Изобретение относится к измеритель ной технике и может быть использовано для определения среднего по двигателю угла опережения зажигания в многоцилиндровых двигателях внутреннего сгорания, а также для контроля работоспособности автоматов опережения зажигания. Известны устройства для определения угла опережения зажигания в двигателях внутреннего сгорания 2. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для определения угла опережения зажигания в двигателях внутреннего сгорания, которое содержит датчики верхней мертвой точки и частоты вращения коленчатого вала, формирователи импульсов обоих датчиков, входы которых соединены с выходами соответствующнх датчиков, формирователь импульсав зажигания, подключенный к низковольтной клемме прерывателя-распределителя, триггеры, делитель частоты импульсов, измерители частоты вращения коленчатого вала и угла опережения за-жигания, элементы совпадения, один вход первого из которых соединен с выходом формирователя импульсов зажигания , один вход второго элемента совпадения соединен с выходом формирователя импульсов частоты,вращения, а выход - со входом делителя частоты импульсов, выходы которого подключень ко входам первого триггера, формирователь импульсов свечи зажигания, вход которого подключен к свече зажигания, а выход через пусковую кнопку соединен со входом второго триггера, выход которого подключен к одному из входов третьего триггера, второй вход которого соединен с одним из выходов делителя частоты импульсов, а выход - со вторым входом второго элемента совпадения, генератор импульсов времени, выход которого подключен к одним из входов третьего и четвертого элементов совпадения, второй вход 3 третьего элемента совпадения подклю чен к выходу Первого триггера, а вы ход - ко входу измерителя частоты вращения коленчатого вала, второй в четвертого элемента совпадершя подключей к выходу четвертого триггера один вход которого соединен с выходом формирователя импульсов верхней мертвой точки. Устройство позво ляет в пределах одного цикла работы двигателя производить измерение угла опережения зажигания в каждом цилинд ре многоцилиндрового двигателя, и по полученным значениям определять сред ний по двигателю угол опережения зажигания, наиболее полно характеризующий момент зажигания рабочей смес Кроме того, устройство позволяет одновременно измерять частоту вращения коленчатого вала двигателя, при которой производится определение угла опережения зажигания З. Недостатками этого устройства являются сложность и дороговизна конструкции, обусловленные необходимостью применения для измерения угла опережения зажигания в каждом цилинд ре многоцилиндрового двигателя отдельного измерителя, являющегося наиболее сложным и дорогим элементом устройства. Наличие нескольких измерителей, число которых равно числу цилиндров двигателя, вызывает необходим.ость введения в устройство ряда дополнительных элементов (управляющи триггеров, коммутатор, элементов совпадения), также увеличивающих сложность и дороговизну устройства. Стоимость и сложность конструкции ус ройства увеличиваются с увеличением числа цилиндров проверяемого двигателя; а также сравнительно большая трудоемкость определения угла опережения зажигания, вызванная необходимостью фиксации значения угла опережения зажигания в каждом цилиндре двигателя, их сложения и деления полученной суммы на число цилиндров. Цель изобретения - упрощение конструкции устройства и сокращение трудоег ости определения угла опережения зажигания за счет измерения ег в каждом цилиндре двигателя в пределах одного цикла работы и автоматического определения средггего по двигателю угла опережения зажигания с помощью Одного измерителя. 47 Поставленная цель достигается тем, что в устройство дпя определения угла опережения зажигания в двигателях внутреннего сгорания, содержащее датчики верхней мертвой точки и частоты вращения коленчатого вала, формирователи импульсов датчиков, входы которых соединены с выходами соответствуювщх датчиков, формирователь импульсов зажигания, подключенный к низковольтной клемме прерывателя-распределителя, триггеры, делитель частоты импульсов, измерители частоты вращения коленчатого вала и угла опережения зажигания, элементы совпадения, один вход первого -из которых, соединен с выходом формирователя импульсов зажигания, один вход Второго элемента совпадения соединен с выходом формирователя импульсов частоты вращения, а выход - со входом делителячастоты импульсов, выходы которого подключены ко входам первого триггера, формирователь импульсов свечи зажигания, вход которого подключен к свеч зажигания, а выход через пусковую кнопку coe iHнен со входом второго триггера, ьыход которого подключен к одному из входов третьего триггера. Второй вход которого соединен с одним из выходов делителя частоты импульсов, а выход - со вторым входом второго элемента совпадения, генератор импульсов времени, выход которого подключен к одним из входов третьего и Четвертого элементов,совпадения, вто рой вход третьего элемента совпадения подключен к выходу первого триггера, а выход - ко входу измерителя частоты вращения коленчатого вала, второй вход четвертого элемента совпадения подключен к выходу четвертого триггера, один вход которого соединен с выходом формирователя импульсов верхней мертвой точки, введены переключатель и блок делителей частоты, вход которого соединен с выходом четвертого элемента совпадения, а выходы подключены ко входам переключателя , выход которого соединен со входом измерителя угла опережения зажигания, выход первого триггера подключен ко второму входу первого элеента сов падения, выход которого соединен о вторым входом четвертого триггера. На фиг. I изображена блок-схема предлагаемого устройства для опредеЛенин угла опережения зажигания в двигателях внутреннего сгорания на фиг. 2,- временная диаграмма напряжения на выходах основных углов схемы.
Устройство для определения угла опережения зажигания содержит датчик 1 верхней мертвой точки и датчик 2 частоты вращения коленчатого вала, формирователи 3 и 4 импульсов обоих датчиков, входы которых соединены с выходами соответствукшщх датчиков, формирователь 5 импульсов зажигания, подключенный к низковольтной , клемме 6 прерывателя-распределителя, формирователь 7 импульсов зажигания, вход которого подключен к свече 8 зажигания, пусковую кнопку 9, триггеры 10-13, элементы 14-17 совпадения, делитель 18 частоты импульсов, генератор 19 импульсов времени, измерители 20 частоты вращения коленчатого вал, и угла опережения зажигания 21, блок 22 делителей частоты и переключатель 23.
Выход формирователя 7 импульсов свечи зажигания через пусковую кнопку 9 соединен со входом триггера I0 выход которого подключен к одному из входов триггера 11, второй вход кото рого соединен с одним из выходов детателя 18 частоты импульсов, а выюа - с одним из входов элемента 15 совпадения.
Быход формирователя 5 импульсов зажигания соединен с одним из входов элемента 14 совпадения, выход которого подключен к одному из входов триггера 13, а выход формирователя 4 импульсов частоты вршцения коленчатого вала соединен со вторым входом элемента I5 совпадения, выход которого подключен ко входу делителя 18 частоты импульсов.
Выходы делителя 18 частоты импульсов соединены со входами триггера 12 выход которого подключен ко второму входу элемента 14 совпадения и через один из входов элемента 16 совпадения - ко входу измерителя 20 частоты вращения коленчатого вала. Выход фор mpoвaт.eля 3 импульсов верхней мертвой точки соединен со вторым входом триггера 13, выход которого подключен к одному из входов элемента 17 совпадения.
Выход генератора 19 импульсов времени соединен со вторыми входами элементов 16 и 17 совпадения. Выход элемента 17 совпадения соединен со входом блока 22 делителей частоты и через переключатель 23 подключен ко входу измерителя 21 угла опережения зажигания.
Датчик 1 верхней мертвой точки предназначен для В14дачи импульсов, соответствующих положению поршней в цилиндрах двигателя в верхней мертвой точке конца такта сжатия. Он выполнен в виде вала с укрепленным на нем диском с радиальныъш прорезями, по одну сторону которого расположены источники света, а но другую - чувствительные элементы, в качестве.которых применены фотодиоды типа ФД-2. Выходы чувствительных элементов, соответствукящнх определенному числу цилиндров испытуемого двигателя, подключены ко входам переключателя, имеющего че11лре входа и один выход, и установленного на корпусе датчика.
Радиалыше прорези на диске расположены на разных диаметральных уровня через определенные угловые интервалы для восьмицилиндрового двигателя через 90°, для шестицилиндрового -через 120°, для четыре щилиндрового через 180, для двухцилиндрового через 360 ..
Корпус датчика с расположенными на нем чувствительными элементами и источниками света может свободно перемещаться относительно оси диска, что необходимо в процессе установки датчика.
Датчик 2 частоты вращения коленчатого вала двигателя служит для выдачи в процессе вращения коленчатого вала импульсов, частота которых пропорциональна угловой скорости. За один оборот коленчатого вала датчик 2 частоты вращения выдает по одному импульсу точно в одной и.той же фазе поворота. Конструктивно он совмещен с датчиком 1 верхней мертвой точки и имеет на диске одну радиальную прорезь, по одну сторону которой расположен источник света, а по другую чувствительный элемент. При этом радиальная прорезь размещается на одном радиусе с радиальными прорезями датчика 1 верхней мертвой точки, соответствукявдми положениям поршня первого цилиндра многоцилиндрового двигателя в верхней мертвой точке конца такта сжатия. Формирователи 3 и 4 предназначены для усиления, ограничения по амплитуде и формирования по длительности поступающих на их входы импульсов соответственно датчика 1 верхней мерт вой точки и датчика 2 частоты вращения коленчатого вала. Оба .формирователя выполнены аналогично и каждый из них представляет собой однокаскадный электронный усилитель, снабженный эмиттерными повторителями на входе и выходе, Формирователь 5 импульсов зажигания служит, для формирования сигналов соответствующих моментам размыкания контактов.прерывателя-распределителя и представляет собой двухкаскадный электронный усилитель, на входе первого каскада которого установлен емкостно-реостатный фильтр для устранения высокочастотной составляющей разряда, Формирователь 7 импульсов зажигания предназначен для формирования сигналов, соответствующих разрядному процессу в свече первого цилиндра двигателя, и выполнен в виде двухкаскадного электронного усилителя, на входе первого каскада которого установлены последовательно соединенные гасящее сопротивление и неоновая лампа. Триггеры 10 и 11 служат для запуска устройства и его остановки после окончания цикла измерения, равного двум оборотам коленчатого вала двигателя. Оба триггера вместе позволяют пропускать только один импульс от свечи зажигания независимо от продолжительности нажатия пусковой кноп ки 9. Триггеры 11 и 13 предназначены для управления работой элементов 15 и 17 совпадения соответственно. Триг гер 12 одновременно управляет рабо.той элементов 14 и 16 совпадения. Вс триггеры выполнены с раздельными вхо пами, Элементы 14-17 совпадения предназ начены для сообщения и разобщения со ответственно формирователя 5 импульсов зажигания с триггером 13 формиро вателя 4 импульсов частоты вращения коленчатого вала с делителем 18 частоты импульсов, измерителя 20 частоты вращения коленчатого нала и блока 22 делителей частоты с генератором 1,9 импульсов времени. Элементы 14 и 16 совпадения управляютс-.я трштером 7 а элементы 5 н 17 совпадения - соответственно триггерами 11 и 13. Все элементы совпадения выполнены в виде транзисторных схем совпадепия на два входа каждая, выдающих на выходе положителыале сигналы при наличии на их входах отрицательных сигналов. Делитель 18 частоты импульсов служит для получения на его выходах сигналов, разделенных во времени друг от друга двумя оборотами коленчатого вала двигателя. Эти сигналы управляют работой триггера 12 и ограничивают цикл работы устройства для определения угла опережения зажигания двумя оборотами коленчатого вала двигателя. Он имеет один вход и два выхода и выполнен в виде двоичного электронного счетчика с дешифратором. Генератор 19 импульсов времени служит источником электрических колебаний повыщенной стабильности с частотой 1,923 мГц. Он выполнен в виде последовательно соединенных задающего узла, эмиттерного повторителя,импульсного усилителя и второго эмиттерного повторителя, собранных на транзисторах. Измеритель 20 частоты вращения коленчатого вала предназначен для измерения частоты вращения коленчатого вала двигателя путем подсчета длительности двух его оборотов, сост.чвляющих цикл работы двигателя, в период которого производится измерение углов опережения зажигания. Он выполнен в виде 6-разрядного десятичного электронного счетчика. Измеритель 21 угла опережения зажигания служит для измерения среднего по двигателю угла опережения зажигания путем суммирования за цикл работы двигателя чисел импульсов времени, пропорциональных промежуткам времени от моментов зажигания в цилиндра до моментов прихода поршней этих цилиндров в положение верхней мертвой точки конца такта сжатия и деленных на число цилиндров двигателя. Он выполнен в виде4-разрядного десятичного электронного счетчика. Каждый разряд измерителей 20 частоты вращения коленчатого вапа и угла опережения зажигания 21 состоит из переучетного устройства, деигифратора и цифрового индикатора. Блок 22 делителей частоты предназначен для деления поступающих иа его вход числа импульсов генератора 19 импульсов времени на число, соот ветствующее числу цилиндров двигателя. Он включает в себя пересчетные устройства на 2,4,6 и 8. Устрой ства пересчета на 2,4 и 8 состоят соответственно цз одного, двух последовательно соединенных и трех пос ледовательно соединенных триггеров со счетными входами. Устройство пересчета на 6 состоит из трех последовательно соединенных триггеров, причем первый и третий триггеры имеют счетный вход, а второй триггер - раздельные входы. Для обеспечения пересчета на 6 второй и трети триггеры охвачены обратной связью. Соединены триггеры в следующем порядке; выход первого триггера соеди нен с одним из входов второго триггера и счетным входом третьего триг гера, а выход третьего триггера сое .динен с другим входом второго триггера и выходом устройства. Переключатель 23 служит для подключения измерителя 21 угла опереже ния зажигания к соответствующему вы ходу блока 22 делителей частоты в зависимости от числа цилиндров проверяемого двигателя. Устройство для определения угла опережения зажигания работает следу ющим образом. Перед началом измерений поршень первого цилиндра двигателя устанавливается в положение, соответствующее верхней мертвой точке ко1ща так та сжатия. После установки датчика верхней мертвой точки и датчика 2 частоты вращения коленчатого вала устройство пoдкJдачaeтcя к свече 8 зажигания первого иили1адра двигател низковольтной клемме 6 прерывателяраспределителя, датчиком 1 верхней мертвой точки и датчиком 2 частоты вращения коленчатого вала. Переключатель, расположенный на корпусе дат чиков 1 и 2, а также переключатель 23 устанавливаются в положения, соответствующие числу цилиндров прове ряемого двигателя (например, в поло ние для 8-цилиндрового двигателя). После подачи питающих устройство напряжений на входы формирователей 3-5 и 7 импульсов непрерывно поступают при работающем двигателе импульсы, где omi усилчвяются, ограки 10 чиваются по амплитуде и формируются по длительности. Импульсом гашения (не показан ) все узлы устройства приводятся в исходное состояние, изображенное на фиг,1 при котором измерители 20 частоты вращения коленчатого вала и угла опережения зажигания 21 обнуляются, триггеры 10-13., а также триггеры, входящие в состав блока 22 делителей частоты, приходят в положение О, элементы 14-17 закрываются и импульсы от формирователей 4 и 5 импульсов и генератора 19 импульсов времени через ,них не проходят.. При нажатии пусковой кнопки 9 импульс от свечи 8 зажигания первого Цилиндра, пройдя формирователь 7, поступает на вход триггера 10 и переворачивает его в положение 1.. Появляющийся на его выходе сигнал поступает на вход триггера 11 и также переводит его в положение I, в результате чего элемент 15 совпадения открывается. По мере поворота коленчатого вгла двигателя наступает момент, когда поршень первого цилиндра занимает положение, соответствующее верхней мертвой точке конца такта сжатия. В этот момент датчик 2 частотг вращения коленчатого вала вырабатывает сигнал, который поступает на вход формирователя 4 импульсов и далее через.открытый элемент 15 совпаденияна входделителя 18 частоты импульсов . При этом на одном из eio выходов появляется сигнал, которьй поступает на вход триггера 12 и перебрасывает его в положение I. Элементы 14 и 16 совпадения открываются. Импульсы генератора 19 импульсов времени поступают на вход измерителя 20 частоты вращения коленчатого вала. С приходом от формирователя 5 импульсов зажигания сигнала, соответствующего моменту зажигания в след тощем по порядку работы двигателя цилиндре (в данном случае, в пятом), он проходит открытый элемент 14 совпадения и перебрасывает триггер 13 в состояние 1. Элемент 17 совпадения открывается и импульсы генератора 19 импульсов времени через блок 22делителей частоты и переключатель 23поступают на вход измерителя 21 угла опережения зажигзш1Я. В момент достижения поршнем IIHTO го цилиндра положения, соответствующего верхней мертвой точке конца так та сжатия, датчик 1 верхней мертвой Точки вырабатывает сигнал, KOTopi i поступает на вход формирователя 3 импульсов. Сигнал с выхода формирователя 3 импульсов верхней мертвой точки поступает на вход триггера 13, возвращает его в исходное состояние в результате чего элемент.17 совпадения закрывается, прекращая прохождение через него импульсов с выхода генера тора 19 импульсов времени. Измерител 2J угла опережения зажигания зафикси рует -при этом число импульсов времени, пропорциональное углу опережения зажигания в пятом цилиндре двигателя и деленное на число цилиндров. С приводом от формирователя 5 импульсов зажигания следующего сигнала соответствующего моменту зажигания в следующем по порядку работы двигателя цилиндре (в данном случае, в четвертом), он проходит открытый элемент 4 совпадения и перебрасывает триггер 13 в состояние I. Элемент 17. совпадения открывается и импульсы генератора 19 импульсов времени, прой дя блок 22 делителей частоты и перек лючатель 23, снова подсчитываются с помощью измерителя 2 угла опережения зажигания до момента появления сигна ла с выхода формирователя 3 импульсов верхней мертвой точки, соответствующего положению,поршня этого цилиндра в верхней мертвой точке конца такта сжатия, При этом триггер 13 во вращается в исходное состояние и элемент 17 совпадения закрывается, Измеритель 21 угла опережения зажигания фиксирует число импульсов с выхода ге нератора 19 импульсов Временна пропор циональное суммарному углу опережения зажигания в пятом и четвертом цилиндрах и деленное на число цштиндров двигателя, Описанный процесс подсчета угла опережения зажигания происходит аналогично и по другим цилиндрам двигателя в соответствии с порядком его работы (например, для 8-цилиндрового У образного двигателя в последовательности 1-5-4-2-6-3-7-8). По окончании цикла работы двигателя, равного двум оборотам коленчатого вала, импульсом с выхода форми7ро ателя 3 импульсов верхней мертвЫГ точки, соответствующим верхней мертвой точки конца такта сжатия первого цилиндра, триггер 13 устанавливается в положение О, элемент 17 совпадения закрывается и измеритель 21 угла опережения зажигания останавливается, Одновременно с этим импульс с выхода формирователя 4 импульсов частоты вращения коленчатого вала, пройдя через открытый элемент 15 совпадения, поступает на вход делителя 18 частоты импульсов. На его втором выходе появляется сигнал, соответствующий завершению двух оборотов коленчатого вала двигателя, который поступает на вход триггера 12 и возвращает его в исходное состояние. При этом элементы 14 и 16 совпадения закрываются, в результате чего прекращается прохождение импульсов с выхода формирователя 5 импульсов на вход триггера I3 и останавливается измеритель 20 частоты вращения коленчатого вала. Одновременно с этим сигнал со второго выхода делителя 18 частоты импульсов поступает на вход триггера 11 и переводит его в исходное состояние, закрывая элемент 15 совпадения и прекращая тем самым дальнейшее прохождение через него импульсов с выхода формирователя 4 импульсов. На этом цикл измерений заканчиваетсч. Таким образом, по окончании двух оборотов коленчатого вала двигателя, в течение которых происходит один полный цикл его работы, на измерителе 20 частоты вращения коленчатого вала фиксируется число импульсов времени, пропорциональное частоте его вращения, а на измерителе 21 угла опережения зажигания - число импульсов времени, пропорциональИое среднему по двигателю углу опережения зажигания. Введение в устройства переключателя и блока делителей частоты, соединенных соответствующим образом между собой и с другими узлами устройства, а также введение новых связей позволяет ограничиться, для измерения среднего по двигателю угла опережения зажигания одним измерителем. Это значительно упрощает конструкцию устройства Ни уменьшает его стоимость по сравнению .с известным по крайней мере в число раз, равное числу цилиндров двигателя (для 2-цилиндрового двигателя
в 2 раза, для 8-цилиндрового в 8 раз/ поскольку стоимость устройства в ррновном определяется стоимостью измерителей.
Кроме Voro, устройство содержит в своей конструкции значительно меньшее число других -узлов, например, триггеров, элементов совпадения, что также уменьшается стоимость устройства и увеличивает его надежность.
Автоматическое измерение среднего по двигателю угла опережения зажигания освобождает оператора от необходимости фиксирования значения угла опережения зажигания по каждому цилиндру многоцилиндрового двигателя, нахождения их суммы и деления полученного результата на число цилиндров что уменьшает трудоемкость определения угла опережения зажигания.
Формула изобретения
Устройство для определения угла опережения зажигания в двигателях внутреннего сгорания, содержащее датчики верхней мертвой точки и частоты вращения коленчатого вала, формирователи импульсов обоих датчиков, входы которых соединены с выходами соответствующих датчиков, формирователь импульсов зажигания, подключенный к низковольтной клемме прерывателя-распределителя, триггеры, делитель частоты импульсов, измерители частоты вращения коленчатого вала и опережения зажигания, элементы совпадения, один вход первого из которых соединен с выходом формирователя импульсов зажигания, один вход второго элемента совпадения соединен с выходом формирователя импульсов частоты вращения, а выход - со входом делителя частоты импульсов, выходы которого подключены ко входам первого
триггера, форьшрователь импульсов свечи зажигания, вход которого под.ключен к свече зажигания, а выход через пусковую кнопку соединен со входом второго триггера, выход которого подключен к одному из входов третьего триггера, второй вход которого соединен с одним из выходов делителя частоты импульсов, а выход - со вторым входом второго элемента совпадения, генератор импульсов времени, выход которого подключен к одним из входов третьего и четвертого элементов совпадения, второй вход третьего элемента совпадения подключен к выходу первого триггера, а выход - ко входу измерителя частоты вращения коленчатого вала, второй вход четвертого элемента совпадения подключен к выходу четвертого триггера, один вход которого соединен с выходом формирователя импульсов верхней мертвой точки, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции устройства и сокращения трудоемкости определения угла опережения зажигания в него введены переключатель н блок делителей частоты, вход которого соединен с выходом четвертого элемента совпадения, -а выходы подключены ко входам переключателя, выход которого соединен со входом измерителя угла опережения зажигания, выход пернаго триггера подключен ко второму входу nepBdro элемента совпадения, выход кторого соединен со вторым входом четвертого триггера.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1.Авторское свидетельство СССР № 204835, кл. F 02 Р 17/00, 1966.
2.Авторское свидетельство № 5441 кл. F 02 Р 17/00, 1975
3.Авторское свидетельство СССР по заявке 2716700/21,
кл. F 02 Р 17/00, 1979.
4
-Xk- K Js k« X j4 K
5 2 «
,j-
JK Jb-fhff S 8 7 Ю
.ij %
f1
.
/« /5 /3 19 /7 22,23
«/ « /2
:НШШ
16
i «.
n.
