Устройство для контроля параметров двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1981 года по МПК G01M15/00 

го меток относительно метки датчики порного положения.

Целью изобретения является повышеие точности контроля.

Поставленная цель достигается ем/ что в устройство введены блок елекции импульсов, блок фазовращаелей, фазовый дискриминатор и укаатель момента экстремума, причем, лок фазовращателей и блок селекции соединены последовательно и включеы между выходс1ми формирователей мпульсов и входами блока синхрони- ; зации так, что первый и второй входы блока фазовращателей связаны с выходами одноименных формирователей импульсов, первый и второй выходы блока фазовращателей соединены соответственно с первым и вторым входами .блока селекции импуль-. сов, первый выход которого соединен с установочным входом блока синхро 1изации и с одним из входов фазового дискриминатора, а второй выход связан со счетным входом блока синхронизации, при этом другой вход фазового дискриминатора через указатель момента экстремума подключен к выходу усилителя,

БЛОК фазовращателей содержит преобразователь частоты в напряжение, масштабирующий элемент, а также первый и второй элементы задержки, упргшляоощие входы которых через масштабирующий элемент связаны с выходом преобразователя частоты в напряжение, вход которого соединен со входом второго элемента задержки, причем, выходы и один из входов каждого из элементов задержки образуют входы и вьаходы блока фазовращателей.:

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства.

Устройство содержит измерительный блок 1, один из измерительных входов которого связан с выходом датчика 2 давления через усилитель 3, а управляющий вход - с выходом блока 4 синхронизации, установочный и счетный входы которого связаны с выходами датчиков опорного 5 и угловых 6 положений коленчатого вала соответственно через первый 7 и второй 8 формирователи импульсов.

Между выходами формирователей 7 и 8 импульсов и входёши блока 4 синхронизации включены последовательно соединенные блок 9 фазовращателей и блок 10 селекции импульсов так, что первый и второй входы блока фазовращателей связан с выходами одноименных формирователей импульсов, первый и второй выходы блока фазовращателей соединены соответственно с первым 11 и вторым 12 входами блока селекции импульсов 10, первый выход которого 13 соединен с установочным входом блока 4 синхронизации и с одним из входов фазового-дискриминатора 14,

второй выход 15 связан со счетным входом блока 4 синхронизации, а другой вход фазового дискриминатора 14 через указатель момента экстремума 16 подключен к выходу усилителя 3.

Блок 9 фазовращателей содержит первый 17 и второй 18 элементы задержки, управляющие входы которых через масштабирующий элемент 19 связаны с выходом преобразователя 20 частоты в напряжение, вход которого соединен со входом второго элемента задержки 18, причем, вход и выход первого элемента 17 задержки и вход и выход второго элемента 18 задержки образуют одноименные входы и выходы блока.

Блок 10 селекции импульсов пропускает на выход 15 все импульсы, поступающие на его вход 12 за исключением первогоимпульса, возникающего после появления сигнала на входе 11. Этот первый пропущенный импульс поступает на выход 13. Блок селекции представляет собой обычную комбинационно-логическую схему, состоящую, например, из триггера и схем совпадения.

Фазовый дискриминатор 14 сравнива ет фазы поступающих на его входы импульсов и формирует на своем индикаторе сигналы Отставание, Опережение, Синфазность . дискриминатор является широко известным устройством и может быть выполнен на базе фазового компаратора, фазометра и др. Указатель момента экстремума 16 вырабатывает импульс в момент достижения некоторой гладкой функцией своего экстремального значения.

Элементы задержки 17 и 18 блока фазовращателей 9 могут быть выполнены, например, на базе управляемых ждущих мультивибраторов, времязадающая цепь которых питается управляющим напряжение. При этом величина задержки обратнопропорциональна управляющему найряжению.

Датчик 2 давления вырабатывает электрический сигнал, пропорциональный давлению газов в опорном цилиндре двигателя.

Устройство работает следующим образом.

Датчик 5 опорного положения формирует один импульс за один оборот ко ленчатого вала в момент, опережающий на некоторый угол QQ момент в.м.т. поршня опорного цилиндра. Датчик 6 угловых положений формирует за оборот коленчатого вала серию импульсов равномерно следующих один за другим через угол If 360/i , где i - число импульсов в серии. При этом импульс датчика 6, следующий за импульсом датчика 5, сдвинут относительно его на угол 06 Импульсы

датчика 5 и б, сформированные по форме и длительности соответственно формирователями 7 и 8, поступают на соответствующие входы блока 9 фазовращателей. Через некоторыЛ угол if ф определяемый блоком фазовращателей 9, эти импульсы поступают на соотве ствующие выходы блока 9. Пусть на выходе датчика 5 появля ется импульс. Этот импульс через угол с соответствующего Б :1кода блока 9 поступает на вход 11 блока ilO селекции и изменяет его состояни так, что вход 12 блока подключается к его же выходу 13. Через угол ((д на другом выходе блока 9 появляется задержанный импульс датчика 6 и поступает на вход 12 блока 10. Импуль проходит на выход 13 блока 10 и поступает на установочный вход блока синхронизации 4. Блок 4 устанавлива ется в исходное состояние, соответствующее нулевой фазовой отметке. По заднему фронту импульса на входе 12 блока 10 последний устанавливает ся в состояние, при котором вход 12 этого блока подключается к его же выходу 15. При повороте коленчатого вала на угол (/у на входе 12 блока 1C появляется следующий задержанный импульс датчика б. Этот импульс пост пает на счетный вход блока 4 синхро низации и устанавливает его в состояние, соответствующее первой фазовой отметке, сигнализирующей о пбвороте коленчатого вала на угол (fy . Состоякие блока 10 не изменяется до появления следующего задержанного импуль са датчика 5 На входе 11. Таким образом, за один оборот коленчатого вала первый задержанный импульс датчика б после появления импульса датчика 5 поступает на установочный вход блока 4,а остальные задержанные импульсы датчика б поступают на счетный ход блока 4 и последовательно изменяют его состояние. При этом переход блока 4 в следующее состояние соответствует повороту коленчатого вала на после появления импульса на установочном входе блока 4, где / - по рядковый номер импульса на его счетном входе. На выход блока 4 и соответственно на управляющий вход измерительного блока 1, поступают сигналы в моменты изменения состояния блока 4, выбранные, по заранее заданной блоку 4 программе . Импульс с выхода 13 блока селекци 10 одновременно поступает на один I из входов фазового дискриминатора 14 На другой вход фазового дискриминато ра 14 поступает импульс указателя момента экстремума, формируемый в момент, соответствующий максимуму сигнала на выходе усилителя 3 датчика 2 давления. Сигнал на выходедатчика 2, а следовательно, и на выходе усилителя 3 пропорционален давлению газовв опорном цилиндре. Если импульс на выходе 13 отстает по фазе от импульса на выходе указателя 16, то фазовый дискриминатор 14 индицирует на своем индикаторе сигнал Отставание . Если импУ|Льс на выходе 13 опережает по фазе импульс на выходе указателя 16, то фазовый дискриминатор 14 индицирует сигнал Опережение. При совпадении импульсов по фазе индицируется сигнал Сйнфазность. Перед началом процесса контроля параметров двигателя ПОДР са топлива в опорный цилиндр отключ зтся.В этом случае момент появх Я максимума давления и, следовательно, момент появления импульса указателя 16, соответствует моменту в.м.т. порщня опорного цилиндра. Если If vpQg , то импульс на выходе 13 блока 10 опережает по фазе импульс, указателя 16 .VL фазовый дискриминатор 14 индицирует сигнал Опережение. Оператор изменяет параметр Мф блока 9 фазовращателей в сторону его увеличения. В момент Sov () ов импульс на выходе 13 блока 1U совпадает по фазе с импульсом указателя 16 и фазовый дискриминатор 14 индицирует сигнал Синфазность . Если VQV Tq импульс на выходе 13 блока 10 отлетает по фазе от импульса указателя 16 и фазовый дискриминатор 14 индицирует сигнал Отставание. Оператор при этом добивается получения сигнала Синфазность, уменьшая параметр Чф блока 9 фазовращателей. Таким образом, после получения сигнала Синфазность фаза появления импульса на выходе 13 блока 10, а следовательно, и на установочном входе блока 4 синхронизации совпадает с истинным моментом в.м.т. поршня опорного цилиндра. После этого включается подача топлива в опорный цилиндр и начинается процесс измерения параметров двигателя по сигналам, поступающим на управляющий вход измерительного блока 1 с выхода блока 4 синхронизации. Эти сигналы возникают в заданные моменты j (р поворота коленчатого вала относительно в.м.т. поршня опорного цилиндра. Блок 9 фазовращателей работает следующим образом. И vlпyльcы с выходом формирователей 7 и 8 поступают соответственно на входы элементов 17 и 18 задержки, с одинаковыми параметрами времязещащих цепей. Одновременно импульсы с ыхода формирователя 8 поступают на вход преобразователя 20 частоты в напряжение. СигналС выхода последнего через масштабирующий элемент 19 оступает на управляющие входы элеентов 17 и 18, являющиеся входами итания времязадающих цепей, в реультате время задержки элементов 1.7 и 18 обратнопропорционально значению сигнала на выходе масштабирующего элемента 19. Пусть частота вращения вала двигателя увеличивается. Соответственно увеличивается частота импульсов формирователя 8 и напряжение на выходе преобразователя 20, а следовательно и на выходе масштабирующего элемента 19. В такое же число раз уменьшается время задержки элементов 17 и 18 При уменьшении частоты вращения во столько же раз время задержки элементов 17 и 18 увеличивается, т.е. отношение Чф времени задержки этих элементов к периоду- следования импульсов формирователя 7 остается постоянным и не зависит от частоты вращения вала двигателя. Величина изменяется оператором путем изменения коэффициента переда чи масштабирующего элемента 19. Введение новых элементов - блока фазовращателей, блока селекции им,пульсов, фазового дискриминатора и указателя момента экстремума - выгодно отличает предложенное устройство от прототипа, поскольку позволяет в процессе работы двигателя ус транить фазовый сдвиг между моментом в.м.т. и начальной отметкой датчика угловых положений. В результате повышается точность формирования фазо вых меток, поступающих в измеритель ный блок-и, как следствие, точность контроля параметров двигателя. Выполнение блока фазовращателей в виде элементов задержки, преобраз вателя частоты в напряжение и масшт бирующего элемента позволяет сделат задержку блока независимой от частоты вращения вала двигателя и тем самым расширить область применения устройства. Формула изобретения 1. Устройство для контроля параметров двигателя внутреннего сгорания, содержащее измерительный блок, датчики давления, опорного и угловы положений, первый и второй формирователи, усилитель и блок синхронизации, причем, один из измерительных входов измерительного блока связан с выходом датчика давления через усилитель, а управляющий вход - с выходом блока синхронизации, установочный и счетный -ВХОДЫ которого соединены с выходами датчиков опорного и,угловых положений соответственно через первый и второй формирователи импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в устройство введены блок селекции импульсов, блок фазовращателей, фазовый дискриминатор и указатель момента экстремума, причем, блок фа:зовращателей и блок селекции соединены последовательно и включены между выходами формирователей импульсов и входами- блока синхронизации так, что первый и второй входы блока фазовращателей связаны с выходами одноименных формирователей импульсов, первый и второй выходы блока фазовращателей соединены соответственно с первнлм и вторым входами блока селекции импульсов, первый выход которого соединен с установочньвч входом блока синхронизации и с одним из входов фазового дискриминатора, а второй выход связан со счетным входом блока синхронизации, при э-iotJf другой вход фазового дискриминатора через усилитель момента экстремума подключен к выходу усилителя. 2. Устройство ПОП.1, отличаю щ е е с я тем,что блок фазовращателей содержит преобразователь частоты в напряжение, масштабирующий элемент, а также первый и второй элементы задержки, управляющие входы которых через масштабирующий элемент связаны с выходом преобразователя частоты в напряжение, вход которого соединен со входом второго элемента задержки, причем, выходы и один из входов каждого из элементов задержки образуют входы и выходы блока фазовращателей. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3456499, кл. 73-117.2, опублик.1977.