Устройство для определения верхней мертвой точки двигателя внутреннего сгорания

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических республик

<о862028 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22}Заявлено 17 ° 12 ° 79 (21)2854782/25-06 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет—

Опубликовано 070981. Бюллетень М ЗЗ (я)м. к .

&О 1И 15/00

Государственный комитет

СССР ло дмам изобретений и открытий (53) УДК621.4з.юю1. . 5 (088.8) Дата опубликования опнсанйя 0.7. 09. 81 а. (72) Авторы изобретения

Р.A.Èâàøås и Г.Ф.Морозов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕРХНЕЙ МЕРТВОЙ

ТОЧКИ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Изобретение относится к области испытаний двигателей внутреннего сгорания.

Известны устройства для определения верхней мертвой точки (ВМТ) двигателя внутреннего сгорания, содер» жащие индуктивный датчик, усилитель, ликовый детектор, элемент памяти, делитель напряжения, блок компараторов и блок управляющих сигналов, причем, индуктивный датчик связан через усилитель с .первым, входом блока компараторов и .с последовательного соединенными пиковым детектором и элементом памяти, делитель напряжения связан со вторым входом блока компататоров, на третий вход которого подключен нулевой потенциал, а выход подключен ко входу блока управляющих сигналов, первый выход которого соединен со входом управления элемента памяти, а второй вход соединен со входами управления пикового детектора и блока компараторов (1) .

Основным недостатком известного устройства является невозможность его использования при динамических режимах работы двигателя вследствие следующих причин: низкой точности определения ВМТ, вызванной тем, что значение порога срабатывания компаратора отлично от нулевого уровня; невозможности использования устройства при динамических режимах разгона и выбега, когда частота вращения вала двигателя резко изменяется, например, от оборотов холостого хода до,максимальных прн разгоне и от

1 максимальных оборотов до нуля при выбеге. Например, если в режиме выбега скорость изменения (снижения) частоты вращения вала КИ в интервале между двумя соседнимй моментами

15 прохождения ВМТ превышает заданное отношение сиГнал/помеха (K > КС„), то в момент прихода следующей . ВМТ автоматически вырабатываеиый устройством пороговый уровень окажет20 ся больше амплитуды сигнала отметки

ВМТ и срабатывания соответствующего компаратора не произойдет. При этом будут пропущены все последующие сиг- налы ВМТ»

25 С другой стороны, если в режиме разгона скорость изменения (увеЛичения) частоты вращения sana в интервале между двумя соседними моментами прохождения ВМТ превысит задан30 ное отношение ко„, то пороговйй .. 862028 уровень устройства окажется ниже уровня помехи и произойдет срабатывание компаратора, а на выходе устройства будет зафиксирован ложный сигнал отметки ВМТ.

Таким образом, известное устрой- 5 ство эффективно работает только на постоянном или медленно измеряющемся скоростных режимах, когда уровни полезных сигналов (отметок ВМТ) и помех постоянны -по времени или из- 10 меняются крайне незначительно.

Целью изобретения .является расширение области его применения.

Указанная цель достигается тем, что в устройство дополнительно включены блок умножения, датчик угловой скорости и блок определения относительного изменения сигнала, причем, между выходом элемента памяти и входом делителя напряжения включен блок умножения, другой вход связан с датчиком угловой скорости и другим входом блока управляющих сигналов через блок определения относительного .изменения сигнала, вход управления которого соединен с первым выходом блока уп- 25 равляющих сигналов.

Блок определения относительного изменения сигнала содержит дополнительный элемент памяти и дополнительный делитель напряжения, причем вход $Q и выход дополнительного элемента памяти соединены со входами дополнительнога делителя напряжения, а выход управления дополнительного элемента памяти образует вход управления блока.

На чертеже приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит установленный @» против маховика двигателя индуктивный датчик 1, подключенный к усилителю 2, выход которого связан непосредственно и через последовательно соединенные пиковый детектор 3, эле- 4$ мент памяти 4 и делитель 5 напряжения соответственно с первым и вторыи входами 6 и 7 блока 8 компараторов, на третий вход 9 которого подан нулевой потенциал, а выход 10 под- 5р ключен ко входу блока 11 управляющих сигналов, первый выход которого соединен со входом управления элемента памяти 4, а второй выход соединен со входами управления пикового детектсра 3 и блока 8 компараторов.

Между выходом элемента памяти 4 и входом делителя напряжения 5 включен блок 12 умножения, другой вход которого связан с датчиком 13 угловой скорости и другим входом блока 60

ll управляющих сигналов через блок

14 определения относительного изменения сигнала, выход управления которого соединен с первым выходом бло- ка управляющих сигналов. 65

Блок 14 определения относиТельного изменения сигнала содержит зле;мент памяти 15,вход и выход которого: соединены,со входами делителя напряжений 16, прИчем, вход управления элемента памяти 15 образует вход управления блока, Элементы памяти 4 и 15 имеют два режима работы: при отсутствии сигнала на их входах управления элементы

4 и 15 работают в режиме выборки (повторения) входного сигнала: при наличии сигнала на входах управления — в режиме запоминания. Блок 8 содержит два компаратора: точный, пороги срабатывания и отпускания которого определяются нулевым потенциалом на входе 9, и "грубый", порог срабатывания которого определяется уровнем потенциала на входе 7.

При обратном срабатывании "точного" компаратора на выходе 10 блока формируется импульс, если перед этим произошло срабатывание "грубого" комапартора, Обратное срабатывание последнего осуществляется при подаче сигнала на вход управления блока

8 °

Датчик 13 угловой скорости может быть выполнен в виде тахогенератора постоянного тока или в вотще любого другого устройства, связанного с коленчатым валом двигателя и формируюшего напряжение постоянного тока, уровень которого пропорционален мгновенному значению угловой скорости вращения коленчатого вала двигателя.

Делитель напряжений 16 осущесвляет деление сигнала, поступающего на его вход с выхода датчика 13, на.сигнал, поступающий с выхода элемента памяти 15, и может быть выполнен, например, на базе операционного усилителя, в цепль обратной связи которого включен умножитель.

Устройство работает следующим образом.

Пусть двигатель работает на постоянном режиме, которому соответствует частота следования Х» импульсов на выходе индуктивного датчика 1.

При прохождении отметки ВМТ на маховике мимо датчика 1 а последнем возникают два разнополярных импульса,, причем истинному моменту ВМТ соответствует момент перехода сигнала через нулевой потенциал при смене положительной полярности сигнала на отрицательную. Датчик 13 вырабатывает напряжение 0>, пропорциональное мгновенному значению угловой скорости вращения коленчатого вала двигателя.

Допустим, на выходе датчика 1, а, следовательно, и на выходе усилителя 2 появляется импульс положительной полярности, возникающий при прохождении мимо датчика l отметки (отверстия в маховике) ВМТ. В момент по862028 явления импульса на выходе усилителя

2, а, следовательно, и на входе 6 в блоке 8 срабатывает точный компаратор, пороговый уровень срабатывания которого определяется нулевым потенциалом на входе 9 блока 8. При достижении сигналом на выходе усилителя 2 некоторого уровня, равного уровню сигнала на входе 7, в блоке

8 срабатывает грубый компаратор и разблокирует выход "точного" компаратора, а в момент, соответствующий максимуму. сигнала, на выходе пи- кового детектора 3 фиксируется уровень U>«равный амплитудному значению появившегося импульса. В момент прохождения ВМТ импульс на выходе усилителя 2 изменяет свою полярность, что вызывает обратное срабатывание точного компаратора блока 8. На выходе 10 блока 8 формируется короткий импульс, который по-. ступает на вход блока 11. Этот импульс проходит на первый выход блока 11 и поступает на входы управления элемента памяти 4 и блока 14 определения относительного изменения g5 сигнала ° При этом элемент 4 переводится в режим выборки сигнала U g с выхода пик ов oro де т ек тора 3, а в блоке 14 фиксируется значение U 4 сигнала на выходе датчика 13, пропорциональное значению угловой скорости в момент появления импульса на первом выходе блок а 1 1 .

По заднему фронту импульсного сиг-35 нала на первом выходе блока 11 элемент 4 переходит в режим запоминания уровня U 4, а на втором выходе блока 11 формируется второй короткий импульсный сигнал. По этому сигналу пиковый детектор 3 устанав- .40 ливается в исходное нулевое состояние, а в блоке 8 происходит обратное срабатывание грубого компаратора, и выход точного компаратора блока 8, следовательно, и выход блока ф5

8 блокируется. На выходе блока 14 вырабатывается сигнал К, пропорциональный отношению сигнала Uy на выходе датчика 13 в текущий момент времени к уровню U z сигнала датчика 13 в 5О момент появления импульса на первом выходе блока 11. Сигнал U с выхода элемента 4 и сигнала Кн с выхода

1 блока 14 поступают на соответствующие входы блока 12 умножения. На выходе последнего образуется сигнал, пропорциональный произведению этих сигналов и равный K U <, где К>

-Цч / U .

Уровень сигнала на выходе блока

12 уменьшается в Ку раз с помощью 60 делителя 5 и поступает на вход 7 блока 8.

Таким образом, в результате описанного выше процесса на входе 7 блока 8, связанного с делителем 5, ав- 65 томатически устанавливается пороговой уровень, пропорциональный значению амплитуды сигнала отметки ВМТ и изменению угловой скорости вращения коленчатого вала двигателя, а на выходе 10 в момент обратного срабатывания точного компаратора блока 8 формируется короткий импульс .

Передний фронт этого импульса соответствует"моменту изменения полярности сигнала отметки ВИТ, поскольку порог срабатывания и отпускания "точного компаратора устанавливается на входе 9 постоянным и равным нулю.

Описанный выше процесс формирования сигнала иа выходе 10 устройства повторяется при появлении на выходе усилителя 2 следующего импульса положительной полярности с амплитудой U Ä превышающей пороговый уровень на входе 7 блока 8. При этом, если амплитуда этого импульса отличается от амплитуды предыдущего импульса, т.е. U . 4 и „то на входе

7 блока 8 автоматически устанавливается новый пороговый уровень срабатывания грубого компаратора бло- . ка 8, равный u Kq

Описанный выше процесс формирования сигнала на выходе 10 устройства не происходит при появлении на выходе усилителя 2 импульса помехи положительной полярности с амплитудой, меньшей порогового уровня на входе 7 блока 8. При этом значение пороговоzo уровня на входе 7 не изменяется, I

Поскольку амплитуда положительных импульсов, вызванных прохождением мимо датчика 1 отметок ВМТ, всегда больше амплитуды импульсов, вызванных дефектами маховика, то пороговый уровень срабатывания на входе 7 блока 8 определяется только сигналами отметок ВИТ. При выполнении условия

К ..< Ксп, где K ä — отношение сигнал/ помеха на выходе датчика 1, появление импульсов, вызванных дефектами маховика, не вызывает срабатывания блока 8, а, следовательно, и появления сигнала на выходе 10 устройства.

Пусть теперь скоростной режим двигателя резко изменяется. допустим, например, что при выбеге двигателя (скорость вращения коленчатого вала двигателя уменьшается) амплитуда следующего сигнала отметки ВМТ уменьшается по сравнению с амплитудой предыдущего сигнала отметки ВМТ в К > Ку раз. Однако во столько же раз к моменту появления следующего сигнала отметки ВМТ уменьшается сигнал на выходе блока 14, а, следовательно, и на выходе блока 12 и соответственно на выходе делителя 5 и на входе 7 блока 8. В результате сигналы на обоих входах 6 и7 блока 8 уменьшаются в равное количество оаз и процесс . Формирования слелующего

862028, . импульса на выходе блока 8 не нарушается.

Допустим тепеоь, что при разбеге двигателя (скорость вращения коленчатого вала двигателя увеличивается) амплитуда не только сигнала йо и помехи на выходе усилителя 2 увеличивается и К 7 Ку раз. Однако в такое же количество раз увеличивается сигнал и на выходе блока 14, а, следовательно. и пороговый уровень на о входе 7 блока В. В результате не происходит ложного срабатывания, блока 8.

При остановке двигателя сигнал на

55 жений 16, на другой вход которого поступает сигнал Q непосредственно с выхода датчика 13. Делитель напряжений 16 осуществляет операцию деления сигнала, поступающего с выхода

65,выходе датчика 13 становится равным нулю. В этот момент блок ll срабатывает и Формирует на своих выходах по- 15 стоянные сигналы. В результате пиковыЦ детектор удерживается постоянно в исходном нулевом состоянии, а выход блоке 8 блокируется. Элемент

4 находится в режиме выборки сигнала 29 с,выхода пикового детектора 3, а в блоке 14 фиксируется нулевой уровень сигнала с выхода датчика 13.

При запуске двигателя на выходе датчика 13 появляется сигнал, отличный от нулевого. В этот момент на выходах блока 11 появляются нулевые сигналы, по которым на выходе элемента 4 Фиксируется нулевой уровень сигнала, а на выходе блока 14 - сигнал, соответствующий К «1. В результате на выходе блока 12, а, следовательно, на выходе делителя 5 и, соответственно, на входе 7 блока 8 устанавливается нулевой порог срабатывания. Первый же импульс с датчика 1 проходит на выход блока 8 и Формирует первую серию управляющих сигналов на выходе блока 11.

Блок 14 работает следующим образом. 40 .Короткий импульс, образующийся на первом выходе блока 11 и момент прохождения BMT поступает на вход управления блока 14, связанный со входом управления элемента памяти 15, на вход которого поступает сигнал датчика 13. По этому импульсу элемент памяти 15 устанавливается в режим выборки (повторения) сигнала датчика

13, а по окончании этого импульса ус танавливается в режим хранения сигнала датчика 13, Таким образом, между моментами прохождения ВМТ на выходе элемента памяти 15 фиксируется уровень сигнала 0 датчика 13, пропорциональный значению угловой скорости вращения коленчатого вала двигателя в момент

ПрОхождения очередной ВМТ.

Сигнал с выхода элемента памяти

15 поступает на вход делителя напря- 60 датчика 13, на сигнал, поступающий с выхода Элемента памяти 15. В результате на выходе делителя напряжений 16, а, следовательно, и на выходе блока 14 непрерывно формируется сигнал К И Uy /0 „, пропоциональный изменению угловой скорости вращения коленчатого вала двигателя между моментами прохождения ВМТ.

Таким образом, введение новых элементов: блока умножения, датчика углорой скорости вращения и блока определения относительного изменения сигнала - выгодно отличает предложенное устройство oi прототипа, так как позволяет автоматически без участия оператора формировать порог срабатывания устройства при изменяющейся угловой скорости вращения коленчатого вала двигателя, например, в режиме разбега и выбега двигателя, что расширяет область применения устройства.

Формула изобретения

1. Устройство для определения верхней мертвой точки двигателя внутреннего сгорания, содержащее индуктивный.датчик, усилитель, пиковый детектор, элемент памяти, делитель напряжения, блок компараторов и блок управляющих сигналов, причем, индуктивный датчик связан через усилитель с первым входом блока компараторов и с последовательно соединенными пиковыми детектором и элементом памя-. ти, делитель напряжения связан со вторым входом блока компараторов, на третий вход которого подключен нулевой потенциал, а выход подключен к входу блока управляющих сигналов, первый выход которого соединен с входом управления элемента памяти, а второй с входами управления пикового детектора и блока компараторов, отличающееся тем, что, с целью расширения области его применения, в него дополнительно включены блок умножения, датчик угловой скорости и блок определения относительного измене" ния сигнала, причем, между выходом элемента памяти и входом делителя напряжения включен блок умножения, другой вход которого связан с датчиком угловой скорости и другим входом блока управляющих сигналов через блок определения относительного изменения сигнала; вход управления которого соединен с первым выходом блока управлякнцих сигналов .

2. Устройство по п. l, отличакнцееся тем, что блок определения относительного изменения сигнала содержит дополнительный элемент памяти, и дополнительный делитель напряжения, причем вход и выход дополните862028

Составитель H. Патрахальцев

Редак тор Н. Коляда Техред A. Бабинец Коррек тор С. @смак

Заказ 6534/38 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород ул. Проектная, 4 льиого элемента памяти соединены со: входами дополнительного делителя на пряжения, а вход управления дополнительного элемента памяти служит входом уяравления блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свйдетельство СССР по заявке В 2671301/25-06, кл. 001Ì

15/00, 1978 °