Устройство для измерения угла опережения подачи топлива в дизель Советский патент 1987 года по МПК G01M15/00 F02M65/00 

Изобретение относится к средствам диагностики и контроля двигателей внутреннего сгорания и является vco- рершенстнованием устройства по авт. св. N 1239391.

Цепь изобретения - повышение точности измерения и расширение функ- диональных возможностей устройства.

блока 26 вычисления, а инверсный - к третьим входам первого, второго и третт его элементов И 7-9 соответственно. Датчик 4 исследуемого процесса через второй формирователь 3 импульсов подключен к единичному вхо ду третьего и синхронизирующему входу первого триггеров 17 и 5 соответНа фиг.1 представлена функциональ- Ш ственно. Прямой выход первого триг

ная схема устройства; на фиг.2 - временная диаграмма работы устройства.

На диаграмме обозначены: а - сигналы на выходе первого формирователя б - сигналы на выходе второго формирователя, в - сигналы на выходе третьего формирователя, г - сигналы на входе первого счетчика, д - сигналы на входе второго счетчика, е - сигналы на входе пятого счетчика, ж - сиг налы Готовность, з - сиг налы на входе третьего счетчика, и - сигнал Запрос.

Устройство содержит датчик 1 фиксированной точки, первьй формирователь 2, второй формирователь 3, датчик 4 исследуемого продесса, первый триггер 5, второй триггер 6, первый элемент Н 7, второй элемент И 8, третий элемент И 9, первый мультиплексор 10, второй мультиплексор 11, пер вьш 12, второй 13, третий 14, четвертый 15 счетчики, триггер 16 готовности, третий триггер 17, первый 18 и второй 19 регистры, индикатор 20, первый 21 и второй 22 шинные формирователи, генератор 23 импульсов, шину 24 данных, шину 25 управления, блок 26 В1)1числения, третий формирователь 27, четвертый 28 и пятый 29 триггеры, третий регистр 30, третий мyл.типлeкcop 31, четвертый элемент Н 32, пятый счетчик 33, третий шинный формирователь 34.

Датчик 1 фиксированной точки сое- 2 с шиной 24 данных блока 26 вычисления. Выход второго счетчика 13 соединен через второй шинный формирователь 22 с шиной 24 данных блока 26 вычисления. Цепь Запрос шины 25 уп5Q равления блока 26 вычисления соединена с входами обнуления первого, второго и третьего триггеров 5,6,17 соответственно, триггера 16 готовности и первого, второго и третьего счетчи5g ков 12,13,14 соответственно. Цепи управления первым и вторым шинными формирователями 21 и 22 соединены с соответствующими выходами шины 25 управления блока 26 вычисления. Шина

динен через первьш формирователь 2 импульсов с вторым входом третьего элемента И 9 и синхронизирующим входом второго триггера 6. Прямой выход второго триггера подключен к первым входам первого и третьего элементов Н 7 и 9 соответственно и к информационному входу первого триггера 5. Выход третьего элемента И 9 подключен к счетному входу третьего счет- чика 14, выход переполнения которого пoдклк)чetI к единичному входу триггера 16 готовности, прямой ныход .которого подключен к шине 23 управления

блока 26 вычисления, а инверсный - к третьим входам первого, второго и третт его элементов И 7-9 соответственно. Датчик 4 исследуемого процесса через второй формирователь 3 импульсов подключен к единичному входу третьего и синхронизирующему входу первого триггеров 17 и 5 соответ

гера 5 подключен к первому входу второго элемента И 8. Прямой выход третьего триггера 17 подключен к информационному входу второго триггера

6. Выход первого элемента И 7 соединен со счетным входом первого счетчика 12. Быход второго элемента И 8 соединен со счетным входом второго счетчика 13. Первый вход индикатора 20 соединен с шиной 24 данных блока 26 вычисления, а второй - с шиной 25 управления блока 26 вычисления. Шина 24 данных блока вычисления подключена к первым входам первого и второго регистров 18 и 19 соответственно, а шина 23 управления блока 26 вычисления подключена к вторым входам первого и второго регистров 18 и 19 соответственно. Выход первого регистра 18 подключен к адресному входу первого мультиплексора 10, выход которого подключен к второму входу первого элемента И 7. Выход второго регистра 19 подключен к адресному входу второго мультиплексора 1 1 , выход которого подключен ко второму входу второго элемента И 8. Генератор 23 импульсов подключен к счетному входу четвертого счетчика 15, выходы разрядов которого

подключены к соответствующим информационным входам первого и второго мультиплексоров 10 и 11 соответственно,. Выход первого счетчика 12 соединен через первый шинный формирователь

313432

24 данных блока 26 вычисления подключена к информационному входу третьего счетчика 14 и первому входу третьего регистра 30. Иина 25 управления блока 26 вычисления подключена к синхронизирующему входу третьего счетчика и второму входу третьего регистра 30. Выход первого формирователя 2 импульсов подключен к входу обнуления пер- ю вого триггера 5. Прямой выход второго триггера 6 подключен к информационному входу пятого триггера 29. Прямой выход триггера 16 готовности подклю20

25

тояние и сигнал единичного уровня с его прямого выхода поступает на информационный вход второго триггера 6. В момент нахождения поршня в верхней мертвой точке (ВМТ) датчик 1 фиксированной точки вьфабатьтает электрический сигнал. Формирователь 2 формирует этот сигнал по амплитуде и длительности. Сформированный сигнал поступает на синхронизирующий вход второго триггера 6, который устанавливается в единичное состояние. Сигнал единичного уровня с его прямого

чей к информационному входу четверто- 15 единичное состояние. Третий триггер го триггера 28. Выход второго форми- 17 устанавливается в единичное сос- рователя 3 импульсов подключен к синхронизирующему входу пятого триггера 29. Выход датчика 4 исследуемого процесса через третий формирователь

27импульсов подключен к синхронизирующему входу четвертого триггера 28 и входу обнуления пятого триггера 29. Прямой выход четвертого триггера

28подключен к шине 25 управления блока 26 вычисления, а инверсньш - к первому входу четвертого элемента

И 32. Прямой выход пятого триггера 29 подключен к второму входу четвертого элемента И 32. Выход третьего регист- зо выхода поступает на первые входы пер- ра 30 подключен к адресному входу вого и третьего элементов И 7,9 и на

информационные входы первого и пятого триггеров 5,29 соответственно. Поскольку на инверсном выходе триггера 16 готовности единичный потенциал, то импульсы с генератора 23 через счетчик 15, мультиплексор 10 и элемент И 7 начинают поступать на счетный вход первого счетчика 12. При этом в счетчике 12 начинает формироваться операнд N-цифровой эквивалент известного опорного угла поворота вала двигателя (например, двух полных оборотов вала). После установки вто- 45 рого триггера 6 импульсом с формирователя 2 в единичное состояние, этот же импульс поступает через третий элемент И 9 на счетный вход счетчика 14. При дальнейшем повороте вала нас- ционным входам третьего мультиплексо- 50 тупает конец впрыска топлива и форми- ра 31.рователь 27 вырабатывает единичный

При работе двигателя датчик 1 фик- импульс, который поступает на синхро- сированной точки генерирует электри- низирующие входы четвертого и пятого ческий сигнал о нахождении поршня триггеров 28 и 29 соответственно и двигателя в верхней мертвой точке, gg подтверждает их нулевое состояние, а датчик 4 исследуемого процесса гене- При дальнейшем повороте вала дат- рирует электрический сигнал, соответ- чик 4 исследуемого процесса вырабаты- ствующий началу впрыска топлива. В вает электрический сигнал. Второй это время формирователи 2,3,27 норми- формирователь 3 вьщеляет из данного

третьего мультиплексора 31, выход которого подключен к третьему входу четвертого элемента И 32, выход которого подключен к счетному входу пятого счетчика 33, информационный выход которого подключен через третий шинный формирователь 34 к шине 24 данных блока 26 вычисления. Цепь Запрос шины 25 управления блока 26 вычисления подключена к входам обнуления четвертого триггера 28 и пятого счетчика 33.

Цепь управления третьим шинным формирователем 34 соединена с соответствующим выходом шины 25 управления блока 26 вычисления, а выходы разрядов четвертого счетчика 15 подключены к соответствующим информа35

40

руют сигналы от датчиков 1 и 4 по амплитуде и фронту.

Из полученного сигнала впрыска топлива формирователь 3 выделяет единичный импульс, соответствующий началу впрыска, а формирователь 27 - концу впрыска. С выхода формирователя 3 сигнал поступа т на единичный вход третьего триггера 17 и на синхрЬни- зирующий вход первого триггера 5. Поскольку на прямом выходе второго триггера 6 нулевой потенциал, то пер- вьм триггер 5 не устанавливается в

тояние и сигнал единичного уровня с его прямого выхода поступает на информационный вход второго триггера 6. В момент нахождения поршня в верхней мертвой точке (ВМТ) датчик 1 фиксированной точки вьфабатьтает электрический сигнал. Формирователь 2 формирует этот сигнал по амплитуде и длительности. Сформированный сигнал поступает на синхронизирующий вход второго триггера 6, который устанавливается в единичное состояние. Сигнал единичного уровня с его прямого

единичное состояние. Третий триггер 17 устанавливается в единичное сос-

выхода поступает на первые входы пер- вого и третьего элементов И 7,9 и на

45 50

35

45 50

40

сигнала единичньш импульс, соответствующий началу впрыска. Данный импульс устанавливает первый и пятый триггеры 5,29 в единичное состояние. В результате сигнал единичного уровня с прямого выхода первого триггера 5 поступает на первый вход второго элемента И 8, Второй элемент И 8 открывается и импульсы с генератора 23 импульсов через счетчик 15, мультиплексор 11 и второй элемент И 8 начинают поступать на счетный вход второго счетчика 13. При этом в последнем начинает формироваться операнд цифровой эквивалент времени поворота вала на угол опережения подачи топлива. Четвертый элемент И 32 также открывается и импульсы с генератора 23 импульсов через счетчик 15, мультиплексор 31 и четвертьш элемент И 3 начинают поступать на счетный вход пятого счетчика 33. При этом в последнем начинает формироваться операнд Ny- цифровой эквивалент времени поворота вала на угол продолжительности подачи топлива. При дапьнейшем повороте вала срабатывает датчик 1 фиксированной точки.

Формирователь 2 формирует единичный импульс, который поступает через третий элемент И 9 на счетный вход третьего счетчика 14 и обнуляет первый триггер 5. При этом второй элемент И 8 закрывается и импульсы с ге- 5 тора 23 счетчиков 12,13,33,

нератора 23 на счетный вход второго счетчика 13 не поступают. При даль- нейщем повороте вала наступает конец подачи топлива. Формирователь 27 формирует единичный импульс, которьм устанавливает пятьп триггер 29 в ну- леное состояние. В результате четвертый элемент И 32 закрывается и импульсы с генератора 23 на счетный вход пятого счетчика 33 не поступают. При дальнейшем повороте вала работа устройства повторяется до тех пор, пока на счетный вход третьего счетчика 14 не поступит импульс с первого

Блок 26 вычисления опред дельно для каждого из счетч 13, 33 сколько двоичных раз ют нулевые значения до перв

40 да имеющего единичное знач чем подсчет ведется с самог разряда двоичной сетки счет 13,33, Иначе говоря, опреде сколько раз надо увеличить

45 заполнения импульсами генер счетчиков 12,13,33, чтобы б полное заполнение (без пере Для того чтобы старший разр чиках 12,13,33 имел единичн

формирователя 2, в результате которо- 50 ние, необходимо увеличить частоту за- го третий счетчик 14 переполнится. полнения импульсами генератора 23

-, т4

При этом единичный импульс с выхода переполнения третьего счетчика 14 установит триггер 16 готовности в единичное состояние. При этом сигнал нулевого уровня с его инверсного выхода блокирует дальнейшее поступление импульсов на счетные выходы первого, второго и третьего счетчиков 12-14.

Сигнал единичного уровня с прямого выхода триггера 16 готовности поступит на информационн5)й вход четвертого триггера 28. При дальнейшем повороте вала наступит конец впрыска топлива и единичный импульс с выхода формирователя 27 установит четвертый триггер 28 в единичное состояние. При этом четвертый элемент И 32 заблокирует дальнейшее поступление импульсов на счетный вход пятого счетчика 33. Сигнал единичного уровня с прямого выхода четвертого триггера 28 поступит на шину 25 блока 26 вычисления, свидетельствуя об окончании формирования

операндов N , N.. ,N

Зо

В зависимости

от кода М, записанного в начале измерения на информационный вход третьего

счетчика 14, данные величины представляют собой либо единичные величины, либо величины, усредненные по нескольким циклам. Блок 26 вычисления осуществляет последовательную выборку

операндов из счетчиков 12,13,33 через соответствующие шинные формирователи 21,22,34 на шину 24 данных по соот-е ветствующим сигналам управления, поступающим с фины 25 управления от блока 26 вычисления. По окончании выборки операндов N, , N, , Ny во внутреннюю память блок 26 вычисления приступает к окончательному определению частоты заполнения импульсами генератора 23 счетчиков 12,13,33,

Блок 26 вычисления определяет отдельно для каждого из счетчиков 12, 13, 33 сколько двоичных разрядов имеют нулевые значения до первого разряда имеющего единичное значение, причем подсчет ведется с самого старшего разряда двоичной сетки счетчиков 12, 13,33, Иначе говоря, определяется во сколько раз надо увеличить частоту

заполнения импульсами генератора 23 счетчиков 12,13,33, чтобы было их полное заполнение (без переполнения). Для того чтобы старший разряд в счетчиках 12,13,33 имел единичное значение, необходимо увеличить частоту за- полнения импульсами генератора 23

-, т4

раз, для счет12 К,, 2 13 Kjj 2 раз, для счетчика

ля счетчика чика

J

33 Kjj 2 раз, где m - количество старших разрядов, имеющих нулевые

значения, до первого из старших, имеющих единичное значение в счетчике 12 для операнда N , m - количество старших разрядов, имеющих нулевые

значения до первого из старших, имеющих единичное значение в счетчике 13 для операнда N, количество старших разрядов, имеющих нулевые значения до первого из старших, имеющих единичное значение в счетчике 33 для операнда N .

Блок 26 вычисления увеличивает частоту импульсов заполнения счетчиков 12,13,33 в указанное число раз путем посылки через регистры 18,19, 30 на адресные входы мультиплексоров 10,11,31 соответствующих адресов, по которым подключаются те выходы разрядов счетчика 15, с которых происходит оптимальное заполнение счетчиков импульсами генератора 23, когд старшие разряды их имеют единичное значение без наличия переполнения.

Затем блок 26 вычисления определяет в конце предварительного цикла масштабирования коэффициенты масштабирования для угла опережения впрыска

2 ( Mj + .),-- f-tnj 4-rr,,r)

2 , Г)

К

(1)

угла продолжительности подачи

-.nj г,,)

К

2 -2

I + 1 )

2

Затем блок 26 вычисления формирует сигнал Запрос, по которому происходит обнуление устройства и записывает код М в третий счетчик 14. Устройство готово к определению искомых углов опережения впрыска и продолжительности подачи У с учетом коэффициентов масштабирования по формулам

Ух к -°720, (3)

Г. К

N

720

В следующем цикле работы устройство окончательно определяет операнды N N, Ny с учетом их равнозначной точности определения в счетчиках 12,13,33 соответственно. Работа элементов устройства при этом аналогична описанному масштабирующему циклу с той лишь разницей, что заполнение импульсами от генератора 23 счетчиков 12,13,33 происходит измененным, точнее оптимальным с точки зрения их заполнения при данной частоте враще

а

10

15

20

ния вала двигателя. В конце рабочего цикла блок 26 вычисления осуществляет последовательную выборку операндов N, Кд, Ny из счетчиков 12,13,33 через соответствующие шинные формирователи 21,22,34 на шину 24 данных по соответствующим сигналам управле- ния, поступающим с шины 25 управления. По окончании выборки операндов N, NJ, NJ во внутреннюю память блок 26 вычисления приступает к вычислению искомых углов /, и Уу согласно формул (3), (4) с учетом (1), (2). Результаты вычислений поступают на индикатор 20 с шины 24 по соответствующему сигналу с шины 25 управления, Далее работа устройства повторяется, В устройство дополнительно введен канал измерения времени поворота вала на угол продолжительности подачи. Причем измерение времени поворота вала на угол продолжительности подачи синхронизировано с измерением вре- 25 мени поворота вала на угол, опережения подачи. За счет этого измерение обоих параметров (угла опережения подачи и продолжительности подачи) происходит в течение одного цикла. поэтому ошибка, связанная с нестабильностью момента начала подачи и нестабильностью угловой скорости вращения от цикла к циклу, полностью исключается.

Устройство обладает более широкими функциональными возможностями, поскольку способно одновременно измерять угол опережения подачи топлива и угол продолжительности подачи топлива .

30

35

40

Формула изобретения

45

50

Устройство для измерения угла опережения подачи топлива в дизель по авт.св. № 1239391, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей, устройство дополнительно содержит третий формирователь импульсов, четвертый и пятый триггеры, третий регистр, третий мультиплексор, четвертый элемент И, пятый счетчик и третий шинньш форми- cf рователь, причем шина данных блока вычисления подключена к информационному входу третьего счетчика и первому входу третьего регистра, шина управления блока вычисления подключена

у13

к синхронизирующему входу третьего счетчика и второму входу третьего регистра, выход первого формирователя импульсов подключен к входу обнуления первого триггера, прямой выход второго триггера подключен к информационному входу пятого триггера, прямой выход триггера готовности подключен к информащюнному входу четвертого триггера, выход второго формирователя импульсов подключен к синхронизирующему входу пятого триггера, выход датчика исследуемого процесса через третий формирователь импульсов подключен к синхронизирующему входу четвертого триггера и входу обнуления пятого триггера, прямой выход четвертого триггера подключен к шине управления блока вычисления, а инверсный - к первому входу четвертого элемента И, прямой выход

7410

пятог :) триггера подключен к второму входу четвертого элемента И, выход третьего регистра иодключен к адресному входу третьего мультиплексора, выход которого подключен к третьему входу четвертого элемента И, выход которого подключен к счетному входу пятого счетчика, информационный выход которого подключен через третий шинный формирователь к шине данных блока вычисления, цепь Запрос шины управления блока вычисления подключена к входам обнуления четвертого триггера и пятого счетчика, цепь управления третьим шинным формирователем соединена с соответствующим выходом шины управления блока вычисления, а выходы разрядов четвертого счетчика подключены к соответствующим информационным входам третьего мультиплексора.

Фиг. 2

Редактор С. Патруимва

Составитель В. Горбунов

Техред М.Дидык Корректор С. Черни

Заказ 4801/А2Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государс тненного комитета СССР

по де. там изобретений и открытий 1Г3035, Москва, Ж-З, Раушская наб., д. 4/5

Проичводств нно-цо.пиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение позвсшяет повысить точность измерения и расширить функциональные возможности устр-ва. Устр- во содержит датчик 1 фиксированной точки, формирователи 2,3,27, датчик 4 исследуемого процесса, триггеры 5,6, 17,28,29, элементы И 7, 8,9,32, мультиплексоры 10,11,31, счетчики 12,13, 14,15,33, триггер 16 готовности, регистры 18,19,30, индикатор 20, шинные формирователи 21,22,34, г-енератор 23 импульсов, шину 24 данных, шину 25 управления, блок 26 вычисления. Устройство имеет канал измерения времени поворота вала на угол продолжительности подачи. Измерение времени поворота вала синхронизировано с измерением времени поворота вала на угол опережения подачи. За счет этого измерение обоих параметров происходит в одного цикла, и поэтому ошибка, связанная с нестабильностью момента начала подачи и нестабильностью угловой скорости вращения от цикла к циклу, полностью исключается, Устр-во способно одновременна измерять угол опережения подачи топ.пива и угол продолжительности подачи топлива. 2 ил. 1C ел N) Фиг1