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

00

4; « 4

Изобретение относится к диагностированию двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано для измерения угла опережения подачи топлива в дизель о

Целью изобретения является повышение достоверности измерения, что достигается путем устранения возможности ложного срабатьшания схемы из- мерения после прохождения поршнем верхней мертвой точки (ВМТ) и обеспечения однозначного измерительного импульса5 соответствующего углу опережения подачи, вне зависимости от наличия подвпрысков топлива.

На чертеже изображена блок-схема устройства для измерения угла опережения подачи топлива.

Устройство содержит датчик 1 пе- ремещения иглы форсунки (не показаны и датчик 2 ВМТ, соответствующие им первый 3 и второй 4 формирователи импульсов, первую схему 5 совпадения первый 6 и второй 7 триггеры, первый 8 и второй 9 регистры, управляемьй генератор 10, блок 11 индикации, переключатель 12 с первым 13 и вто- рьм 14 неподвижными контактами и подвижным контактом 15, а также кнопку 16 сброса и нулевую шину 17. При этом датчик 1 перемещения иглы форсунки Через первый формирователь 3 импульса подключен к единичному входу первого триггера 6, к нулево™ му входу которого через второй формирователь 4 импульса присоединен датчик 2 ВМТ. Выход первого триггера 6 связан с первым входом первой схемы 5 совпадения, второй вход ко- торой соединен с входом второго триггера 7, с первым неподвижным контактом 13 переключателя 12 и вы- ходом управляемого генератора 10, а выход - с входом первого регистра 8 выход которого связан с блоком 11 индикации. Кнопка 16 сброса подклю- чена между установочными входами первого 8 и второго 9 регистров и нулевой шиной 17 источника питания. Второй неподвижный контакт 14 переключателя 12 соединен с выходом второго триггера 7, и подвижньш контакт 15 - с входом второго регистра 9, инверсный выход которого под- ключен к входу управляемого генератора 10.

Устройство снабжено инвертором 1 и второй схемой 19 совпадения, причем первый вход второй схемы 19 совпадения подключен к выходу первого формирователя 3 импульсов, выход - к единичному входу первого триггера 6, а второй вход - к выходу инвертора 18, вход которого связан с нулевым входом первого триггера 6.

Устройство работает следующим образом,

В случае измерения угла опережения подачи топлива в двухтактном дизеле переключатель 12 устанавливают в положение замыкания первого неподвижного контакта 13.

При работе дизеля форсунка впрыс- кивает топливо в цилиндр, благодаря чему датчик 1 перемещения иглы форсунки вырабатьгеает электрический импульс или несколько импульсов (при наличи подвпрысков или раздроблении впрыска), которые преобразуются с помощью первого формирователя 3 импульсов в прямоугольный импульс (или пачку импульсов при дроблении впрыска) нормированной амплитуды (например, равной уровню логической елиницы) и длительности, равной продолжительности подачи топлива. При этом передний фронт выходного импульса формирователя 3 совпадает с моментом начала подачи топлива,.а задний фронт - с моментом окончания подачи в данном цикле работы дизеля. До захода поршня в ВМТ на выходе второго формирователя 4 импульсов действует нулевой сигнал, а на выходе инвертора 18 - единичный, который поступает на второй вход второй схемы 19 совпадения, благодаря чему сигнал с выхода пер-; вого формирователя 3 импульсов проходит на единичный вход первого триггера 6, которьм устанавливается в единичное состояние под действием переднего фронта первого импульса, формируемого формирователем 3. При заходе поршня дизеля в ВМТ датчик 2 вырабатывает импульс, который с помощью второго формирователя 4 преобразуется в прямоугольный импульс нормированной амплитуды (например, рав-. ной уровню логической единицы), передний фронт которого соответствует началу сигнала датчика 2 БМТ. Длительность этого импульса выбирается больше длительности подачи топлива в каждом цикле работы дизеля на любом режиме, В момент появления переднего фронта выходного импульса второго

формирователя -4 первый триггер 6 сбрасьтается, а сигнал на втором входе второй схемы 19 совпадения падает от единичного уровня до нулевого и сохраняет его на все время действия импульса второго формирователя 4. Это приводит к запиранию второй схемы 19 совпадения на время прИ сутствия импульса на входе второго формирователя А,

Под действием импульсов первого .3 и второго 4 формирователей первый триггер 6 переходит из одного состоя кия в другое и вырабатывает при каждом обороте вала двухтактного дизеля один прямоугольный импульс нормированной амплитуды и длительности, рав ной интервалу времени от момента начала впрыска до момента захода поршня в ВМТ, т.е. времени опережения подачи топлива. Этот импульс поступает на первый вход первой схемы 5 совпадения, отпирая ее.

Цикл измерения угла опережения подачи топлива начинается с момента нажатия кнопки 16, в результате которого первый 8 и второй 9 регистры сбрасываются в нулевое состояние. При этом на инверсном выходе второго регистра 9 появляется единичный сигнал, поступающий на управляющий вход управляемого генератора 10 импульсов а на табло блока-11 индикации высвечиваются нули. С этого момента управ ляемый генератор 10 вырабатывает импульсы, которые на вход второго регистра 9 через переключатель 12 поступают нещэерывно, а на вход первого регистра 8 поступают только тогда, когда открыта первая схема 5 совпадения, т.е. при наличии на входе первого триггера 6 единичного сигнала. Цикл измерения продолжается до тех пор, пока в первый 8 и второй 9 регистры идет запись кодов. Как только во второй регистр 9 записывается заранее число N., равное емкости этого регистра, на его инверсном выходе вместо единичного сигнала устанавливается нулевой сигнал и генерация импульсов управляемым генератором 10 прекращается. Цикл измерения заканчивается.

В течение цикла измерения в первый регистр 8 записьгеается число N, значение которого в двоичной системе счисления высвечивается на табло 11 индикации. За промежуток времени t3,

1А13Д744

в течение которого происходит запись указанных чисел, коленчатый вал дизеля совершает количество оборотов

m tj- F,

где F - циклическая частота вращения

вала.

0 При этом числа N и N можно представить выражениями:

N, N ,

где t. - длительность выходного импульса первого триггера 6,

fj - частота импульсов управляемого генератора 1П, а отношение чисел - следующим образом

NI F Wt4 S

N

mf,

wT

2lf

где fJ - угловая скорость вала ди- зеля,

Т - период вращения вала дизеля, . - угол поворота вала за один

оборот,

0 - угол опережения впрыска топ- л ив а.

Величина t представляет собой время опережения впрыска топлива, а (Ot - угол опережения.

Из последнего выражения получаем формулу для вычисления угла опережения впрыска топлива двухтактного дизеля:

40

я -«Nt г -1 ,-, 360N, г , 1Г L - (1)

Задавая N 360 10 и выбирая любые целые величины К, угол опережения впрыска топлива получаем из показаний блока 11 индикации путем переноса запятой на К знаков влево. Для повторения измерений нужно нажать кнопку 16.

В случае измерения угла опережения подачи топлива на четырехтактном дизеле переключатель 12 устанавливают в положение замыкания второго неподвижного контакта 14. Поскольку в четырехтактном дизеле

подача топлива в цилиндр происходит один раз в два оборота коленчатого вала, то импульсы поступают на единичный вход первого триггера 6 с частотой, вдвое меньшей частоты вращения этого вала и равной 0,5F. Частота следования импульсов на нулевой вход первого триггера 6 совпадает с частотой вращения вала и остается равной F, В связи с этим на выходе первого триггера 6 каждые два оборота вала появляется один импульс или пачка импульсов (при наличии под- впрысков или дроблении импульса впрыска), На выходе второго формирователя А импульсов импульсы выраба- тьтаются в каждом обороте вала. При прохождении через инвертор 18 импульс от датчика 2 ВМТ запирает вто- рую схему совпадения на время своего действия и предотвращает установку первого триггера 6 в единичное состояние. Поэтому в каждом рабочем цикле дизеля первый триггер 6 взводит- ся один раз, В связи с этим длительность выходного импульса первого триггера 6 представляет собой время опережения впрыска топлива.

Цикл измерения, начинается с на- жатия кнопки 16, в результате которого регистры 8 и 9 сбрасываются, а на цифровом табло блока 11 индикации высвечиваются нули. После сброса второго регистра 9 на его инверсном вы- ходе появляется единичный потенциал, прикладываемый к управляющему входу управляемого генератора 10 и вызывающий формирование прямоугольных импульсов, которые поступают на второй вход первой схемы 5 совпадения и на счетный вход второго триггера 7 Так как в рассматриваемом случае импульс на вход второго регистра 9 поступают с выхода триггера 7, то запись кода в этот регистр происходит с частотой вдвое меньшей частоты записи в перво регистре 8, При записи во второй ре- -гистр 9 заранее известного числа N , равного емкости этого регистра, на его инверсном выходе устанавливается нулевой сигнал, что приводит к прекращению генерации импульсов управляемым генератором 10 и окончанию цикл измерения, В течение цикла записи длительностью tj в первый регистр В записывается число N,, значение которого в десятичной системе счисления индицируется блоком 11 индикации.

Поскольку в рассматриваемом случае запись во второй регистр происходит с частотой 0,5fj , то время записи числа N, т,е, цикл измерения, определяется выражением

tj N/0,5f,, 2N/f, , (2)

а коленчатый вал совершает количество оборотов

m tj-F 2NF/fg ,

(3)

Так как.один впрыск топлива происходит за два оборота вала, то код в первом регистре 8 по окончании цикла измерения определяется вьфаже- нием

I t,f, NFt

- Т 2

Nt N

Произведение в числителе представляет собой угол опережения впрыска топлива, величина которого определяется следующим образом:

360N,

,, 2,Ш, г п я JbUN, г - f, iN i. N

Из сравнения выражений (1) и (4) видно, что формулы для подсчета угла опережения впрыска при диагностировании двухтактного и четырехтактного дизелей одинаковые. Задавая N 360-10 и выбирая любые целые К, угол опережения впрыска топлива получают из по казаний -блока 11 индикации путем переноса запятой на К знаков влево. Для повторения измерения необходимо нажать кнопку 16 сброса.

С момента захода поршня в ВМТ единичный вход первого триггера 6 блокируется на отрезок .времени, больший продолжительности полного цикла топ- ливоподачи, благодаря чему переход первого триггера 6 из нулевого состояния в единичное даже при наличии подвпрысков или дроблении впрыска невозможен и запись числа в первый регистр 8 между циклами топливоподачи в соседних оборотах вала дизеля исключена. Эта запись осуществляется только в интервалы времени от момента начала впрыска до момента захода порщня в ВМТ, которые соответствуют углу опережения топливоподачи. Благодаря этому повышается достоверность результата измерения.

Таким образом, предла.гаемое устройство обеспечивает более высокую достоверность результата измерений.

так как цифровой эквивалент измеряемого угла в регистре формируется в те отрезки времени, которые начинаются в моменты начала топливопо- дачи и заканчиваются в моменты захода поршня в ВМТ независимо от характера впрыска топлива.

Формула изобретения

Устройство для измерения угла опережения подачи топлива в дизель, содержащее датчик перемещения иглы форсунки и датчик верхней мертвой .точки, соответствующие им первый и второй формирователи импульсов, первую схему совпадения, первый и второй триггеры, первый и второй регистры, управляемьй генератор, блок индикации, переключатель и кнопку, причем датчик перемещения иглы форсунки через первый формирователь импульса подключен к единичному входу первого триггера, к нулевому входу которого через второй формирователь импульса присоединен датчик верхней мертвой точки, выход первого тригге

U134748

ра связан с первым входом первой схе

5

0

5

мы совпадения, второй вход которой соединен с входом второго триггера, с первым неподвижным контактом переключателя и выходом управляемого генератора, а выход - с входом первого регистра, выход которого связан с блоком индикации, кнопка сброса под- i ключена между установочными входами первого и второго регистров и нулевой шиной источника питания, второй неподвижный контакт переключателя соединен с выходом второго триггера, а подвижный контакт - с входом второго регистра, инверсный выход которого подключен к входу управляемо- го генератора, о т л и ч а ю щ е е - с я тем, что, с целью повьшения достоверности измерения, устройство снабжено инвертором и второй схемой совпадения, причем первый вход второй схемы совпадения подключен к выходу первого формирователя импульсов, выход - к единичному входу первого триггера, а второй вход - к выходу инвертора, вход которого связан с HJT- левьм входом первого триггера.

Изобретение позволяет повысить достоверность измерений путем устранения возможности ложного срабатьгеа- ния схемы измерения после прохождения поршнем верхней мертвой точки и обеспечения однозначного измерительного импульса, соответствующего углу опережения подач п, вне зависимости от наличия подвпрысков топлива. Устр-во содержит датчики 1, 2 перемещения иглы форсунки и верхней мертвой точки, формирователи 3,4 импульсов, схемы 5, 19 совпадения, триггеры 6, 7, регистры 8, 9, управляемый генератор 10, блок 11 индикации,переключатель 12, кнопку 16 сброса, нулевую шину 17, инвертор 18. Цифровой зквивалент измеряемого угла в регистре формируется в те отрезки времени, которые начинаются в. моменты начала топливоподачи и заканчиваются в моменты захода поршня в верхнюю мертвую точку, независимо от характера впрыска топлива. 1 ил. C (Л