Измерительный преобразователь частоты вращения двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение может быть использовано в электронных регуляторах частоты вращения двигателей внутреннего сгорания. Устр.ойство содержит 1 датчик частоты вращения (1), 1 формирователь стабильных импульсов (2), 1 усредняющее звено (3), 1 узел выборки-хранения (4), 1 ключ (5), 1 перестраиваемый счетчик импульсов (6), 1 переключатель (7), 1 фильтр (8), 1 компаратор

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

s Н 03 К 9/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4882703/21 (22) 15.11,90 (46) 15.09,92. Бюл. Ф 34 (71) Центральный научно-исследовательский дизельный институт (72) Г,B,Måëüíèê и А.Н,Руденко (56) Зубков А.M. Преобразователь частоты в напряжение для измерения частоты вращения дизеля. Сборник двигателя внутреннего сгорания — НИИИНФОРМТЯЖ, 1978, й. 16 (вып. 4 — 78 — 16), „.,5U„„17624ОЗ А1 (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ

ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение может быть использовано в электронных регуляторах частоты вращения двигателей внутреннего сгорания. Устройство содержит 1 датчик частоты вращения (1), 1 формирователь стабильных импульсов (2), 1 усредняющее звено (3), 1 узел выборки-хранения (4), 1 ключ (5), 1 перестраиваемый счетчик импульсов (6), 1 переключатель (7), 1 фильтр (8), 1 компаратор (9). 1 ил.

1762403

10

Изобретение относится к электротехнике и автоматике, в частности, к измерительным преобразователям частоты, и может быть использовано, например, в электронных регуляторах частоты вращения двигателей внутреннего сгорания, Измерительные преобразователи частоты вращения ДВС известны, Известно, например, устройство на основе преобразователя частоты в напряжение. Указанный преобразователь состоит из входного формирователя, воспринимающего импульсы от датчика частоты вращения, и формирователя стабильных импульсов на основе многовибратора, вместе составляющих узел формирования стабильных импульсов, усредняюьцего звена (интегратора), а также узла выборки-хранения на основе ключевых схем и запоминающих устройств, причем управляющие входы ключевых схем связаны с выходом формирователя стабильных импульсов. Наличие узла выборки-хранения обеспечивает малые пульсации выходного сигнала устройства на частоте сигнала, принимаемого от датчика частоты.

Существенным недостатком такого устройства является то, что, при измерении частоты вращения дизеля, на его выходе присутствуют значительные по амплитуде пульсации сигнала на относительно низких частотах, соответствующих свойственной дизелям неравномерности нращения вала.

Другим недостатком является то, что при остановленном дизеле сигнал на выходе устройства может носить неопределенный характер из-за свойственного известным схемам выборки-хранения медленного дрейфа выходного сигнала при отсутствии синхронизирующих импульсов или достаточно большом периоде их следования— вследствие параэитных утечек ключевых элементов, запоминающих конденсаторов и т.п. Укаэанные недостатки сужают функциональные возможности использования данного устройства. затрудняя применение его н качестве измерителя частоты вращения s системах автоматизации двигателей внутреннего сгорания, B частности, B точных электронных регуляторах частоты вращения дизелей, Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее датчик частоты вращения, узел формирования стабильных импульсов, усредняющее звено, узел выборки-хранения с сигнальным и синхронизирующим входами, ключевую схему, причем выход датчика частоты вращения связан со входом узла формирования стабильных импульсов, выход которого подключен ко входу усредняющего звена, выход усредняющего звена связан с сигнальным входом узла выборки-хранения, дополнительно содержит перестраиваемый счетчик, переключатель, связанный со входом управления перестраиваемого счетчика, фильтр и компаратор, причем выход узла формирования стабильных импульсов связан со счетным входом перестраиваемого счетчика, выход которого подключен к синхронизирующему входу узла выборки-хранения, вход фильтра подключен к выходу усредняющего звена, а выход — ко входу компаратора, выход компаратора подключен к входу управления ключевой схемы, сигнальный вход которой связан с выходом узла выборки-хранения.

Структурная схема предлагаемого устройства показана на чертеже, Устройство включает в себя датчик частоты врагцения 1, узел формирования стабильных импульсов 2, усредняющее звено 3, узел выборки-хранения 4 с сигнальным и синхронизирующим входами, ключевую схему 5, перестраиваемый счетчик 6, переключатель 7, фильтр 8 и компаратор 9. Выход датчика частоты вращения 1 связан со входом узла формирования стабильных импульсов 2, выход последнего подключен ко входу усредняющего звена 3, выход усредняющего звена 3 связан с сигнальным входом узла нь.борки-хранения 4, Переключатель 7 связан со входом управления перестраиваемого счетчика 6. Выход узла формирования стабильных импульсов 2 связан со счетным входом перестраиваемого счетчика 6, выход перестраинаемого счетчика 6 подключен к синхрониэирующему входу узла выборки-хранения 4, вход фильтра 8 подключен к выходу усредняющего звена 3, а выход — к входу компаратора 9, выход компаратора 9 подключен к входу управления ключевой схемы 5. Сигнальный вход ключевой схемы 5 связан с выходом узла выбооки-хранения 4.

Устг:-.тно работает следующим образом.

Датчик частоты вращения 1 вырабатывает импульсы с частотой, пропорциональной частоте вращения коленчато о вала дизеля. (Для наиболее распространенного случая установки датчика напротив зубчатого венца маховика дизеля частота импульсов датчика обычно превышает частоту вращения вала примерно на дна порядка).

Узел формирования стабильных импульсов

2 вырабатывает по импульсу прямоугольной формы, строго фиксированной амплитуды и

1762403

10

55 длительности в ответ на каждый импульс от датчика частоты вращения 1, что может быть обеспечено применением известных схем, например, на основе последовательно включенных входного формирователя (порогового элемента) и стабильного моновибратора (например, с кварцевой стабилизацией). Сигнал с выхода формирователя стабильных импульсов 2 поступает на вход усредняющего звена 3, построенного, например, по типу апериодического звена первого порядка, Постоянная времени этого звена для получения достаточно высокого быстродействия измерения частоты вращения выбирается относительно небольшой. При этом сигнал на выходе усредняющего звена 3 имеет зйачительные по амплитуде пульсации, основные гармоники которых соответствуют частоте импульсов датчика частоты вращения 1, а также частоте колебаний скорости вращения вала дизеля, связанных с дискретным характером протекания рабочего процесса ДВС (обычно превалируют колебания с частотой вспышек в цилиндрах двигателя), Узел выборки-хранения 4 обеспечивает запоминание мгновенных значений указанного сигнала в моменты времени, определяемые приходом на синхронизирующий вход импульсов с выхода перестраиваемого счетчика 6, Коэффициент "k" деления счетчика 6 может перестраиваться при помощи переключателя 7. Величина коэффициента деления выбирается исходя из соотношения;

k = Zl /Z2, где Z1 — число импульсов датчика частоты вращения, приходящихся на один оборот коленчатого вала дизеля; (т.е. число зубьев венца маховика);

Z2 — число периодов основной гармоники неравномерности вращения вала дизеля в расчете на оборот коленчатого вала.

Вследствие кратности частоты выборки значений сигнала на выходе усредняющего звена частотам основных гармоник пульсаций, в предлагаемом устройстве происходит эффективное подавление наиболее существенных пульсаций выходного сигнала, при этом в целом сохраняется достаточно широкий частотный диапазон пропускаемого сигнала, что является необходимым для построения быстродействующих регуляторов скорости ДВС.

Фильтр 8 пропускает на вход компаргтора 9 низкочастотную составляющую выходного сигнала усредняющего звена 3.

Порог переключения компаратора 9 выбирается несколько большим нуля, но заведомо ниже границы диапазона частот импульСОв От датчика частоты вращения 1 при нормальной работе двигателя.

При этом, в случае, если частота сигнала датчика частоты 1 находится в рабочем диапазоне, на выходе компаратора 9 постоянно присутствует сигнал высокого уровня, который, поступая на вход управления ключевой схемы 5, приводит последнюю в открытое состояние, и сигнал с выхода узла выборкихранения проходит через нее на выход устройства без изменений. В случае, если частота сигнала датчика 1 ниже границы рабоче;-о диапазона, или сигнал отсутствует, что может иметь место, в частности, при остановленном дизеле или при неисправности датчика 1, компаратор 9 переключается в противоположное состояние (с низким уровнем на выходе), в результате чего ключевая схема 5 переходит в закрытое состояние, устанавливая на своем выходе нулевой потенциал независимо от величины сигнала на выходе узла выборки-хранения 4 (возможно также исполнение устройства, при котором ключевая схема в закрытом состоянии устанавливает на своем выходе фиксированный потенциал высокого уровня).

Сигнал с выхода компаратора 9 может быть использован T&K.êå I системе автоматизации более высокого уровня иерархии, а также для защиты двигателя (низкий уровень сигнала при работающем двигателе свидетельствует о возможной неисправности датчика).

Как следует из сказанного выше, предлагаемое устройство характеризуется повышенным качеством выходного сигнала, что позволяет использовать его в прецизионных регуляторах частоты вращения дизелей, исключает возможности выдачи неопределенных сигналов при остановленном двигателе, при малых частотах вращения и в случае неисправности датчика, а также обеспечивает выдачу дополнительного сигнала в систему автоматизации более высокого уровня иерархии для диагностики неисправного состояния датчика. что в целом дает расширение функциональных возможностей при его применении по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

Измерительный преобразователь частоты вращения двигателя внутреннего сгорания, содержащий датчик <астоты вращения, узел форл1ировэни 1 стабильных

ИМПУЛЬСОВ, УСРЕДНЯЮЩЕЕ ЭЕЕно. УЗЕЛ Bbl борки-хранения с сигнальнь1л1 11 синхронизирующим входами, клlo i oyto с. pë1ó, при этом Выход датчика час гот ь1 Вг1з111ения связан с входом узла форл1иров;н:Iя с1абилbНЬ1Х ИМПУЛЬСОВ, ВЫХОД КогЕРО1П II?ДКЛ1ОЧЕН

1762403

Составитель В.Мельник

Редактор Н.Руденко Техред М,Моргентал Корректор Л.ЛукачЗаказ 3265 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 к входу усредняющего звена. выход усредняющего звена связан с сигнальным входом узла выборки-хранения. отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности преобразования, в него введены перестраи- 5 ваемый счетчик, переключатель, связанный с входом управления перестраиваемого счетчика, фильтр и компа Ътор, при этом выход узла формирования стабильных импульсов связан со счетным входом перестраиваемого счетчика, выход которого подключен к синхронизирующему входу узла выборкихранения, вход фильтра подключен к выходу усредняющего звена, а выход — к входу компаратора. выход которого подключен к входу управления ключевой схемы, сигнальный вход которой связан с выходом узла выборки-хранения.