Устройство для обнаружения детонаций в отдельных цилиндрах двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1989 года по МПК G01L23/22 

Устройство относится к диагносл II- рованию двигателей внутреннего сгорания (две), в частности к устройст- вам для обнаружения детонационного сгорания топлива в двигателях, и может быть использовано в составе систем управления зажиганием ДВС.

Целью изобретения является повышение точности обнаружения -уровня детонации в каждом цилиндре двигателя.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит подключенный входом к датчику детонации первый усилитель 1, выход которого через блок 2 нормировки, фильтр 3 связан с входом пикового детектора 4 и информационным входом первого ключа 5. Выход детектора 4 подключен к инфор-

м.щионным входам второго ключа 6 и третьего ключа 7, выход которого через второй усилитель 8 подключен к информационному входу четвертого ключа 9, а выход последнего через резистор 10 .связан с первым входом схемы 11 сравнения, второй вход которой подключен к выходу детектора 4, а третий вход выполнен для подключения к формирователю сигнала разрешения (не показан).

Выход формирователя 12 углового сектора подключен к управляющим входам первого, третьего и четвертого ключей 5, 7.и 9 и первому входу формирователя 13 импульса записи, пер- Bbtf ыход которого подключен к управляющему входу второго ключа 6, а второй его выход связан с первой группой входов первого блока 14 двухвхоел

00 00

VI

эо

3151

довых элементов Н, выходы которого подключены к соответствующим входам первой группы входов блока формирования опорных сигналов, входы второй группы которого подключены к первому входу схемы 11 сравнения. Блок формирования опорных сигналов выполнен в виде групп из последовав тельно соединенных коммутаторов 15, снабженных информационным и управляющим входами, и конденсаторов 16, число которых равно числу цилиндров двигателя. Информационные входы коммутаторов 15 образуют вторую группу входов блока, первую группу входов которого образуют управляющие входы коммутаторов 15. Вторые выходы конденсаторов 16 и выходы ключей 5 и 6 связаны с шиной источника пита- ния (не показан). Счетчик 17 выполнен с счетным входом для подключения к датчику положения коленчатого вала двигателя, установочным входом для подключения к блоку начальной ус тановки и входом сброса, выходы счетчика 17 связаны с входами дешифратора 18, первьй и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам формирователя 12, а третий его выход - к входу сброса счетчика 17 и входу распреде- лителя 19 уровней, выходы которого связаны с соответствующими входами второй группы блока 14 я входами первой группы второго блока 20 двухвхо довых элементов Н, вторая группа входов которого и второй вход формирователя 13 подключены к выходу схемы сравнения. Количество элементов вы- ходов и входов в первой и второй группах входов блоков 14 и 20 и выходов дешифратора 19 равно числу цилиндров двигателя. I

Устройство работает,следующим об-

разом.

Сигнал с датчика детонации через усилитель 1 поступает на вход блока 2 нормировки.

Пронормированный по амплитуде сиг нал поступает в фильтр 3, на выходе которого появляются импульсы с частотой заполнения, соответствующей частоте вибраций двигателя при детонации, которые возникают при нормаль- ном сгорании топлива (импульсы фонового шума), детонационном сгорании (импульсы детонации) и от механических ударов при срабатывании клапанов

Q j 0 5 о .

5

Q 5

5

распределительного вала и других узлов двигателя (импульсы помехи). Эти импульсы имеют изменяющуюся в каждом полуобороте коленчатого вала двигателя амплитуду, длительность и фирму, причем с увеличением частоты вращения коленчатого вала двигателя амплитуды и частота следования импульсов увеличиваются независимо и по произвольному закону. Сигнал с выхода фильтра 3 поступает на вход пикового детектора 4 только тогда, когда ключ 5, подключенный к входу пикового детектора 4, находится в закрытом состоянии.

Управляющий сигнал для закрытия ключа 5 разрешения прохождения сигнала вырабатывается в результате обработки угловых.импульсов и импульсов начальной установки, поступающих на входы счетчика 17 угловых импульсов. Импульс начальной установки, появляющийся в момент прохождения поршнем определенного цилиндра верхней мертвой точки, периодически устанавливает счетчик 17 угловых импульсов в исходное состояние. Угловые импульсы, определяющие угловое положение коленчатого вала двигателя, преобразуются счетчиком 17 угловых импульсов в цифровой код.

Дешифратор 18 вьщеляет угловые импульсы, которые определяют начало и конец углового сектора, в котором возникает детонационное сгорание топлива. Импульсы начала и конца углового сектора поступают на входы формирователя 12 импульса углового сектора, который формирует импульс, поступающий на управляющие входы ключей 5, 17 и 9, и переводит их на время действия импульса в закрытое состояние. В результате пиковый детектор 4 обрабатывает сигнал с фильтра 3 только в заданном угловом секторе.

На выходе пикового детектора 4 сигнал запоминается и одновременно поступает на второй вход схемы 11 сравнения. Одновременно импульс углового сектора с выхода формирователя 12 поступает на первый вход формирователя 13 импульса записи, подготавливая последний для вьщачи импульса записи. С второго выхода формирователя 13 этот импульс углового сектора без изменения длительности поступает на объединенные входы пер5

,вой группы блока 14. Ня одном из входов второй группы блока 14 при- сутствует разрешающий уровень, по- ступающий с соответствующего выхода распределителя 19 уровней, а на сооветствующем выходе одного из элементов И блока 14 появляется импульс углового сектора, который поступает на управляющий вход одного из соответствующего коммутатора 15,

Опорный уровень для определенног цилиндра с соответствующего накопительного конденсатора 16 поступает на первый вход схемы 11 сравнения, которая выдает логический импульс детонации только при наличии сигнала разрешения на третьем входе и при превьпиении текущим значением сигнал в угловом секторе опорного уровня данного цилиндра. Сигнал разрешения поступает на третий вход схемы 11 сравнения тогда, когда двигатель внутреннего сгорания работает в дето национно опасной зоне, т.е. при определенных значениях нагрузки на валу двигателя и частоты вращения коленчатого вала. По срезу импульса углового сектора ключи 5, 7 и 9 открываются. Формирователь 13 импульса записи при отсутствии детонации в данном цилиндре (отсутствует логический импульс детонации с выхода схемы 11 сравнения) вырабатывает импульс записи постоянной длительности, которьп по цепи прохождения импульса углового сектора поступает на управляющий вход коммутатора 15 накопительного конденсатора данного цилиндра и удерл ивает его в откры- том состоянии. Хранимое в пиковом детекторе 4 текущее значение фонового шума данного цилиндра через открытый первый ключ 7, усилитель 8, открытый второй ключ 9, резистор 10 открытый коммутатор 15 данного цилиндра в течение действия импульса записи поступает в накопительный конденсатор 16 данного цилиндра для уточнения величины опорного уровня. По срезу импульса записи комутатор 15 накопительного конденсатора данного цилиндра закрывается, а формирователь 13 импульса записи выраба- тьшает импульс сброса, который кос- тупает на управляющий вход ключа 6 и переводит его в открытое состояние до начала формирования следующего импульса углового сектора, при этом

3378

обеспечивается разряд накопительной емкости пикового детектора.

В конце такта рабочего хода дан- ного цилиндра, когда поршень следующего цилиндра, в котором начинается такт рабочего хода, находится в верхней мертвой точке, дешифратор 18 импульсов начала и коггца углового сек- 10 тора вырабатывает импульс, котор|)1й поступает на вход начальной установки счетчика 17 угловых импульсов, устанавливая последний в исходное состояние, и на счетный вход распре- }5 делителя 19 уровней, который вырабатывает разрешающий уровень для управления коммутатором 15 накопительного конденсатора следующего по порядку работы цилиндра двигателя. Процесс 20 формирования импульсов управления ключами повторяется.

При наличии детонации в определенном цилиндре схема 11 сравнения вытает логический импульс детонации, 5 который одновременно поступает на

обьединенные входы второй группы блока 20 и BTopoii вход формирователя 13 импульса записи. На одном из входов первой группы двухвходовых элемен- Q ОН Н, подключенных к соответствующим выходам распределителя 19 уровней, присутствует разрешающий уровень для данного цилиндра. В результате логический импульс детонации появляется на соответствующем выходе блока 20, которьй 1щентифицирован с данным цилиндром.

При Цоступлении логического импульса детонации на второй вход формирователя 13 импульса записи последний не вьфабатывает импульс записи, а сразу формирует импульс для разряда накопительной емкости пикового детектора 4, исключая этим участие импульса детонации в формировании опорного уровня для данного цилиндра.

0

5

Формула изобретения

50 Устройство для обнаружения детонаций в отдельных цилиндрах двигателя внутреннего сгорания, содержащее первый усилитель с входом для подключения к датчику детонации, фильтр

55 схему сравнетгия, второй ус1титепь, ре :;тор, блок формирования опорных сигналов, выполненный в виде групп по числу цилиндров из последовательно соединенных коммутатора и конденсатора каждая, причем информационные входы коммутаторов образуют вторую группу входов, а управляющие входы коммутаторов образуют первую группу входов блока формирования опорных сигналов, распределитель уровней с числом выходов по числу цилиндров и источник питания, выход первого усилителя через фильтр соединен с вторым входом схемы сравнения, резистор одним выводом соединен с второй группой входов блока формирования опорных сигналов, входы первой группы .блока формирования опорных сигналов связаны с соответствующими выходами распределителя уровней, а вторые выводы конденсаторов каждой группы блока формирования опорных сигналов подключены к общей шине источника питания, отли,чающееся тем, что, с целью повьшения точности определения уровня детонации в каждом цилиндре, в устройство дополнительно введены первый - четвертый ключи, каждый из которых имеет информационный и управляющий входы, блок нормировки, пиковый детектор, формирователь углового сектора с двумя входами, формирователь импульса запийи с двумя входами и двумя выходами, первый и второй блоки двухвходовых элементов И, имеющих первую и вторую группы входов с числом входов в группе и выходов по числу цилиндров двигателя, счетчик со счетным входом для подключения к датчику положения коленчатого вала, входом начальной установки для подключения к блоку начальной установки и входом сброса, и дешифратор с тремя вьтходами, схема сравнения выполнена с третьим входом для подключения к формирователю сигнала разрешения, причем блок нормировки установлен в линию связи между выходом первого усилителя и входом фильтра, пиковьп детектор установлен в линию связи между выходом фильтра и вторым входом схемы сравнения, первый вход которой соединен

5

0

5

0

5

0

5

с второй группой входов блока фор- .мирования опорных сигналов, выход .фильтра дополнительно подключен к информационному входу первого ключа, а выход пикового детектора дополнительно Соединен с информационными входами второго и третьего ключей, выход последнего подключен к входу второго усилителя, выход которого через четвертый ключ соединр} с втс;- рым выводом резистора, выход формирователя углового сектора подключен к управляющим входам первого, третьего и четвертого ключей и первому входу формирователя импульса записи, первый выход которого подключен к Управляющему входу второго ключа, а второй его выход соединен с первой группой входов первого блока двухвходовых элементов И, установленного в линию связи между распределителем уровней и блоком формирс вания опорных сигналов, причем входы второй группы входов блока двухвходовых элементов И подключены к соответствующим выходам распределителя уровней, а выходы блока двухвходовых элементов Н соединены с соответствующими входами первой группы входов блока формирования опорных сигналов, выходы счетчика соединены с входами дешифратора, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам формирователя углового сектора, а третий выход дешифратора соединен с входом сброса счетчика и входом рйспреде- лителя уровней, выходы которого дополнительно подключены к соответствующим входам первой группы входов второго блока двухвходовых элементов И, вторая группа входов которого и второй вход формирователя импульса записи соединены с выходом схемы сравнения, выходы первого и второго ключей подключены к общей шине источника питания, а выходы второго блока двухвходовых элементов И являются выходами устройства.

Сигнал Датчика детонации

Изобретение относится к диагностированию двигателей внутреннего сгорания (ДВС), в частности к устройствам для обнаружения детонационного сгорания топлива в цилиндрах двигателя, и может быть использовано в составе систем управления зажиганием ДВС. Цель изобретения - повышение точности обнаружения уровня детонации в каждом цилиндре двигателя. Цель достигается за счет исключения влияния импульсов фонового шума, возникающих при работе двигателя, на информационный сигнал вибродатчика. Последнее достигается путем выделения углового сектора поворота коленчатого вала, в пределах которого обеспечивается сравнение амплитуды сигнала датчика детонации с уставкой. Причем в устройстве обеспечивается коррекция сигнала уставки допустимой детонации по режимам работы ДВС. 1 ил.

Cusffu/i разрешения

U18.1

U12

18

Ш8.

12

Шв.5

Угловые инт//1ьсы

ллл.

Нача/1ьная ycmaHoef a

17

Щ

Редактор Н.Гунько

Составитель А.Золотев

Техред А.Кравчук Корректор С.Шекмар

Заказ 6075/45

Тираж 789

ВНИИПИ Государственного комитет по изобрет ;иям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

I

Ю

5

Ul.l

1Ъ

ит2

1

L

11

U11

16 I

U1.2 Н|Г I :, 16

ипъ Ь|Н I

1

20

сигна/1а :wde/77O/fai4ti f

по отдельнб/м ци/ индрам

U20N

Подписное