Устройство для измерения угла опережения впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорания Советский патент 1986 года по МПК F02M65/00 

которого соединен через шинный формирователь с шиной данных блока вычисления, выход седьмого элемента И соединен со счетным входом пятого счетчика, выход которого соединен через шинный формирователь с шиной данных блока вычисления, выход восьмого элемента И соединен

1

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

Целью изобретения является повышение точности измерения устройства и рас- ширение его области применения путем измерения угла опережения впрыска на нестационарных режимах работы двигателя.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма синхронизации элементов устройства и процесса вычисления, где а - работа генератора импульсов; б - сигналы с выхода третьего формирователя; в - сигналы с выхода второго формирователя; г - сигна- лы с выхода первого формирователя; д - сигналы на входе первого счетчика; е - сигналы на входе пятого счетчика; ж - сигналы на входе второго счетчика;, з - сигналы с выхода третьего элемента И; и - сигналы

на входе третьего счетчика; к - сигналы с

выхода четвертого элемента И; л - сигналы на входе четвертого счетчика; м - сигналы с выхода восьмого элемента И «Готовность (ГОТ); н - сигнал «Запрос (ЗПР); о - угол поворота коленчатого вала.

Устройство содержит датчик 1 верхней мертвой точки (ВМТ), первый формирователь 2, первый триггер 3, второй формирователь 4, датчик 5 впрыска, первый элемент И 6, генератор 7 импульсов, второй элемент И 8, первый 9 и второй 10 счетчики, второй И и третий 12 триггеры, датчик 13 элементарных угловых перемещений (ЭУП), третий формирователь 14, четвертый триггер 15, третий элемент И 16, четвертый элемент И 17, пятый 18 и шестой 19 триггеры, пятый 20 и шестой 21 элементы И, седьмой 22 и восьмой 23 элементы И, третий 24, четвертый 25 и пятый 26 счетчики, блок 27 вычисления, индикатор 28, шинные формирователи 29|-295, шину 30 данных и шину 31 управления.

Датчик 1 ВМТ соединен через первый формирователь 2 с вторым входом первого триггера 3 и с синхронизирующим входом второго триггера 11. Датчик 5 впрыска соединен через второй формирователь 4 с

с шиной управления блока вычисления, цепь «Запрос шины управления соединена с входами установки в нулевое состояние всех триггеров и счетчиков, а цепи управления шинными формирователями соединены с соответствующими выходами шины управления блока вычисления.

первыми входами первого 3 и третьего 12 триггеров. Прямой выход первого триггера 3 соединен с вторыми входами первого 6 и второго 8 элементов И и с информационным входом четвертого триггера 15. Генератор 7 импульсов соединен с первыми входами первого 6, пятого 20, шестого 21 и седьмого 22 элементов И. Выход первого элемента И 6 соединен со счетным входом первого счетчика 9. Первый вход индикатора 28 подключен к шине 30 данных блока 27 вычисления, а его второй вход - к шине 31 управления блока 27 вычисления. Выход второго элемента И 8 соединен со счетным входом второго счетчика 10. Датчик 13 элементарных угловых перемещений соединен через третий формирователь 14 с первыми входами второго 8, третьего 16 и четвертого 17 элементов И и с синхронизирующими входами четвертого 15, пятого 18 и шестого 19 триггеров. Инверсный выход четвертого триггера 15 соединен с третьим входом первого элемента И 6. Выход первого счетчика 9 соединен через шинный формирователь 29 с шиной 30 данных блока 27 вычисления. Прямой выход третьего триггера 12 соединен с информационными входами шестого 19 и второго 11 триггеров, а инверсный выход - с вторым входом третьего элемента И 16. Выход третьего элемента И 16 соединен с входом обнуления третьего счетчика 24. Прямой выход второго триггера 11 соединен с третьим входом седьмого 22 и вторым входом восьмого 23 элементов И с информационным входом пятого триггера 18. Прямой выход пятого триггера 18 соединен с первым входом восьмого элемента И 23, а инверсный выход - с вторыми входами шестого 21 и седьмого 22 элементов И. Инверсный выход второго триггера 11 соединен с третьим входом второго 8 и вторым входом четвертого 17 элементов И. Выход второго счетчика 10 соединен через шинный формирователь 29tC шиной 30 данных блока 27 вычисления. Инверсный выход шестого триггера 19 соединен с вторым входом пятого элемента И 20, выход которого соединен со счетным входом третьего счетчика 24. Выход

третьего счетчика 24 соединен через шинный формирователь 29 с шиной 30 данных блока 27 вычисления. Выход шестого элемента И 21 соединен со счетным входом четвертого счетчика 25, выход которого соединен через шинный формирователь 294 с шиной 30 данных блока 27 вычисления. Выход седьмого элемента И 22 соединен со счетным входом пятого счетчик

ф. 1 N. + i,J.

Npi N3

Шинные формирователи 29i-29$ служат для буферизации данных от внешних уст- 5 ройств (счетчиков) при работе на обшую двунаправленную шину 30 данных. Двунаправленная шина 31 управления служит для связи сигналами управления блока 27 вычисления с внешними устройствами Инвычисления определяемого угла фх.

26, выход которого соединен через шин-„о

ный формирователь 205 с шиной 30 данных ,о результата блока 27 вычисления. Выход восьмого элемента И 23 соединен с шиной управления блока 27 вычисления. Цепь «Запрос шины 31 управления соединена с входами

установки в нулевое состояние всех тригУстройство работает следуюшим образом. В исходном состоянии устройство обнуляется по жесткой программе, когда блок 27 вычисления вырабатывает сигнал «Загеров и счетчиков. Цепи управления шин- 15 . внешним сигналом «Сброс. Все ными формирователями соединенысчетчики и триггеры устройства приходят

с соответствуюш,ими выходами шины 31 уп-

равления блока 27 вычисления.

Датчик 1 ВМТ генерирует электричев исходное (нулевое) состояние. При вра- ш,ении вала двигателя датчик 1 ВМТ генерирует электрические импульсы в моменский сигнал о нахождений поршня дви гате- 20ты нахождения поршня в ВМТ - один за

ля в верхней мертвой точке. Датчик 5 впрыс-полный оборот вала. Датчик 5 впрыска

ка генерирует электрический сигнал в мо-генерирует электрические импульсы в моменмент подачи (впрыска) топлива. Датчикты начала подачи (впрыска) топлива в ци13 элементарных угловых перемещений ге-линдр двигателя (например, один за два

нерирует электрический сигнал через из-полных оборота вала для четырехтактного

вестное элементарное угловое перемешение двигателя). Датчик 13 элементарных угколенчатого вала двигателя. Формирователиловых перемещений генерирует электриче- 2, 4 и 14 нормируют сигналы от датчиков 1, 5 и 13 по амплитуде и фронтам соответственно. Триггеры 11, 12, 3, 15, 18 и 19

служат для задания временных интервалов, в цилиндр поступает через формирователь

заполняемых импульсами от генератора 7 им-4 на первые входы первого 3 и третьего

пульсов стабильной частоты, а также им-12 триггеров (фиг. 2,в), которые устанавпульсов от датчика 13 ЭУП. Первый эле-ливаются в единичное состояние. Сигнал едимент И 6 служит для формирования пач-ничного уровня с прямого выхода первоки N4 импульсов (операнда) - цифровойго триггера 3 поступает на информационэквивалент угла поворота вала двигателя. вход четвертого триггера 15 и разблоВторой элемент И 8 служит для формиро-кирует по второму входу первый элемент И 6.

вания пачки N: импульсов - цифровойПоскольку четвертый триггер 15 в исходном

эквивалент угла ф2 поворота вала двигате-состоянии обнулен, то на третий вход перля. Пятый элемент И 20 служит для фор-вого элемента И 6 поступает единичный

мирования пачки N2 импульсов - цифровойпотенциал с инверсного выхода четвертого

эквивалент угла ф4 поворота вала двигате- 40триггера 15. Импульсы с генератора 7

ля. Шестой элемент И 21 служит для фор-импульсов поступают по первому входу перские импульсы через известный угол поворота i вала двигателя. Сигнал с датчика 5 впрыска в момент начала подачи топлива

мирования пачки NS импульсов - цифровой эквивалент угла фе поворота вала двигателя. Седьмой элемент И 22 служит для формирования пачки NS импульсов - цифровой эквивалент угла ф5 поворота вала двигателя.

Счетчики 9, 10, 24, 25 и 26 служат для формирования и буферизации операндов N, Nj, N2, N3 и NS соответственно. Третий 16 и четвертый 17 элементы И служат для формирования сигналов обнуления третьего 24 и четвертого 25 счетчиков соответственно. Восьмой элемент И 23 служит для выработки сигнала «Готовность, который яв45

50

ВОГО элемента Ибис выхода последнего на счетный вход первого счетчика 9 до тех пор, пока не сработает датчик 13 ЭУП и на выходе формирователя 14 не появится сигнал, по которому четвертый триггер 15 не установится в единичное состояние. Сигналом нулевого потенциала с инверсного выхода триггера 15 блокируется поступление импульсов на счетный вход первого счетчика 9 через первый элемент И 6. Таким образом, на выходе элемента И 6 формируется пачка импульсов N.( - цифровой эквивале1:т поворота вала двигателя на угол , (фиг. 2 д, о), а подсчет их количества осуществляется первым счетляется признаком окончания формирования55 чико.м 9.

операндов и начала процесса вычисленияПоскольку шестой триггер 19 обнулен

искомого угла Б блоке 27 вычисления сог-в исходном состоянии, то с его инверсласно алгоритмуного выхода на второй вход пятого элсменф. 1 N. + i,J.

Npi N3

Шинные формирователи 29i-29$ служат для буферизации данных от внешних уст- ройств (счетчиков) при работе на обшую двунаправленную шину 30 данных. Двунаправленная шина 31 управления служит для связи сигналами управления блока 27 вычисления с внешними устройствами Ин„о

результата

вычисления определяемого угла фх.

рез

ловых перемещений генерирует электриче-

ские импульсы через известный угол поворота i вала двигателя. Сигнал с датчика 5 впрыска в момент начала подачи топлива

импульсов поступают по первому входу пер

ВОГО элемента Ибис выхода последнего на счетный вход первого счетчика 9 до тех пор, пока не сработает датчик 13 ЭУП и на выходе формирователя 14 не появится сигнал, по которому четвертый триггер 15 не установится в единичное состояние. Сигналом нулевого потенциала с инверсного выхода триггера 15 блокируется поступление импульсов на счетный вход первого счетчика 9 через первый элемент И 6. Таким образом, на выходе элемента И 6 формируется пачка импульсов N.( - цифровой эквивале1:т поворота вала двигателя на угол , (фиг. 2 д, о), а подсчет их количества осуществляется первым счетта И 20 поступает разрешающий единичный потенциал. ИмпульсьЕ с генератора 7 постоянно поступают на первый вход пятого элемента И 20 и далее на счетный вход третьего счетчика 24. В момент же

ного выхода пятого триггера 18 в исходном состоянии поступает на второй вход седьмого элемента И 22 единичный потенциал, то импульсы с выхода генератора 7 импульсов поступают через седьмой элесрабатывания датчика 13 ЭУП через угол мент И 22 на счетный вход пятого счет- поворота вала двигателя I сигнал с выхода чика 26. .При поступлении с выхода датчика

13 .ЭУП через формирователь 14 импульса, с,тедующего после срабатывания датчика

1 ВМТ, по синхровходу пятый триггер 18

датчика 13 ЭУП через формирователь 14 поступает на первый вход третьего элемента И 16, на втором входе которого в

исходном состоянии присутствует единичный 10 устанавливается в единичное состояние, потенциал с инверсного выхода третьего Нулевой потенциал с инверсного выхода триггера 12. Таким образом, каждый раз при срабатывании датчика 13 ЭУП с выхода третьего элемента И 16 на вход обнуления

третьего счетчика 24 поступает сигнал сбротриггера 18 блокирует по второму входу седьмого элемента И 22 поступление на счетный вход пятого счетчика 26 импульсов с генератора 7. Таким образом, в счетчиса (фиг. 2,з) до тех пор, пока не посту- 5 ке 26 формируется операнд NS - цифро- пит сигнал о начале впрыска. При этом вой эквивалент угла поворота вала на

угол ф5.

Формирование операнда N3 происходит

аналогично формированию операнда №.

срабатывает датчик 5 впрыска, и сигнал с него поступает далее через формирователь 4 на первые входы первого 3 и третьего

12триггеров, которь е устанавливаются в еди-2Q В исходном состоянии пятый триггер 18 ничное состояние. С инверсного выхода треть- обнулен, и с его инверсного выхода на его триггера 12 на второй вход третьего эле- второй вход шестого элемента И 21 по- мента И 16 поступает нулевой потенциал, ступает единичный потенциал. На счетный блокируя дальнейший сброс третьего счет- вход четвертого счетчика 25 постоянно по- чика 24 по следующему импульсу с датчи- ступают через щестой элемент И 21 импуль- ка 13 ЭУП. Таким образом, на счетный 25 сы с генератора 7 импульсов (фиг. 2,л). До вход третьего счетчика 24 поступает, пачка поступления сигнала от датчика 1 ВМТ N2 импульсов - цифровой экивалент пово- второй триггер 11 обнулен, и с его инверс- рота вала двигателя на угол ф4 (фиг. 2 и,о). ного выхода на второй вход четвертого Поскольку сброс счетчика 24 заблокирован, элемента И 17 поступает единичный по- то на его выходе выставляется код one- тенциал. По каждому сигналу с датчика ранда, который используется для вычисле- - 13 ЭУП через формирователь 14 срабаты- ния искомого угла фх. После срабатывания

первого триггера 3 с прямого выхода последнего единичный потенциал разблокирует второй элемент И 8, и импульсы с датчика

13ЭУП через формирователь 14 поступают по первому вхо.а.у второго элемента И 8. Поскольку второй триггер 11 обнулен в исходном состоянии, то с его инверсного выхода поступает единичный потенциал на

35

третий вход второго элемента И 8, на вывает четвертый элемент И 17, сигналом с выхода которого происходит обнуление четвертого счетчика 25 (фиг. 2,к).

При срабатывании датчика 1 ВМТ второй триггер 11 устанавливается в единичное состояние, и нулевым потенциалом с его инверсного выхода блокируются последующие импульсы обнуления счетчика 25 по второму входу четвертого элемента И 17 от датчика 13 ЭУП. При поступлении с датходе которого появляется пачка импульсов 40 чика 13 ЭУП последующего импульса после NI- цифровой эквивалент поворота колен- ВМТ пятый триггер 18 устанавливается им- чатого вала на угол фа (фиг. 2,ж), причем пульсом по его синхровходу в единичное при срабатывании датчика 1 ВМТ второй состояние. Сигнал с инверсного выхода триг- триггер 11 сигналом с выхода формирова- гера 18 блокирует на втором входе шестого теля 2 по своему синхровходу устанавлива- элемента И 21 поступление импульсов с ге- ется в единичное состояние, и нулевой 45 нератора 7 импульсов на счетный вход чет- потенциал с его инверсного выхода блоки- вертого счетчика 25, и формирование пачки

N,3 импульсов заканчивается. Таким образом, в четвертом счетчике 25 формируется операнд N3 - цифровой эквивалент поворота вала двигателя на угол f. При устаФормирование операнда N.5 происходит новке пятого триггера 18 в единичное состояние и при ранее, установленном в единичное состояние после срабатывания датчика 1 ВМТ второго триггера 11 на первом и втором входах восьмого элемента И 23

второй вход восьмого 23 и на третий вход 55 появляются разрешающие потенциалы. На седьмого 22 элементов И и информацион- выходе восьмого элемента И 23 „выставля- ный вход пятого триггера 18 поступает ется сигнал «Готовность, свидетельствую- единичный потенциал. Поскольку с инверс- Щий об окончании формирования операнрует по третьему входу второго элемента И 8 поступление на счетыный вход второго счетчика 10 импульсов с выхода третьего формирователя 14.

следующим образом.

После срабатывания датчика 1 BA IT и установки второго триггера 11 в единичное состояние с прямого выхода последнего на

ного выхода пятого триггера 18 в исходном состоянии поступает на второй вход седьмого элемента И 22 единичный потенциал, то импульсы с выхода генератора 7 импульсов поступают через седьмой элемент И 22 на счетный вход пятого счет- чика 26. .При поступлении с выхода датчика

13 .ЭУП через формирователь 14 импульса, с,тедующего после срабатывания датчика

1 ВМТ, по синхровходу пятый триггер 18

устанавливается в единичное состояние, Нулевой потенциал с инверсного выхода

триггера 18 блокирует по второму входу седьмого элемента И 22 поступление на счетный вход пятого счетчика 26 импульсов с генератора 7. Таким образом, в счетчи ке 26 формируется операнд NS - цифро- вой эквивалент угла поворота вала на

Формирование операнда N3 происходит

аналогично формированию операнда №.

В исходном состоянии пятый триггер 18 обнулен, и с его инверсного выхода на второй вход шестого элемента И 21 по- ступает единичный потенциал. На счетный вход четвертого счетчика 25 постоянно по- ступают через щестой элемент И 21 импуль- сы с генератора 7 импульсов (фиг. 2,л). До поступления сигнала от датчика 1 ВМТ второй триггер 11 обнулен, и с его инверс- ного выхода на второй вход четвертого элемента И 17 поступает единичный по- тенциал. По каждому сигналу с датчика 13 ЭУП через формирователь 14 срабаты-

дов Ni-NS (фиг. 2,м). По этому сигналу блок 27 вычисления осуществляет последовательную выборку операндов из счетчиков 9, 10, 24, 25 и 26 через соответствующие шинные формирователи 29i-295 на шину 30 данных по соответствующим сигналам управления, поступающим с щины 31 управления от блока 27 вычисления. По окончании выборки операндов NI-NS - во внутреннюю память блок 27 вычисления приступает к вычислению искомого угла у, Угол опережения начала впрыска топлива УХ определяется в блоке 27 вычисления согласно формуле

,+ф2+фЗ 1 +М, -,

где фх - измеряемый угол;

ф1 -угол поворота вала двигателя от момента начала впрыска до первого импульса с датчика 13 ЭУП;

ф2 -то же, от первого импульса с дат- 20 чика 13 ЭУП после начала впрыска до последнего импульса с этого датчика, принадлежащего измеряемому углу;

фз-то же, от последнего импульса с

Угол фз определяется по формуле

(. )i

По окончании вычисления угла фх блок

27вычисления выводит информацию на блок

28индикации с шины 30 данных по соответствующему сигналу с шины 31 управления и выдает сигнал «Запрос, по которому элементы устройства приходят в исходное

датчика 13 ЭУП, принадлежащего 25 состояние, а само устройство готово к слеФб

измеряемому углу, до импульса с датчика ВМТ;

ф4-ТО же, между двумя соседними импульсами с датчика 13 ЭУП, внутрь которого попадает импульс с датчика 5 впрыска; -то же, между двумя соседними импульсами с датчика 13 ЭУП, на который попадает импульс с датчика 1 ВМТ;

ф5-ТО же, определяемый как

ф5 фб-фз

(фиг. 2,0);

NI-NS цифровые эквиваленты времени поворота коленчатого вала на углы ф2. ф4, фб, Ф1 и ф5 соответственно (фиг. 2, ж,и,л,д,е);

30

дующему циклу измерения угла фх.

Последовательное срабатывание датчика впрыска 5, ЭУП 13, ВМТ 1 вызывает формирование операндов для последующего вычисления, что обеспечивает непрерывное измерение искомого угла опережения впрыска УХ в реальном масштабе времени. Причем точность измерения угла впрыска в предлагаемом устройстве зависит лищь от точностных параметров определения границ временных интервалов при формировании операндов NI-NS, от выбранной частоты заполнения счетчиков импульсами генератора 7 импульсов, количества разрядов в счетчиках 9, 10, 24, 25 и 26, разрядности блока 27 вычисления и индикатора 28.

1 - величина угла элементарного углового перемещения.

Угол ф2 определяется напрямую путем подсчета срабатываний датчика ЭУП за соответствующий интервал времени

(N| - 1).

Угол ф| определяется по формул Ф1 N4 ;

т. е. путем сравнения цифровых эквивалентов времени, измеряемого угла ф: и известного угла I, причем угол ф1 полностью принадлежит I.

Угол фз определяется по формуле

(. )i

По окончании вычисления угла фх блок

27вычисления выводит информацию на блок

28индикации с шины 30 данных по соответствующему сигналу с шины 31 управления и выдает сигнал «Запрос, по которому элементы устройства приходят в исходное

состояние, а само устройство готово к сле

дующему циклу измерения угла фх.

Последовательное срабатывание датчика впрыска 5, ЭУП 13, ВМТ 1 вызывает формирование операндов для последующего вычисления, что обеспечивает непрерывное измерение искомого угла опережения впрыска УХ в реальном масштабе времени. Причем точность измерения угла впрыска в предлагаемом устройстве зависит лищь от точностных параметров определения границ временных интервалов при формировании операндов NI-NS, от выбранной частоты заполнения счетчиков импульсами генератора 7 импульсов, количества разрядов в счетчиках 9, 10, 24, 25 и 26, разрядности блока 27 вычисления и индикатора 28.

73

ШШ1ШИЖ111МиШМШ11Ш1 11 111111 t jXjxl aJ4 jiaj: iU ±/jJj

- JI J ;L -ij - -| - -I1JJ-1,

IiI 1I1I

ii

i I

I 11. i

-S tttui

Mm

1Л 2

4-.

L... lillll|l|l iilillillliHllliimiM I - i-1ILL

r I I

i i I -IS.

fs

t t

fs

Г едактор Л. Веселовкая Заказ 622/39

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Техред И. Верес Тираж 524

Корректор В. Синицкая Подписное