Устройство для измерения угла опережения зажигания Советский патент 1980 года по МПК F02P17/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА

ОПЕРЕЖЕНИЯЗАЖИГАНИЯ Изобретение относится к импульсной технике, может быть использовано в диагностической аппаратуре двигателей внутреннего сгорания. Известны устройства для иэмерешш угла опережения зажигания двигателей внутреннего сгорания, содержащее датчики зажигания и верхней мертвой точки с формирователями импульсов на выходах и схему счета импульсов l. Недостатком известных устройств является невысокая точность измерения угла опереже1шя зажигашш, вызванная те что частота заполнения схемы счета импульсов определяется по периоду шпсла работы двигателя и тем самым не завиБит от мгновенной ччастоты вращения ва-гпа на интервале измерения угла опережеЕия зажигания. I Наиболее близко к предлагаемому . устройство для измерения угла опережения зажигания, содержащее датчики зажигания и верхней мертвой точки, подключенные соответственно через первый и второй формирователи ко .входам триггера, датчик частоты вращения, связанный через третий формирователь со входом умножителя частоты, схему счета импульсов, распределитель импульсов, , второй триггер, элемент задержки и преобразователь кода во време1шой интервал. Точность ,этогчэ устройства ненамнрго выше, поскольку значение частоты заполнения схемы счета импульсов определяется по значениям периодов следования импульсов датчика частоты вращения на Ш1тервале измерения угла, опережения зансигания. Этот недостаток вызьгоается тем, что при конечном импульсов от датчика частоты вращения и при неравно- мерном вращении вала вследствие его Ш5ерционности частота импульсов, вырабатыкаемая yмнoжитeлav частоты, также отличается от мгновенной частоты вращения вала на интервале угяа опережения зажигания. Цель иэобретения - повышение- «точ йости .., ,: Поставленная цель достигается тёй, что в устройстве,содержащем датчики : зажиганйя и Ьерхней мертвой точки, под кшочёШьГф роотвётственно через первый ,ж Торой формировавши ймпупёсдв Ш , |Зр:(Й1ам триггера, датчик частоты вра.щения, связанный через третий формиро;ватель ймнульсов со взеодьм угййонштёпя гастдты, и схему счета импульсов ,рас .-фейелитель jOvinyJibcoB, второй тр№гер, элемент задержки и преобразователь кода во временной интервал, растфеделите зшйуяьсов Bifaira ifeH между выходами умн жителя частоты и третьего формировате ля 1шпульсов и первьш: и вторьпуг входами схемы счета импульсов, соответствую шив убавляющие входнр аепредёШТёля ймпутшсов связадат с выходами триггеро н выходом преобразователя кода во временной интервал, счетный вход последне го подключен к выходу умножителя частоты, входы запуска и сброса преобраз вателя соединены соответственно с выхо йами второго и третьего формирователей импульсов, а входы. второго триггера , подключены один-непосредственно к первого формирователя импульсов, другой-через элемент задержки - к выходу третьего-формирователя импульсов. Схема счета импульсов содержит пер вый счетчик, выход icoTOpord через элемент ИЛИ соех|инен со входом торого счетчика, причем коэффициент пересчета первого счетчика равен коэффициенту умножения ут габжителя частоты .устройства, а вход первого счетчш а и второй вход элемента ИЛИ образукзт соответственно первый и второй входы схемы счета импульсов, а преобразователь кодаво временной интервал содержит реверсивный счетчик, подключенный через элемент фиксашш нуля к одному ИЗ входов триггера, выход которого связан с управляющими вхОдами ревёрсивнОгб счётчика и эпейентаэапрёиа, выхо которого соединен с шиной сброса реверсйвного счётчика, причем счетный вход )реберсивШгЬ счётчика, выход триггера, вход элемента запретами другой входтриггера образуют соответственно счётньхй вход, выход и входы сброса и запуска преобразователя кода во временной интервал. На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема ус фойства,-на фиг. 2 - временная диаграмма его работы. 29;4 Устройство для измерения угла опере жешя зажимания в двигателях внут- ц ; . реннёго сгорания включает в себя датч2п 1 зажигания, датчшс 2 верхней мёртвой ТОЧКИ поршня цилиндра, датчик 3 частоты вращения, установленный напротив зубьев венЦа маховика, формирователи 4-6 им1яулЬсов, триггеры 7,8, элемент 9 ;зй ержки, умножитель 10 частоты р коэффициентом умножения Ку, ;распредёлитель 11 импульсов, .схему i2 счёта импульсов, преобразователь 13 кода во .врёменной интервал и..блок 14 индикации. .,;..; ..- - . Схема 12 счета йм:пульсов содержит счетчик 15 с. кдэффнтошеНтом пересчета К п ;:. Ку , элемент ил и 16- и счетчик .17. ,:;;/- ;./.-/ . - . /. ,: . Преобразователь 13 кода в.о временной интервал содержит реверсивный счетчик 18, элемент 19 фиксации нуля, триг-, гер 2О и элемент 21 запрета. Устройство работает ёледуюшим. образом. в момент зажигания датчик 1 вЬфа- . батьшает Импульс, формируемый по форме; и длительНосТй формирователем 4 (фиг, 2а). Импульс, возникающий на вы- . ходе 2 через угол поворота об коленчатого вала в момент прохождений поршнем цилиндра верхней мертвой точки, формируется по форме и длительности формирователем 5 (фиг. 26). Датчик Зза один оборот коленчатого вала вырабатывает 2, тпульсов, а за угол поворота импульсОв так, что угловое расстояние между двумя соседними импульсами равно tp вЗбО/Z градусам поворота коленчатого вала-(фиг,2в). Импульсы датчика 3, сформированные по форме и длительности формирователем 6, поступают на вход умножителя 10. Последний за каждый период следования импульсов формирователя 6 при равномерном вращенки коленчатого вала вырабатывает Ку импульсов (фиг, 2г). Рассмотрим работу устройства при равномерном вращении коленчатого вала. При этом временной интервал Т между моментами появления импульсов формирователей 4 и 5 пропорционален углу oi опережения зажигания. Пусть также моменты появления этих импульрв Не совпадают с моментами появления пульсов формирования 6. Так например, первый на интервале импульс -формирователя 6 запаздывает Относительно момента пойвленйя нмпуйь са формирователя 4 на интервал времени Tj , пропоршгональный углу поворо otl . Последний на интервале импул форм1фователя 6 опережает момент появ ления импульса формирователя 5 на интервал времени Т , пропорциональный углу поворота oi 3 Тогда 4.Т Т. К 06 123 06.ui,+0i2- 0 3 где Т2 - иигервал времениформирования 2, импульсов формирователем 6, пропорциональный углу поворота об g Перед появлением импульса датчйш 1 распределитель 11 установлен в первое положеше, при котором импульсы на его выходах OTcyTCTBjnfoT. Импульс форми роватедй 4, возникающий в момент зажигания, изменяет состояние триггеров 7 и 8 так (фиг. 2 д и е), что распреде литель 11 усТанавлийаетсй в6 второе положение, при котором ямпульсы с выхода .умножителя 10 начинают поступать на вход счетчика .15 схемы 12 (фиг.2ж Через интервал времени Т, вырабатывается первый на интерваЯе Т импульс формирователя 6. Задержанный на время равное своей длительности, элементом 9 импульс форм1фователя 6 устанавливает Tpi trrep 8 в исходное состояние, что вызьгоает переключение распределителя в третье положение, В результат© после окончания первого импульса формирователя 6 выход распределителя 11 через элемент ИЛИ 16 подключается ко входу счетчика 17 схемы 12, а импульсы умножителя 10 прекращают .поступление на вход счетчика 15. В последнем фиксируётся некоторое число М j , численно равное углу поворота oi ( за интервал времени Т, .. . ;- . . .... Импульсы формирователя 6 подсчитываются счетчиком 17 (фиг. 2з) с в.есовым значением (р . равным коэффнпиенту пересчета счетчика 15,т.е. одна единица счёта счетчика 17 соответствует увеличению числа в схеме 12 на ф . Одновременно импульсы формирователя 6 поступают на вход сброса преобразователя 13, на счетный вход которого поступают импульсы умножите ля 10. В результате к моменту появления каждого следующего импульса фор мирователя 6 в преобразователе 13; фиксируется код числа постутшвших на его счетный вход импульсов умножителя 1О. Через интервал времени 1/ после . появления 2, -го импульса ({юрмкровйТ6Л.Я 6 в .момент прохождения верхйей мертвой точки поршня пилиндра Срабатывает формирователь 5. , HivmyMbc с выхода последнего сбрасы&ает триггер 7 в исходное состо5шие и одновременно поступает на вход запуска преобразователя 13. К этому моменту в счетчитсе 17 оказьтается зафиксироватгым число N2 2об - 1, числежо равное углу поворота заинтервал времени Tg , а в преобразователе 13 - некоторое число N 2, , численно равное углу поворота oi коленчатого вала за интервал времени Т. В момент запуска преобразователь 13 вырабатывает сигнал (фиг. 2 и) , воз- , вращающий распределитель 11 во второе положение, и импульсы умножителя 10 вновь начинают поступать йа вход счетчика 15 схемы 12. Длительность сигнала на выходе преобразователя 13 пропорщюнальна зафиксированному в нем коду числа Kg и при равномерном вращении вала равна интервалу времешгТд . В результате на вход счетчика 15 допопнительно поступает N 1шпульсов умножителя 10 (фиг. 2 ж), численно равное углу поворота об . По окончании сигнала преобразователя 13 распределитель 11 возвращается в исходное первое положение, при Kotoром Прекращается поступление импульсов на входы схемы 12. Таким образом, в счетчике 15 будет зафикс1фовано число W i К 3 . численно равное сумме углов поворота oi 4-оСд коленчатого вала, а суммарное число в схеме 12 ,..,, что 4iicJieHHO равно сумме углов поворота ui,,4 ос,, т.е. углу 06 опережения эажигания. Если М,+ процессе счета счетч1гк 15 переполняется и формирует импульс, поступающий через логический элемент 16 на вход счетчика 17, и к . концу счета в счетчике 15 фиксируется 4ircnoHi+ в счетчике 17 число 2д Код числа, зафиксированного в схеме 12; по заднему фронту импульса- преобразователя 13 поступает в блок 14, где преобразуется в форму, удобную для отсчета. При поступлении .. f следуквдего импульса формирователя 4 цикл измерения повторяется. При неравномерном вращении коленчатого вала вспедствие гтнершюнности у1Шюяодтеля 1О йрслёдний на своем выходе в течение нериода входных импульсов вырабатывает число импульсов не равное Ку . Одншсо, так как число импульсов, пос тупающйх с выхода фор мирователя 6 на угле поворота о н зависит от отмеченного свойства умношггеля 10, то дополнительная ногрешносгь измерения угла oi , вызванная неравномерностью вращения угла вала, определяетч я только погрешностью язме решш углов 0 и od 2 поворота. Преобразование коЬа числа Klg во временной интервал осуществляется следующим образом. До запуска преобра зователя 13 сигнал на выходе триггера 2О отсутствует. При этом реверсивный счетчик 18 работает в режиме сложения, а элемент 21 запрета разблокирован. Импульсы сброса преобразователя 13 проходят через элемент 21 и сбрасывают реверсивный счетчик 18 в нулевое состоя1ше. На интервале време-т ни T-J на счетный вход счетчика 18 поступает N импульсов. В момент запуска триггер 2 О срабатывает и формирует сигнал, поступающий на выход пре образователя 13 и одновременно переключающий реверсивный счетчик 18 Б режим вычитания и блокирутощий элемен запрета 21. При поступлении на счетный вход счетчика 18 вновь Ng имйульс последний устанавЛ11вается в нулевое состояние, которое фиксируется элементом 19. Образующийся на его выходе сигнал переключает триггер 20 в исход ное состояние. При JTOM счетчик 18 .переключается вновь в режим вычитания а элемент запрета 21 разблокЕ5)уется Длительность сигнала на выходе триг гера 20 пропорциональна коду числа Мл, зафиксированному в реверсивном счетчике 18 до запуска преобразователя 13 и частоте следования импульсов счета. Введение в устройство новых связей позволяет повысить точность измерения, поскольку дополтштельная погрешность измерения угла опережения зажигания, вызываемая неравномерностью вращения вала, определяется неравномерностью вала только на малых участках измеряе мого у1ла,. Формула изобретения 1. Устройство для измерения угла опережения зажигания в двигателях внутрегаюго сгоршш:я; содержащее датчши зашогання и верхней мертвой , подключенные соответстветпю через первый и второй формирователя импульсов ко входам триггера, датчик частоты вращения, связанный через третий формирователь импульсов со входом умножителя частоты, схему счета импульсов, распределитель импульсов, второй триггер, элемент задержки и преобразователь кода во временной интервал, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, распределитель импульсов включен между выходами умножителя частоты и третьего формирователя импульсов и первым и вторым входами схемы счета -импульсов, соответствующие утфавляюшие входы распределителя импульсов связаны с выходами триггеров и выходом преобразователя кода во временной интервал, счетный вход последнего подключен к выходу умножителя частоты, входы запуска и сброса преобразователя соединены соответственно с В1 1ходами второго и третьего формирователей импульсов, а входы второго триггера подключены один- непосредственно к выходу первого формирователя импульсов, другой - через элемент задержки к выходу третьего формирователя импульсов. 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что схема счета импульсов содержит первый счетчик, выход которого Через, логический элемент .ИЛИ соединен со входом второго счетчика, причем коэффициент пересчета счетчика равен коэффициенту умнонсения умножителя частоты устройства, а вход первого счеТчика и второй вход лог)гческрго элемента ИЛИ образуют соответственно первый и второй входы схемы счета импульсов. 3. Устройство по п. 1, о т л и ч а юi е е с я тем, что преобразователь кода во временной интервал содержггг реверсивный счетчик, подключенный через элемент фиксации нуля к одному из вхоов триггера, выход которого связан с управляющими входами реверсивного счетчика и элемента запрета, выход которого соединен с щиной сброса реверсивого счетчика, причем счетный вход реерс1юного счетчика, выход триггера, ход элемента запрета и другой вход триггера образуют соответственно счетньгй вход , выход и входы сброса и за9746129, .JO

:пуска преобразователякода во времен-1. Патент США № 3976043,

ной иш-ервап.кл. 123-14SE, опубгапи 1976.

Источники Ш1формащш,2. Патент США .Na 3990417,

.притштьте во втшшше при экспертизекл. 123-117Д, опублик. 1976 (прототип),

Фиг. 2