Устройство измерения угла опережения подачи топлива в дизель Советский патент 1984 года по МПК G01M15/00 

Изобретение относится к диагностированию дпигателей внутреннего сгорания и может быть использовано для измерения угла опережения подачи топлива дизелей. Известны устройства измерения угла опережения подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащие датчики верхней мертвой точки и исследуемого процесса, формирователи импульсов, триггер и вторую схему совпадения, блок вычисления угла и индикатор на его выходе, причем датчики с формирователями включены на входах триггера, подключенного к одному из входов первой схемы совпадения, другой вход которой соединен с генератором импульсов и первым входом первой схемы совпадения 1 . Недостатком таких устройств явля ется низкая точность измерения угла опережения впрыска топлива в переходных скоростных режимах, так как он определяется в виде отношения двух цифровых кодов, KOTojpoe совпадает с отношением угдов поворота вала только при постоянстве .его угл вой скорости. При переходных скорост ных режимах, когда скорость меняет ся, указанное совпадение не имеет места. Известны устройства измерения угла опережения подачи топлива в дви гатель внутреннего сгорания, содер жащее датчик верхней мертвой точки, датчик исследуемого процесса, формирователи импульсов, триггер, первую и вторую схемы совпадения, блок вычисления и блок индикации, генератор импульсов, формирователь угла 720°, датчик исследуемого процесса через формирователь импульсов соединен с первым входом триггера, связанного чеоез первую схему совпадения с блоками вычисления и индикации, а выход второй схемы совпадения подключен к блоку вычисления, генератор связа параллельно - первой и второй схемами совпадения, формирователь угла 720°включен между выходом формирователя сигнала датчика исследуемого процесса и второй схемой совпадения блок генерирования фазовых сигналов выполненный в виде схемы управления третьей схемы совпадения, зада ния, первого и второго регистров и. cxeNn i сравнения кодов, вых ды схемы управления подключены параллельно к входам третьей схемы совпадения , схемы задания и блока вычисления, а вход - к формирователю сигнала верхней мертвой точки,.второй вход третьей схемы совпадения подключен к генератору импульсов, а выход последовательно через первый регистр подключен к первому входу схемы сравнения кодов, ,выход схемы задания подсоединен к второму входу блока вычисления, а выход блока вычисления последовательно через второй регистр подключен к второму входу схемы сравнения кодов, выход которой соединен с вторьм входом триггера 2. По сравнению с предьщущими данные устройства обеспечивают более высокую точность измерения угла опережения в установившихся скоростных режимах работы дизеля. В переходных же режимах точность измерения угла опережения низкая, так как величина этого угла определяется в вид1е отношен;ия двух цифровых кодов, которое совпадает с отношением углов поворота вала только при постоянстве частоты вращения и отличается от величины этого отношения при ее изменениях. Наиболее близкими к изобретению являются устройства измерения угла опережения подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащее датчик верхней ме зтвой точки, (ВМТ), датчик исследуемого процесса, первый и второй формирователи прямоугольных импульсов, первый триггер, первую и вторую схемы И, генератор прямоугольных импульсов, первый и второй регистры и блок индикации, причем датчики ВМТ и исследуемого процесса через первый и второй формирователи соответственно связаны с установочными входами триггера, выход которого связан с первым входом первой схемыИ, вторые входы первой и второй схем И связаны с выходом генератора импульсов, а их выходы с входами первого и второго регистров . Б устройстве при вычислении угла опережения впрыска топлива производится операция деления цифрового эквивалента угла опережения(числа импульсов постоянной частоты, которыми заполняется интервал времени от момента начала сигнала датчика исследуемого процесса, например давления 3, топлива, до момента захода поршня в верхнюю мертвую точку) на цифровой эквивалент угла 720° (получаемого пу тем заполнения удвоенного периода .вращения вала импульсами той же частоты) . В установившемся скоростном режиме работы дизеля оба цифровых кода формируются при одной и той же угловой скорости вала, благодаря чему отношение указанных кодов равно отношению углов поворота вала за интервалы времени, в течение которых образуются эти коды, и точность работы устройства в этом случае высокая. При переходньй же скоростных режимах упомянутые цифровые коды формируются при различных угловых скоростях вала, вследствие чегсУ отношение этих кодов уже отличается от отношения углов поворота вала за интервалы времени, соответствующие этим кодам, и точность измерения угла опережения впрыска оказывается низкой. Цель изобретения - повьш ение точности измерения угла опережения подачи топлива в переходных режимах работы дизеля.. Указанная цель достигается тем, что в устройство измерения угла опе режения подачи топлива в дизель, содержащее датчик ВМТ, датчик иссле дуемого процесса, первый и второй формирователи прямоугольных импульсов, первый триггер, первую и вторую схемы И, генератор прямоугольных импульсов, первый и второй регистры и блок индикации, причем датчики ВМТ и исследуемого процесса через первый и второй формирователи соответственно связаны с установочными входами триггера, выход которого связан с первым входом первой схемы И, вторые входы первой и второй схем И связаны с выходом генера тора импульсов, а их выходы - с вхо дами первого и второго регистров, введены преобразователь .частота-напряжение, второй триггер, схема ИЛИ одновибратор, схема равнозначности и счетчик, причем генератор импульсов вьшолнен управляемым, его вход через преобразователь частота-напря жение связан с выходом второго формирователя прямоугольных импульсов, первый вход схемы ИЛИ соединен с шинами сброса в нулевое состояние первого регистра и счетчика,гсо 74 счетным входом второго триггера и выходом первого формирователя, выход второго триггера подключен к первому входу второй схемы И, выходы первого и второго регистров соединены с входами схемы равнозначности, . выход которой подключен к входу счетчика непосредственно и через одновибратор - к второму входу схемы ИЛИ, выход которой подключен к шине сброса в нулевое состояние второго регистра. На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фИг.2 временные диаграммы, поясняющие его работу. На фиг. 2 обозначено: 2а - сигналы первого формирователя; 26 - сигнйлы второго формирователя; 2в сигнал управляемого генератора; 2г сигнал одного триггера; 2д - сигнал другого триггера; 2е - сигналы на схеме И; 2ж - сигналы другой схемы И; 2з - сигналы со схемы равнозначности; 2и - сигналы на одновибраторе. Устройство содержит датчик 1 исследуемого процесса (например, датчик перемещения иглы форсунки), связанный через первый формирователь 2 прямоугольных импульсов с единичным входом первого триггера 3, счетным входом второго триггера А, шиной сброса в нулевое состояние первого регистра 5, шиной сброса в ну- левое состояние счетчика 6 и первым входом схемы ИЖ 7. Датчик 8 ВМТ одного из цилиндров через второй формирователь 9 прямоугольных импульсов связан с нулевым входом первого триггера 3 и входом преобразователя 10 частота-напряжение. Выход последнего через управляемый генератор 11 прямоугольных импульсов связан с вторыми входами первой схемы И 12 и второй схемы И 13. Первые входы первой и второй схем И 12 и И J3 соединены с выходами первого и второго триггеров 3 и 4. Выход первой схемы И 12 подключен к входу первого регистра 5, а выход второй схемы И 13 подключен к входу второго регистра 14. Выходы первого 5 и второго 14 регистра соединены с входами схемы 15 равнозначности. Выход схемы 15 равнозначности подключен к входу счетчика 6 и через одновибратор 16 связан с вторым входом схемы ИЛИ 7, выхой которой соединен с шиной сброса в нулевое состояние irroporo регистра 14. Выход счетчика 6 подключен к блоку 17 индикации ycTpoficTDo работает следующим образом. В процессе работы дизеля поршень периодически заходит в верхнюю мерт вую точку, благодаря чему датчик 8 вырзбатывает импульс напряжения, а второй формирователь 9 импгульсов каждом обороте вала единичный прямо угольный импульс. Частота следовани этих импульсов прямо пропорциональн Частоте вращения вала с помощью преобразователя 10 преобразуется в постоянное (по знаку) напряжение. Далее полученное напряжение с помощью управляемого генератора 11 пр образуется в высокую частоту, пропорциональную этому напряжению, бла годаря чему в каждом обороте вала генерируется высокочастотная серия импульсов. При подаче топлива в цилиндр дизеля на выходе датчика 1 перемещения иглы форсунки вырабатывается импульс напряжения, а на выходе пер вого формирователя 2 импульсов появ ляется единичный прямоугольный импульс, устанавливающий первый триггер 3 в единичное состояние, переводящий второй триггер 4 в другое состояние (например, единичное) и сбрасывающий первый регистр 5, второй регистр 14 и счетчик 6 в нулево состояние. В результате этого перва схема И 12 и вторая схема И 13 откр ваются и в обоих регистрах происходит формирование кодов с помощью выходных импульсов управляемого ген ратора 11, частота следования кото рых определяется выражением: f К,„К,, fan(1) ( 8Р - частота вращения вала диз ля: коэффициент передачи прео разователя 10 частотанапряжение;К - коэффициент передачи упра ляемого генератора 11. При заходе поршня в ВМТ формирователь 9 вырабатывает прямоугольный импульс, сбрасывающий первый триггер 3 в нулевое состояние и запираю щий первую схему И 12. В результате этого формирование кода (N) в перво регистре 5 прекращается и он сохраняется до следующего цикла топливо7подачи впоследующем обороте вала. В момент сброса первого и второго регистров 5 и 14, который произошел раньше (при впрыске топлива), на выходе схемы 15 равнозначности возникает единичный сигнал, опрокидывающий одновибратор 15. Однако запись Единица в счетчик 6 при этом не происходит, так как на шине сброса последнего также действует единичный сигнал, запрещающий запись. Во время опрокидывания;одновибратора 15 на его выходе появляется единичный импульс, проходящей через схему ИЛИ 7 на шину сброса второго регистра 14, запрещая процесс формирования кода в нем. Таким образом, формирование кода во втором регистре 14 начинается позже, чем в первом регистре 5, на величину длительности выходного импульса одновибратора 16 ив момент запирания схем И 12 и И 13 коды в регистрах не совпадают. i При дальнейшем поступлении импульсов на вход второго регистра 14 (после захода поршня в верхнюю мертвую точку) код в нем изменяется и при совпадении его с кодом N в первом регистре 5 схема 15 равнозначности вырабатывает единичный импульс, записьшающийся в счетчик 6 и опрокидывающий одновибратор 16. Единичный выходной импульс однови€ратора 16 через схему ИЛИ 7 сбрасывает второй регистр 14. Поскольку второй триггер 4 остается в прежнем, единичном, состоянии, вторая схема И 13 открыта и на вход второго регистра 14 продолжают поступать импульсы высокой частоты и после окончания импульса -одновибратора 16 в регистре происходит второй цикл формирования кода. Как только этот код совпадет с кодом N, хранящимся в первом регистре 5, на выходе схемы 15 появится единичный импульс и (фиг. 2), записывающийся в счетчик 6 и опрокидывающий одновибратор 16. В результате этого второй регистр 14 сбрасывается в нулевое состояние и подготавливается к следующему циклу формирования кода. При окончании импульса одновибратора 16 в регистре 15 происходит третий цикл формирования кода, по окончаний которого на выходе схемы 15 равнозначности возникает третий импульс, записывающийся в счетчик 6. При этом на блоке 17 индикации загорается цифpa 3. Далее работа устройства повторяется.

После поворота вала на один оборот во время следующего цикла: впрыска топлива в цилиндр срабатьшает дат чик 1 перемещения иглы форсунки, на выходе первого формирователя 2 возникает единичный импульс, устанавливаниций первьй триггер 3 в единич- ное состояние и сбрасывающий второй триггер 4, регистры 5 и 14 и счетчик 6 - в нулевое состояние. Вследствие этого первая схема И 12 открывается, вторая схема И 13 закрьшается, на вход первого регистра 5 импульсы поступают, а на вход второго регистра 14 не поступают. Поскольку коды в регистрах 5 и 14 в этом случае совпадать не могут, на выходе схемы 15 равнозначности импульс не появляется, состояние счетчика 6 не изменяется и показания блока 17 индикации сохраняются в течение следующего оборота вала.

При повороте вала еще на один оборот после очередного цикла подачи топлива происходит формирование кодо в обоих регистрах и показаний блока 17 индикации. .При повороте вала ,еще на один оборот показания блока индикации сохраняются. Далее работа устройства повторяется согласно изложенному.

Количество импульсов, вырабатываемьпс управляемым генгератором 11 импулсов за один оборот вала с учетом формулы (1), можно представить выражением:

No T5pfepK,K,,K,oK,, , (2) где ТВР - период вращения.

Это означает, что за один оборот вала дизеля формируется постоянное число импульсов высокой частоты и одному импульсу соответствует вполне Определенный угол поворота вала независимо от режима работы агрегата. Отсюда следует, что коду N соответствует определенный угол поворота вала, равный углу опережения впрыска KioKi.Q

(3)

N 360.

При этом показания п блока 17 индикации определяются формулой

п NO/N или с учетом (2) и (3) следующим

образом:

П 360К4оК„ ,,® 360/в

бтсюда угол опережения впрыска равен (в градусах) в 360/п

независимо от угловой скорости вала. Поскольку величина зависит только от истинного угла опережения впрыска то показания блока индикации также зависят только от этого угла и не зависят от скорости режима (установившегося или переходного), при котором производятся измерения, т.е. в случае неравномерного вращения вала точность измерения остается высокой.

Таким образом, по сравнению с известнь1ми, предлагаемое устройство .обеспечивает более высокую точность измерения угла опережения впрыска топлива дизеля в переходных скоростных режимах его работы, так как неравномерность вращения вала не влияет на показания блока индикации.

«i

±L

St

LJ

УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА ОПЕРЕЖЕНИЯ ПОДАЧИ ТОПЛИВА В ДИЗЕЛЬ, содержащее датчик верхней мертвой точки, датчик исследуемого процесса, первый и второй формирователи прямоугольных импульсов, первый триггер, первую и вторую схемы И, генератор прямоугольных импульсов, первый и второй регистры и блок индикации, причем датчики верхней мертвой точки и исследуемого процесса через первыйи второй формирователи соответственно связаны с установочными входами триггера, выход которого связан с первым входом первой схемы К, вторые входы Ml4iU -j fttiiii первой и второй схем И связаны с выходом генератора импульсов, a их выходы - с входами первого и второго регистров, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения угла опережения в переходных режимах, в устройство введены преобразователь частота-напряжение, второй триггер, схема ИЛИ, одновибратор, схема равнозначности и Счетчик, причем генератор импульсов выполнен управляемым, его вход через преобразователь частота-напряжение связан с выходом второго формирователя прямоугольных импульсов, первый вход схемы ИЛИ соединен с шинами сброса в нулевое состояние первого регистра (Л и счетчика, со счетным входом второго триггера и выходом первого формирователя, выход второго триггера подключен к первому входу второй схемы И, выходы первого и второго регистров соединены с входами схемы равно- значности, выход которой подключен ; к входу счетчика непосредственно и через одновибратор - к второму входу схемы ИЛИ, выход которой подключен к шине сброса в нулевое состояние о второго регистра.

4

±|-t

vt|

ta

ts

П

2Л

п Фиг. 2