Устройство измерения угла опережения впрыска топлива в дизель Советский патент 1988 года по МПК G01M15/00 

Ж7

00

vj

;о

О)

VI

а

1

Изобретение относится к двигате- лестроению, в частности к испытан11ю и диагностике дпигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано для измерения угла опережения впрыска топлива в дизель.

Цель изобретения - повышение автоматизации измерений и надежности, что достигается путем замены ручного переключения на автоматизированное при переходе от диагностирования четырехтактных дизелей к двухтактным.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство измерения угла опережения впрыска топлива в дизель содержит датчик 1 перемещения иглы форсунки (не показаны) и датчик 2 верхней мертвой точки (ВМТ), первый 3 и второй А формирователи импульсов, первы 5 и второй Ь триггеры, первый 7 и второй 8 регистры, управляемый генератор 9 импульсов, блок 10 индикации кнопку 11 сброса и первую схему 12 совпадения. При этом датчик 1 пере- мео1ения иглы и датчик 2 ВМТ отвязаны через первый 3 и второй А формирователи импульсов соответственно с единичным и нулевым входами первого триггера 5, выход которого через первый вход первой схемы совпадения соединен с входом первого регистра 7, второй вход первой схемы 12 совпадения соединен с выходом управляемого генератора 9 импульсов, вход которого связан с инверсным выходом второг регистра 8, выходы первого регистра 7 соединень с входами блока 10 индикации, а кнопка 11 сброса подключена между установочными входами первого 7 и второго 8 регистров и нулевой шиной 13 источника питания (не показан) .

Устройство снабжено второй 14 и третьей 15 схемами совпадения и третьим триггером 19, а первый 3 и второй А формирователи импульсов - соответственно инверсными выходами 17 и 18. При зтом последние первого 3 и второго 4 формирователей импульсов подключены соответственно к единичному и нулевому входам второго триггера , первый вход второй схемы 14 совпадения соединен с инверсным выхолом второго триггера 6, второй яход с прямым выходом второг формирователя 4 импульсов, а ее выход подк.чючеи к счетному входу тре

10

15

20

796762

тьего триггера 16, нулевой вход которого соединен с установочными входами первого 7 и второго 8 регистров, первый вход третьей схемы 15 совпадения подключен к второму входу первой схемы 12 совпадения, второй вход третьей схемы 15 совпадения соединен с инверсным выходом третьего триггера 16, выход третьей схемы 15 совпадения подключен к входу второго регистра 8.

Устройство работает следующим образом.

При работе дизеля форсунка впрыскивает топливо в r илиндp, благодаря чему датчик 1 перемещения иглы форсунки вырабатывает электрический импульс, который преобразуется с помощью первого формирователя 3 в прямоугольный импульс нормированных амплитуды (например, равной уровню логической 1) и длительности.При этом передний фронт выходного импульса первого формирователя 3 совпадает с моментом начала перемещения иглы форсунки, т.е. с момента начала впрыска. Так как первый формирователь 3 имеет прямой и инверсный выходы, то при подъеме иглы форсунки на прямом выходе сигнал скачком нарастает с низкого уровня до высокого, а на инверсном выходе падает с высокого уровня в нулевой. Благодаря этому первый триггер 5 взводится в 1 при действии переднего фронта импульса на прямом выходе формирователя 3, а второй триггер 6 переходит в единичное состояние при действии заднего фронта этого импульса, т.е. когда сигнал на инверсном выходе формирователя 3 изменяется от низкого уровня до высокого.

Далее при работе агрегата поршень заходит в ВМТ и датчик 2 ВМТ вырабатывает электрический импульс, который с помощью второго формирователя 4 преобразуется в прямоугольный импульс, передний фронт которого совпадает с моментом захода порпня в ВМТ. Причем в случае расположения поршня не в ВМТ на прямом выходе второго формирователя 4 сигнал нулевой, а на инверсном единичный, а при заходе поршня в ВМТ сигналы изменяются соответственно от О до 1 и от 1 до о. Длительность и амплитуда этого импульса такие же, как и на соответствующих выходах первого формирователя 3. При действии переднего

30

35

40

45

50

55

фронта импульса на прямом выходе второго формирователя первый триггер 5 сбрасывается, а при появлении положительного перепада напряжения на инверсном выходе этого формирователя (т.е. при действии заднего фронта импульса) сбрасывается второй триг- гер 6, что имеет место в каждом обороте вала при диагностировании двух- тактного дизеля. В этом случае на прямом выходе первого триггера 5 в каждом обороте коленчатого вала дизеля вырабатывается прямоугольный импульс, длительность которого равна времени от момента начала впрыска до момента захода поршня в ВМТ, т.е. времени опережения впрыска топлива. На инверсном выходе второго триггера 6 при окончании выходного импуль- са первого формирователя 3 устанавливается нулевой сигнал, который возрастает до единичного уровня при окончании единичного импульса на прямом выходе формирователя А. В результате этого на входах второй схемы 14 совпадения единичные сигналы одновременно не-присутствуют, и она остается закрытой в течение всего цикла измерений на двухтактном дизеле. I При диагностировании четырехтактного дизеля частота импульсов на выходе первого формирователя 3 вдвое ниже частоты импульсов на выходе второго формирователя А, так как у таких агрегатов впрыск топлива происходит один раз в два оборота валп. В связи с этим первый триггер 5 формирует импульс один раз в два оборота коленчатого вала, причем импульс начинается в момент начала впрыска топлива и оканчивается в момент первого (после впрыска)захода поршня в ВМТ. При следующем заходе поршня в эту точку нулевое состояние первого триггера

5подтверждается, и он остается сбро- шейным. При подаче топлива в следующем обороте вала первый триггер 5 взводится, при заходе поршня в ВМТ сбрасьгоается и т.д. Второй триггер

6взводится в единичное состояние при изменении сигнала на инверсном выходе первого формирователя 3 от низкого уровня до высокого, а сбрасывается второй триггер 6 при появлении первого положительного перепада/ сигнала на инверсном выходе второго формирователя 4. Следующий положительный перепад таког о сигнала лишь подтверждает нулевое состояние вто

Q 5 5 0

45

0 5 0

рого триггера 6. Перепад же этого триггера в 1 происходит при следующем цикле впрыска топлива.

Следовательно, частота следования выходных импульсов второго триггера 6 вдвое ниже частоты следования импульсов второго формирователя 4. Б связи с этим в те моменты времени, когда действие импульсов на инверсном выходе второго формирователя 4 не приводит к изменению состояния второго триггера 6, на первом и втором входах второй схемы 14 совпадения присутствуют единичные сигналы. Самый короткий (по длительности) из этих сигналов проходит через вторую схему 14 совпадения на счетный вход третьего триггера 16. Сигнал на .счетном входе последнего совпадает по фазе, длительности и амплитуде с каждым вторым импульсом на прямом выходе второго формирователя 4. Поэтому частота следования выходных импульсов третьего триггера 16 в четыре раза ниже частоты вращения коленчатого вала дизеля, а скважность импульсов равна двум. Следовательно, при диагностировании двухтактного дизеля на вход второ.го триггера 16 импульсы не поступают, и он находится в неизменном состоянии, а при диагностировании четырехтактного дизеля этот триггер формирует импульсы со скважностью два.

Цикл измерения угла опережения подачи топлива начинается с момента нажатия кнопки 11. сброса, вследств.ие чего третий триггер 16, первый регистр 7 и второй регистр 8 устанавливаются в нулевое состояние. При этом на табло блока 10 индикации высвечиваются О, а с инверсного выхода второго регистра 8 на управляющий вход генератора 9 поступает единичный сигнал, благодаря чему генератор 9 вырабатывает высокочастотные импульсы.

При измерении угла опережения подачи топлива на двухтактном дизеле после нажатия кнопки 11 на инверсном выходе третьего триггера 16 устанавливается единичный потенциал, который в дальнейшем остается неизменным и поддерживает третью схему 15 совпадения в открытом состоянии.. Благодаря этому на вход второго регистра 8 непрерывно поступают высокочастотные импульсы. На вход же первого регистра 7 высокочастотные

импульсы поступают только тогда,когда открыта первая схема 12 совпадения, т.е. при наличии на выходе первого триггера 5 единичного импульса, что имеет место в промежутке времени от моментов начала впрыска до моментов захода поршня в ВМТ. Цикл измерения продолжается до тех пор, пока в регистры идет запись кодов. Как толь ко во второй регистр 8 записывается заранее известное число N, равное емкости этого регистра, на его инверсном выходе вместо единичного сигнала устанавливается нулевой сигнал, в результате чего генерация высоко- частотньк импульсов прекращается, и вместе п ней прекращается поступление импульсов на входы регистрв 7 и 8. От момента нажатия кнопки 11 до момента записи числа N во второй регистр 8 в первый регистр 7 записывается число N,, значение которого в десят1гчной системе счисления высвечивается на табло блока 10 индикации За отрезок времени t,, в течение которого происходит запись упомянутых чисел, коленчатый вал дизеля совершает количество оборотов, равное

,F,

где F - циклическая частота вращения

вала.

При этом упомянутые числа можно представить выражениями

N, ;

,F

где ij - частота выходных импульсов управляемого генератора 9; t, .- длительность единичного импульса на выходе первого триггера 5.

Учитывая, что F w/ZiT ( си - углова скорость вала, 2« угол поворота вала за один оборот), отношение указанных чисел можно представить еле- дующим образом:

N,, F/mf,t(,w/21T e/2if,

где u)t - в - угол опережения впрыска

топлива в радианах.

Следовательно,

D 2;ГИ, , , 9 ---1 (рад)

или

360N,

N

град,

Задавая 10 и выбирая любые целые К, угол опережения впрыс5

0

0

5

5

0

5

0

5

ка получаем из показаний блока 1U индикации путем переноса запятой на К знаков влево.

Следующий цикл измерения начинается только после нажатия кнопки 11 сброса, после чего работа устройства происходит аналогично изложенному.

При измерении угла опережения впрыска топлива четырехтактных дизелей для перевода устройства в рабочий режим отпадает необходимость производить переключение межэлементных связей вручную переключателем.

Цикл измерения начинается с момента нажатия кнопки 11 сброса, в результате чего регистры 7 и 8 и третий триггер 16 устанавливаются в нулевое состояние, а на цифровом табло блока 10 индикации высвечиваются нули. Кроме того, на инверсных выходах третьего триггера 16 и второго регистра 8 устанавливаются единичные сигналы,третья схема 15 совпадения открыта, а генератор 9 вырабатывает высокочастотные импульсы, поступающие на второй вход первой схемы 12 совпадения и первый вход третьей схемы 15 совпадения. Первая схема 12 совпадения открыта при наличии единичного сигнала на прямом выходе первого триггера 5, т.е. в интервалы времени, соответствующие времени опережения подачи топлива, именно в эти промежутки времени и поступают высокочастотные импульсы на вход первого триггера 5. Третий триггер 16 вырабатывает импульсы со скважностью два, благодаря чему третья схема 15 совпадения в течение одной половины цикла измерения открыта, в течение другой половины цикла измерения закрыта. В связи с этим время записи числа N во второй регистр 8 увеличивается вдвое (по сравнению со случаем диагностирования двухтактного дизеля) и коленчатый вал совершает за цикл записи этого числа вдвое больше оборотов:

,F.

Запись числа N, в первый регистр 7 прекращается, как 1И прежде, в момент полного заполнения второго регистра 8, а величина , по окончании цикла записи определяется как произведение:

t f - N, 2 5 2

Ч ,-Ft,f

э

где - - число нпрыской топлива при ПС тороте коленчатого вала на оборотов в четырехтактном дизеле.

Число, записанное во второй регистр 8, определяется следующим образом:

N f F -к Ff f 23 7.

(коэффициент 1 взят потому, что скважность выходных импульсов третьего триггера 16 равна двум).

Следовательно 5

N,Nyt,Nt

UI

2iT

NG 2fT

или в (рад).

Величина угла опережения впрыска в градусах поворота вала определяется формулой

в.. .

Задавая N 360-Ю (где К - целое число), угол опережения впрыска (в градусах) получают путем переноса запятой на К знаков влево показаний блока 10 индикации.

Следующий цикл измерения начинается только после нажатия кнопки I1 сброса, после чего работа устройства происходит аналогично изложенному.

Предлагаемое устройство позволяе отказаться от ручного переключения используемого при переходе от измерений на дизеле одной тактности к измерениям на дизеле другой тактности и таким образом повысить уровень автоматизации измерений, а вместе с этим и общую надежность устройства.

Формула изобретени

Устройство измерения угла опережения впрыска топлива в дизель, содержащее датчик перемещения иглы

5

0

5

0

5

0

5

форсунки и датчик верхней мертвой точки (ВМТ), первый и второй формирователи импульсов, первый и второй триггеры, первьв и второй регистры, управляемый генератор импульсов, блок индикации, кнопку сброса и первую схему совпадения, причем датчик перемещения иглы и датчик ВМТ связаны через первый и второй формирователи импульсов соответственно с единичным и нулевым входами первого триггера, выход которого через первый вход первой схемы совпадения соединен с входом первого регистра, второй вход первой схемы совпадения соединен с выходом управляемого генератора импульсов, вход которого связан с инверсным выходом второго регистра, выходы первого регистра соединены с входами блока индикации, а кнопка сброса подключена между установочными входами первого и второго регистров и нулевой шиной источника питания, отличающееся тем, что, с целью повыпения автоматизации измерений и надежности, устройство снабжено второй и третьей схемами совпадения и третьим триггером, а первый и второй формирователи импульсов - инверсными выходами, причем последние подключены соответственно к единичному и нулевому входам второго триггера, первый вход второй схемы совпадения соединен с инверсным выходом второго триггера, второй вход - с прямым выходом второго формирователя импульсов, а ее выход подключен к счетному входу третьего триггера, нулевой вход которого соединен с установочными входами регистров, первый вход третьей схемы совпадения подключен к второму входу первой схемы совпадения, второй вход третьей схемы совпадения соединен с инверсным выходом третьего триггера, выход третьей схемы совпадения подключен к входу второго регистра.

Изобретение позволяет повысить автоматизацию измерений и надежность устр-ва. Устр-во содержит датчики 1, 2 перемещения иглы форсунки, верхней мертвой точки, формирователи 3 и 4, триггеры 5, 6, 16, регистры 7, 8, управляемый генератор 9 импульсов, блок 10 индикации, кнопку 11 сброса, схемы 12, 14, 15 совпадения. Цикл измерения начинается с момента нажатия кнопки 11, в результате чего регистры 7, В и триггер 16 устанавливаются в нулевое состояние, а на цифровом табло блока 10 высвечиваются нули. Кроме того, на инверсных выходах триггера 16 и регистра 8 устанавливаются единичные сигналы, схема 15 открыта, а генератор 9 вьфаба- тывает высокочастотные импульсы, поступающие на второй вход схемы 12 и первый &ХОД схемы 15. Схема 12 открыта при наличии сигнала на прямом выходе триггера 5, т.е. в интервале времени, соответствующем времени опережения подачи топлива. Именно в эти промежутки поступают высокочастотные импульсы со скважностью два, благодаря чему схема 15 в течение одной половины цикла измерения открыта, а в течение другой закрыта. В связи с этим время записи в регистр 8 заранее известного числа N увеличивается вдвое h коленчатый вал совершает за цикл записи этого числа вдвое больше оборотов. I ил.