Устройство для определения верхней мертвой точки двигателя внутреннего сгорания

(И 2 512 4 0 01 М 15/О ОБРЕТЕНИЯ ИОАН 1) 7399791) 3853105/25) 11.02.85 ен с выходом а импульсов, ого подключе му входу первоыход которого элементаосредственборк соедин ическо с входом запомина й формиро правления диего элемента итель импульсов ничерез первь свходом уп ра. Выход у вления пиково лителя подклю ге чен допол нительно к одному из входов второго компаратора, на другой вход которого подан нулевой потенциал, а выход - через второй формирователь импульсов подсоединен к входу первого ключа, При прохождении мимо индукционного датчика метки, расположенной на маховике двигателя и соответствующей верхней мертвой точке (ВГ 1 Т) одного из поршней двигателя, в датчике генерируется двухполярный сигнал синусоидальной формы. Устройство формирует отметку ВМТ в момент перехода сигнала нз одной полярности в другую через нулевой потенциал. Введение в устройство второго, третьего и четвертого ключей, генератора импульсов опорной частоты, суммирующего и вычитающего счетчиков, формирователя управляющих сигналов, одновибратора, второго элемента сборки позволяет формировать мпульсы отметок ВМТ как при прохождении мимо индукционного датчика одной отметки за оборот коленчатого вала, так и отметки ВМТ, образованной пропуском или укорочением одной иэ большого числа угловых отметок, т.е. расширить область применения устройств ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬС(71) Всесоюзный научно-исследоватский институт электроизмерительньприборов и Ленинградский ордена Лна электротехнический институтим. В,И.Ульянова (Ленина)(56) Авторское свидетельство СССРР 739979, кл. С 0 1 М 15/00, 1978.(54) УСТРОЙСТВОНЕЙ МЕРТВОЙ ТОЧНЕГО СГОРАНИЯ(57) Изобретение относится к средствам для диагностирования и испытаниядвигателей внутреннего сгорания и является усовершенствованием изобретения по авт. св. 21 739979, Целью изобретения является расширение областиприменения устройства. Индукционныйдатчик через усилитель подключенк одному из входов первого компаратора и к входу пикового детектора. С другим входом первого компаратора связан выход делителя напряженияС выходом первого компаратора соединен один из входов триггера, другойвход - с выходом первого формирователя импупьсов, а первый выход - с входом управления первого ключа. Междувыходом пикового детектора и входомделителя напряжения включен динамический запоминающий элемент. Один извходов первого элемента сборКи соедиДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕРХКИ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕН 1 правляемого генератоуправляющий вход коток выходу первого клю15 20 30 35 40 .45 50 Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в электронных приборах, предназначенных для исследования, испытания и диагностики двигателей внутреннего сгорания.Целью изобретения является расширение области применения устройства.На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства.Устройство содержит индукционный датчик 1, выход которого подключен к усилителю 2 . Выход последнего через последовательно соединенные пиковый детектор 3, динамический запоминающий элемент 4 и делитель 5 связан с одним из входов первого компаратора 6 и непосредственно с другим его входом и с одним из входов второго компаратора 7, Выход первого компаратора 6 подключен к одному из входов триггера 8. Выход второго компаратора 7 через формирователь 9 импульсов связан с входом первого ключа 10, вход управления которого подключен к первому выходу триггера 8. Выход первого ключа 10 соединен с управляющим входом управляемого генератора 11 импулЬсов и с одним.из входов первого элемента 12 сборки, другой вход которого соединен с выходом генератора 11, а выход первого элемента 12 сборки связан непосредственно с входом управления динамического запоми, нающего элемента 4 и через формирователь 13 импульсов . - с входом управления пикового детектора 3. Позицией 14 обозначен вход компаратора 7, на который подан нулевой потенциал.В устройство введены второй, третий и четвертый ключи 15 - 17, генератор 18 импульсов опорной частоты, суммирующий и вычитающий счетчики 19 и 20, формирователь 21 управляющих сигналов, одновибратор 22 и второй элемент 23 сборки.Вход ключа 15 соединен с выходом ключа 10 и первым входом формирователя 21, второй вход которого соединен с выходом генератора 18 и со счетными входами счетчиков 19 и 20, первый выход - с входом управления счетчика 20, а второй выходс входом управленця счетчика 19 ис первым входом управления ключа 16.Кодовый выход счетчика 19 соединен с кодовым входом счетчика 20,выход которого соединен с входом ключа 16. Второй вход управления ключа 16 соединен с выходом управляемого генератора 11, а выход - с входом ключа 17, вход управления которогосоединен с вторым выходом триггера 8, Выход ключа 17 соединен через одно- вибратор 22 с входом управления ключа 15 и непосредственно - с первым входом элемента 23 сборки, второй вход которого соединен с выходомключа 15. Позицией 24 обозначен выход устройства.Датчик 1 при прохождении мимо него зубцов маховика или металлических штифтов, закрепленных на ободемаховика, или отверстий в маховикевырабатывает двухполярные сигналысинусоидальной формы, Конструкцияиндукционных датчиков частоты вращения широко известна.Усилитель 2 осуществляет усилениесигнала датчика 1 и может быть выполнен на базе определенного усилителя,например микросхеме серии К 140,Конструкции пикового детектора(амплитудный выпрямитель) 3 и динамического запоминающего элемента(устройство выборки и хранения анало- "гового сигнала) 4 известны, они могутбыть выполнены на базе операционныхусилителей серии К 140.Делитель 5 представляет собой резистивный делитель напряжения.Компараторы 6 и 7 могут быть реализованы, например, на микросхемахтипа К 554 СА 2.Триггер 8, формирователи 9 и 13,ключи 10, 15 и 17, элементы 12 и 23могут быть построены на логическихинтегральных схемах, например, серииК 155.Ключ 16-импульсного типа можетбыть выпопнен в виде триггера, входыкоторого служат входами управления,а выход триггера управляет одним извходов логического элемента И.Управляемый генератор, 11 можетбыть выполнен в виде мультивибратора,параллельно конденсатору времязадающей цепи которого подключен ключевойкаскад. При подаче импульса на входуправления последнего конденсаторразряжается, и колебания мультивибратора срываются. Мультивибратор может быть выполнен, например, на микросхеме интегрального таймера типа КР 1106 ВИ 1.Генератор 18 импульсов опорнойчастоты представляет собой мульти- вибратор, который также может быть реализован на микросхеме интегрального таймера. 5Суммирующий и вычитающий счетчики 19 и 20 могут быть реализованы на микросхемах серии К 155, например, соответственно типов К 155 ИЕ 5 и К 155 ИЕ. 30Формирователь 21 при поступлении импульса на его первый вход срабатывает и в паузе между импульсами на его втором входе вырабатывает на первом и втором выходах последовательно 15 по одному короткому импульсу. Формирователь 21 может быть построен на базе двух последовательно соединенных одновибраторов, причем первый одновибратор должен быть снабжен 20 цепью управления входом запуска, В микросхемном исполнении формирователь 21 может быть реализован на одновибраторах с логическим элементом на входе типа К 155 АГ 1.25Конструкция одновибратора 22 должна обеспечивать возможность его повторного запуска. Оцновибратор 22 может быть реализован на микросхеме аналогичного назначения типа К 155 АГЗ.ЗОУстройство работает следующим образом.Пусть двигатель находится в нерабочем состоянии. В этом случае сигнал на выходе датчика 1, на выходе усилителя 2 и, следовательно, на входах пикового детектора 3 и компараторов 6 и 7 отсутствует. Генератор 11 формирует импульсы с частотой следования Г, . Импульс, появляющийся на выходе генератора 11, поступает на вход управления ключа 16 и через элемент 12 сборки на вход управления динамического запоминающего элемента 4. При этом ключ 16 блокируется, а эле мент 4 устанавливается в режим выборки сигнала с выхода детектора 3. По срезу импульса генератора 11 срабатывает формирователь 13, который сбрасывает детектор 3 в исходное нулевое состояние и переводит триггер 8 в нулевое состояние, при котором ключ 10 закрыт, а ключ 17 открыт. Одновременно по срезу импульса генератора 11 элемент 4 переходит в режим хранения уровня сигнала, установившегося на выходе детектора 3 к моменту его сброса. Уровень сигнала, зафиксированный на выходе элемента 4, уменьшается в К раз с помощью делителя 5 и поступает на один из входов компаратора 6. Поскольку в данном случае сигнал на выходе усилителя 2 отсутствует, то на выходах детектора 3, элемента 4 и делителя 5 на обоих входах компаратора 6 устанавливается нулевой потенциал, При этом компаратор 6 по одному из входов смещен так, что независимо от уровня шумов схемы сигнал на его выходе имеет нулевой уровень и, следовательно, триггер 8 остается в исходном нулевом состоянии, соответствующем закрытому состоянию ключа 10 и открытому состоянию ключа 17. На обоих входах компараторапотенциалы также равны нулю, Вследствие внутренних шумов схемы и дрейфа смещения компаратора 7 последний может срабатывать и вызывать в свою очередь срабатывание формирователя 9, Однако, поскольку ключ 10 закрыт, сигнал на входах ключа 15 и формирователя 21 отсутствует, Соответственно отсутствуют импульсы на входах управления суммирующего и вычитающего счетчиков 19 и 20, В результате счета импульсов генератора 18 на выходе счетчика 20 формируются импульсы переноса, Однако, поскольку ключ 16 закрыт, импульсы на его выходе и, следовательно, на выходе 24 отсутствуют.Пусть двигатель работает на заданном скоростном режиме, которому соответствует на выходе датчика 1 частота сигнала ЕГ. Пусть на выходе датчика 1 появляется импульс положительной полярности, возникающий при прохождении мимо датчика 1 отметки на маховике двигателя. В момент появления импульса на выходе усилителя 2 компараторы 6 и 7 срабатывают. При этом на выходе компаратора 6 появляется сигнал, устанавливающий триггер 8 в единичное состояние, при котором ключ 10 открывается, а ключ 17 блокируется, В некоторый момент времени на выходе детектора 3 фиксируется уровень сигнала ЧП, соответствующий амплитудному значению появившегося импульса, В момент прохождения середины отметки мимо датчика 1 сигнал на его выходе переходит через нулевой уровень, что вызывает обратное срабатывание компараторов 63 12558и 7; По срезу импульса компаратора 7срабатывает формирователь 9, которыйФормирует короткий импульс, проходящий через открытый ключ 10 на входыключа 15 и формирователя 21. Одновременно импульс с выхода ключа 10 поступает на управляющий вход генератора 11, "срывая" его очередное колебание, и" на вход элемента 12. Сигналс выхода последнего поступает на Оуправляющий вход элемента 4, переводя его в режим выборки сигнала Ч,с выхода детектора 3. По срезу импульса формирователя 9 срабатываетформирователь 13, устанавливая триггер 8 в исходное нулевое состояние.:При эгом ключ 10 блокируется, аключ 17 открывается. Одновременно импульс с выхода Формирователя 13поступает на управляющий вход детектора 3, устанавливая его в исход. -ное нулевое состояние. На выходе элемента 4 Фиксируется уровен:ь Ч сигВнала, а на входе компаратора б, пздключенном к выходу делителя 5, - пороговый уровень, равный 7,/К,Таким образом, в результате рассмотренного процесса на входе компаратора б автоматически устанавливается. пороговый уровень, пропарцпопаль- ЭОный амплитуде сигнала отметки, а навыходе ключа 10 в момент обратногосрабатывания компаратара 7 формируется короткий импульс, Фронт этого импульса соответствует моменту изменения полярности сигнала отметки поскольку порог срабатьпзанпя коипаратара 7 устанавливается постоянным иравным нулю. При этом ключ 17 блокируется на интервал времени между мо- ц,ментами срабатывания компаратара б ипоявления среза импульса формирователя 9. Длительность импупьса Формирователя 9 выбрана так, что превьшает длительность двух периодов следавания импульсов генератора 18,Процесс повторяется, если амплитуда следующего импульса на выходеусилителя 2 превышает пороговый уровень компаратора б. При этом Формирубется новый уровень порога срабатывания этого компаратора, Компаратор бне срабатывает и соатветственпо импульс на выходе ключа 10 не Формируется, если амплитуда следующего сиг,нала на выходе усилителя 2 меньше порсгового уровня, При этом значениепорогового уровня не изменяется, триг 88 фгер 8 не срабатывает и ключ 17 остается в открытом состоянии.Таким образом, при работающем двигателе на выходе ключа 10 и, следовательно, на входах ключа 15 и формирователя 21 образуются импульсы частотой 2. При появлении очередного импульса этой частоты формирователь 21 срабатывает по Фронту этого импульса и в паузе между импульсами генератора 18 Формирует на первом и втором выходах последовательно по од ому короткому импульсу. Импульс, появляющийся на первом выходе формирователя 21, поступает на вход записи вычитающего счетчика 20, Код, зафиксированный к этому моменту в суммирующем счетчике 19, записывается в счетчик 20, Импульс, появляющийся на втором выходе формирователя 21, поступает на вход сброса счетчика 19 и устанавливает последний в исходное нулевое состояние. Одновременно этот импульс поступает на вход управления ключа 1 б, и по" следний разблокируется. Рассмотренный процесс повторяется при появлении 3каждого импульса на выходе ключа 10, В результате к моменту появления импульса на первом выходе формироваселя 21 в счетчике 19 фиксируется числа, пропорциональное периоду следования импульсов частотой Г, и эта число переписывается в счетчик 20. Б паузе импульсов частотой Г число в счетчике 20 уменьшается и черезгинтервал времени, равный периоду импульсов частотой й, счетчик 20 обнуляется, и на его выходе переноса формируется импульс, поступающий через разблокираванный ключ 1 б на вход ключа 17 управляемого сигналам триггера 8.Если в момент обнуления счетчика 20 ключ 17 открыт, то импульс с выхода переноса счетчика 20 проходит через элемент 23 на выход 24 устройства и одновременно запускает одпонибратор 22, Последний формирует импульс, блокирующий ключ 15, Если при этом период импульсов запуска меньше длительности. импульса, формируемого одновибратаром 22, та последний запускается повторно, сигнал на его выходе остается постоянным и ключ 15 также постоянно заблокирован.Пусть датчик 1 устанвлен против махоьика, имеющега одну отметку, се 1255888редина которой соответствует верхней мертвой точке (в.м.т.). Тогда процесс формирования импульса на выходе ключа 10 осуществляется периодически с частотой Й прохождения отметок 5 в.м.т. мимо датчика 1, равной частоте вращения коленчатого вала двигателя, Также периодически в момент формирования импульса переноса на выходе счетчика 20 ключ 17 оказывает ся заблокированным, одновибратор 22 не срабатывает, и ключ 15 остается в открытом состоянии, Импульс с выхода ключа 10, формируемый в момент прохождения мимо датчика 1 середины 15 отметки в.м.т., проходит через ключ 15 и элемент 23 на выход 24 устройства.Пусть датчик 1 установлен против маховика, имеющего г угловых отметок, 20 а отметка в.м.т. образуется путем пропуска одной угловой отметки. Тогда процесс формирования импульса на выходе ключа 10 осуществляется периодически с частотой Г кратной г раз частоте вращения коленчатого вала двигателя, и нарушается при пропуске угловой отметки, соответствующей моменту прохождения в.м.т. Также периодически в моменты появления угловых ЗО отметок ключ 17 оказывается по прежнему заблокированным и остается в от-. крытом состоянии в момент прохожде 1 ния в.м.т. Импульс, образующийся в этот момент на выходе переноса счетчика 20, проходит через разблокированные ключи 16 и 17 и элемент 23 на выход 24 устройства и одновременно запускает одновибратор 22. Импульс, образующийся на выходе по о следнего, блокирует ключ 15. Запуск одновибратора 22 осуществляется периодически с частотой, равной частоте вращения коленчатого вала двигателя, Постоянная времязадающей цепи одновибратора 22 выбрана так, что длительность формируемого им импульса превышает максимальное значение периода следования импульсов запуска в рабочем диапазоне частот вращения коленчатого вала двигателя. В результате одновибратор 22 всякий раз эаПускается повторно до окончания процесса формирования выходного импульса, и сигнал на выходе одновибратора остается постоянным. Соответственно ключ 15 заблокирован постоянно при любом значении рабочей частоа вращения коленчатого зала, и импульсы угловых меток, образующиеся на выходе ключа 10, на выход устройства не проходят. В результате на выход 24 устройства поступают только импульсы переноса счетчика 20, образующиеся в моменты прохождения в.м.т.Аналогично осуществляется процесс формирования импульса в.м.т. на выходе 24 устройства, если датчик 1 установлен против зубцов маховика, один из которых, соответствующий положению в.м.т., укорочен по высоте. При этом амплитуда двухполярного импульса, образующегося при прохождении мимо датчика 1 укороченного зубца, меньше порогового уровня .на входе компаратора 6 В результате компаратор 6 и соответственно триггер 8 не срабатывают, ключ 17 оказывается разблокированным, и на выход 24 устройства проходит импульс переноса счетчика 20.Формула изобретенияУстройство для определения верхней мертвой точки двигателя внутрен- него сгорания по авт, св. М, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения устройства, в него введены второй, третий и четвертый ключи, генератор импульсов опорной частоты, суммирующий и вычитающий счетчики, формирователь угравляющих сигналов, одно- вибратор и второй элемент сборки, причем вход второго ключа соединЕн с выходом первого ключа и первым входом формирователя управляющих сигналов, второй вход которого соединенс выходом генератора импульсов опорной частоты и счетными входами суммирующего и вычитающего счетчиков, первый выход - с входом управления вычитающего счетчика, кодовый вход которого соединен с кодовым выходом суммирующего счетчика, второй выход с входом управления суммирующего счетчика и первым входом управления третьего ключа, вход которого соединен с выходом вычитающего счетчика, второй вход управления - с выходом управляемого генератора импульсов, а выход - с входом четвертого ключа, ,вхсд управления которого соединен с вторым выходом триггера, а выход соединен через одновибратор с входомо255888 1 Оуправления второго ключа и непосред- элемента сборки, второй вход котороственно - с первым входом второго го соединен с вьходом второго ключа. Составитель Н.ПатрахальцевТехред И.Верес Корректор М,Демчик Редактор В,Данко Заказ 4813(41 Тираж 718 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по депам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5