Устройство измерения угла опережения подачи топлива в дизель

 

УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА ОПЕРЕЖЕНИЯ ПОДАЧИ ТОПЛИВА В ДИЗЕЛЬ, содержащее датчик верхней мертвой точки, датчик исследуемого процесса, первый и второй формирователи прямоугольных импульсов, первый триггер, первую и вторую схемы И, генератор прямоугольных импульсов, первый и второй регистры и блок индикации, причем датчики верхней мертвой точки и исследуемого процесса через первыйи второй формирователи соответственно связаны с установочными входами триггера , выход которого связан с первым входом первой схемы К, вторые входы Ml4iU -j fttiiii первой и второй схем И связаны с выходом генератора импульсов, a их выходы - с входами первого и второго регистров, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения угла опережения в переходных режимах, в устройство введены преобразователь частота-напряжение, второй триггер, схема ИЛИ, одновибратор , схема равнозначности и Счетчик, причем генератор импульсов выполнен управляемым, его вход через преобразователь частота-напряжение связан с выходом второго формирователя прямоугольных импульсов, первый вход схемы ИЛИ соединен с шинами сброса в нулевое состояние первого регистра (Л и счетчика, со счетным входом второго триггера и выходом первого формирователя , выход второго триггера подключен к первому входу второй схемы И, выходы первого и второго регистров соединены с входами схемы равнозначности, выход которой подключен ; к входу счетчика непосредственно и через одновибратор - к второму входу схемы ИЛИ, выход которой подключен к шине сброса в нулевое состояние о второго регистра.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

0% (!!) /

3 !! 01 И 15/00

ОПИСАНИЦ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3573199/25-06 (22) 07.04.83 (46) 07.07.84. Бюл. Ф 25 (72) В.Л.Бенин, А.Н.Борисенко, В.Н.Соболь, В.П.Самсонов, В.Н.Зайончковский и Е.Г.Заславский (53) 621.436.038.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 756251, кл. G Ot М 15/00, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

У 943553, кл. G 01 М 15/00, 1982.

3. Авторское свидетельство СССР

Ф 943552, кл. G 01 M. 15/00, 1982. (54) (57) УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА

ОПЕРЕЖЕНИЯ ПОДАЧИ ТОПЛИВА В ДИЗЕЛЬ, содержащее датчик верхней мертвой точки, датчик исследуемого процесса, первый и второй формирователи прямоугольных, импульсов, первый триггер, первую и вторую схемы И, генератор прямоугольных импульсов, первый и второй регистры и блок индикации, причем датчики верхней мертвой точки и исследуемого процесса через первый и второй формирователи соответственно связаны с установочными входами триггера, выход которого связан с первым .входом первой схемы И, вторые входы первой.и второй схем И связаны с выходом генератора импульсов, а их выходы — с входами первого и второго регистров, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения угла опережения в переходных режимах, в устройство введены преобразователь частота-напряжение, второй триггер, схема ИЛИ, одновибратор, схема равнозначности и счетчик, причем генератор импульсов выполнен управляемым, его вход через преобразователь частота-напряжение связан с выходом второго формирователя прямоугольных импульсов, первый вход схемы ИЛИ соединен с шинами сброса Я в нулевое состояние первого регистра и счетчика, со счетным входом второго триггера и выходом первого формирователя, выход второго триггера подключен к первому входу второй схе- д мы И, вьмоды первого и второго регист-, ров соедикень! с входами схемы равнозначности, выход которой подключен к входу счетчика непосредственно и через одновибратор - к второму входу схемы ИЛИ, выход которой подключен к шине сброса в нулевое состояние второго регистра.

101707

20

1 1

Изобретение относится к диагностированию двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано для измерения угла опережения подачи толлина дизелей.

Известны устройства измерения угла опережения подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащие датчики верхней мертвой точки и исследуемого процесса, формирователи импульсов, триггер и вторую схему совпадения, блок вычисления угла и индикатор на его выходе, причем датчики с формирователями включены на входах триггера, подключенного к одному из входов первой схемы совпадения, другой вход которой соединен с генератором импульсон и первым входом первой схемы совпадения (11.

Недостатком таких устройств является низкая точность измерения угла опережения впрыска топлива в переходных скоростных режимах, так как он определяется в виде отношения двух цифровых кодов, которое совпадает с отношением углов поворота вала только лри постоянстве .его угловой скорости. При переходных скоростных режимах, когда скорость меняет30 ся, указанное совпадение не имеет места.

Известны устройства измерения угла опережения подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащее датчик верхней мертвой точки, датчик исследуемого процесса, формирователи импульсов, триггер, первую и вторую схемы совпадения, блок вычисления и блок индикации, генератор 4О импульсов, формирователь угла 720, датчик исследуемого процесса через формирователь импульсов соединен с первым входом триггера, связанного чеоез первую схему совпадения с бло- 45 ками вычисления и индикации, а выход второй схемы совпадения подключен к блоку вычисления, генератор связан параллельно . первой и второй схемами совпадения, формирователь угла 5О

720 включен между выходом формирователя сигнала датчика исследуемого процесса и второй схемой совпадения, блок генерирования фазовых сигналов, выполненный н виде схемы управления, 55 третьей схемы совпадения„ схемы задания„ первого и второго регистров и схемы сравнения кодов, лрчч м ныхо.ды схемы управления подключены параллельно к входам третьей схемы совпадения, схемы задания и блока вычисления, а вход — к формирователю сигнала верхней мертвой точки,.второй вход третьей схемы совпадения подключен к гейератору импульсов, а выход последовательно через первый регистр подключен к первому входу схемы сравнения кодов, выход схемы задания подсоединен к второму входу блока вычисления, а выход блока вычисления последовательно через второй регистр подключен к второму входу схемы сравнения кодов, выход которой соединен с вторым входом триггера P3 .

По сравнению с предыдущими данные устройства обеспечивают более высокую точность измерения угла опережения в установившихся скоростных режимах работы дизеля. В переходных же режимах точность измерения угла опережения низкая, так как величина этого угла определяется в виде отношения двух цифровых кодов, которое совпадает с отношеыием углов поворота вала только при постоянстве частоты вращения и отличается от величины этого отношения при ее изменениях.

Наиболее близкими к изобретению являются устройства измерения угла опережения подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащее датчик верхней мертвой точки, (ВМТ), датчик исследуемого процесса, первый и второй формирователи прямоугольных импульсов, первый триггер, первую и вторую схемы И, генератор прямоугольных импульсон, первый и второй регистры и блок индикации, причем датчики ВМТ и исследуемого

/ процесса через первый и второй формирователи соответственно связаны с установочными входами триггера, выход которого связан с первым входом первой схемы И, вторые входы первой и второй схем И связаны с выходом генератора импульсов, а их выходы— с входами первого и второго регистРов 13) .

В устройстве при вычислении угла опережения впрыска топлива производится операция деления цифрового эквивалента угла опережения(числа импульсов постоянной частоты, которыми заполняется интервал времени от момента начала сигнала датчика исследуемого процесса, например давления

70?

25 з. .1101 топлива, до момента захода поршня в верхнюю мертвую точку) на цифровой, эквивалент угла 720 (получаемого путем заполнения удвоенного периода .вращения вала импульсами той же частоты). В установившемся скоростном режиме работы дизеля оба цифровых кода формируются при одной и той же угловой скорости вала, благодаря чему отношение указанных кодов равно 1О отношению углов поворота вала за интервалы времени, в течение. которых образуются эти коды, и точность работы устройства в этом случае высокая. При переходных же,скоростных режимах упомянутые цифровые коды формируются при различных угловых .скоростях вала, вследствие чего отношение этих кодов уже отличается от отношения углов поворота вала за интервалы времени, соответствующие этим кодам, и точность измерения угла опережения впрыска оказывается низкой.

Цель изобретения — повышение

/ точности измерения угла опережения подачи топлива в переходных режимах работы дизеля.

Указанная цель достигается тем, что в устройство измерения угла one- ЗО режения подачи топлива в дизель, содержащее датчик ВМТ, датчик исследуемого процесса, первый и второй формирователи прямоугольных импульсов, первый триггер, первую и вто- 35 рую схемы И, генератор прямоугольных импульсов, первый и второй регистры и блок индикации, причем датчики ВМТ и исследуемого процесса, через первый и второй формирователи 40 соответственно связаны с установочг Ф ными входами триггера, выход которого связан с первым входом первой схемы И, вторые входы первой и второй схем И связаны с выходом генера- 45 тора импульсов, а их выходы — с входами первого и второго регистров, введены. преобразователь .частота-напряжение, второй триггер, схема ИЛИ, одновибратор, схема равнозначности 50 и счетчик, причем генератор импуль-, сов выполнен управляемым, его вход, через преобразователь частота-напряжение связан с выходом второго формирователя прямоугольных импуль- 55 сов, первый вход схемы ИЛИ соединен с шинами сброса в нулевое состояние первого регистра и счетчика,,со счетным входом второго триггера и выходом первого формирователя, выход второго триггера подключен к первому входу второй схемы И, выходы первого и второго регистров соединены с входами схемы равнозначности,, выход которой подключен к входу счетчика непосредственно и через одновибратор — к второму входу схемы ИЛИ, выход которой подключен к шине сброса в нулевое состояние второго регистра.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2— временные диаграммы, поясняющие его работу.

На фиг. 2 обозначено: 2а — сигналы первого формирователя; 2б — сиг- . налы второго формирователя; 2в— сигнал управляемого генератора; 2г— сигнал одного триггера; 2д — сигнал другого триггера; 2е — сигналы на схеме И; 2ж — сигналы другой схемы И;

2з — сигналы со схемы равнозначности;

2и — сигналы на одновибраторе.

Устройство содержит датчик 1 исследуемого процесса (например, датчик перемещения иглы форсунки), связанный через первый формирователь 2 прямоугольных импульсов с единичным входом первого триггера 3, счетным входом второго триггера 4, шиной сброса в нулевое состояние первого регистра 5, шиной сброса в нулевое состояние. счетчика 6 и первым входом схемы ИЛИ 7. Датчик 8 ВМТ одного из цилиндров через второй формирователь 9 прямоугольных импульсов связан с нулевым входом первого триггера 3 и входом преобразователя 10 частота-напряжение. Выход последнего через управляемый генератор 11 прямоугольных импульсов связан с вторыми входами первой схемы И 12 и второй схемы И 13. Первые входы первой и второй схем И 12 и И 13 соединены с выходами первого и второго триггеров 3 и 4. Выход первой схемы И 12 подключен к входу первого регистра 5, а выход второй схемы И 13 подключен к входу второго регистра 14. Выходы первого 5 и второго 14 регистра соединены с входами схемы 15 равнозначности. Выход схемы 15 равнозначности подключен к входу счетчика 6 и через одновибратор 16 связан с вторым входом схемы ИЛИ 7, выход которой соединен

1101707 с шиной сброса в нулевое состояние

uTîðoãî регистра 14. Выход счетчика 6 подключен к блоку 17 индикации.

Устройство работает следующим образом. 5

В процессе работы дизеля поршень периодически заходит в верхнюю мертвую точку, благодаря чему датчик 8 вырабатывает импульс напряжения, а второй формирователь 9 импульсов — в каждом обороте вала единичный прямоугольный импульс. Частота следования этих импульсов прямо пропорциональная частоте вращения вала с помощью 15 преобразователя 10 преобразуется в постоянное (по знаку) напряжение.

Далее полученное напряжение с помощью управляемого генератора 11 преобразуется в высокую частоту, пропорциональную этому напряжению, благодаря чему в каждом обороте вала генерируется высокочастотная серия импульсов.

При подаче топлива в цилиндр дизеля на выходе датчика 1 перемещения иглы форсунки вырабатывается импульс напряжения, а на выходе первого формирователя 2 импульсов появляется единичный прямоугольный импульс, устанавливающий первый триггер 3 в единичное состояние, переводящий второй триггер 4 в другое состояние (например, единичное) и сбрасывающий первый регистр 5, вто35 рой регистр 14 и счетчик 6 в нулевое состояние. В результате этого первая схема И 12 и вторая схема И 13 открываются и в обоих регистрах происходит формирование кодов с помощью

40 выходных импульсов управляемого генератора t1, частота следования которых определяется выражением:

f 1 K11fВР (1) где f — частота вращения вала дизеля;

К вЂ” коэффициент передачи преоб1О разователя 10 частотанапряжение;

К вЂ” коэффициент передачи управ11

50 ляемого генератора 11..

При заходе поршня в ВМТ формирователь 9 вырабатывает прямоугольный импульс, сбрасывающий первый триггер 3 в нулевое состояние и запирающий первую схему И 12. В результате

55 этого формирование кода (И) в первом регистре 5 прекращается и он сохраняется до следующего цикла топливоподачи в последующем обороте вала.

В момент сброса первого и второго регистров 5 и 14, который произошел раньше (при впрыске топлива), на выходе схемы 15 равнозначности возникает единичный сигнал, опрокидывающий одновибратор 15. Однако запись "Единица" в счетчик 6 при этом не происходит, так как на шине сброса последнего также действует единичный сигнал, запрещающий запись.

Во время опрокидывания,одновибратора 15 на его выходе появляется единичный импульс, проходящей через схему ИЛИ 7 на шину сброса второго регистра 14, запрещая процесс формиро-вания кода в нем. Таким образом, формирование кода во втором регистре 14 начинается позже, чем в первом регистре 5, на величину длительности выходного импульса одновибратора 16 и" в момент запирания схем И 12 и И 13 коды в регистрах не совпадают.

При дальнейшем поступлении импульсов на вход второго регистра 14 (после захода поршня в верхнюю мертвую точку) код в нем изменяется и при совпадении его с кодом N в первом регистре 5 схема 15 равнозначности вырабатывает единичный импульс, записывающийся в счетчик 6 и опроки- дывающий одновибратор 16. Единичный выходной импульс одновибратора 16 через схему ИЛИ 7 сбрасывает второй регистр 14. Поскольку второй триггер 4 остается в прежнем, единичном. состоянии, вторая схема И 13 открыта и на вход второго регистра 14 продолЭ жают поступать импульсы высокой частоты и после окончания импульса .одновибратора 16 в регистре происходит второй цикл формирования кода. Как только этот код совпадет с кодом N хранящимся в первом регистре 5, на выходе схемы 15 появится единичный импульс U (фиг. 2), записывающийся в счетчик 6 и опрокидывающий одновибратор 16. В результате этого второй регистр "l4 сбрасывается в нулевое состояние и подготавливается к следующему циклу формирования кода. При окончании импульса одновибратора 16 в регистре 15 происходит третий цикл формирования кода, по окончании которого на выходе схемы 15 равнозначности возникает третий импульс, записывающийся в счетчик 6. При этом на блоке 17 индикации загорается циф1707

Это означает, что за один оборот вала дизеля формируется постоянное число импульсов высокой частоты и одному импульсу соответствует вполне определенный угол поворота вала независимо от режима работы агрегата.

Отсюда следует, что коду N соответствует определенный угол поворота вала, равный углу опережения впрыска

«К4о К л0

N (3)

360 ч

При этом показания и блока 17 индикации определяются формулой

15 и = Nо N или с. учетом (2) и (3) следующим образом:

П =360K(O К1 К 10 К11 @ =360

При повороте вала еще на один оборот после очередного цикла подачи топлива происходит формирование кодов в обоих регистрах и показаний блока 17 индикации.,При повороте вала ,еще на один оборот показания блока индикации сохраняются. Далее работа устройства повторяется согласно изложенному.

Количество импульсов, вырабатывае- З5 мых управляемым генератором 11 импульсов за один оборот вала с учетом формулы (1), можно представить выражением:

ТВр бр К о 11 К® К11 где Тц — период вращения. (2) 40

7 110 о ра 3. Далее работа устройства повторяется.

После поворота вала на один оборот во время следующего цикла впрыска топлива в цилиндр срабатывает дат. чик 1 перемещения иглы форсунки, на выходе первого формирователя 2 возникает единичный импульс, устанавливающий первый триггер .3 в единичное состояние и сбрасывающий второй триггер 4, регистры 5 и 14 и счетчик 6 — в нулевое состояние. Вследствие этого первая схема И 12 открывается, вторая схема И 13 закрывается, на вход первого регистра 5 импульсы поступают, а на вход второго регистра 14 не поступают. Поскольку

Ф коды в регистрах 5 и 14 в этом случае совпадать не могут, на выходе схемы 15 равнозначности импульс не появляется, состояние счетчика 6 не изменяется и показания блока 17 индикации сохраняются в течение следующего оборота вала.

Отсюда угол опережения впрыска равен (в градусах)

6 =360/и независимо. от угловой скорости вала.

Поскольку величина зависит только от истинного угла опережения впрыска, то показания блока индикации также зависят только от этого угла и не зависят от скорости режима (установившегося или переходного), при котором производятся измерения, т.е. в случае неравномерного вращения вала точность измерения остается высокой.

Таким образом, по сравнению с известными, предлагаемое устройство обеспечивает более высокую точность измерения угла опережения впрыска топлива дизеля в переходных скоростных режимах его работы, так как неравномерность вращения вала не влияет на показания блока индикации. о о

1101707

ВЯИИПИ Заказ 4755/27 Тиран 823 Подписное

ФВ

Филиап ППП "Патент", r.Óèrîðîä, ул.Проектная, 4