Устройство для испытания муфты опережения впрыскивания

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к испытаниям топливной аппаратуры двигателей внутреннего сгорания, в частности муфт опережения впрыскивания топливных насосов дизелей. Изобретение позволяет уменьшить погрешность измерения угла разворота полумуфт. Устройство для испытания муфты опережения впрыскивания содержит датчик угловой метки и снабжено сопряженными с полумуфтами мерным кольцом и шторкой, образующими три паза, одноименные кромки двух из которых разнесены на эталонный угол. В схему устройства введены датчик синхронизации, делитель на три, триггер включения, триггер управления, микроконтроллер и блок индикации. Входы делителя на три подключены к датчику угловой метки и датчику синхронизации, связанным также с триггером управления, подключенным в свою очередь к триггеру включения. Выходы делителя на три и триггера управления соединены с портами связанного с блоком индикации микроконтроллера, реализующим вычислительные функции, представленные в формуле изобретения. 3 ил.

 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к испытаниям топливной аппаратуры двигателей внутреннего сгорания, а именно муфт опережения впрыскивания топливных насосов дизелей. Известен стенд для испытания муфты опережения впрыскивания топлива, содержащий угловые метки, связанные с ведущим и ведомым элементами муфты, и два датчика углового положения ведомого и ведущего элементов муфты, установленные с возможностью взаимодействия с метками. Датчики подключены к электронной схеме, реагирующей на рассогласование ведущего и ведомого элементов муфты (см. авторское свидетельство СССР №158896, опубл. 30.08.1990 г.).

К недостатку устройства относится необходимость ручной регулировки взаимного расположения датчиков на частоте вращения, принятой за начало характеристики муфты. Ввиду разнесенности датчиков по оси схемы измерения в результате присутствует погрешность от эксцентриситета (Введение в метрологию Тюрин Н.И., Москва, Издательство стандартов, 1973, стр.94). Этому устройству присуща также дополнительная погрешность, вызываемая неидеальной идентичностью характеристик датчиков: с изменением частоты вращения изменение фронта сигнала одного датчика несколько отличается от изменения фронта второго. В другом устройстве для автоматического управления стендом испытания муфты изменения угла опережения впрыскивания топлива два датчика угловых положений через усилители-формирователи связаны с триггером, подключенным к преобразователю разности угловых сигналов в постоянное напряжение, соединенным с индикатором угла опережения впрыскивания (см. авторское свидетельство СССР №1599572, опубл. 15.10.1990).

В этом устройстве в результате измерения также присутствуют составляющие погрешности от эксцентриситета и неиндентичности характеристик датчиков.

Известно устройство для испытания муфты опережения начала подачи топлива, содержащее также два датчика, подключенные к преобразователю, преобразующему рассогласование сигналов датчиков в электрический параметр, пропорциональный значению разворота полумуфт (см. авторское свидетельство СССР №1320490, опубл. 30.06.1987). В результате измерения этого устройства отсутствует составляющая погрешности от эксцентриситета, так как датчики расположены в одной плоскости, перпендикулярной оси вращения, но присутствует составляющая от неиндентичности характеристик датчиков. Задачей изобретения является уменьшение погрешности измерения угла разворота полумуфт муфты опережения впрыскивания.

Указанная задача достигается тем, что устройство для испытания муфты опережения впрыскивания, содержащее датчик угловой метки, снабжено сопряженными с полумуфтами мерным кольцом и шторкой, образующими три паза, одноименные кромки двух из которых разнесены на эталонный угол, а в схему устройства введены датчик синхронизации, делитель на три, триггер включения, триггер управления, микроконтроллер и блок индикации, причем входы делителя на три подключены к датчику угловой метки и датчику синхронизации, связанным также с триггером управления, подключенным в свою очередь к триггеру включения, при этом выходы делителя на три и триггера управления соединены с портами связанного с блоком индикации микроконтроллера, реализующим вычислительные функции

ϕ_ЭТ - значение эталонного угла;

ϕ₀ - значение начального угла;

ϕ_Х - значение угла разворота полумуфт муфты опережения впрыскивания;

Т₀ - длительность импульса, соответствующего углу ϕ₀;

Т_ЭТ - длительность импульса, соответствующего углу ϕ_ЭТ;

Т_Х - время, соответствующее углу ϕ_Х.

Измерение угла разворота полумуфт муфты опережения впрыскивания производится с помощью одного датчика по переднему фронту его сигнала, благодаря чему возможное изменение его характеристик не сказывается на результате измерения. Устройство снабжено сопряженными с полумуфтами мерным кольцом и шторкой, вращающимися в процессе измерения в прорези датчика, например оптронного с высокой крутизной фронтов выходного сигнала. Мерное кольцо и шторка расположены в одной плоскости и образуют три паза, при прохождении которых через прорезь датчика формируются три импульса, поступающие затем на делитель на три. На двух выходах делителя формируются два импульса: на одном выходе формируется импульс, длительность которого пропорциональна сумме начального угла и угла разворота полумуфт, на втором выходе формируется импульс, длительность которого пропорциональна эталонному углу. С изменением частоты вращения длительность импульсов изменяется, но при неизменном угле их отношение остается постоянным, не зависящим от частоты вращения. Эти импульсы поступают на микроконтроллер, который измеряет их длительности и по отношению длительностей импульсов воспроизводит информацию об угле разворота полумуфт, передаваемую затем на блок индикации.

На фиг.1 показано сопряжение мерного кольца и шторки с муфтой опережения впрыскивания, на фиг.2 показана схема перемещения шторки и временные диаграммы входных и выходных импульсов делителя на три, на фиг.3 показана структурная схема устройства.

В конструкцию муфты опережения впрыскивания входят (фиг.1) ведущая полумуфта 1 и ведомая полумуфта 2. Ведомая полумуфта 2 конструктивно представляет одно целое с корпусом 3 муфты опережения впрыскивания. Ведомая полумуфта 2 сидит на кулачковом валу 4 технологического топливного насоса 5, установленном на испытательном стенде (на чертеже не показан).

Устройство состоит из (фиг.1 и 2) мерного кольца 6, шторки 7, датчика 8 угловой метки, датчика 9 синхронизации, делителя 10 на три, триггера 11 включения с кнопками 12 ВКЛЮЧЕНИЕ и 13 СБРОС, триггера 14 управления, микроконтроллера 15 и блока индикации 16. Перед проведением измерения угла разворота полумуфт (фиг.1) на ведомой полумуфте - корпусе 3 тремя прижимами 17 закрепляют мерное кольцо 6, а на ведущей полумуфте 1, на выступах 18 осью 19 закрепляют шторку 7. Ось 19 вворачивается в резьбовую втулку ведомой полумуфты 2. Исходное положение шторки 7 и мерного кольца 6 определяется штифтом 20 на мерном кольце.

Мерное кольцо 6 и шторка 7 входят в пазы датчика 8 угловой метки и датчика 9 синхронизации. Датчик 8 угловой метки подключен (фиг.2) к счетному входу делителя 10 на три, датчик 9 синхронизации подключен к входу установки нуля делителя 10 на три и к счетному входу триггера 14 управления. Триггер 11 включения подключен к входу сброса триггера 14 управления. Два выхода делителя 10 на три и триггер 14 управления подключены к портам микроконтроллера 15, соединенного с блоком 16 индикации.

С началом измерения угла разворота полумуфт (фиг.1, 2) топливный насос 5 приводится во вращение. Три паза мерного кольца 6 и шторки 7 с каждым оборотом муфты опережения впрыскивания проходят через паз датчика 9 синхронизации и затем через паз датчика 8 угловой метки. Импульсы датчика 9 синхронизации сбрасывают делитель 10 на три в нуль, если при включении напряжения триггеры делителя 10 на три не оказались в нуле, в дальнейшем на процесс измерения датчик 9 синхронизации влияния не оказывает. Три импульса (фиг.3, а, b) датчика 8 угловой метки поступают на вход делителя 10 на три, на выходах (фиг.3 c, d) делителя формируется по одному импульсу, на первом выходе формируется импульс, по длительности эквивалентный эталонному углу ϕ_ЭТ, на втором - эквивалентный сдвигу шторки ϕ₀+ϕ_Х. При нулевом угле разворота полумуфт сдвиг шторки - начальный (фиг.3, d), угол и длительность импульса обозначены соответственно ϕ₀ и Т₀. В начале измерения устанавливают частоту вращения муфты опережения впрыскивания, принятую за начало характеристики, нажимают кнопку 12 ВКЛЮЧЕНИЕ, триггер 11 включения срабатывает и снимает запрет с входа триггера 14 управления. По фронту импульса синхронизации перед прохождением импульсов делителя 10 на три триггер 14 управления включается и подает разрешающий потенциал на вход микроконтроллера 15, по этой команде микроконтроллер 15 запоминает длительность импульсов с выхода делителя 10 на три - Т_ЭТ и Т₀. Далее микроконтроллер 15 определяет угол начального разворота шторки ϕ₀

где

ϕ_ЭТ - величина эталонного угла, записанная на этапе программирования в память микроконтроллера 15.

С увеличением частоты вращения угол разворота полумуфт 1, 2 увеличивается. Через выбранное время цифрового интегрирования микроконтроллер 15 производит последующие вычисления:

ϕ_Х - значение угла разворота полумуфт муфты опережения впрыскивания,

Т_Х - время, соответствующее углу ϕ_Х.

Таким образом, изменяя частоту вращения, измеряют угол разворота полумуфт во всем диапазоне частоты вращения муфты опережения впрыскивания.

Использование одного датчика угловой метки и вычисление угла разворота полумуфт муфты опережения впрыскивания через отношение измеряемого угла и эталонного позволяет значительно повысить точность измерения. При подаче моделирующих импульсов в процессе аттестации погрешность устройства не превышает 0,01°, при аттестации с помощью механических приспособлений погрешность определяется погрешностью изготовления и может быть не ниже 0,02°.

Устройство для испытания муфты опережения впрыскивания, содержащее датчик угловой метки, отличающееся тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения угла разворота полумуфт муфты опережения впрыскивания, устройство снабжено сопряженными с полумуфтами мерным кольцом и шторкой, образующими три паза, одноименные кромки двух из которых разнесены на эталонный угол, а в схему устройства введены датчик синхронизации, делитель на три, триггер включения, триггер управления, микроконтроллер и блок индикации, причем входы делителя на три подключены к датчику угловой метки и датчику синхронизации, связанным также с триггером управления, подключенным, в свою очередь, к триггеру включения, при этом выходы делителя на три и триггера управления соединены с портами связанного с блоком индикации микроконтроллера, реализующим вычислительные функции:

где ϕ_ЭТ - значение эталонного угла;

ϕ₀ - значение начального угла;

ϕ_Х - значение угла разворота полумуфт муфты опережения впрыскивания;

Т₀ - длительность импульса, соответствующего углу ϕ₀;

Т_ЭТ - длительность импульса, соответствующего углу ϕ_ЭТ;

Т_Х - время, соответствующее углу ϕ_Х.