Устройство для измерения угла опережения впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорания

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК д 601 М 15 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ( СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) 1. Авторское свидетельство ССк, кл. 6 01 М 15/00, 1959,2. Авторское свидетельство СССР9 756251, кл. 6 01 М 15/00, 1979.3, Авторское свидетельство СССРпо заявке Ф 3363270/25-06,кл. 6 01 М 15/00, 1982,(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯУГЛА ОПЕРЕЖЕНИЯ ВПРЫСКА ТОПЛИВА ВДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, со -держащее датчики верхней мертвой точки поршня и исследуемого процесса,формирователь сигналов, триггер,счетный триггер, первый и второйсчетчики импульсов, генератор импульсов, первую, вторую, третью,четвертую, пятую, шестую схемы совпадения, блок вычисления, индикатори дешифратор, причем датчики черезформирователи подключены ко входамтриггера, первый выход которого подключен к первому входу первой схемысовпадения, первый выход счетноготриггера подключен к первому входувторой схемы совпадения и к третьемувходу первой схемы совпадения, выход генератора импульсов подключенко вторым входам первой и второйсхем совпадения, выходы которых подключены через первый и второй счетчики импульсов к первым входам третьей и четвертой схем совпадения со,801108345 ответственно, входы обнуления счетчиков подключены к выходу шестой схемы совпадения, выходы третьей и четвертой схем совпадения и первыйвыход индикатора подключены к первойшине блока вычисления, адресная шина которго подключена к входу дешифратора, а соответствующие выходы -к вторым входам третьей и четвертойсхем совпадения и индикатора, причемвторая шина блока вычисления подключена к третьим входам третьей и четвертой схем совпадения, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения точности и надежности, вустройство дополнительно введенытриггер флага, седьмая и восьмаясхемы совпадения, причем второй выход триггера подключен к входу счетного триггера, второй выход которого соединен с первым входом триггера флага и первым входом пятой схемы совпадения, второй вход триггерафлага подключен к выходу восьмойсхемы совпадения, первый выход - кчетвертому входу первой и третьемувходу второй схем совпадения соответственно, а второй выход - к первому входу седьмой схемы совпадения,вторые входы пятой, шестой, седьмойи восьмой схемы совпадения подключены к первой шине блока вычисления,ко второй шине которого подключенывыходы пятой и седьмой схем совпадения, а третьи входы пятой и седьмойв также первые входы восьмойи шестой схем совпадения подключенык соответствующим выходами дешифра 1108345Изобретение относится к технике контроля, используемой при диагностике двигателей с впрыскиванием топлива, преимущественно дизелей.Известны устройства, содержащие датчик верхней мертвой точки (ВМТ) и исследуемого процесса, схемы преобразования и индикации 1 .Однако в таких устройствах наличие субъективных ошибок оператора 1 О снижает точность диагноза.Известны также устройства для измерения угла опережения впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащие датчики верхней мертвой точки и исследуемого процесса, схему обработки и блок вычисления 2,Недостатком данного устройства является то, что при изменении угла опережения впрыскивания топлива отсутствует жесткая синхронизация начала и конца подсчета импульсов генератора, входящего в состав блока обработки, начала вычисления угла опережения впрыскивания топлива в блоке вычисления в силу его структурной ограниченности.Известны устройства для измерения угла опережения впрыскивания топлива, содержащие датчики верхней мерт вой точки поршня и исследуемого процесса, формирования сигналов, триггер, счетный триггер, первый и второй счетчики импульсов, генератор импульсов, первую, вторую, третью, четвер-З 5 тую, пятую и шестую схемы совпадения, блок вычисления, индикатор и дешифратор, причем датчики через формирователи подключены ко входам триггера, первый выход которого подключен 40 к первому входу первой схемы совпадения, первый выход счетного триггера подключен к первому входу второй схемы совпадения и к третьему входу первой схемы совпадения, выход гене ратора импульсов подключен ко вторым входам первой и второй схем совпадения, выходы которых подключены через первый и второй счетчики импульсов к первым входам третьей и четвертой 50 схем совпадения соответственно, входы обнуления счетчиков подключены к выходу шестой схемы совпадения, выходы третьей и четвертой схем совпадения и первый выход индикатора 55 подключены к первой шине блока вычисления, адресная шина которого подключена ко входу дешифратора, а соответствующие выходы - ко вторымвходам третьей и четвертой схемсовпадения и индикатора, вторая шина блока вычисления подключена ктретьим входам третьей и четвертойсхем совпадения 3 ,В известном устройстве процессопределения уГла опережения сведенк определению цифровых эквивалентов:И - угла 720 , угла между впрысками, и измеряемого угла И, на определенном режиме работы двигателя,после чего вычисляется угол опережения впрыскивания 9 по формулеИ о9= - 720 в блоке вычисления. ПриИнестабильности ДЧ момента началавпрыскивания возникает погрешность измерения. Допустим, нестабильность ДМ соответствует Р дополнительным импульсам опорного генератора. Тогда, в известном устройстве угол У определяется согласно выражению:, 720 оИ+ илУОднако действительный уголопределяется выражением;Рп х 720 И Таким образом, относительная погрешность равна:М + и и1 + -(п И ИПогрешность возникает в результате того, что момент начала впрыскивания топлива определяется не только постоянными характеристиками двигателя (например, 360 О между двумя ВМТ), но и переменными, зависящими от состояния топливной аппаратуры (топливного насоса, кулачковым распределительным валом, топливопроводом, а также свойствами топлива).Недостатком устройства является также отсутствие синхронизации вычислительным блоком (микропроцессором) работы всего устройства. Так, обнуление счетчиков происходит аппаратно, независимо от того, окончилось считывание информации или нет. При больших частотах вращения и малых углах впрыскивания (например, при неисправности топливной аппаратуры) время считывания информации может оказаться соизмеримым и даже больше, чем длительность импульса,соответствующего углу опережениявпрыскивания, равного длительностиимпульса "Готовность". Ввод недостоверной информации в блок вычисленияприводит к ошибочным показаниям устройства, Кроме того, время, в течение которого возможно обнуление счетчиков, пропорционально отношению в/и,т.е. гораздо больше, чем время готовности. Таким образом, в реальных 1 Оусловиях (при наличии большого уровня.помех, возникающих при работе двигателя) в цепях устройства могутпоявляться помехи, приводящие либок сбою в работе устройства, либо 15к ошибочным показаниям,Цель изобретения - повышение точности и надежности устройства.Указанная цель достигается тем,что в устройстве, содержащем датчики ВМТ поршня и исследуемого процесса, формирователи сигналов, триггер,счетный триггер, первый и второй счетчики импульсов, генератор импульсов,первую, вторую, третью, четвертую, 25пятую и шестую схемы совпадения, блоквычисления, индикатор и дешифратор,причем датчики через формирователиподключены ко входам триггера, первый выход которого подключен к первому 30входу. первой схемы совпадения, первый выход счетного триггера подключенк первому входу второй схемы совпадения и к третьему входу первой схемысовпадения, выход генератора импульсов подключен ко вторым входам первой и второй схем совпадения, выходыкоторых подключены через первый ивторой счетчики импульсов к первымвходам третьей и четвертой схем совпадения соответственно, входы обнуления счетчиков подключены к выходушестой схемы совпадения, выходы третьей и четвертой схем совпадения ипервый выход индикатора подключены 45к первой шине блока вычисления,. адресная шина которого подключена ковходу дешифратора, и соответствующиевыходы - ко вторым входам третьейи четвертой схем совпадения и индикатора, вторая шина блока вычисленияподключена к третьим входам третьейи четвертой схем совпадения, дополнительно введены триггер флага, седьмая и восьмая схемы совпадения, причем второй выход триггера подключенко входу счетного триггера, второйвыход которого соединен с первымвходом триггера фланга и первым входом пятой схемы совпадения, второй выход триггера фланга подключенк выходу восьмой схемы совпадения, первый выход к четвертому входу первой и третьему входу второй схем совпадения соответственно, а второй выход - к первому входу седьмой схемы совпадения, вторые входы пятой,шестой, седьмой и восьмой схем совпадения подключены к первой шине блокавычитания, ко второй шине которого подключены выходы пятой и седьмой схем совпадения, а третьи входы пятой и седьмой, а также первые входышестой и восьмой схем совпадения подключены к .соответствующим выходамдешифратора.На фиг. 1 показана блок-схема устройства; на фиг. 2 - схема временных сигналов (ю - сигналы работыгенератора импульсов, Б - сигнал с выхода датчика исследуемого процесса, 1, - сигнал с выхода триггера,сигнал на выходе второй схемы совпадения, Р - сигнал на выходе первой схемы совпадения, % - сигнал на выходе триггера флага, и - сигнал на втором входе пятой схемы совпадения-, к - сигнал на втором входе восьмой схемы совпадения, Л - сигнал на втором входе шестой схемы совпадения и м - сигнал на первом выходе счетного триггера). Устройство содержит датчики 1 верх" ней мертвой точки (ВИТ) поршня и датчик 2 исследуемого процесса (начала впрыскивания топлива), связанные через формирователи 3 и 4 сигналов с триггером 5, первый выход которого подключен к первому входу первой схемы 6 совпадения, а второй выход - ко входу счетного триггера 7, первый выход которого связан с третьим входом первой схемы 6 совпадения и первым входом второй схемы 8 совпадения. Устройство имеет генератор 9 импульсов, связанный с вторыми входами второй схемы 8 совпадения и первой схемы 6 совпадения. Первый и второй счетчики 10 и 11 импульсов включены соответственно между первой и третьей схемами 6 и 12 совпадения и второй и четвертой схемами 8 и 13 совпадения, Устройство содержит также блок 14 вычисления, пятую схему 15 совпадения, шестую схему 16 совпадения, триггер 17 флага, дешифратор 18, седьмую и вось11083 3мую схемы 19 и 20 совпадения и индикатор 21.Триггер 17 флага включен входамико второму выходу счетного триггера7 и выходу восьмой схемы совпадения20, первым выходом - к первой схеме6 совпадения и второй схеме 8 совпадения, а вторым - к первому входуседьмой схемы 19 совпадения. Дешифратор 18 связан входом с адресной 10шиной блока 14 вычисления, а выходамис третьим входом пятой схемы 15 совпадения, первым входом восьмой схемы 20 совпадения, третьим входомседьмой схемы 19 совпадения, первым 15входом шестой схемы 16 совпадения,индикатором 21 и вторыми входамитретьей и четвертой схем 12 и 13совпадения. Первая шина блока 14вычисления связана с вторыми входамипятой, шестой, седьмой, восьмой схем15,16,19 и 20 совпадения, а такжевыходами индикатора 21 и третьейи четвертой схем 12 и 13 совпадения, Вторая шина блока 14 вычисления связана с третьей, четвертой,пятой и седьмой схемами 12,13,15 и19 совпадения,Работа устройства происходит следующим образом.30 Датчик 1 ВМТ генерирует электрические сигналы о нахождении поршня двигателя в верхней мертвой точке, датчик 2 генерирует электрический сигнал в момент начала впрыскивания топлива, а формирователи 3 и формируют сигналы от датчиков 1 и 2 по амплитуде и длительности. ,Блок 4 вычисления предназначен для40 обработки операндов М и Мн и управления устройства и может быть выполнен в виде микро-ЭВМ на базе известных микропроцессорных комплектов типа К 580, триггеры 5 и 7 служат для45 задания временных интервалов. Седьмая схема 19 совпадения предназначена для считывания блоком 14 сигнала готовности, а восьмая схема 20 совпадения - для сброса блоком 14 триггера 17 флага, который служит для блокировки счетчиков 10 и 11 с помощью схем совпадения 6 и 8 и формирования сигнала готовности. Шестая схема 16 совпадения служит для обнуления блоком 14 счетчиков 10 и 11, а генератор импульсов для заполнения импульсами сформированных временных ичтервалов. Схемы 6 и 8 совпадения предназначены для формирования пачек импульсов и блокировки счетчиков 10 и 11, пятая схема 15 совпадениядля считывания блоком 14 разрешения на сброс триггера 17 флага, счетчики 10 и 11 - для формирования операндов И и И Дешифратор 18 служит для управления схемами совпадения, схемы 12 и 13 - для считывания блоком 14 значений операндов Ми Ь из счетчиков 10 и 11, а индикатор 21 для вывода результатов вычислений на табло. При вращении вала двигателя датчик 1 ВМТ генерирует электрические импульсы в момент нахождения поршня в ВМТ - один за полный оборот вала (фиг. 26) . Датчик 2 момента начала впрыскивания топлива в цилиндр двигателя генерирует электрические импульсы в момент начала впрыскивания один за два полных оборота вала двигателя (фиг. 29). Сформированные в формирователя 3 и 4 импульсы поступают на соответствующие входы триггера 5, на первом выходе которого формируется импульс длительностьюзависящей от угла опережения начала впрыска топлива и скорости вращения коленчатого вала двигателя (фиг. 2 ь). На первом выходе счетного триггера 7 формируется импульс с длительностью, равной двум полным оборотам коленчатого вала, при этом смена состояний на выходе счетного триггера 7 происходит по спаду импульса на выходе 2 триггера 5, что соответствует моменту прохождения поршнем ВМТ (фиг. 2 м). На выходе второй схемы 8 совпадения при наличии логической единицы на первом выходе счетного триггера 7 и первом выходе триггера 17 флага появляется пачка импульсов М -цифрового эквивалента двух полных оборотов коленчатого вала двигателя (фиг, 2 д). На выходе первой схемы 6 совпадения появляется пачка импульсов Н-цифрового эквивалента угла опережения впрыскивания при наличии логической единицы на первых выходах счетного триггера 7, триггера 5 и триггера 17 флага (фиг, 2 Р). Подсчет импульсов в пачке М происходит в счетчике 10, а импульсов в пачке М - в счетчике 11. По окончании импульса на первом выходе счетного триггера 7 происходит отключение входов счетчиков 10 и 11 от ге1108345 нератора 9 с помощью схем совпадения 6 и 8 и устанавливается триггер17 флага (фиг, 2 к), который подтверждает отключение счетчиков 10 и 11 исигнализирует, что формирование цифровых эквивалентов Й и И закончено.Микропроцессор считывает показанияс второго выхода триггера 17 флагас помощью седьмой схемы 19 совпадения и, таким образом, получает разрешение на считывание операндов М иМ из счетчиков 10 и 1 1. Если микропроцессор не успевает выполнить программу обработки операндов М и М,что возможно при больших оборотах 15двигателя, то триггер 17 флага, заблокировав входы счетчиков, воспрепятствует возникновению в счетчикахложных значений операндов Ми И.После выполнения программы обработки 20операндов Ми М микропроцессор обнуляет счетчики 10 и 11 с помощьюшестой схемы 16 совпадения (фиг.2),запрашивает разрешение на сбростриггера 17 флага (фиг, 2 и) черезпятую схему совпадения 15, так какво избежание ошибки триггер 17 флагаможно сбрасывать только при наличиилогической единицы на втором выходесчетного триггера 7. После получения ЗОразрешения на сброс триггера 17 флага микропроцессор сбрасывает триггер17 флага с помощью восьмой схемы 20 совпадения (фиг, 2 к) и подготавливает таким образом устройство кдальнейшей работе,За счет полного использования инФормации от датчиков ВМТ поршня исследуемого процесса для более точного определения границ временных интервалов 1 и Ф эквивалентных для этих интервалов чисел Н и М соответственно, за счет введения жесткой синхронизации процесса накопления и хранения исходных операндов Н и М, а также за счет введения блокировки счетчиков и управления устройством с помощью блока вычисления предложенное устройство позволяет повысить точность определения угла опережения впрыскивания топлива в камеру сгорания. Кроме того, блокировка счетчиков и управление устройством блоком вычисления позволяет повысить помехозащищенность и надежность работы устройства, а также расширить диапазон частот вращения коленчатого вала двигателя, при которых угол опережения впрыскивания топлива может быть измерен. Устройство обеспечивает точность определения угла впрыска топлива в камеру сгорания двигателя с любой наперед заданной точностью независимо от скорости вращения коленчатого вала двигателя.1108345ф д д 8 Ю и Л МСоставитель Н.ПатрахальцевРедактор К.Волощук Техред Ж.Кастелевич Корректор А.Обручар Заказ 5854/30 Тираж 823 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4