Устройство измерения угла опережения подачи топлива в дизель Советский патент 1991 года по МПК F02M65/00 

ё

Изобретение относится к двигателест- роению, а именно к средствам измерения угла опережения подачи топлива в дизель, и позволяет повысить достоверность измерения. Устройство содержит датчик 1 перемещения иглы форсунки, датчик 4 верхней мертвой точки, формирователи 2 и 5, схемы 3, 9, 10, 14 совпадения, триггеры 6, 7. 11. 17, умножитель 8 частоты, регистры 15 и 18, переключатель 12, счетчик 13, кнопку 19 сброса и блок 16 индикации. С момента захода поршня в верхнюю мертвую точку вход установки в единицу первого триггера 6 блокируется на время, определяемое емкостью счетчика 13, что позволяет защитить устройство от ложных срабатываний при наличии помех и подвпрысков топлива и, следовательно, повысить достоверность измерения. 1 ил.

Оч

ел VJ

1 (Ј

Изобретение относится к диагностированию дизелей, а именно к средствам измерения угла опережения подачи топлива в дизель.

Целью изобретения является повышение достоверности измерения угла опережения подачи топлива в дизель.

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Устройство содержит датчик 1 перемещения иглы форсунки, связанный через первый фбрмирователь 2 с одним из входов схемы 3 совпадения, датчик 4 верхней мертвой точки (ВМТ), связанный через второй формирователь 5 с входом установки в ноль первого триггера 6, вторым входом третьего триггера 7 и входом умножителя 8 частоты. Инверсный и прямой выходы третьего триггера 7 подключены соответственно к другому входу третьей схемы 3 совпадения и одну из входов четвертой схемы 9 совпадения. Выход третьей схемы 3 совпадения связан с входом установки в единицу первого триггера 6.

Выход умножителя 8 частоты соединен с одним из входов третьей схемы 10 совпадения и другим входом четвертой схемы 9 совпадения. Выход последней подключен к входу четвертого триггера 11, вход и выход которого связаны с неподвижными контактами второй группы тактового переключателя 12. Подвижный контакт второй группы тактового переключателя 12 подключен к входу счетчика 13, выход которого подключен к первому входу третьего триггера 7 и входу сброса в ноль счетчика 13.

Выход первого триггера 6 связан с одним из входов первой схемы 14 совпадения. выход которой подключен к входу первого регистра 15. Выходы последнего соединены с входами блока 16 индикации. Выход второй схемы 10 совпадения подключен к другому входу первой схемы 14 совпадения и входу второго триггера 17. Вход и выход второго триггера 17 связан с неподвижными контактами первой группы тактового переключателя 12. Подвижный контакт первой группы тактового переключателя Т 2 соединен с входом второго регистра 18, выход которого связан с другим входом второй схемы совпадения 10.

Входы сброса первого 15 и второго 18 регистров связаны с одним из зажимов кнопки 19 сброса, другой зажим которой связан с нулевой шиной питания.

Устройство работает следующим образом.

При измерении угла опережения подачи топлива для двухтактного дизеля подвижные контакты тактового переключателя 12

связаны через неподвижный контакт с входами второго 17 и четвертого 11 триггеров. При работе дизеля форсунка впрыскивает топливо в цилиндр, благодаря чему датчик 1 перемещения иглы форсунки вырабатывает электрический импульс или несколько импульсов (при наличии под- впрысков или раздроблении впрыска). При передаче сигнала датчика 1 натокоподводя0 щих проводах возникают паразитные наводки, что приводит к ложному срабатыванию первого формирователя 2. Последний вырабатывает последовательность прямоугольных импульсов нормиро5 ванной амплитуды, которая поступает на первый вход третьей схемы 3 совпадения. Большую часть времени (имеется ввиду один оборот коленчатого вала) третья схема 3 совпадения закрыта по второму входу сиг0 налом низкого уровня с инверсного выхода третьего триггера 7. Открывается третья схема 3 совпадения перед моментом впрыска топлива в цилиндр и пропускает на вход установки в единицу первого триггера 6 им5 пульс с выхода первого формирователя 2, Первый триггер 6 устанавливается в единичное состояние и на его выходе появляется сигнал высокого уровня.

Спустя некоторое время поршень дизе0 ля заходит в ВМТ и датчик 4 вырабатывает импульс, начало которого соответствует моменту захода в ВМТ поршня. С помощью второго формирователя 5 этот сигнал преобразуется в прямоугольный импульс норми5 рованной амплитуды и длительностью, равной длительности сигнала датчика 4. По переднему фронту этого импульса срабатывается в ноль первый триггер 6 и устанавливается в единичное состояние третий

0 триггер 7. При этом закрывается третья схема 3 совпадения и открывается четвертая схема 9 совпадения. Первый триггер 6 формирует прямоугольный импульс длительностью, равной времени между

5 срабатываниями датчиков 1 и 4.

Четвертая схема 9 совпадения пропускает на вход счетчика 13 импульсы с выхода умножителя 8 частоты. Частота следования этих импульсов равна fa k F,

0 где F - частота вращения коленчатого вала; k - коэффициент умножения умножителя.

При появлении на выходе счетчика 13 импуг.ьса сбрасываются в ноль третий триггер 7 и сам счетчик 13, что приводит к отпи5 ранию третьей схемы 3 совпадения и запиранию четвертой схемы 9 совпадения. Связь выходов счетчика с его входом сброса можно осуществить и через последовательно связанные дешифратор и переключатель, что позволяет подбором

положения переключателя более точно подобрать момент отпирания третьей схемы 3 совпадением, следовательно, улучшить помехозащищенность устройства.

Поскольку частота заполнения счетчика 13 зависит от частоты вращения коленчатого вала, то отпирание третьей схемы 3 совпадения происходит при строго определенном угловом положении коленчатого вала независимо от режима работы двигателя.

Под действием импульсов формирователей 2 и 5 первый триггер 6 переходит из одного состояния в другое и вырабатывает в каждом обороте вала (при диагностирова- нии двухтактного дизеля) один прямоугольный импульс нормированной амплитуды и длительности, равной 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 14 совпадения, отпирая ее.

Цикл измерения угла опережения подачи топлива начинается с момента нажатия кнопки 19 сброса, в результате которого первый 15 и второй 18 регистры обнуляются. При этом на инверсном выходе последнего появляется единичный сигнал, отпирающий по втрому входу вторую схему 10 совпадения, а на табло блока 16 индикации высвечиваются нули. Вторая схема 10 совпадения пропускает импульсы вырабатываемые умножителем 8 частоты. Эти импульсы на вход второго регистра 18 через тактовый переключатель 12 поступают непрерывно, а на вход регистра 15 поступают только тогда, когда открыта первая схема 14 совпадения, т.е. при наличии на выходе первого триггера 6 единичного сигнала. Цикл измерения продолжается до тех пор. пока в регистры 15 и 18 идет запись кодов. Как только во второй регистр 18 запишется заранее известное число, равное емкости этого регистра, на его инверсном выходе вместо единичного сигнала устанавливается нулевой и вторая схема 10 совпадения запирается. Цикл измерения заканчивается.

В течение цикла измерения в первый регистр 15 записывается число NI, значение которого в десятичной системе счисления высвечивается на табло блока 16 индикации. За промежуток времени з, в течение которого происходит запись упомянутых чи- сел, коленчатый вал дизеля совершает количество оборотов, равное

m-ta F

При этом числа NI и N можно представить выражениями

NI - mto тз; N - , где tu длительность выходного импульса первого триггера 6, а отношение чисел - следующим образом:

N m tu fa F cola в Nm fзcaJ In

где ш - угловая скорость вращения вала;

Т - период вращения вала дизеля;

2 л- угол поворота вала за один оборот;

в - угол опережения впрыска топлива.

Величина tu представляет собой время опережения впрыска топлива, a a)tu- угол опережения. Из последнего выражения получаем формулу для вычисления угла опережения впрыска топлива двухтактного дизеля

,.

(в радианах)

0

N

или

Л 360 Nt

(1)

(в градусах)

Задавая N 36 10 и выбирая любые целые п, угол опережения впрыска топлива получаем из показаний блока 16 индикации путем переноса запятой на п знаков влево. Для повторения измерений надо нажать кнопку 19 сброса.

Рассмотрим работу устройства при диагностировании четырехтактного дизеля. В этом случае тактовый переключатель 12 устанавливается в такое положение, когда его подвижные контакты через неподвижные контакты связаны с выходами второго 17 и четвертого 11 триггеров. Поскольку в четырехтактном дизеле подача топлива в цилиндр происходит один раз в два оборота коленчатого вала, то датчик 1 вырабатывает импульсы с частотой 0,5 F. Датчик 4 вырабатывает сигнал с частотой F.

Умножитель 8 частоты формируют последовательность прямоугольных импульсов с частотой fa kF, которая через схему 9 совпадения и четвертый триггер 11 поступает на вход счетчика 13. Следовательно, частота заполнения счетчика в два раза меньше, чем при диагностировании двухтактных дизелей. Поэтому третья схема 3 совпадения заперта в течение большего (в два раза) промежутка времени и открывается перед очередным срабатыванием датчика 1 перемещения иглы.

На вход установки в единицу первого триггера 6 поступают импульсы с частотой 0,5 F, на вход установки в ноль - частотой F. Первый триггер 6 устанавливается в единичное состояние по переднему фронту выходного сигнала второй схемы 3 совпадения, а сбрасывается в ноль импульсом с выхода

второго формирователя 5. Этот же импульс устанавливает в единичное состояние третий триггер 7. Очередной импульс с выхода второго формирователя 5 трлько подтверждает состояние первого и третьего триггеров. Поэтому эти триггеры в каждом рабочем цикле дизеля взводятся один раз. В связи с этим длительность выходного импульса первого триггера 6 представляет собой время опережения впрыска топлива.

Цикл измерения начинается с нажатия кнопки 19 сброса, в результате которого регистры 15 и 18 сбрасываются и на цифровом табло блока 16 индикации высвечиваются нули. После сброса второго регистра 18 на его инветерсном выходе появляется единичный потенциал, который открыват вторую схему 10 совпадения. Последняя пропускает импульсы с выхода умножителя 8 частоты на второй вход первой схемы 14 совпадения и на счетный вход второго триггера 17. Так как в рассматриваемом случае импульсы на вход второго регистра 18 поступают с выхода триггера 17, то запись в этот регистр происходит с частотой, вдвое меньше частоты записи в первом регистре 15. При записи во второй регистр 18 заранее известного числа NI, равного емкости этого регистра, на его инверсном выходе устанавливается нулевой сигнал. Последнее приводит к запиранию второй схемы 10 совпадения и окончанию цикла измерения.

В течение цикла записи длительностью ta в первый регистр 15 записывается число NI, значение которого в десятичной системе счисления индицируется блоком 16 индикации. Поскольку в рассматриваемом случае запись во второй регистр 18 происходит с частотой 0,5 fa. то время записи числа NI, т.е. цикл измерения, определяется выражением t3-2N/fa, а коленчатый вал совершает число оборотов, равное m taF 2NF/f3.

Так как один впрыск топлива происходит за два оборота вала, то код в первом регистре 15 по окончании цикла измерения определяется выражением

:N.f.tu JL - - u-N

tu f3

ft) T

Произведение unu представляет собой угол опережения впрыска топлива, величина которого определяется следующим образом

а 2jrNi

а N

или(2)

0 (вфадусах)

Из сравнения (1) и (2) видно, что формулы для подсчета угла опережения впрыска

(в радианах)

при диагностировании двухтактного и четырехтактного дизелей одинаковы. Задавая и выбирая любые целые п , угол опережения впрыска топлива получаем из по- казаний блока индикаций путем переноса запятой на п знаков влево.

Для повторения измерения необходимо нажать кнопку 19.

В предлагаемом устройстве с момента захода поршня в ВМТ вход установки в единицу первого триггера 6 блокируется до оче- редного срабатывания датчика перемещения иглы форсунки. Поэтому переход триггера 6 из нулевого состояния в единичное даже при наличии подвпрысков или дроблении впрыска, а также от различного рода наводок невозможен. Следовательно, запись числа в первый регистр 15

происходит только в интервалы времени от момента начала впрыска до момента захода поршня в ВМТ, которые соответствуют углу опережения топливоподачи.

Таким образом, устройство обеспечивает более высокую достоверность измерения.

Формула изобретения

Устройство измерения угла опережения подачи топлива в дизель, содержащее последовательно связанные датчик верхней мертвой точки, второй формирователь, умножитель частоты, вторую схему совпадения,

второй триггер, а также тактовый переключатель с двумя группами контактов, каждая из которых имеет два неподвижных и подвижный контакты, второй регистр, кнопку сброса и последовательно связанные датчик перемещения иглы форсунки, первый формирователь, первый триггер, первую схему совпадения, первый регистр и блок индикации, причем один зажим кнопки сброса связан с нулевой шиной питания, а

другой соединен с входами сброса обоих регистров, неподвижные контакты первой группы переключателя связаны с входом и выходом второго триггера, а подвижный контакт соединен с входом второго регистра, выход которого связан с другим входом второй схемы совпадения, выход второй схемы совпадения связан с другим входом первой схемы совпадения, а выход второго формирователя связан с другим входом первого триггера, отличающееся тем, что, с целью увеличения достоверности измерения, оно снабжено третьей схемой совпадения, включенной между первым формирователем и первым триггером, счетчиком, третьим триггером с прямым и инверсным выходами и последовательно связанными четвертой схемой совпадения и четвертым триггером, причем вход и выход четвертого триггера связаны с неподвижными контактами второй группы тактового переключателя, а его подвижный контакт соединен с входом счетчика, выход счетчика объединен с его входом сброса и связан с

первым входом третьего триггера, второй вход которого соединен с выходом второго формирователя, инверсный выход третьего триггера связан с другим входом третьей схемы совпадения,а прямой выход третьего триггера соединен с одним из входов четвертой схемы совпадения, другой вход которой связан с выходом умножителя частоты.