Устройство для измерения угла поворота коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение позволяет повысить точность измерения угла поворота. Устр-во содержит датчики 1,2,3 начала процесса, угловых меток и опорной точки, формирователи 4,5,6, триггеры 7,8,9, элементы И 10-13, элементы задержки 14,15, счетчики- 16,17,18, шинные формирователи 19, 20,21, генератор 22 импульсов, блок 23 вычисления, блок 24 индикации, канал 25 блока вычислений. При повороте вала на измеряемый угол в счетчике 16 сформируется операнд N-цифрЬ- вой эквивалент времени поворота вала на измеряемый угол, В счетчике 17 при этом формируется операнд Nj- цифровой эквивалент поворота вала на опорный угол, а в счетчике 18 - операнд N,-цифровой эквивалент времени поворота вала на опорный угол, В . блоке 23 вычисляется искомый угол Cf по формуле Cf N/N, N в где 9 - величина дискретного угла, через который следуют импульсы датчика угловых меток. Перед каждым циклом измерения-угла блок 23 корректирует частоту импульсов генератора 22 т,о,, что счетчики 16,18 заполняются полностью . 1 з.п. ф-лы, 2 ил. i СЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (S11 4 «i М 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3996769/25-06 (22) 27.12.85 (46) 30.08.87. Бюл. N - 32 (72) Н.В.Василенко (53) 621.43-15 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1015102, кл. F 02 И 65/00, 1983, Авторское свидетельство СССР

11» 1286925, кл, 5 01 М 15/00, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА

ПОВОРОТА КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА ДВИГАТЕЛЯ

ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение позволяет повысить точность измерения угла поворота.

Устр-во содержит датчики 1,2,3 начала процесса, угловых меток и опорной точки, формирователи 4,5,6, триггеры 7,8,9, элементы И 10-13, элементы задержки 14,15, счетчики.

16,17,18, шинные формирователи 19, „„Я0„„1334056 А 1

20, 21, генератор 22 импульсов, блок

23 вычисления, блок 24 индикации, канал 25 блока вычислений. При повороте вала на измеряемый угол в счетчике 16 сформируется операнд N-цифровой эквивалент времени поворота вала на измеряемый угол, В счетчике

17 при этом формируется операнд N2цифровой эквивалент поворота вала на опорный угол, а в счетчике 18 — операнд N»-öèôðoâîé эквивалент времени поворота вала на опорный угол, В блоке 23 вычисляется нскомай угол (p по формуле cp = NJN» N ° 9 » где 8 величина дискретного угла, через который следуют импульсы датчика угловых меток, Перед каждым циклом измерения угла блок 23 корректирует частоту импульсов генератора 22 т.о ., что счетчики 16,18 заполняются полностью. 1 з.п. ф-пы, 2 ил.

1334056

Изобретение относится к технике эксплуатации машин и может быть использовано при их диагностировании для измерения угла поворота .коленчато. r>

1о вала и скорости в этом интервале.

Цель изобретения — повышение точности измерения, На фиг.l приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 — функцио- lp нальная схема генератора импульсов.

Устройство содержит датчик 1 начала процесса, датчик 2 угловых меток, датчик 3 опорной точки, первый, второй и третий формирователи 4 — 6, . первый, второй и третий триггеры 7—

9, первый, второй, третий и четвертый элементы И 10 — 13, первый 14 и вто-,„ рой 15 элементы задержки, первый, вто» рой и третий счетчики 16 - 18, первый 20 второй и третий шинные формирователи

l.9 — 21, генератор 22 импульсов, блок

23 вычисления, блок 24 индикации и канал 25 блока вычисления. Генератор

22 импульсов образуют регистр 26, генератор 27 стабильной частоты, счетчик-делитель 28 и мультиплексор 29, Датчик 1 начала процесса через первый формирователь 4 подключен к - 30 единичному входу первого триггера 7, прямой выход которого подключен к информационному входу второго триггера 8 и к первому входу первого элемента И 10, а инверсный выход — к второму входу четвертого элемента

И 13. Датчик 2 угловых меток через второй формирователь 5 подкиючен к синхронизирующему входу третьего триггера 9 и к первым входам второго 4р

11 и третьего 13 элементов И, Датчик

3 опорной точки через третий формирователь 6 подключен к синхронизирующему входу второго триггера 8, прямой выход которого подключен к информа- 45 ционному входу третьего триггера 9, а инверсный выход — к третьему, входу первого элемента И 10. Выход генератора 22 импульсов подключен к вторым входам первого 10 и третьего 12 эле- 0 .ментов И, Прямой выход третьего триггера 9 подключен к каналу 25 блока

23 вычисления, а инверсный выход — к первому входу третьего элемента И 12 и через второй элемент 15 задержки к второму входу второго элемента И 11

Выходы первого 10, второго 11 и третьего 12 элементов И подключены к счетным входам первого.16, второго

17 и третьего 18 счетчиков, Информационные выходы этих счетчиков соответственно через шинные формирователи 19 — 21 подключены к каналу 25 блока 23 вычисления. Выход четвертоги элемента И 13 подключен к входу обнуления третьего счетчика 18 и через первый элемент 14 задержки к входу обнуления второго счетчика 17, Цепь

"Запрос" канала блока вычисления подключена к входам обнуления всех триггеров и первого счетчика 16. Цепи управления первым 19, вторым 20 и третьим 21 шинными формирователями соединены с соответствующими выходами канала блока вычисления. Вход блока

24 индикации подключен к каналу блока вычисления, Вход регистра 26 генератора импульсов подключен к адресному входу мультиплексора 29, выход которого служит выходом генератора импульсов, выход генератора 24 стабильной частоты подключен к счетному входу счетчика-делителя 28, выходы разрядов которого подключены к соответствующим информационным входам мультиплексора 29.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии устройство обнуляется по жесткой программе, когда блок 23 вычисления вырабатывает сигнал "Запрос". Все триггеры и первый счетчик 16 проходят в исходное нулевое состояние. При вращении вала двигателя датчик 1 начала процесса генерирует электрический сигнал в момент начала. измеряемого угла (например, в момент начала впрыска топлива). Датчик 2 угловых меток генерирует электрические импульсы через известный угол 8 поворота коленчатого вала. Датчик 3 опорной точки генерирует электрический сигнал в момент конца измеряемого угла (например, при заходе поршня в ВМТ). Поскольку в исходном состоянии первый триггер 7 обнулен, то сигнал нулевого уровня с его прямого выхода, поступающий на первый вход первого элемента И 10, блокирует, поступления импульсов генератора 22 на счетный вход первого счетчика 16, На инверсном выходе второго триггера 8 в исходном состоянии . — нулевой потенциал, поэтому импульсы генератора 22 через третий элемент И 12 поступают на счетный вход третьего счетчика 18, I

1334056

10 и и " ! где 8 — величина дискретного угла, через который следуют импульсы датчика угловых меток.

По окончании вычисления угла блок

23 вычисления выводит результат на блок 24 индикации через канал 25 блока 23 вычисления. Далее блок 23

Ф! вычисления вырабатывает сигнал Запрос", по которому элементы устройства приходят в исходное состояние, а само устройство готово к следурщему циклу измерений.

При вращении вала двигателя импульсы с датчика 2 угловых меток через второй формирователь 5 поступают через четвертый элемент И 13 (поскольку на инверсном выходе первого триггера единичный потенциал) на вход обнуления третьего счетчика 18 и через первый элемент . 14 задержки на вход обнуления второго счетчика

17, а также через второй элемент И

11 (поскольку на инверсном выходе третьего триггера 9 — единичный потенциал) на счетный вход второго счетчика 17. Таким образом, при приходе каждого импульса с датчика

2 угловых меток обнуляется третий счетчик 18, а также данный импульс поступает на счетный вход второго счетчика 17 и, задержанный на время установки кода в счетчике первым элементом 14 задержки, обнуляет второй счетчик 17.

При дальнейшем повороте вала срабатывает датчик 1 начала процесса и сигнал с его выхода поступает через первый формирователь 4 на единичный вход первого триггера 7. Первый триггер 7 устанавливается, и сигнал единичного уровня с его прямого выхода поступает на информационный вход второго триггера 8 и на первый вход первого элемента И 10, а сигнал нулевого уровня с его инверсного выхода поступает на второй вход четвертого элемента И 13. При этом первый элемент И 10 открывается и импульсы с выхода генератора 22 .начинают поступать на счетный вход пер-. вого счетчика 16, Поскольку первый триггер 7 установился в единичное состояние, то сигнал нулевого уровня с его инверсного выхода поступает на первый вход четвертого И 13 и блокирует дальнейшее поступление импульсов с датчика 2 угловых меток на входы обнуления второго 17 и третьего

18 счетчиков.

При дальнейшем повороте вала срабатывает датчик 3 опорной точки и сигнал с его выхода поступает через третий формирователь 6 на синхронизирующий вход второго триггера 8, который устанавливается в единичное состояние, и сигнал единичного уровня с его прямого выхода поступает на информационный вход третьего триггера 9, а сигнал нулевого уровня с его инверсного выхода проходит на

4с третий вход первого элемента И 10, запрещая дальнейшее поступление импульсов генератора 22 на счетный вход первого счетчика 16. Прн этом в первом счетчике 16 формируется операнд N - цифровой эквивалент времени поворота вала на измеряемый угол.

При дальнейшем повороте вала через второй формирователь 5 приходит импульс с датчика 2 угловых меток, который устанавливает третий триггер

9 в единичное состояние и поступает на счетный вход второго счетчика 17.

При этом сигнал нулевого уровня с инверсного выхода третьего триггера

9 поступает на первый вход третьего элемента И 12 и, задержанный на время установки кода в счетчике 17 вторым элементом 15 задержки, проходит на второй вход второго элемента И 11.

Второй 11 и третий .12 элементы И при этом закрываются, и импульсы на счетные входы счетчиков 17 и 18 перестают поступать. При этом во втором счетчике 17 формируется операнд N цифровой эквивалент поворота вала на опорный угол, а в третьем счетчике

18 — операнд К,- цифровой эквивалент времени поворота вала на опорный угол. Сигнал единичного уровня с прямого выхода третьего триггера 9 при этом поступает на канал 25 блока 23 вычисления, свидетельствуя об окончании формирования всех операндов, По данному сигналу блок 23 вычисления осуществляет последовательную выборку операндов Й,К,, N из счетчиков

16,IS и 17 соответственно через шинные формирователи 19,21 и 20 и канал

25 блока 23 вычисления. По окончании . выборки данных операндов во внутреннюю память, блок 23 вычисления приступает к вычислению искомого угла(р по формуле

1334056

20

30

40 полностью.

50

Генератор 22 импульсов работает следующим образом.

Перед началом измерения угла блок

23 вычислений посылает через регистр

26 на адресный вход мультиплексора

29 адрес, по которому подключается выход разряда счетчика-делителя 28, соответствующий минимальной частоте.

Далее блок 23 вычисления вырабатывает сигнал "Запрос" и производит измерение угла согласно описанному. Осуществив выборку операндов во внутреннюю память, блок 23 вычисления определяют, сколько двоичных разрядов третьего счетчика 18 имеют нулевые значения до первого разряда, имеЮщего единичное значение, причем подсчет ведется с самого старшего двоичной сетки счетчика 18, т.е. определяется, ".во сколько раз необходимо увеличить частоту заполнения счетчика 18, чтобы произошло его полное заполнение (без переполнения). Далее блок 23 вычисления увеличивает частоту импульсов заполнения в вычисленное число раз путем посылки через регистр. 26 на адресный вход мульти-. плексора 29 соответствующего адреса, по которому подключается тот выход разряда счетчика-делителя 18, с которого будет проходить оптимальное заполнение счетчиков 16 и 18 импульсами генератора 22, когда их,старшие разряды будут иметь единичное значение без наличия переполнения. Таким обра-. зом, перед каждым циклом измерения угла (перед выработкой блоком 23 вычисления сигнала "Запрос" ) блок 23 вычисления корректирует частоту следования импульсов генератора 22 так, что счетчики 16 и 18 заполняются

Формула изобретения

1. Устройство для измерения угла поворота коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания, содержащее датчик начала процесса, датчик угловых меток, датчик опорной точки, первый, второй и третий формирователи, первый, второй и тр е тий триггеры, первый, второй и третий элементы И, первый, второй и третий счетчики, первый, второй и третий шинные формирователи, генератор импульсов, блок вычисления и блок индикации, причем датчик начала процесса через первый формирователь подключен к единичному входу первого. триггера, прямой выход которого подключен к первому входу элемента И и к информационному входу второго триггера, датчик угловых меток через второй формирователь подключен к первому входу второго элемента

И и к синхронизирующему входу третьего триггера, датчик .опорной точки через третий формирователь подключен к синхронизирующему входу второго триггера, прямой выход которого подключен к информационному входу третьего триггера, а инверсный — к третьему входу первого элемента И, инверсный выход третьего триггера подключен к первому входу третьего элемента И, выход генератора импульсов подключен к вторым входам первого и третьего элементов И, выходы первого, второго и третьего элементов И подключены к счетным входам первого, второго и третьего счетчиков соответственно, информационные выходы первого, второго и третьего счетчиков через первый, второйи третий: шинные формирователи подключены к входам канала блока вычисления соответственно, канал блока вычисления подключен к входу блока индикации, цепь "Запрос" канала блока вычисления подключена к входам обнуления всех триггеров и первого счетчика, а цепи управления шинными формирователями соединены с соответствующими выходами канала блока вычисления, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно дополнительно содержит четвертый элемент И, первый и второй элементы задержки, причем выход второго формирователя подключен к первому входу четвертого элемента И, выход которого подключен к входу обнуления третьего счетчика и через первый элемент задержки к входу обнуления второго счетчика, инверсный выход первого триггера подключен к в второму входу четвертого элемента И, прямой выход третьего триггера подключен к каналу блока вычисления, инверсный выход через второй элемент задержки подключен к второму входу второго элемента И, а вход генератора импульсов соединен с каналом блока вычисления.

2, Устройство по п.1 о т л и ч аю щ е е с я тем, что генератор импульсов содержит регистр, генератор

1334056

Составитель А.Аристов

Техред M.Ходанич

Корректор А,Обручар

Редактор А,Огар

Заказ 3957/41

Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ) (-35, Раущская наб., д.4/5

11роизводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул .Проектная,4 стабильнЬй частоты, счетчик — делитель и мультиплексор, причем вход регистра служит входом генератора импульсов, выход регистра подключен к адресному входу мультиплексора, выход которого служит выходом генера1

8 тора импульсов, выход генератора стабильной частоты подключен к счетному входу счетчика-делителя, выходы разрядов которого подключены к соот5 . ветствующим информационным входам мультиплексора.