают выходные импульсы генератора 12. Делитель 17 частоты коэффициент передачи (KnKii) , благодаря чему на его выходе появляются импульсы с частотой следования 1ю , и за-один оборот вала этих импульсов будет столько, сколько цилиндров имеет дизель. Поскольку момент отпирания схемы И 4 и начала работы делителя 17 частоты совпадает с моменто.м захода iiopniHH первогг) ци/шндра в верхнюю мертвую точку, моменты формирования импульсов IJj соответств от моментам захода iiopniHefi остальных цилиндров в ВМТ. Таким образом, на входе второго регистра 19 появляются и.мпульсы, соответствую шие .моментам начала впрыска топлива в цилиндры дизеля, а на входе первого-|1егистра 18 - импульеы, соответствуюшие-регисттам захода поршней в верхние мертвые точки. Если порядок работы цилиндров 1-2-3, то перВЕзШ по порядку на фиг. 2 (при счете слева направо) импульс Llo соответствует подъему иглы второго цилиндра, второй импульс lJ(, - подъему иглы третьего цилиндра, третий импульс Uioi - подъему иглы первого цилиндра. При этом первый В1,1ходной импульс делителя частоты Uir соответствует заходу в ВМТ поршня BTOpoio ци.линдра, второй импульс Llr - заходу в B.viT поршня третьего цилиндра, третий nMFiy.iijC lJi7 - мо.менту захода в ВМТ первого цилиндра. При поступлении на вход второ ч регистра 19 первого импульса (см. фиг. 2) на первом выходе последнего возникает единичньп 1 сигнал, поступающий на первый вход третьего схемы и 13. Поскольку в этот момент и ранее на в.чод первого-регистра 18 импульсы еше не поступали, он сброп1ен, и на всех его инверсных выходах, в т. ч. и на первом, присутствует единичный стенал. Поэто-лу появление единичного сигпа.-ia на первом входе схемы И 13 приводит к се отпиранию и поступлению на блок 16 индикации импульсов частотой следования . При поступлении на вход первого регистра 18 Т ервого и.мг1у.-1ьса Ui7 с выхода де.-щтеля 17 частоты (см. фиг. 2) на первом инверсном выходе этого регистра единичный сигнал исчезает, третья ехе.ма совпадения П 13 закрывается, и прохождение импу.-|ьсов на блок 16 индикации прекрашается. Следовательно, передний фронт импульса 1; формируется в момент начала впрыска топлива во второй цилиндр, а задний - - в момент захода поршня второго цилиндра в В.ИТ. Это означает, что длительность указанного импульса tii представляет собой вре.мя опережения впрыска топлива во второй цилиндр, а ЧИС.-10 импульсов, поступивших на блок 16 - индикации, определяется выражение.м n-ti3 или с учетом формулы (2) еледуюшим образомW - 3KitKiz-u3|.,ptii ,,, ,х „ 2i -КиКивп/гТ, (3) где Qi3 - угол опережения HiipiiicKa топлива во второй цилиндр. Таким образом, показания блока 16 индикаци -; пропорциональны измеренно.му углу опережения впрыска, а при соответствующем выборе ве.-1ичнн Kj, и Кц выражают его значение или в радианах, или в градусах, ил1 в и т. д.

При поступлении на вход второго регистра 19 второго импульса Ujo на его втором выходе появляется единичный сигнал, а на всех остальных выходах присутствуют нулевые сигналы. Поскольку к этому моменту второй импульс еще не поступал на вход первого регистра 18, на его втором инверсном выходе действует единичный сигнал, и появление единичного уровня на выходе регистра 19 приводит к отпиранию дополнительной схемы И 14 (см. фиг. 2) и поступлению на блок 16 индикации высокочастотных импульсов с выхода управляемого генератора 12. В момент прихода второго импульса на вход первого регистра 18 единичный сигнал на его втором инверсном выходе исчезает, вследствие чего схема И 14 закрывается, и поступ ление импульсов на блок 16 индикации прекращается. Таким образом, передний фронт импульса на выходе схемы И 14 формируется в момент начала подъема иглы третьего цилиндра, а задний - в момент захода поршня этого цилиндра в верхнюю мертвую точку, и длительность этого импульса представляет собой время опережения впрыска топлива в этот цилиндр. По аналогии с выражением (3) показания блока 16 индикации определяются по формуле

1М,4 ЗК„Ки014У251,U)

где - угол опережения впрыска топлива в третий цилиндр. В промежутке между моментами появления третьего импульса и третьего импульса Ui7 происходит формирование показаний блока 16 индикации, соответствующих углу опережения впрыска в первый цилиндр, аналогично вышеизложенному

Ni5 3Ku-Ku6,,

где Q -угол опережения впрыска топлива в первый цилиндр.

В следующем обороте вала с момента захода поршня первого цилиндра в ВМТ триггер 3 сбрасывается, устанавливая в нулевое состояние оба регистра и запрещая прохождение на их входы импульсных серий - устройство подготавливается для работы в последующем обороте. Следовательно, устройство производит измерение угла опережения один раз за два оборота вала дизеля.

Из выражения (3) легко получить формулу для вычисления количества импульсов, вырабатываемых управляемым генератором 12, за один оборот вала, подставив вместо Qij-угол поворота вала за оборот, т.е. 2У

к1 5KiiK t2« ,,. .. N- - ЗКцК,,.

Отсюда вытекает, что определенному углу поворота вала соответствует вполне определенное число импульсов генератора - независимо от угловой скорости вала. Поэтому при измерении одного и того же угла опережения впрыска при установившемся и переходном скоростных режимах дизеля показания блока индикации данного устройства одинаковы, что устраняет ошибку измерения, вызванную неравномерностью вращения вала.

Таким образом, по сравнению с известными, данное устройство обеспечивает более высокую точность измерения угла опережения впрыска топлива дизеля в переходных скоростных режимах его работы, так как при повороте вала на некоторый угол управляемый генератор вырабатывает вполне определенное число импульсов независимо от угловой скорости вала, и показания блока индикации зависят только от фактического угла опережения подачи топлива на дизеле и не зависят от скоростного режима, при котором производятся измерения.

D

1ППППППППППППППППППППППППППППППППП,

ПDП ,/

УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА ОПЕРЕЖЕНИЯ ВПРБ1СКА ТОНЛИВА ДИЗЕЛЯ, содержащее датчики исследуемых процессов, первый и второй формирователи импульсов, первую, вторую и третью схемы И, датчик верхней мертвой точки (ВМТ), генератор импульсов, первый и второй регистры, блок индикации и триггер, причем датчик ВМТ через первый формирователь импульсов и счетный вход триггера параллельно соединен с первыми входами первой и второй схем И, выходы которых соединены с входами первого и второго регистров соответственно, второй вход первой схемы И связан с вторым входом третьей схемы И, с которым соединен блок индикации, а датчики исследуемых процессов соединены с вторым формирователем, отличаю-изщееся тем, что, с целью повышения точности при переходных режимах работы дизеля, в устройство введены делитель частоты, схе- .\ia ИЛИ. дополнительные схемы И, число которых равно числу цилиндров, и преобразователь частоты в напряжение, причем генератор импульсов выполнен управляемым, схема ИЛИ включена в связь датчиков исследуемых процессов с вторым формирователем, связанным с вторы.м входом второй схемы И, к которой подключен через преобразователь частоты в напряжение управляющий вход генератора импульсов, выход которого соединен с вторым входом первой схе- .мы И, инверсный выход триггера соединен с шинами сброса в нулевое состояние первого и второго регистров, делитель частоты включен в связь первой схемы И с первым регистром, первые входы третьей схемы И и дополнительных схем И соединены с пря- мы.ми выходами второго регистра, вторые входы дополнительных схем И подключены к второму входу третьей схемы И, третьи входы третьей схемы И и дополнительных схем И соединены с соответствующи.ми инверсными выходами первого регистра, а выходы дополнительных схем И подключены к входам блока индикации.со«Ло ^со00^СПсриг.1

%/j

Г9М

%/j 0,8(1 ППП tППП II ППП , /