Устройство для измерения угла опережения подачи топлива в дизель

 

Изобретение позвсшяет повысить точность измерения и расширить функциональные возможности устр-ва. Устрво содержит датчик 1 фиксированной точки, формирователи 2,3,27, датчик 4 исследуемого процесса, триггеры 5,6, 17,28,29, элементы И 7, 8,9,32, мультиплексоры 10,11,31, счетчики 12,13, 14,15,33, триггер 16 готовности, регистры 18,19,30, индикатор 20, шинные формирователи 21,22,34, г-енератор 23 импульсов, шину 24 данных, шину 25 управления, блок 26 вычисления. Устройство имеет канал измерения времени поворота вала на угол продолжительности подачи. Измерение времени поворота вала синхронизировано с измерением времени поворота вала на угол опережения подачи. За счет этого измерение обоих параметров происходит в одного цикла, и поэтому ошибка, связанная с нестабильностью момента начала подачи и нестабильностью угловой скорости вращения от цикла к циклу, полностью исключается, Устр-во способно одновременна измерять угол опережения подачи топ.пива и угол продолжительности подачи топлива . 2 ил. 1C ел N) Фиг1

А2 (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4 И " ("; СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ К вЂ” ==, ".Ж» с-=..И РЕСПУБЛИК ,--+

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1239391 (21) 4001237/25-06 (22) 02.01.86 (46) 07.10.87. Бюл. ((37 (72) Л,F.. Сосонкин, В.A. Константинов, Ф.Ф. Братский, A Н. Мурашко, H.Â. Василенко, A.Â. Рывкин и М.А. Гуранчик (53) 621.43.001.5(088 8) (56) Авторское снидетельстно СССР

М 1239391, кл ° F 02 M 65/00, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА

ОПЕРЕЖЕНИЯ ПОДАЧИ ТОП.!ИВА В ДИЗЕЛЬ (57) Изобретение позволяет повысить точность измерения и расширить функциональные возможности устр-на. Устрво содержит датчик 1 фиксированной точки, формирователи .!,3,27, датчик 4 исследуемого процесса, триггеры 5,6, 17,28,29, элементы И 7, 8,9,32, муль(51) 4 (01 1 15/00 Р 02 l(65 00 типлекг.оры 10,11,31, счетчики 12,13, 14,15,33, триггер 16 готовности, ре— гистры 18,19,30, индикатор 20, шинные формирователи 21,22,34, генератор 23 импульсов, шину 24 данньгх, шину 25 управления, блок 26 вычисления. Уст— ройство имеет канал измерения времени поворота вала на угол продолжительности подачи. Измерение времени понорота нала синхронизировано с измерением времени поворота валя ня угол опережения подачи. Зя счет этого измерение обоих параметров происходит в течение одного цикла, и поэтому ошибка, связанная с. нестабильностью момента начала подачи и нестабильностью угловой скорости нращения от цикла к циклу, полностью исключается.

Устр-но способно одновременно измерять угол опережения подачи топлива и угол продолжительности подачи топлива. 2 ил.

134

Изобретение относится к средствам диагностики и контроля двигателей внутреннего сгорания и является чсовершенствованием устройства по авт. св. Р 1239391.

Цель изобретения — повьппение точности измерения и расширение функ-циональных возможностей устройства.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства, на фиг.2 — временная диаграмма работы устройства.

На диаграмме обозначены: а — сигналы на выходе первого формирователя, б — сигналы на выходе второго формирователя, в — сигналы на выходе тре— тьего формирователя, г — сигналы на входе первого счетчика, д — сигналы на входе второго счетчика, е — сигналы на входе пятого счетчика, ж — сигналы "Готовность, з — сигналы на входе третьего счетчика, и — сигнал

"Запрос".

Устройство содержит датчик 1 фиксированной точки, первый формирователь 2, второй формирователь 3, датчик 4 исследуемого процесса, первый триггер 5, второй триггер 6, первый элемент И 7, второй элемент И 8, третий элемент И 9, первый мультиплексор 1О, второй мультиплексор 11, первый 12, второй 13, третий 14, четвертый 15 счетчики, триггер 16 готовности, третий триггер 17, первый

18 и второй 19 регистры, индикатор

20, первый 21 и второй 22 шинные формирователи, генератор 23 импульсов, пни<у 24 данных, <пину 25 управления, блок 26 вычисления, третий формирователь 27, четвертый 28 и пят<пй 29 триггеры, третий регистр 30, третий мультиплексор 31, четвертый элемент И 32, пятый счетчик 33, третий шинный <пормирователь 34.

Датчик 1 фиксированной точки соединен через первьп< формирователь 2 импульсов е BTopb«I входом третьего элемента И 9 и синхронизирующим входом второго триггера 6. Прямой выход второго триггера подключен к первым входам первого и третьего элементов

И 7 и 9 соответственно и к информационному входу первого триггера 5.

Выход третьего элемента И 9 подключ<.н к счетному входу третьего счетчика 14, выход переполнения которого подключен к единичному входу тригге ра 16 готовности, прямой выход .которого подключен к шине 25 управления

3274 2 блока 26 вычисления, а инверсный к третьим входам первого, второго и третьего элементов И 7-9 соответственно. Датчик 4 исследуемого про,) цесса через второй формирователь 3 импульсов подключен к единичному входу третьего и синхронизирующему входу первого триггеров 17 и 5 соответственно. Прямой выход пеpBoI о триггера 5 подключен к первому входу второго элемента И 8. Прямой выход третьего триггера 17 подключен к информационному входу второго триггера

15 6. Выход первого элемента И 7 соединен со счетным входом первого счетчика 12. Яьгход второго элемента И 8 соединен со счетным входом второго счетчика 13. Первый вход индикатора

2п 20 соединен с шиной 24 данньгх блока

26 вычисления, а второй — с шиной 25 управления блока 26 вычисления. Шина

24 данных блока вычисления подключена к первым входам первого и второго ре25 гистров 18 и 19 соответственно, а ши на 25 управления блока 26 вычисления

55 подключена к вторым входам первого и второго регистров 18 и 19 соответственно. Вьгход первого регистра 18 подключен к адресному входу первого мультиплексора 10, выход которого подключен к второму входу первого элемента И 7. Выход второго регистра

19 подключен к адресному входу второго мультиплексора 11, выход которого подключен ко второму входу второго э <емента И 8. Генератор 23 импульсов подключен к счетному входу четвертого счетчика 15, выходы разрядов которого подключены к соответствующим информационным входам первого и второго мультиплексоров 10 и 11 соответствен«о. Выход первого счетчика 12 соединен через первый шинный формирователь

2 1 с шиной 24 данных блока 26 вычисления. Выход второго счетчика 13 соединен через второй шинный формирователь 22 с шиной 24 данных блока 26 вычисления. Цепь "Запрос" шины 25 управления блока 26 вычисления соединена с входами обнуления первого, второго и третьего триггеров 5 6,17 соответственно, триггера 16 готовности и первого, второго и третьего счетчиков 12,13,14 соответственно. Цепи управления первым и вторым шинными формирователями 21 и 22 соединены с соответствующими выходами <пины 25 управления блока 26 вычисления. Шина з 13432

24 данных блока 26 вычисления подключена к информационному входу третьего счетчика 14 и первому входу третьего регистра 30. Шина 25 управления блока

26 вычисления подключена к синхронизирующему входу третьего счетчика и второму входу третьего регистра 30.

Выход первого формирователя 2 импульсов подключен к входу обнуления первого триггера 5. Прямой выход второго триггера 6 подключен к информационному входу пятого триггера 29. Прямой выход триггера 16 готовности подключен к информационному входу четверто- 15 го триггера 28. Выход второго формирователя 3 импульсов подключен к синхрониэирующему входу пятого триггера

29. Выход датчика 4 исследуемого процесса через третий формирователь 20

27 импульсов подключен к синхронизирующему входу четвертого триггера 28 и входу обнуления пятого триггера

29. Прямой выход четвертого триггера

28 подключен к шине 25 управления 25 блока 26 вычисления, а инверсный к первому входу четвертого элемента

И 32. Прямой выход пятого триггера 29 подключен к второму входу четвертого элемента И 32. Выход третьего регист- Зд ра 30 подключен к адресному входу третьего мультиплексора 31, выход которого подключен к третьему входу четвертого элемента И 32, выход которого подключен к счетному входу пятого счетчика 33, информационный выход которого подключен через третий шинный формирователь 34 к шине 24 данных блока 26 вычисления. Цепь "Запрос" шины 25 управления блока 26 вычисле- 40 ния подключена к входам обнуления четвертого триггера 28 и пятого счетчика 33 °

Цепь управления третьим шинным формирователем 34 соединена с соот- 45 ветствующим выходом шины 25 управления блока 26 вычисления, а выходы разрядов четвертого счетчика 15 подключены к соответствующим информационным входам третьего мультиплексо- 5О ра 31.

При работе двигателя датчик 1 фиксированной точки генерирует электрический сигнал о нахождении поршня двигателя в верхней мертвой точке, а датчик 4 исследуемого процесса генерирует электрический сигнал, соответствующий началу впрыска топлива. В это время формирователи 2,3,27 норми74 руют сигналы от датчиков 1 и 4 по амплитуде и фронту.

Из полученного сигнала впрыска топлива формирователь 3 вьщеляет единичный импульс, соответствующий началу впрыска, а формирователь 27 концу впрыска. С выхода формирователя

3 сигнал поступа т на единичный вход третьего триггера 17 и на синхронизирующий вход первого триггера 5.

Поскольку на прямом выходе второго триггера 6 нулевой потенциал, то первый триггер 5 не устанавливается в единичное состояние. Третий триггер

17 устанавливается в единичное состояние и сигнал единичного уровня с его прямого выхода поступает на информационный вход второго триггера

6. В момент нахождения поршня в верхней мертвой точке (ВИТ) датчик 1 фиксированной точки вырабатывает электрический сигнал. Формирователь 2 формирует этот сигнал по амплитуде и длительности. Сформированный сигнал поступает на синхронизирующий вход второго триггера 6, который устанавливается в единичное состояние. Сигнал единичного уровня с его прямого выхода поступает на первые входы первого и третьего элементов И 7,9 и на информационные входы первого и пятого триггеров 5,29 соответственно.

Поскольку на инверсном выходе триггера 16 готовности единичный потенциал, то импульсы с генератора 23 через счетчик 15, мультиплексор 10 и элемент И 7 начинают поступать на счетный вход первого счетчика 12. При этом в счетчике 12 начинает формироваться операнд N-цифровой эквивалент известного опорного угла поворота вала двигателя (например, двух полных оборотов вала). После установки второго триггера 6 импульсом с формирователя 2 в единичное состояние, этот же импульс поступает через третий элемент И 9 на счетный вход счетчика

14. При дальнейшем повороте вала наступает конец впрыска топлива и формирователь 27 вырабатывает- единичньп импульс, который поступает на синхронизирующие входы четвертого и пятого триггеров 28 и 29 соответственно и подтверждает их нулевое состояние.

При дальнейшем повороте вала датчик 4 исследуемого процесса вырабатывает электрический сигнал. Второй формирователь 3 выделяет из данного

1343274 сигнала единичный импульс, соответствующий началу впрыска. Данный импульс устанавливает первый и пятый триггеры 5,29 в единичное состояние.

В результате сигнал единичного уровня с прямого выхода первого триггера 5 поступает на первый вход второго элемента И 8, Второй элемент И 8 открывается и импульсы с генератора 23 импульсов через счетчик 15, мультиплексор 11 и второй элемент И 8 начинают поступать на счетный вход второго счетчика 13. При этом в последнем начинает формироваться операнд N 15 цифровой эквивалент времени поворота нала на угол опережения подачи топлива. Четвертый элемент И 32 также открывается и импульсы с генератора

23 15, муль- 20 типлексор 31 и четвертый элемент И 32 начинают поступать на счетный вход пятого счетчика 33. При этом н последнем начинает формироваться операнд N»- цифровой эквивалент времени 25 понорота вала на угол продолжительности подачи топлива. При дальнейшем повороте нала срабатывает датчик 1 фиксированной точки.

Формирователь 2 формирует единич- 30 ный импульс, который поступает через третий элемент И 9 на счетный вход третьего счетчика 14 и обнуляет первый триггер 5. При этом второй элемент И 8 закрывается и импульсы с генератора 23 на счетный вход второго счетчика 13 не поступают. При дальнейшем повороте вала наступает конец подачи топлива. Формирователь 27 формирует единичный импульс, который 40 устанавливает пятый триггер 29 в нулевое состояние. В результате четвертый элемент И 32 закрывается и импуль. сы с генератора 23 на счетный вход

r пятого счетчика 33 не поступают. 45

При дальнейшем повороте вала работа устройстна повторяется до тех пор, пока на счетный вход третьего счетчика 14 не поступит импульс с первого формирователя 2, в результате которо- 50 го третий счетчик 14 переполнится.

При этом единичный импульс с выхода переполнения третьего счетчика 14 установит триггер 16 готовности в единичное состояние. При этом сигнал 55 нулевого уровня с его инверсного выхода блокирует дальнейшее поступление импульсон на счетные выходы первого, второго и третьего счетчикон 12-14.

Сигнал единичного уровня с прямого выхода триггера 16 готовности поступит на информационньй вход четвертого триггера 28. При дальнейшем повороте вала наступит конец нпрыска топлива и единичный импульс с выхода формирователя 27 установит четвертый триггер

28 в единичное состояние. При этом четвертый элемент И 32 заблокирует дальнейшее поступление импульсов на счетный вход пятого счетчика 33. Сигнал единичного уровня с прямого выхода четвертого триггера 28 поступит на шину 25 блока 26 вычисления, свидетельствуя об окончании формирования операндов N,, N,N,. В зависимости от кода М, записанного в начале измерения на информационный вход третьего счетчика 14, данные величины представляют собой либо единичные величины, либо величины, усредненные по нескольким циклам. Блок 26 вычисления осуществляет последовательную выборку операндов из счетчиков 12,13,33 через соответствующие шинные формирователи

21,22,34 на шину 24 данных по соот-е ветствующим сигналам управления, поступающим с шины 25 управления от блока 26 вычисления. По окончании выборки операндов И,, И„, Ny, во внутреннюю память блок 26 вычисления приступает к окончательному определению частоты заполнения импульсами генератора 23 счетчиков 12,13,33.

Блок 26 вычисления определяет отдельно для каждого из счетчиков 12, 13, 33 сколько двоичных разрядов имеют нулевые значения до первого разряда, имеющего единичное значение, причем подсчет ведется с самого старшего разряда двоичной сетки счетчиков 12, 13,33. Иначе говоря, определяется во сколько раз надо увеличить частоту заполнения импульсами генератора 23 счетчиков 12,13,33, чтобы было их полное заполнение (без переполнения).

Для того чтобы старший разряд в счетчиках 12,13,33 имел единичное значение, необходимо увеличить частоту заполнения импульсами генератора 23 т4 для счетчика 12 Кд= 2 раз, для счетчика 13 Кн = 2 раз, для счетчика

33 K» = 2" раз, где m — количество старших разрядов, имеющих нулевые значения, до первого из старших, имеющих единичное значение в счетчике

12 для операнда No mz — количество старших разрядов, имеющих нулевые

+ въ )

К

2 с IH< Р " +" ) 2 (1) и угла продолжительности подачи (= vs ) Ф ю )

К

2 с- т» е) зр (< 1 Ь)

2 (2).

Затем блок 26 вычисления формирует сигнал 13апрос, по которому про35 исходит обнуление устройства и записывает код M в третий счетчик 14.

Устройство готово к определению искомых углов опережения впрыска и продолжительности подачи V с учетом 40 коэффициентов масштабирования по формулам

13432 значения до первого из старших, имеющих единичное значение в счетчике

13 для операнда N, m — количество старших разрядов, имеющих нулевые значения до первого из старших, име5 ющих единичное значение в счетчике

33 для операнда N„, .

Блок 26 вычисления увеличивает частоту импульсов заполнения счетчи- 1ð ков 12, 13,33 в указанное число раз путем посылки через регистры 18,19, 30 на адресные входы мультиплексоров

10,11,31 соответствующих адресов, по которым подключаются те выходы разрядов счетчика 15, с которых происходит оптимальное заполнение счетчиков импульсами генератора 23, когда старшие разряды их имеют единичное значение без наличия переполнения.

Затем блок 26 вычисления определяет в конце предварительного цикла масштабирования коэффициенты масштабирования для угла опережения впрыска 25

74 ния вала двигателя. В конце рабочего цикла блок 26 вычисления осуществляет последовательную выборку операндов N, N„, М„ иэ счетчиков 12, 13,33 через соответствующие шинные формирователи 2 1,22,34 на шину 24 данных по соответствующим сигналам управле ния, поступающим с шины 25 управления. По окончании выборки операндов

N, N„, М„ во внутреннюю память блок

26 вычисления приступает к вычислению искомых углов 1„ и 1„ согласно формул (3), (4) с учетом (1), (2) . Результаты вычислений поступают на индикатор 20 с шины 24 по соответствующему сигналу с шины 25 управления.

Далее работа устройства повторяется.

В устройство дополнительно введен канал измерения времени поворота вала на угол продолжительности подачи.

Причем измерение времени поворота вала на угол продолжительности подачи синхронизировано с измерением времени поворота вала на угол, опережения подачи. За счет этого измерение обоих параметров (угла опережения подачи и продолжительности подачи) происходит в течение одного цикла. поэтому ошибка, связанная с нестабильностью момента начала подачи и нестабильностью угловой скорости вращения от цикла к циклу, полностью исключается.

Устройство обладает более широкими функциональными возможностями, поскольку способно одновременно измерять угол опережения подачи топлива и угол продолжительности подачи топлива.

Формула изобретения

Ч а

О

„= К -- — — — -- — — 720 (3)

N„

N, с

= К ---- ---- 720, V

N, (4) В следующем цикле работы устройство окончательно определяет операнды М, N„, N„ с учетом их равнозначной точности определения в счетчиках

12,13,33 соответственно. Работа элементов устройства при этом аналогична описанному масштабирующему циклу с той лишь разницей, что заполнение импульсами от генератора 23 счетчиков

12, 13,33 происходит измененным, точнее оптимальным с точки зрения их заполнения при данной частоте вращеУстройство для измерения угла опе45 режения подачи топлива в дизель по авт.св. Р 1239391, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей„ устройство дополнительно содержит третий формирователь импульсов, четвертый и пятый триггеры, третий регистр, третий мультиплексор, четвертый элемент И

7 пятый счетчик и третий шинный формирователь, причем шина данных блока вычисления подключена к информационному входу третьего счетчика и первому входу третьего регистра, шина управления блока вь;чиеления подключена

10 I 34 3? 74 а) б) 2) д) e) Ж) и) Сс>ставитель В. Горбунов

Техред Я.Дидык Корректор С. Черни

Редактор С. Патрун»ева

Заказ 4801/42 Тираж 776

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по дедам изобретений и открытий

113035, >1оскна, Ж-3 >, Раушская наб., д, 4/5

Подписное

Прои >н> дств. нн<>- о предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 к синхронизирующему входу третьего счетчика и второму входу третьего регистра, выход первого формирователя импульсов подключен к входу обнулеЬ ния первого триггера, прямой выход второго триггера подключен к информационному входу пятого триггера, прямой выход триггера готовности подключен к информационному входу 10 четвертого триггера, выход второго формирователя импульсов подключен к синхронизирующему входу пятого триггера, выход датчика исследуемого процесса через третий формирователь 15 импульсов подключен к синхронизирующему входу четвертого триггера и входу обнуления пятого триггера, прямой выход четвертого триггера подключен к шине управления блока вычис- 20 ления, а инверсный — к первому входу четвертого элемента И, прямой выход пято> .. три> гера подключен к второму входу четвертого элемента И, выход третьего регистра подключен к адресному входу третьего мультиплексора, выход которого подключен к третьему входу чет»ертого элемента И, выход которого подключен к счетному входу пятого счетчика, информационный выход которого подключен через третий шинный формирователь к шине данных блока вычисления, цепь Запрос" шины управления блока вычисления подключена к входам обнуления четвертого триггера и пятого счетчика, цепь управления третьим шинным формирователем соединена с соответствующим выходом шины управления блока вычисления, а выходы разрядов четвертого счетчика подключены к соответствующим информационным входам третьего мультиплексора.