Способ и измерительное устройство для контроля угла опережения подачи топлива в цилиндры двигателя внутреннего сгорания
Владельцы патента RU 2320887:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный университет путей сообщения" (RU)
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к измерительным устройствам, используемым для диагностирования топливной аппаратуры, а именно для контроля угла опережения подачи топлива в цилиндры дизельного двигателя. Способ и измерительное устройство позволяют с более высокой точностью определять, при любых частотах вращения вала, угол опережения подачи топлива, независимо от количества контролируемых цилиндров и тактности дизеля. Эффективность способа и измерительного устройства также достигается за счет универсальности, заключающейся в возможности использования не только для дизельных, но и для карбюраторных двигателей при контроле угла опережения зажигания. Способ для контроля угла опережения подачи топлива в цилиндры двигателя внутреннего сгорания заключается в подсчете количества импульсных сигналов постоянной частоты между сигналами от датчика начала подачи топлива и датчика В.М.Т. хода поршня. Наряду с указанным подсчетом производится подсчет импульсных сигналов между сигналами В.М.Т., через каждые 360° поворота коленчатого вала и окончательно в зависимости от тактности дизеля и количества цилиндров определяют усредненный угол подачи топлива ср.у.п.т., по выражению, раскрытому в формуле изобретения. Измерительное устройство содержит датчики моментов начала подачи топлива и В.М.Т. хода поршня, блоки усиления и формирования сигналов от датчиков, электронный ключ, счетчик подсчета импульсных сигналов, постоянной частоты между сигналами подачи топлива и В.М.Т., блок памяти импульсных сигналов, генератор импульсных сигналов, подключенный на вход электронного ключа и индикатор визуального контроля угла подачи топлива. Дополнительно в цепи датчика В.М.Т. подключен электронный ключ Кл2 и счетчик подсчета импульсных сигналов Сч2, между смежными B.M.T., через каждые 360° поворота коленчатого вала, который связан с дополнительным блоком памяти БП2 и выходы блоков памяти БП1 и БП2 связаны со счетно-вычислительным блоком СВБ, соединенного через дешифратор ДТП с индикатором визуального контроля ИД, а также дополнительно входы блоков памяти соединены с программным блоком количества измерений ПБКИ. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к измерительным устройствам, используемым для диагностирования топливной аппаратуры, а именно для контроля угла опережения подачи топлива в цилиндры дизельного двигателя.
В известных измерительных устройствах для контроля подачи топлива используют способ, основанный на подсчете количества импульсных сигналов постоянной частоты между сигналами от датчиков начала подачи топлива и верхней мертвой точки хода поршня. При этом для получения достоверных результатов, измерение угла опережения подачи топлива предусматривается только при некоторой постоянной частоте вращения коленчатого вала дизеля [1, 2]. Поэтому такие измерительные устройства обладают значительной погрешностью даже при небольших колебаниях частоты вращения вала относительно некоторого среднего уровня. Такой недостаток частично устранен путем корректировки частоты импульсных сигналов, подаваемых в промежутках между началом подачи топлива и базовым сигналом - В.М.Т. Для этого в измерительном устройстве [3] предусмотрен контроль частоты вращения вала и, в зависимости от фактических оборотов, производится в автоматическом режиме корректировка частоты импульсных сигналов. Такое функционирование измерительной системы достигнуто с применением системы контроля частоты вращения вала, управляемого частотного генератора и корректора частоты.
Целью настоящего изобретения является повышение точности контроля угла опережения подачи топлива при любых изменениях частоты вращения коленчатого вала.
Поставленная цель достигается путем подсчета импульсных сигналов. например с частотой 3,6 МГц, между началом подачи топлива и В.М.Т. соответствующего цилиндра и подсчетом импульсных сигналов такой же частоты между смежными В.М.Т., то есть через каждые 360° поворота коленчатого вала двигателя. По таким данным, независимо от частоты вращения вала, угол подачи топлива ϕу.п.т. будет равен:
где 
- количество импульсных сигналов между началом подачи топлива и В.М.Т. базового, например 1-го цилиндра;
- количество импульсных сигналов между смежными В.М.Т. через 360° поворота коленчатого вала.
В выражении (1) 
есть угловой показатель поворота коленчатого вала между импульсными сигналами в течение одного оборота. Этим и обеспечивается независимость результатов контроля угла опережения подачи топлива от возможного изменения частоты вращения вала.
Таким образом, в зависимости от тактности двигателя и количества цилиндров, усредненный угол опережения подачи топлива αср.у.п.т. в соответствующий цилиндр будет равен:
где n - количество замеров углов опережения подачи топлива для одного цилиндра (не менее трех);
Т - тактность двигателя;
Z - количество цилиндров;
Ni - порядковый номер i-го цилиндра.
Известные двухканальные измерительные устройства для контроля угла опережения подачи топлива обладают существенными недостатками, которые вызываются тем, что они не являются универсальными и не имеют возможности производить в автоматическом режиме усреднение значений углов опережения подачи топлива.
Структурная схема измерительного устройства для контроля усредненных углов опережения подачи топлива применительно к любым типам дизельных двигателей приведена на чертеже.
Устройство содержит: комплект датчиков подачи топлива 1, датчик В.М.Т. 2, переключатель контролируемых цилиндров (ПРКЦ) 3, усилители сигналов 4, 5, формирователи импульсов (ФИ) 6, 7, управляющий блок базовых сигналов (УББС) 8, электронные ключи (Кл1, 2) 9, 10, счетчики импульсных сигналов (Сч1, 2) 11, 12, блоки памяти (БП1, 2) 13, 14, счетно-вычислительный блок (СВБ) 15, программный блок количества измерений (ПБКИ) 16, переключатель типа дизеля (ПРТД) 17, дешифратор (ДШ) 18 и цифровой индикатор (ИД) 19, предназначенный для визуального контроля подачи топлива. В качестве источника импульсных сигналов, например с частотой 3,6 МГц, предусматривается частотный генератор, который в структурной схеме измерительного устройства не показан.
Измерительное устройство функционирует следующим образом. Перед процессом измерения на каждую форсуночную трубку высокого давления устанавливают датчики начала подачи топлива и напротив маховика коленчатого вала устанавливают датчик В.М.Т. Далее запускают дизель, устанавливают соответствующий режим его нагрузки, например номинальный, и посредством переключателя ПРКЦ устанавливают, начиная с 1-го, номера контролируемых цилиндров, которые должны соответствовать порядку работы цилиндров дизеля. С момента установления номера контролируемого цилиндра счетчик Сч1 будет фиксировать количество импульсных сигналов между началом подачи топлива и В.М.Т., например 1-го цилиндра, а счетчик Сч2 - количество импульсных сигналов между В.М.Т. за один оборот коленчатого вала.
После Сч1 и Сч2 сумма импульсных сигналов фиксируется в блоках памяти БП1 и БП2 и далее, в зависимости от заданной программы измерений (не менее трех измерений), накопленные суммы импульсных сигналов сбрасываются в счетно-вычислительный блок СВБ, который по выражению (2) вычисляет усредненный угол опережения подачи топлива в контролируемом цилиндре, и окончательно он высвечивается на табло цифрового индикатора ИД. Расчет угла по выражению (2) будет зависеть от количества контролируемых цилиндров и тактности дизеля. Для этого в измерительном устройстве предусматривается связь счетно-вычислительного блока СВБ с переключателем контролируемых цилиндров ПРКЦ и с переключателем тактности дизеля ПРТД. При этом следует отметить, что посредством управляющего блока базовых сигналов УББС (подключаемого к ПРКЦ после 1-го оборота вала) обеспечивается пропуск сигналов В.М.Т. к электронному ключу Кл1 вначале через каждые 360°, а затем - после полного оборота, то есть через каждые 720°. Такое условие функционирования измерительного устройства предусматривается только для 4-х тактных дизелей.
Таким образом, измерительное устройство позволяет контролировать угол опережения подачи топлива независимо от количества цилиндров, тактности дизеля и частоты вращения вала. При этом высокая точность достигается за счет усреднения результатов измерений для каждого контролируемого цилиндра.
Эффективность способа и измерительного устройства также достигается за счет его универсальности, то есть за счет возможности применения способа как для дизельных, так и для карбюраторных двигателей. В отличие от дизельных, в карбюраторных двигателях контролируют угол опережения зажигания. Для этого, вместо датчика угла подачи топлива, достаточно использовать так называемый датчик зажигания.
Источники информации
1. Патент РФ №2241138, МПК F02M 65/00, 2004.
2. A.C. CCCP №1355748, МПК F02M 65/00, 1990.
3. A.C. CCCP №1574892, МПК F02M 65/00, 1990.
1. Способ для контроля угла опережения подачи топлива в цилиндры двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в подсчете количества импульсных сигналов постоянной частоты между сигналами от датчика начала подачи топлива и датчика В.М.Т. хода поршня, отличающийся тем, что наряду с указанным подсчетом производится подсчет импульсных сигналов между сигналами В.М.Т. через каждые 360° поворота коленчатого вала и окончательно в зависимости от тактности дизеля и количества цилиндров определяют усредненный угол подачи топлива ϕср.у.п.т. по выражению
где n - количество замеров углов подачи топлива для одного цилиндра;
- количество импульсных сигналов между началом подачи топлива и В.М.Т. базового цилиндра;
- количество импульсных сигналов между смежными В.М.Т. через 360° поворота коленчатого вала;
Т - тактность двигателя;
Z - количество цилиндров;
Ni - порядковый номер i-го цилиндра.
2. Измерительное устройство для контроля угла опережения подачи топлива в цилиндры двигателя внутреннего сгорания, содержащее датчики моментов начала подачи топлива и В.М.Т. хода поршня, блоки усиления и формирования сигналов от датчиков, электронный ключ, счетчик подсчета импульсных сигналов постоянной частоты между сигналами подачи топлива и В.М.Т., блок памяти импульсных сигналов, генератор импульсных сигналов, подключенный на вход электронного ключа и индикатор визуального контроля угла подачи топлива, отличающееся тем, что дополнительно в цепи датчика В.М.Т. подключен электронный ключ Кл2 и счетчик подсчета импульсных сигналов Сч2 между смежными В.М.Т., через каждые 360° поворота коленчатого вала, который связан с дополнительным блоком памяти БП2 и выходы блоков памяти БП1 и БП2 связаны со счетно-вычислительным блоком СВБ, соединенного через дешифратор ДТП с индикатором визуального контроля ИД, а также дополнительно входы блоков памяти соединены с программным блоком количества измерений ПБКИ.
3. Измерительное устройство для контроля угла опережения подачи топлива в цилиндры двигателя внутреннего сгорания по п.2, отличающееся тем, что электронный ключ Кл1 дополнительно связан с управляющим блоком базовых сигналов УББС и счетно-вычислительный блок СВБ также дополнительно связан с переключателем контролируемых цилиндров ПРКЦ и переключателем тактности дизеля ПРТД.
