Устройство для измерения угла опережения подачи топлива в дизель

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРИТИЙ (21) 3838968/25-06 .(22) 09.01.85 (46) 23.06.86. Бюл. ¹- 23 (72) В.А.Константинов, А.H.Ìóðàøêî, Ф.Ф.Братский, Н.B.Василенко, Л.И.Билык и А.В.Рынкин (53) 621.436.038.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1015102, кл. F 02 М 65/00, 1983. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

УГЛА ОПЕРЕЖЕНИЯ ПОДАЧИ ТОПЛИВА В

ДИЗЕЛЬ, содержащее датчики фиксированной точки и исследуемого процесса, первый и второй формирователи импульсов, первый триггер, первьп, второй и третий .элементы И, блок вь|числения, индикатор, генератор импульсов и первый и второй счетчики, причем датчик фиксированной точки связан с входом первого формирователя импульсов, датчик исследуемого процесса — с входом второго формирователя импульсов, выход первого элемента И соединен со счетным входом первого счетчика, выход второго элемента И вЂ” со счетным входом второго счетчика, первый и второй входы индикатора соответственно соединены с шиной данных и шиной управления блока вычисления, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены второй и третий триггеры, тре тий и четвертый счетчики, -первый и второй мультиплексоры, веерный и второй регистры, первый и второй шинные формиронатели и триггер готовности, причем вьжод первого формирователя подключен к .второму входу третьего элемента И и к синхронизирующему входу второго триггера, „„SU „„1239391 ц11 4 F 02 М 65/00 С 01 М 15/00 прямой выход второго триггера подключен к первым входам первого и третьего элементов И и к информационному входу первого триггера, выход третьего элемента И подключен к счетному входу третьего счетчика, вход переполнения:которого подключен к единичному входу триггера готонности, прямой выход которого подключен к шине управления блока вычисления, а инверсный — к третьим входам первого, второго и третьего элементов И, выход второго формирователя подключен к единичному входу третьего и синхронизирующему входу первого триггеров, прямой ныход первого триггера — к первому входу второго элемента И, прямой вьжод третьего триггера — к информационному входу второго триггера, шина дан- ных блока вычисления — к первым входам первого и второго регистров, а шина управления блока вычисления к вторым входам первого и второго регистров, выход первого регистра подключен к адресному входу первого мультиплексора, выход которого подключен к второму входу первого элемента И, выход второго регистра— к адресному входу второго мультиплексора, выход которого подключен к второму входу второго элемента И, генератор импульсов подключен к счетному входу четвертого счетчика, выходы разрядов которого подключены к соответствующим информационным входам первого и второго мультиплексоров, выход первого счетчика соединен через первый шинный формирователь с шиной данных блока вычисления, выход второго счетчика через

1 второй шинный формирователь — с шиной данных блока вычисления, цепь Запрос" шины управления блока вычисления соецинена с входами обнуления первого, второго и третьего триг239391 геров,триггера готовности и первого, второго и третьего счетчиков,а цепи управления шинными формирователями соединены с соответствующими выходами шины управления блока вычисления.

Изобретение относится к средствам диагностики двигателей с вспрыском топлива, преимущественно дизелей.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 временная диаграмма синхронизации элементов устройства и процесса вычисления (a — сигналы на выходе первого формирователя; 3 — сигналы на выходе второго формирователя; 3 сигналы на входе первого счетчика; сигналы на входе второго счетчика; К вЂ” сигнал "Залрос", 0 — сигнал "Готовность"; е — сигналы на входе третьего счетчика.

Устройство содержит датчик il фиксированной точки {ВИТ), первый 2 и второй 3 формирователи импульсов, датчик 4 исследуемого процесса, первый 5 и второй 6 триггеры, первый 7, второй 8, третий 9 элементы И, первый )О и второй ll мультиплексоры, первый !2, второй 13, третий 14 и четвертый 15 счетчики, триггер 16 готовности, третий триггер 17, первый

18 H второй 19 регистры, индикатор 20, первый 21 и второй 22 шинные формиро ватели, генератор 23 импульсов, шину 24 данных, шину 25 управления, блок 26 вычисления.

Датчик 1 фиксированной точки (BNT) соединен через первый формирователь 2 с синхронизирующим входом второго триггера 6 и вторым входом третьего элемента И 9.

Датчик 4 исследуемого процесса соединен через второй формирователь

3 с единичным входом третьего 17 и синхронизирующим входом первого 5 триггеров. Прямой выход третьего триггера 17 соединен с информационным входом второго триггера 6, прямой выход которого подключен к первым входам третьего 9 и первого 7 элементов И и информационному входу триггера 5 ° Прямой выход первого триггера 5 подключен к первому входу второго элемента И 8. Выход треть его элемента И 9 подключен к счетному входу третьего счетчика 14, выход переполнения которого по,.:,кя:вчен к единичному входу триггера готовности. Инверсный выход тригге10 ра 16 готовности подключен к треть- им входам третьего 9, первого 7 и второго 8 элементов И, прямой — к шине 25 управления. Выход первого элемента И 7 подключен к счетному

15 входу первого счетчика 12, выход ко" торого связан через первый шинный формирователь 21 с шиной 24 данных.

Выход второго элемента И 8 подключен к счетному входу второго счет20 чика 13, выход которого связан через второй шинный формирователь 22 с шиной 24 данных.

Первый вход первого регистра 18 подключен к шине 24 данных, а вто2S рой — к шине 25 управления. Первый вход второго регистра 19 подключен к шине 24 данных, а второй — к шине

25 управления. Выход первого регистра 18 подключен к адресному входу

З0 первого мультиплексора 10, выход которого подключен к второму входу первого элемента И 7. Выход второго регистра 19 подключен к адресному входу второго мультиплексора 11, вы"

35 ход которого подключен к второму входу второго элемента И 8.

Генератор 23 импульсов подключен к счетному входу четвертого счетчика 15, выходы разрядов которого под40 ключены к соответствующим входам первого 10 и второго 11 мультиплексоров. Первый вход индикатора 20 подкпючен к шине 24 данных, а второй — к шине 25 управления. Цепь

"Запрос" шины 25 управления подклюg$ чена к входам обнуления первого5, 123939!

3 второго 6 и третьего 17 триггеров, триггера 16 готовности и первого 12, второго 13 и третьего 14 счетчиков.

Датчик 1 фиксированной точки генерирует электрический сигнал о нахождении поршня двигателя в известной точке (например, ВМТ). Датчик 4 исследуемого процесса генерирует электрический сигнал в момент начала протекания исследуемого процесса tî (например, в спрыска топлива) . рформирователи 2 и 3 нормируют сигналы от датчиков 1 и 4 по амплитуде и фронту соответственно. Триггеры 5, 6 и 17 служат для задания временных интервалов, заполняемых импульсами от генератора 23 через мультиплексоры 10 и 11. Первый элемент И 7 служит для формирования пачки N импульсов о цифрового эквивалента угла 720 а второй элемент И 8 служит для формирования пачки N импульсов— цифрового эквивалента определяемого угла. Счетчики 12 и 13 служат для формирования и буферизации операндов N и N< соответственно. Шинные формирователи 21 и 22 используются для ввода данных от внешних устройств (счетчиков) при работе на общую двунаправленную шину 24 данных. Шина

25 управления двунаправленная и служит для связи©сигналами управления блока 26 вычисления с внешними уст* ройствами. Индикатор 20 предназначен для вывода результата вычисления.

Третий элемент И 9, третий счетчик 14 З5 и триггер 16 готовности служат для формирования сигнала Готовность и блокировки счетчиков 12 и 13 после того, как сформируется цифровой эквивалент угла 720 и цифровой эквивао лент Nq искомого угла опережения подачи топлива .в двигатель внутреннего сгорания. Блок 26 вычисления осуществляет съем исходной информации с выходов счетчиков 12 и 13 и вы- числяет искомый параметр. Счетчик 14 выполнен так, что при поступлении на его счетный вход третьего импульса на его выходе переполнения появляется единичный сигнал. 50

Исполнение элементов может быть, например,- следующее. Цифровые элементы: триггеры,. счетчики, регистры, мультиплексоры, элементы И могут быть 5 выполнены на базе типовых цифровых интегральных схем серий 133, К 155

К 561 и т.д.

Генератор 23 импульсов может быть выполнен по типовой схеме на базе формирователя К 155 АГЗ, шинные формирователи 21 и 22 — на базе интегральных шинных формирователей типа

К 589ЛП16, К589АП26. Индикатор 20 представляет собой типовое устройство вывода, например, на базе устройства печати или светодиодной индикаторной панели со схемами управления.

Блок 26 вычисления выполнен, например, на базе либо микро-ЭВМ (типа "Электроника 60 М"}, либо на базе любой микропроцессорной системы обработки данных. Датчик 1 фиксированной точки может быть выполнен в виде СВЧ-отметчика, либо индуктивного типа. Датчик 4 исследуемого процесса (например, начала впрыска топлива} может быть выполнен, например, в виде отметчика о начале впрыска.

Формирователи 2 и 3 могут. быть выполнены, например, на базе операционных усилителей с соответствующей частотно-зависимой обратной связью, обеспечивающих устойчивое формирование сигнала о начале соответствующего процесса. устройство работает следующим

° образом.

В исходном состоянии масштабирующего цикла блок 26 вычисления посылает через регистры 18 и 19 на адресные входы мультиплексоров 1О и ll соответствующие -.адреса, по которым подключаются те выходы разрядов счетчика 15, с которых происходит поступление импульсов с генератора

23 импульсов на счетные входы счетчиков 12 и 13 соответственно. Эти выходы разрядов счетчика 15 определяются из расчета, например, полного заполнения, но без переполнения счетчиков 12 и 13 на максимально возможных реальных оборотах двигателя, которым соответствуют минимальные временные интервалы. Так для заполнения счетчика 12, где формируется операнд Мо, коэффициент

Kg деления частоты f генератора

„о 23 выбирается например, для двоичного счетчика 15 К = 2 ; где "о

m =- 1 2 3 ° ° a f разряд ность счетчика 15.

Для заполнения счетчика 13, где формируется операнд Ид, коэффициент

К „ деления частоты f„ генератора гр

1239391

",:>от<-я „и;lT",р11мер К„= 2

5<>

1,2,3...., 8. 1:>тсм блок 26 вычисления выраба>> ...> т си; ц:.51 3аТ;!>Ос, по которому

:. >><>1 с 5«>дц т обнуление устройства.

Тр<11 геры >,6 и 17, триггер 16 готовности и первый 12, второй 12 и третий 14 с 1е11ики приходят в нулевое состоя1111е. При вращении вала двигателя датчик 4 исследуемого процесса ге- 10 церцрует электрический импульс, соотI ol::> ail<>IfIèA началу исследуемого проц<>сc» вспрыска. Формирователь 3 нормl г>уст этот сигнал по амплитуде, фроii тy и длител1 ности. С выхода формирова,5 теля 3 сигнал поступает на единичный вход третьего триггера 17 и устанавливает его в единичное состояние, которое поступает на информационный вход второго триггера 6. При дальней- 20 шем вращении коленчатого вала и захо де.поршня в верхнюю мертвую точку (1>1"П. ) датчик 1 фиксированной точки вырабатывает электрический сигнал.

Формирователь 2 нормирует . этот 25 сигнал по амплитуде и длительности.

Сформированный сигнал поступает на синхронизирующий вход второго триггера 6. При этом на выходе появляется сигнал единичного уровня, кото- 1<> рый поступает на первые входы первого 7 и третьего 9 элементов И. После установки второго триггера 6 в единичное состояние этот же сигнал с выхода формирователя 2 поступает

35 через третий элемент И 9 на счетный вход счетчика 14. Поскольку в исходном состоянии триггер 16 готовности обнулен, на его инверсном выходе появляется единичный потенциал, поэтому импульсы с выхода генератора

23 через счетчик 15, с соответствующего выхода последнего через мультиплексор 10 и элемент И 7 поступают на счетный вход счетчика,12. При этом формируется в последнем операнд

N — цифровой эквивалент двух полных оборотов коленчатого вала двигателя.

При дальнейшем вращении вала двигателя при переходе через следующу1о точ50 ку ВМТ второй импульс с датчика 1 поступает через формирователь 2, элемент И 9 на счетный вход счетчика 14.

При дальнейшем повороте вала датчик 4 исспедуемого процесса выраба-55 тывает электрический импульс, который нормирустся по амплитуде, фронту и длительности. Данный импульс устанавливает первый триггер 5 в единичное состо5IEIi <с по < 1 0 си11хвов.,оду (EIB

>на<>рГ1;1>1 .. ниом входе единичный потенцii зл 1 при э тОГл и .- f:: 0 >р я1>ом oblxo д» T OE.DJITE ется едцни-:цый:1отенцчал, которыя 11<>сту11 Ic T >1а г;еввый вхоц эл,мент» И 8, Поскольку . исхо, цloм сo< тоянГги на инверсном 11::ходе Vila. гLва ! 6 го <овности един,чц, <й потенциал, импульсы с генератс ра 23 1>мпул=.сов через счетчик lэ мультиплексор 11

gJ1t 1лен 1 И 8 TIocTVIEBEÎò ца;че .ный а5;оП, счет lика 1 3 . .IlpII этом в пОслед нем формируется операнд 1>, - цифровой экгивалент угла опережения по" дачи топлива.

После того, как на счет11ь>й вход счетчика 14 поступит третий импульс с выхода датчика 1 через формирователь 2, элемент И 9, (т,е. вал

0 двигателя повернется на 720 ), на выходе переполнения счетчика 14 появляется единичный потенциал. который устанавливает триггер 16 готовности в единичное состояние. При этом на его инверсном выходе. появляется нулевой потенциал, который блокирует дальнейшее поступление импульсов на входы счетчиков 12

14. На прямом выходе тр IITepa 16 готовносT;i вырабатывается сигнал

Готовность, который посту-пает на шину 25 управления блока 26 вычисления, что с>зидетельствует об окончании формирования . операндов N„ и N, . По этому сигналу блок 26 вычисления осуществляет последовательную выборку операндов из счетчиков 12 и 13 через соответствующие шинные формирователи 21 и 22 на шину 24 данных по соответствующим сигналам управления„ поступающим с шины 25 управления от блока 26 вычисления. По окончании выборки опеРанп,oa Ко и Nx часто— ты заполнения импульсами генератора

23 счетчиков 12 и 13, Блок 26 вь:числения определяет отдельно для каждо12 и 13„ скопько двоичных разрядов имеют нулевые значения до первого разряда, имеюшего единичное значение, причем подсчет ведется с самого старшегo разряда. двоичнсй сетки счетчиков 12 и 13.

Иначе говоря, ойределяется, во сколько раз надо увеличить частоту заполнения импульсаГл11 генератора 23 счетчиков 12 и 13, чтобы было их

7 1239 полное заполнение (беэ переполнения)

Для того, чтобы старший разряд в счетчиках 12 и 13 имел единичное значение, необходимо увеличить час,тоту заполнения импульсами генера5 тора 23 для счетчика 12 К = 2 раз, а для счетчика 13 — увеличить частоту К4 = 2 раз, где m — колиЩ чество старших разрядов, имеющих нулевые значения, до первого из стар. ших, имеющих единичное значение в счетчике 12 для операнда No, ш количество старших разрядов, имеющих нулевые значения, до первого из старших, имеющих единичное значение в счетчике 13 для операнда N

Блок 26 вычисления увеличивает частоту импульсов заполнения счетчиков 12 и 13 в укаэанное число раэ путем посылки через регистры 18 и 19 2О на адресные входы мультиплексоров

10 и 11 соответствуюших адресов, по которым подключаются те выходы раз+ рядов счетчика 15, с которых происходит оптимальное заполнение счетчиков д5 импульсами генератора 23, когда старшие разряды их имеют единичное значение без наличия, переполнения.

Затем блок 26 вычисления определяет в конце предварительного цикла

30 масштабирования коэффициент К масштабирования

2 1- ь »1 +1

К = =2

21 + 3)

Затем блок 26 вычисления формирует сигнал "Запрос", по которому происходит обнуление всех счетчиков и триггеров устройства. Устройство готово к определению искомого угла опережения су„ с учетом коэффициента масштабирования Кл, согласно формуле

= К вЂ” — 720, 1хо л о (2) В следующем цикле работы устройст- во определяет окончательно операнды

N u Nz с учетом их равнозначной точности определения в счетчиках 12 и 13 соответственно. Работа элементов устройства при этом аналогична описанному ранее масштабирующему цик" лу с той лишь разницей, что заполнение импульсами от генератора 23 счетчиков 12 и 13 происходит измененной, точнее оптимальной с точки зрения их заполнения, частотой при данной частоте вращения вала двигателя.

391 Я

В конце рабочего цикла измерения на прямом выходе триггера 16 готовности вырабатывается. сигнал "Готов"л ность", который поступает на шину

25 управления блока 26 вычисления, свидетельствуя об окончании формирования операндов N u N

Далее блок 26 вычисления осуществ",. ляет последовательную выборку операндов N u N из счетчиков 12 и 13 через соответствующие шинные формирователи 21 и 22 на шину 24 данных по соответствующим сигналам управления, поступающим с шины 25 управления.

По окончании выборки операндов N и N во внутреннюю память блок 26 вычисления приступает к вычислению искомого угла „ опережения впрыска согласно выражению (2) и с учетом выражения (l). Результат вычисления искомого угла Рлпоступает на индикатор 20 с шины 24 по соответствующему сигналу с шины 25 управления. цикл определения угла опережения подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания заканчивается. Затем блок 26 вычисления приступает к выработке раэблокирующего сигнала "Запрос", приводящего элементы устройства в исходное состояние.

Эффективность предлагаемого устройства заключается в более точном и равнозначном определении угла опережения подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания.

Предлагаемое устройство позволяет с большей точностью определять угол опережения впрыска топлива, а также более эффективно испольэовать свои возможности. Это достигается за счет того, что в предлагаемом устройстве происходит адаптивное к величине скорости вращения управление частотой заполнения счетчиков со стороны, блока вычисления и поэтому счетчики заполняются так, что старший разряд имеет единичное значение, а результат вычисляется с равнодостоверной точностью независимо от скорости вращения вала. Кроме того эквива-. о

У лент угла 720 определяется более точно, поскольку он вычисляется на участке ВИТ и, который является величиной постоянной и равной 720 исключается влияние нестабильности угловой скорости вращения вала от цикла -к циклу, 1239391

Л

Miil 8I

) 1!

1! J

Составитель П. Патракальдев

Техред Н.Бонкаяо Корректор И.11уска

Рслак тор Л.111ишкина

Тираж 523 Подписное

ВНИИПИ Государственного ко,итета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )1(-35, 1- а>нская наб., д,4/5. Заказ 3374/ЗЗ

Производственно-полиграфинеское предприятие, г.Ужгород, ул. Проектная, 4