Устройство для измерения угла поворота коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1987 года по МПК G01M15/00 

11334056

Изобретение относится к технике эксплуатации машин и может быть использовано при их диагностировании Для измерения угла поворота коленчато го вала и скорости в этом интервале.

Цель изобретения - повьшение точности измерения,

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 - функцио- ю нальная схема генератора импульсов.

Устройство содержит датчик 1 начала процесса, датчик 2 угловых меток датчик 3 опорной точки, первый, второй и третий формирователи 4-6, tg первый, второй и третий триггеры 7 - 9, первый, йторой, третий и четвертый элементы И 10 - 13, первьй 14 и этот, рой 15 элементы задержки, первый, второй и третий счетчики 16 - 18, первый 20 нератора импульсов подключен к адрес- второй и третий шинные формирователи ному входу мультиплексора 29, выход

17 и третьего 18 счетчиков. Информационные выходы этих счетчиков соответственно через шинные формирователи 19 - 21 подключены к каналу 25 блока 23 вычисления. Выход четвертого элемента И 13 подключен к входу обнуления третьего счетчика 18 и через первый элемент 14 задержки к входу обнуления второго счетчика 17. Цепь Запрос канала блока вычисления подключена к входам обнуления всех триггеров и первого счетчика 16. Цепи управления первым 19, вторым 20 и третьим 21 шинными формирователями соединены с соответствующими выходами канала блока вычисления. Вход блока 24 индикации подключен к каналу блока вычисления. Вход регистра 26 ге19 - 21, генератор 22 импульсов, блок 23 вычисления, блок 24 индикации и канал 25 блока вычисления. Генератор

22импульсов образуют регистр 26, генератор 27 стабильной частоты, счетчик-делитель 28 и мульти:плек- сор 29.

. Датчик 1 начала процесса через первый формирователь 4 подключен к единичному входу первого триггера 7, прямой выход которого подключен к информационному входу второго триггера 8 и к первому входу первого элемента И 10, а инверсный выход - к второму входу четвертого элемента И 13. Датчик 2 угловых меток через второй формирователь 5 подкиючен к синхронизирующему входу третьего триггера 9 и к первым входам второго 11 и третьего 13 элементов И. Датчик 3 опорной точки через третий формирователь 6 подключен к синхронизирующему входу второготриггера 8, прямой выход которого подключен к информационному входу третьего триггера 9, а инверсный выход - к третьему , вхойУ первого элемента И 10. Выход генератора 22 импульсов подключен к Вторым входам первого 10 и третьего 12 эле- .ментов И. Прямой выход третьего триггера 9 подключен к каналу 25 блока

23вычисления, а инверсный выход - к первому входу третьего элемента И 12 и через второй элемент 15 задержки

к второму входу второго элемента И 11 . Выходы первого 10, второго II и третьего 12 элементов И подключены к счетным входам первого,16, второго

25

которого служит выходом генератора импульсов, выход генератора 24 стабильной частоты подключен к счетному входу счетчика-делителя 28, выходы разрядов которого подключены к соответствующим информационным входам мультиплексора 29.

Устройство работает следующим

30 образом.

В исходном состоянии устройство обнуляется по жесткой программе, когда блок 23 вычисления вырабатывает сигнал Запрос. Все триггеры и

2g первый счетчик 16 проходят в исходное нулевое состояние При вращении вала двигателя датчик 1 начала процесса генерирует электрический сигнал в момент начала: измеряемого угла

40 (например, в момент начала впрыска топлива). Датчик 2 угловых меток генерирует электрические импульсы через известный угол 9 поворота коленчатого вала. Датчик 3 опорной точки ге45 нерирует электрический сигнал в момент конца измеряемого угла (например, при заходе поршня в ВМТ) Поскольку в исходном состоянии первьй триггер 7 обнулен, то сигнал нулевого уровня с его прямого выхода, поступающий на первый вход первого элемента И 10, блокирует.поступления импульсов генератора 22 на счетньй вход первого счетчика 16. На инверсном выходе второго триггера 8 в исходном СОСТОЯНИИ .- нулевой потенциал, поэтому импульсы генератора 22 через третий элемент И 12 псГст упают на счетный вход третьего счетчика 18.

50

55

нератора импульсов подключен к адрес- ному входу мультиплексора 29, выход

17 и третьего 18 счетчиков. Информационные выходы этих счетчиков соответственно через шинные формирователи 19 - 21 подключены к каналу 25 блока 23 вычисления. Выход четвертого элемента И 13 подключен к входу обнуления третьего счетчика 18 и через первый элемент 14 задержки к входу обнуления второго счетчика 17. Цепь Запрос канала блока вычисления подключена к входам обнуления всех триггеров и первого счетчика 16. Цепи управления первым 19, вторым 20 и третьим 21 шинными формирователями соединены с соответствующими выходами канала блока вычисления. Вход блока 24 индикации подключен к каналу блока вычисления. Вход регистра 26 ге5

которого служит выходом генератора импульсов, выход генератора 24 стабильной частоты подключен к счетному входу счетчика-делителя 28, выходы разрядов которого подключены к соответствующим информационным входам мультиплексора 29.

Устройство работает следующим

0 образом.

В исходном состоянии устройство обнуляется по жесткой программе, когда блок 23 вычисления вырабатывает сигнал Запрос. Все триггеры и

g первый счетчик 16 проходят в исходное нулевое состояние При вращении вала двигателя датчик 1 начала процесса генерирует электрический сигнал в момент начала: измеряемого угла

0 (например, в момент начала впрыска топлива). Датчик 2 угловых меток генерирует электрические импульсы через известный угол 9 поворота коленчатого вала. Датчик 3 опорной точки ге5 нерирует электрический сигнал в момент конца измеряемого угла (например, при заходе поршня в ВМТ) Поскольку в исходном состоянии первьй триггер 7 обнулен, то сигнал нулевого уровня с его прямого выхода, поступающий на первый вход первого элемента И 10, блокирует.поступления импульсов генератора 22 на счетньй вход первого счетчика 16. На инверсном выходе второго триггера 8 в исходном СОСТОЯНИИ .- нулевой потенциал, поэтому импульсы генератора 22 через третий элемент И 12 псГст упают на счетный вход третьего счетчика 18.

0

5

При вращении вала двигателя импульсы с датчика 2 угловых меток через второй формирователь 5 поступают через четвертый элемент И 13 (поскольку на инверсном выходе первого триггера единичный потенциал) на вход обнуления третьего счетчика I8 и через первый элемент 14 задержки на вход обнуления второго счетчика 17, а также через второй элемент И 11 (поскольку на инверсном выходе третьего триггера 9 - единичньй потенциал) на счетный вход второго счетчика 17. Таким образом, при приходе каждого импульса с датчика 2 угловых меток обнуляется третий счетчик 18, а также данный импульс поступает на счетный вход второго счетчика 17 и, задержанный на время установки кеда fl счетчике первым элементом 14 задержки, обнуляет второй счетчик 17.

При дальнейшем повороте вала срабатывает датчик 1 начала процесса и сигнал с его выхода поступает через первый формирователь 4 на единичный вход первого триггера 7 Первый триггер 7 устанавливается, и сигнал единичного уровня с его прямого выхода поступает на информационный вход второго триггера 8 и на первый вход первого элемента И 10, а сигнал нулевого уровня с его инверсного выхода поступает на второй вход четвертого элемента И 13 При этом первый элемент И 10 открывается и импульсы с выхода генератора 22 начинают поступать на счетный вход перт вого счетчика 16. Поскольку первый триггер 7 установился в единичное состояние, то сигнал нулевого уровня с его инверсного выхода поступает на первый вход четвертого И 13 и блокирует дальнейшее поступление импульсов с датчика 2 угловых меток на входы обнуления второго I7 и третьего 18 счетчиков.

При дальнейшем повороте вала срабатывает датчик 3 опорной точки и сигнал с его выхода поступает через третий формирователь 6 на синхронизирующий вход второго триггера 8, который устанавливается в единичное состояние, и сигнал единичного уровня с его прямого выхода поступает на информационный вход третьего триггера 9, а сигнал нулевого уровня с его инверсного выхода проходит на

третий вход первого элемента И 10, запрещая дальнейшее поступление им-; пульсов генератора 22 на счетный g вход первого счетчика 16, При этом в первом счетчике 16 формируется операнд N - цифровой эквивалент времени поворота вала на измеряемый угол. При дальнейшем повороте вала че- 10 реэ второй формирователь 5 приходит импульс с датчика 2 угловых меток, который устанавливает третий триггер 9 в единичное состояние и поступает на счетный вход второго счетчика 17. 15 При этом сигнал нулевого уровня с инверсного выхода третьего триггера 9 поступает на первый вход третьего элемента И 12 и, задержанный на время установки кода в счетчике 17 вторым 0 элементом 15 задержки, проходит на второй вход второго элемента И 11 Второй 11 и третий 12 элементы И при этом закрываются, и импульсы на счетные входы счетчиков 17 и 18 пере- 5 стают поступать. При этом во втором счетчике 17 формируется операнд цифровой эквивалент поворота вала на опорный угол, а в третьем счетчике 18 - операнд N,- цифровой эквивалент 0 времени поворота вала fta опорный

угол. Сигнал единичного уровня с прямого выхода третьего триггера 9 при этом поступает на канал 25 блока 23 вычисления, свидетельствуя об оконча- 5 НИИ формирования всех операндов. По данному сигналу блок 23 вычисления осуществляет последовательную выборку операндов N,N,, N,, из счетчиков 16,18 и 17 соответственно через шин- 0 ные формирователи 19,21 и 20 и канал 25 блока 23 вычисления По окончании выборки данных операндов во внутреннюю память, блок 23 вычисления приступает к вычислению искомого yrna(f с по формуле

cf ,

где 0 - величина дискретного угла,

через который следуют импуль0 сы датчика угловых меток

По окончании вычисления угла блок 23 вычисления выводит результат на блок 24 индикации через канал 25 блока 23 вычисления. Далее блок 23

5 вычисления вырабатывает сигнал Запрос, по которому элементы устройства приходят в исходное состояние, а само устройство готово к следующему циклу измерений.

Генератор 22 импульсов работает следующим образом..

Перед началом измерения угла блок 23 вычислений посылает через регистр 26 на адресный вход мультиплексора 29 адрес, по которому подключается выход разряда счетчика-делителя 28, соответствующий минимальной частоте. Далее блок 23 вычисления вырабатывает сигнал Запрос и производит измерение угла согласно описанному. Осуществив выборку операндов во внутреннюю память, блок 23 вычисления определяют, сколько двоичных разрядов третьего счетчика 18 имеют нулевые значения до первого разряда, име- Ищего единичное значение, причем подсчет ведется с самого старшего двоичной сетки счетчика 18, т.е. определяется, :во СКОЛЬКО раз необходимо увеличить частоту заполнения счетчика 18, чтобы произошло его полное заполнение (без переполнения). Далее блок 23 вычисления увеличивает частоту импульсов заполнения в вычисленное число раз путем посылки через регистр- 26 на адресный вход мульти-,. плексора 29 соответствующего адреса, по которому подключается тот выход разряда счетчика-делителя 8, с которого будет проходить оптимальное заполнение счетчиков 16 и 18 импульсам генератора 22, когда их .старшие разряды будут иметь единичное значение без наличия переполнения. Таким обра зом, перед каждым циклом измерения угла (перед выработкой блоком 23 вычисления сигнала Запрос) блок 23 вычисления корректирует частоту следования импульсов генератора 22 так, что счетчики 16 и 18 заполняются полностью.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения угла поворота коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания, содержащее датчик начала процесса, датчик угловых меток , датчик опорной точки, первый, второй и третий формирователи, первый, второй и третий триггеры первый, второй и третий элементы И, первый, второй и третий счетчики, первый, второй и третий шинные формирователи, генератор импульсов, блок вычисления и блок индикации, причем датчик начала процесса через первый

формирователь подключен к единичному входу первого-триггера, прямой выход которого подключен к первому входу

элемента И и к информационному входу второго триггера, датчик угловых ме- ток через второй формирователь подключен к первому входу второго элемента И и к синхронизирующему входу третьего триггера, датчик .опорной точки через третий формирователь подключен к синхронизирующему входу второго г триггера, прямой выход которого подключен к информационному входу третьего триггера, а инверсный - к третьему входу первого элемента И, инверсный выход третьего триггера подключен к первому входу третьего элемента И, выход генератора импульсов подключен

к вторым входам первого и третьего элементов И, выходы первого, второго и третьего элементов И подключены к счетным входам первого, второго и третьего счетчиков соответственно,

информационные выходы первого, второго и третьего счетчиков через первый, второй и третий; шинные формирователи подключены к входам канала блока вычисления соответственно, канал блока вычисления подключен к входу блока индикации, цепь Запрос канала блока вычисления подключена к входам обнуления всех триггеров и первого счетчика, а цепи управления

шинными формирователями соединены с соответствующими выходами канала блока вычисления, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно дополнительно содержит четвертый элемент И, первый и второй элементы задержки, причем выход второго формирователя подключен к первому входу четвертого элемента И, выход которого подключен к входу обнуления третьего счетчика и через первый элемент задержки к входу обнуления второго счетчика, инверсный выход первого триггера подключен к второму входу четвертого элемента И,

прямой выход третьего триггера подключен к каналу блока вычисления, инверсный выход через второй элемент задержки подключен к второму входу второго элемента И, а вход генератора

импульсов соединен с каналом блока вычисления.

2. Устройство по п.1,0 т л и ч а- ю щ е е с я тем, что генератор импульсов содержит регистр, генератор

стабильнЬй частоты, счетчик -делитель и мультиплексор, причем вход регистра служит входом генератора импульсов, выход регистра подключен к адресному входу мультиплексора, выход которого служит выходом генератора импульсов, выход генератора стабильной частоты подключен к счетному входу счетчика-делителя, выходы разрядов которого подключены к соответствующим информационным входам мультиплексора.

Изобретение позволяет повысить точность измерения угла поворота. Устр-во содержит датчики 1,2,3 начала процесса, угловых меток и опорной точки, формирователи 4,5,6, триггеры 7,8,9, элементы И 10-13, элементы задержки 14,15, счетчики- 16,17,18, шинные формирователи 19, 20,21, генератор 22 импульсов, блок 23 вычисления, блок 24 индикации, канал 25 блока вычислений. При повороте вала на измеряемый угол в счетчике 16 сформируется операнд N-цифрЬ- вой эквивалент времени поворота вала на измеряемый угол, В счетчике 17 при этом формируется операнд Nj- цифровой эквивалент поворота вала на опорный угол, а в счетчике 18 - операнд N,-цифровой эквивалент времени поворота вала на опорный угол, В . блоке 23 вычисляется искомый угол Cf по формуле Cf N/N, N в где 9 - величина дискретного угла, через который следуют импульсы датчика угловых меток. Перед каждым циклом измерения-угла блок 23 корректирует частоту импульсов генератора 22 т,о,, что счетчики 16,18 заполняются полностью. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. i СЛ

/f

28

2ff

Редактор А.Огар

Составитель А.Аристов Техред М.Ходанич

3957/41

Тираж 776Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Дроизводственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул,Проектная,4 .

цзиг.г

Корректор А.Обручар