Устройство для диагностики дизелей Советский патент 1988 года по МПК G01M15/00 F02M65/00 

со

(

Gi

сл

Изобретение позволяет повысить точность и упростить обработку результатов измерения контрольного параметра. Устр-во содержит датчик 1 исследуемого процесса, формирователи 2, 4, 16, датчик 3 верхней мертвой точки, триггеры 5,10,11,17,18,19,20, схемы И 6,8,12, счетчики 7,9,27, блок 13 вычисления, индикатор 14, датчик 15 угловых положений, блоки 21, 22 управления, компараторы 23,24, емкости 25,26а Устр-во позволяет устранить зависимость фиксации угловых положений вала от скорости его вращения и учесть погрешность синхронизации моментов начала впрыска и захода порш-- ня в верхнюю мертвую точку, а также снизить разрядность счетчиков из-за снижения частоты импульсов. 2 ил.

фиг, 1

Изобретение относится к двигате- лестроению, в частности к технике контроля технического состояния двигателей внутреннего сгорания , и мо- жет быть использовано для диагностики дизелей.

Цель изобретения - повышение точности и упрощение обработки результатов измерения контрольного парамет- ра, что достигае.тся путем устранения зависимости точности счета от равномерности вращения коленчатого вала двигателя и дополнения счета на границах участка измерения, а также

обеспечения возможности снижения разрядности счетчика из-за снижения частоты импульсов.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг,2 - времен- ная диаграмма синхронизации элементов устройства и процесса вычисления

На диаграммах (фиг,2 обозначены: а - сигналы на выходе третьего формирователя; б - сигналы на выходе пер- вого формирователяi в - сигналы на выходе второго формирователя; г - сигналы на выходе четвертого триггера; д - сигналы на выходе пятого триггераi е - сигналы на выходе пер- вого триггера; ж - сигналы на выходе второго триггера; з,- сигналы на выходе шестого триггера; и - сигна- пы на выходе седьмого триггера; к - сигналы на входе первого счетчика, л - сигналы на входе второго счетчика; м - сигналы на входе третьего счетчика; н - сигнал Готовность ; о - сигнал Сброс,

Устройство содержит датчик 1 исследуемого процесса, первый формирователь 2, датчик 3 верхней мертвой точки, второй формирователь 4, первый триг гер 5, первую cxeNty И 6, первый

счетчик 7, вторую схему И 8, второй счетчик 9, второй триггер 10, третий триггер 11, третью схему И 12, блок 13 вычисления, индикатор 14, датчик 15 угловых положений, третий формирователь 16, четвертый триггер 17, пятый триггер 18, шестой триггер 19, седьмой триггер 20, первый блок 21 управления, второй блок 22 управления, первый компаратор 23, второй компаратор 24, первую емкость 25, вторую емкость 26, третий счетчик 27

Датчик 1 исследуемого процесса через первый формирователь 2 подклю5

5

0

5

0

5

Q

чен к единичным входам первого 5, четвертого 17 и пятого 18 триггеров,

Датчик 3 верхней мертвой точки через второй формирователь 4 подключен к входу обнуления первого триггера 5 и к синхронизирующему входу второго триггера 10, Датчик 15 угловых положений через третий формирователь 16 подключен к входам обнуления второго и пятого триггеров 10 и, 18 соот- ветств нно и к третьим входам первой 6, второй 8 и третьей 12 схем И, Прямой выход четвертого триггера 17 подключен к информационному входу второго триггера 10, прямой выход которого подключен к синхронизирующему входу седьмого триггера 20 и к первому входу второго блока 22 управления. Прямой выход первого триггера 5 подключен к первому входу первой схемы И 6. Прямой выход пятого триггера 18 подключен к синхронизирующему входу щестого триггера 19 и первому входу первого блока 21 управления.

Выход первого блока 21 управления подключен к входу первого компаратора 23 и через первую емкость 25 к нулевому потенциалу а Выход первого компаратора 23 подключен к входу обнуления шестого триггера 19 и к второму входу первого блока 21 управления. Выход второго блока 22 управления подключен к входу второго компаратора 24 и через вторую емкость 26 к нулевому потенциалу. Выход второго компаратора 24 подключен к синхронизирующему входу третьего триггера 11, входу обнуления триггера 20 и второму входу второго блока 22 управления. Единичный потенциал- подключен к информационным входам третьего 1I, шестого 19 и седьмого 20 триггеров. Прямой выход щестого триггера 19 подключен к второму входу второй схемы И 8, Прямой выход третьего триггера 1I подключен к синхронизи- рукщему входу блока 13 вычисления, а инверсный - к вторым входам первой 6 и третьей 12 схем И и к первому входу второй схемы И 8, Выходы первой 6, второй 8 и третьей 12 схем И подключены к счетным входам первого 7, второго 9 и третьего 27 счетчиков, информационные выходы которых подключены к соотзетствующим информационным входам блока 13 вы31

числения. Вход индикатора 1 соединен с выходом блока 13 вычисления, Цепь Сброс блока 13 вычисления подключена к входам об1гуления всех триггеров и счетчиков.

Датчик 1 исследуемого процесса генерирует электрический сигнал в момент начала подачи топлива. Датчик 3 верхней мертяой точки генерир 1 ет электрический сигнал в момент нахождения поршня двигателя в верхней мертвой точке о Датчик 15 угловых положений генерирует электрический сигнал через известный дискретный угол поворота вала. Формирователи 2, 4 и 16 предназначены для нормирования сигналов от датчиков 1,3 и 15 по амплитуде и фронту3 Первый триггер 5 предназначен для задания временного интервала, соответствующего времени поворота вала на измеряемый угол. Пятый триггер 18 служит для задания временного интервала, соответствующего повороту вала на угол от нача- ла впрыска до первого импульса, после этого с датчика 15 угловых положений, а первый блок 21 управления предназначен для линейного заряда за это время первой емкости 25 о Четвер- тый триггер 17 и второй триггер 10 служат для задания временного интервала, соответствующего повороту вала на угол от момента нахождения поршня в верхней мертвой точке до первого импульса после этого с датчика 15 угловых положений, а второй блок 22 управления предназначен для линейного заряда за это время второй емкости 26. Компараторы 23 и 24 пред- назначены для выявления моментов, когда первая и вторая емкости 25 и 26 соответственно разрядятся до нулевого уровня. П1естой триггер 19 предназначен для формирования временного интервала, в течение которого разряжается первая емкость 25, а седьмой триггер 20 - для формирования временного интервала, в течение которог разряжается вторая емкость 26. Третий триггер 11 предназначен для блокировки счета после того, как сфорки руются операнды, и для выработки сигнала Готовность, по которому блок 13 вычисления производит расчет угла

Первая схема И 6 предназначена для формирования пачки N импульсов- цифрового эквивалента искомого угла дискретностью измерения в (9- угол ,

Q 5 0 5 0 Q

5

50

5

75

через который датчик 15 углояых положений вырабатывает импульсы) . Вторая схема И 8 предназначена для формирора- ния пачки N, импульсов - цифрояого эквивалента угла поворота вала от момента начала впрыска до прихода первого после этого импульса с датчика 15 угловых положений. Третья схема И предназначена для формирования пачки NJ импульсов - цифрового эквивалента угла поворота вала от момента захода поршня в верхнюю мертвую точку до прихода первого после этого импульса с датчика 15 угловых положений, увеличенного в К раз. Счетчики 7,9 и 27 предназначег ы для формирования и буферизации операн дов N,, N, Nj соответственно. Блок 13 вычисления предназначен для расчета измеряемого угла и управления процессом измерения Индикатор 14 предназначен для индицирования результатов измерения

Устройство работает следующим образом (фиг„1 и 2).

Перед началом измерения блок 13 вычисления вьфабатывает сигнал Сброс, который приводит в нулевое состояние все триггеры и счетчики, При вращении вала двигателя датчик

15угловых положений генерирует электрические сигналы через известный дискретный угол е поворота коленчатого вала. Третий формирователь

16нормирует данные сигналы по амплитуде и фронту. Поскольку все триггеры в исходном состоянии обнулены, импульсы с выхода третьего формирователя 16 на счетные входы первого 7, второго 9 и третьего 27 счетчиков через первую, вторую и третью схекн И соответственно не поступают При вращении вала двигателя происходит впрыск топлива в цилиндр. Датчик 1 исследуемого процесса генерирует электрический сигнал. Первый формирователь 2 формирует из данного сигнала нормированный короткий импульс, который устанавливает первый 5, четвертый 17 и пятый 18 триггеры в единичное состояние. При этом сигнал единичного уровня с прямого выхода первого триггера 5 поступает на первый вход первой cxei4bi И 6, которая открывается, и импульсы с выхода первого счетчика 7,

Сигнал единичного уровня с прямого выхода пятого триггера 18 посту51379675

пает на первый вход первого блока управления, а также устанавливает в единичное состояние шестой триггер 19с В результате первая емкость 25 начинает линейно заряжаться. При дальнейшем вращении вала срабатывает датчик 15 угловых положений, третий формирователь 16 форьтрует короткий

импульс, который переводит пятый триг Ю26 начинает линейно заряжаться. При

гер 1« в нулевое состояние. При этомд,-гпьнейтем вращении вала срабатывасигнал нулевого уровня поступает нает датчик 15 угловых положений, трепервый вход первого блока 21 управле-тий формирователь 16 формирует коротнияо В результате первая емкость 25кий импульс, который переводит второй

начинает разряжаться Поскольку пер- jjтриггер 10 в 1гулевое состояние При вая емкость 26 линейно заряжается

этом сигнал нулевого уровня поступает на первый вход второго блока 22 управления. В результате вторая емкость 26 начинает разряжаться. Пос- 20 кольку вторая емкость 26 линейно

за время Jt

равное времени поворота вала двигателя от момента начала впрыска до прихода первого импульса с датчика 15 угловых положений, то разряжается она в течение времени jt. K. Все это время импульсы с выхода третьего формирователя 16 поступают через вторую схему И 8 на

счетш,1й вход второго счетчика 9. Ког- 25 ле этого первого импульса с датчика

35

угловых положений, то разряжается она в течение времени , Все это время импульсы с выхода третьего формирователя 16 поступают через дит шестой триггер 19 в нулевое сое- зо третью схему И 12 на счетный вход тояние и постл- рает на второй входтретьего счетчика 27.

Когда вторая мкость 26 по истечении времени At 7-К разряжается, срабатывает второй компаратор 24, и сигнал единичного уровня с его выхода переводит третий триггер 11 в единичное состояние, седьмой триггер 20 в нулевое состояние и поступает на второй вход второго блока 22 управле- д0 ния, запрещая дальнейпшй разряд второй емкости 26„ В результате третья схема И 12 закрывается и импульсы на счетный вход третьего счетчика 27 не поступают Таким образом, в третьем когда поршень заходит в верхнюю мер- ., счетчике 27 формируется цифровой эк- вую точкуS В результате датчик 3вивапент N угла поворота вала от моверхней мертвой точки генерирует электрический сигнал, второй формирователь 4 формирует из него нормированный короткий импульс, который устанаативает первый триггер 5 в нулевое, а второй триггер 10 в единичное состояние. При этом сигнал нулевого уровня поступает на первый вход

да первая емкость по истечении времени иt, К разряжается, срабатывает перв1 1й компаратор 23, и сигнал единичного уровня с его выхода перевопервого блока 21 управления, запрещая дальнейший разряд первой емкости 25. В результате вторая схема И 8 закрывается и импульсы на счетный пход второго счетчика 9 не поступают.

Таким образом, во втором счетчике 9 формируется цифровой эквивалент N,1 угла поворота вала от начала впрыска до первого срабатывания после этого датчика угловых положений, увеличенный в К раз. При дальнейшем повороте вала наступает момент.

50

мента захода поршня в верхнюю мертвую точку до первого срабатывания после этого датчика 15 угловых положений, увеличенньш в К раз. Сигнал нулевого уровня с инверсного выхода третьего триггера I1 поступает на вторые входы первой 6 и третьей I2 схем И и на первьй вход второй схе- Мз1 И 8 и блокирует их. Сигнал единичного уровня с прямого выхода третьего триггера I 1 Готовность поступает на вход, синхронизируюпшй блок 13 вычисления, свидетельствуя об

первой схемы И 6, которая закрывается и импульсы на счетный вход первого счетчика 7 не поступают.

Таким образом, в первом счетчике 7 формируется цифровой эквивалент Nj

угла поворота вала на измеряемый угол с дмгкретностьк измерения 9. Сит нал единичного уровня с прямого вг)1хода второго триггера 10 поступает на первый вход второго блока 22 управления, а также устанавливает седьмой триггер 20 в единичное состояние В результате вторая емкость

триггер 10 в 1гулевое состояние При

этом сигнал нулевого уровня поступает на первый вход второго блока 22 управления. В результате вторая емкость 26 начинает разряжаться. Пос- кольку вторая емкость 26 линейно

заряжается за, время it, равное времени поворота вала двигателя от момента прохождения поршнем двигателя верхней мертвой точки до прихода пос0

5

мента захода поршня в верхнюю мертвую точку до первого срабатывания после этого датчика 15 угловых положений, увеличенньш в К раз. Сигнал нулевого уровня с инверсного выхода третьего триггера I1 поступает на вторые входы первой 6 и третьей I2 схем И и на первьй вход второй схе- Мз1 И 8 и блокирует их. Сигнал единичного уровня с прямого выхода третьего триггера I 1 Готовность поступает на вход, синхронизируюпшй блок 13 вычисления, свидетельствуя об

окончании формирования исходных данных. По данному сигналу блок 13 вычисления осуществляет съем операндов N , N , N, во внутреннюю память и

.3

осуществляет расчет измеряемого угла если блок 13 вычисления выполнен в виде микропроцессора. Если блок 13 вычисления выполнен на жесткой лотке, происходит аппаратное сложение операндов N, N, N (операнд N, при этом предварительно сдвигается), Далее результат с выхода блока 13 вычисления поступает на вход индикатора 14,

На этом единичное измерение кончается. Далее блок 13 вычисления снова вырабатывает сигнал Сброс, после чего работа устройства повторяется.

Предлагаемое устройство позволяет обеспечить более высокую точность вследствие независимости фиксации угловых положений вала от скорости его вращения и учета погрешности син хронизации моментов начала впрыска и захода поршня в верхнюю мертвую точку, а-также упростить обработку результатов измерения и повысить надежность за счет применения счетчиков с меньшей разрядностью и меньшим быстродействием

Формула изобретения

Устройство для диагностики дизелей, содержащее датчики исследуемого процесса и верхней мертвой-точки, первый и второй формирователи, первый, второй и третий триггеры, первую, вторую и третью схемы И, первый и второй счетчики, блок вычисления и индикатор, причем датчик исследуемого процесса через первый формирователь подключен к единичному входу первого триггера, прямой выход которого подключен к первому входу первой схекы И, выход которой подключен к счетному входу первого счетчика, датчик верхней мертвой точки через второй формирователь подключен к входу обнуления первого триггера, инверсный выход третьего триггера подключен к второму входу первой cxei4 i И и к первому входу второй схем.1 И, а выход второй схем И подключен к счетному входу второго счет чика, выход блока вычисления подключен к входу индикатора, отличающееся тем, что, с целью повыше

0

5

5

0

0

5

0

5

5

0

кия точности и упроп1ения обработки результатов измерения, устройство снабжено датчиком угловых положений, третьим формирователем, четвертым, пятым, шестым и седьмым триггерами, первым и вторым блоками управления, первым и вторым компараторами, первой и второй емкостями и третьим счетчиком, причем выход первого формирователя подключен к единичным входам четвертого и пятого триггеров, прямой выход четвертого тригге-, ра подключен к информационному входу второго триггера, прямой выход которого подключен к первому входу второго блока управления и к синхронизирующему входу седьмого триггера, выход второго формирователя подключен к синхронизирующему входу второго тригг ера, датчик угловых положений через третий формирователь подключен к входам обнуления второго и пятого триггеров и третьим входам первой, второй и третьей схем И, прямой выход пятого триггера подключен к первому входу первого блока управления и синхронизирующему входу шестого триггера, выход первого блока управления подключен к входу первогр компаратора и через первую емкость к нулевому потенциалу, выход первого компаратора подключен к входу обнуления шестого триггера и второму входу первого блока управления, выход .второго блока управления подключен к входу второго компаратора и через вторую емкость - к нулевому потенциалу, выход второго компаратора подключен к второму входу второго блока управления, синхронизирующему йходу третьего триггера и входу обнуления седьмого триггера, единичный потенциал подключен к информационным входам третьего, шестого и седьмого триггеров, прямой выход шестого триггера подключен к второму входу второй схеьы И, прямой выход седьмот го триггера подключен к первому входу третьей cxeNbi И, прямой выход третьего триггера подключен к син-7 хронизирующему входу блока вычисления, а инверсный - к второму входу третьей И, выход третьей И подключен к счетному входу третьего счетчика, информационные выходы первого, второго и третьего счетчи ков подключены соответственно к первому, второму и третьему информацион9137967510

иым входам блока вычисления, а цепь к входам обнуления всех триггеров Сброс блока вычисления подключена и счетчиков.

I I 1 I 1 и I I I I I I I I

i

я

я

Mill

I I I I I I I I

I I I I I I I I

L

JL