Отметчик верхней мертвой точки поршня двигателя внутреннего сгорания

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) (11) 01 Ь 23/30 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМ ЕТЕЛЬСТВУ ющ личаформирова ент ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1, Патент США Ию 4043189, кл, 73/117.3, 1977.2. Авторское свидетельство СССР % 386692, кп. С, 01 Ь 23/30, 1971 прототип) .54)(57) 1, ОТМЕТЧИК ВЕРХНЕЙ МЕРТВОЙ ТОЧКИ ПОРШНЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий датчик давления, усилитель, первый формирователь временного интервала, формирователь импульсов, генератор квантующих импульсов, клапан, цифровой порог вый алемент, причем выход генератора ,квантующих импульсов через клапан свя-:.зан со счетным входом цифрового порогового алемента, выход датчика давления через последовательно соединенные усилитель и первый формирователь временного Юйтервала связан с первым управляющим входом клапана и входом формирователя импульсов, выход которого подключен к управляющему входу цифрового элемента, о т п и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности и упрощения процесса формирования отметки, он снабжен вторым формирователем временного интервала, сигнальный вход которого соединен с выходом усилителя, управляющий вход - с выходом формирователя импульсов, а выход - с вторым управляю,щим входом клапана.2. Отметиик по и. 1, о т ю щ и й с я тем, что второй тель временного интервала выполнен в виде преобразователя максимальных значений, снабженного апементом памяти, и компаратора, причем сигнальный и опорный входй последнего - один непосредственно, а другой через преобразователь максимальных значений-связаны с сигнальным входом этого формирователя, а выход компаратора и управляющий вход преобразователя максимальных значений подключены соответственно к выходу и управляющему входу атого формирователя,3. Отметчик по и, 1, о т п и ч а ющ и й с я тем, что цифровой пороговый элемент выполнен в виде делителя частоты, двух переключателей, двух реИ версивных счетчиков, триггера и алемеи- Е та ИЛИ, причем входы первого переключа теля - один непосредственно, другой через делитель частоты - подключены к счетному входу цифрового порогового алемента, выходы первого переключателя соединены .со счетными входами соответ ствующих реверсивных счетчиков, установочные входы которых соединены с соответствующими выходами второго переключателя а выходы через элемент ИЛИ подключены к выходу цифрового порогового элемента, один иэ выходов триггера соединен с управпяими входами пе реключателей и с управляющим входом одйого иэ реверсивиых счетчиков, другой выход. соединен с управляющим входом другого реверсивного Фчетчика, а вход триггера параллельно с входом второго переключателя подключен к управляющему входу цифрового порогового элеИзобретение относится к приборо:строению и может быть испопыюваво вэлектронных приборах, предназначенныхцпя исследования, испытания и диагности-ки дизельных двигателей внутреннего 5сгорания.При изменении и контроле параметроврабочего процесса двигателя внутреннегосгорания, например, среднего индикаторного давления и других параметров, апяопрецепения верхней мертвой точки (ВМТ)поршня широко используется способ формирования отметки ВМТ, основанный насвойстве симметричности кривой изменения внутриципинцрового цавпения цри откшоченной подаче топлива. Согласно этсьму способу сигнал датчика давления преобразуется во временаай интервал, середина которого соответствует максимумуамплитуды этого сигнала и, спеаоватепь Оно, ВМТ поршня. Середина временногоинтервала определяется путем формирования порога срабатывания, равного половине числа квантующих временной интервалимпульсов, период спеаования которых пибо. постоянен, либо связан с частотойвращения коленчатого вала.Известен отметчик ВМТ вршня, содержащий датчик положения поршня, соединенный с формирователем временного ., ЗОинтервала, датчик квантующих импульсов,цифровой пороговый элемент,В качестве датчика положения поршняв устройстве может быть использованлюбой датчик, изменение сигнала которого связано с изменением положения цоршня, в т.ч. и датчик внутриципннаровогодавления. Формирователь временного интервала в известном устройстве выполнен в виде обычного порогового устрЮства, например, триггер Шмитта, порогсрабатывания которого или постоянный, или,регулируется оператором. Цифровой пороговый элемент построен иа базе счетчика, регистра и схемы сравнения кодов,В течение формируемых временных интервалов выход датчика квантующих имцупьсов подключается к счетному входу цифрового порогового элемента. Поспецний 1измеряет общее число импульсов, посту50пивших на его вхоц в течение очерецноговременного интервала, и формирует порогсрабатывания, равный поповине числа этихимпульсов. Передний фронт импульса, формируемого в момент срабатывания, ооой.ветствует середине временного интервала55и,следовательно, моменту ВМТпоршня Щ.Нецостатком устройства при испопьэовании в качества датчика попоюния поршня датчика давления в цилиндре является спбжность процесса формирования отметок ВМТ. Этот недостаток вызван тем, что осциллограмма изменения внутриципинцрового давления при отключенной подаче топлива не является строго симметричной из-эа переменного показателя попитропы на тактах сжатия и расширения и утечки воздушного заряда. При этом отклонение от симметричности тем мещ ше, чем выше уровень цавпеиия. Дпя цо. вышения точности формирования отметки ВМТ по серецине временного интервала в известном устройстве оператор вручную с. помощью осциллографа устанавливает порог срабатывания формирователя временного интервала как можно ближе к максимуму амплитуды сигнме датчика ааврения. Вспеаствие нестабильности цро цесса изменения цавпения оператор выиужцен периодически произвоаить повторные регупироеки порога срабатывания и устанавливать значение этого порога ниже оптимального, что к тому же снижает точность формирования отметок ВМТ.Кроме того, устройство сложно; Этот. нваостаток вызывается тем,что порог срабатывания цифрового порогового элемента в устройстве формируется с помощью счет чика, регистра и схемы сравнения коцов, т.е. трех комбинационно-логических узлов, . раэряаность и, слеаоватепьно, обьем которых прямо пропорциональны апитепьиооти временного интервала и частоте кван тующих импульсов, Кроме того, наличие схемы сравнения коаов приводит к эааер жке появления на выходе устройства пе- реднего фронта отметки ВМТ.Наличие осциллографа в составе устройства цопопнитепьно усложняет устройство.Наиболее близким по технической сущности и цостигаемому результату к предлагаемому является отметчик ВМТ поршня двигателя, соцержащий датчик давления, усилитель, формирователь временного интервапаэ, формирователь им пульсов, генератор квантующих импульсов, клапан, цифровой пороговый элемент, причем .выхоа генератора квантующих импульсов через клапан связан со счетным входом цифрового порогового элемента, выход датчика через поспеаоватепьно соециненные усилитель и формирователь временного интервала связан с первым управляющим вхоцом клапана и вхоцом формирователя импульсов, выхоа которого поакпючен к. управляющему вхоау цифрового порогового элемента.о(2)Цифровой пороговый эпемвнт 7 подсчитывает число импульсов, пдступающих на его счетный вход, и к моменту окончания временного интервала Т формирует порог срабатывания,. равный МпМ/2. В момент поступления импульса формирователя 4 на управляющий вход цифрового порогового эпвмента 7 соответствующие счетные уэпы последнего сбрасываются в исходное нулевое 1 состояние и цифровой элемент подготавпивается к приему следукнцей серии импульсов генератора 5. Таким образом, перед началом следующегоцикна работы двигателя порог срабатывания цифрового порогового элемента 7 оцреде ляется длительностью временного интервала Т формирователя 8 в предыдущем .цикле работы дви-гателя,При формировании очередного врвмей- ного интервапа Т цифровой пороговый эпвмвнт срабатывает в момент поступления на его вход И /2 импупьсов генератора 5 и формирует на своем выходе импупьс, передний фронт которого сдвинут относительно начала временного интервапа Т на время, равное1=21 й, (3) С учетом (2) цопучаемТ/2, т.в. момент появнения импульса на выходе цифрового порогового элемента 7 соо ввтствует середине временного интервапа Т. Поскольку при выборе соответствующего значения коэффициента К временной интервап Т формируется при превышении уровня давления, близкого к максимапьному и, сцвдоватепьно, практически расположен симметрично относительно момента появления максимапьного значения давления, момент появления импульса на выходе цифрового пороговогс элемента 7 с достаточно высокой степенью точности соответствует моменту ВМТ поршня., Функционйрование устройства при фор мировании очередного порога срабатыва-:, ния формироватепя 8 не нарушается, по скольку в этот момент клапан 6 забпокирован по первому управляющему входу нупежм сигналом с выхода формироватвпя 3.Формироватепь 8 временного интервапа работает спедующим образом,Сигнап с выхода усипитепя 2 поступает на сигнальный вход компаратора,10 и через преобразователь 9 максимальных значений - на опорный вход этого компаратора. В момент ВМТ преобразователь 9 фиксирует максимальное 5 значение сигнала 0 п 1 с выхода усипитвпя 2. По импульсу, формироватвпя 4, формируемому вконце такта расширения и поступающему на управляющий вход преобразователя 9, значение 0 п 1 фиксируется в элементе памяти преобразователя 9, и на выходе последнего формиру ется в. соответствии с выражением (1) сигнал постоянного уровня О и щ К ООписанные операции повторяются каждом цикпе работы двигатепя и, таким образом, к началу очередного цикпа на опорном входе компаратора 10 образуется сигнан, пропорционапьный и меньший по уровню максимапьного значения дав 25 30 35 40 45 пения на предыдущем цикпе работы двигатепя, При повышении давления на такте сжатия до уровня ц и компаратор 10 срабатывает и формирует на выходе единичный сигнап. При снижении давпения на такте расширения до уровня О происходит обратное срабатывание компаратора 10, и на его выходе формируется нулевой сигнап.Таким образом, предлагаемая конструкция формирдватепя 8 поэвопявт автоматически, бвэ оператора, формировать на уровне 0 п временный интервап, близкий х уровню максиМального значения 0 сигнапа давления. Значение 0этого уровня и степень его -бпизости к значению 0 п определяется коаффициентом преобразования преобразователя 9.Цифровой пороговый ацемент 7 работает следующим образом,Импульсы частотой 1 о, поступающие на счетный вход элемента 7, проходят непосредственно на один из выходов йврвключатепя 12 и через делитель 11 частоты с коэффициентом деления, равным двум, на другой вход этого перекпючатепя,Пусть в момент поступления импупьсов триггер 16 находится в единичном состоянии. Тогда по сигналам триггера 16 в счетчиках 14 и 18 устанавливаются соответственно режимы суммирования и вычитания импупьсов, а первкпючатель 12 установпвн в положение, при котором на счетный вход счетчика 14 поступают импупьсы с выхода делитепя 11 частотой 1 О/2, а на счетный вход счетчика 18 - импульсы частотой 1, . Первключатепь 13 установлен при атом10247 1 о 2 о 25 зо 35 так, что его вход соединен с установочным входом счетчика 15.К моменту окончания временного: интервала Т формироватепя 8 на входы счетчиков 14 и 15 поступает соответсственно К /2 и Й импупьсов. Импульс формироватепя 4, поступающий на управпяющий вход элемента 7, проходит через перекпючатепь 13 на установочный вход счетчика 15 и сбрасывает его в исходное состояние. По заднему фронту импульса формироватепя 4 триггер 16 изменяет свое состояние. При этом в счет чиках 14 и 15 устанавливаются соответственно режимы вычитания и суммирования и изменяется состояние переключателей 12 и 13. В резупьтате в течение следующего временного интерва па Т формироватепя 8. импульсы частотой 1 о поступают на вход счетчика 14, а импульсы частотой 10/2 - на вход счетчика 15.В момент поступпения К /2 импупьсов на вход работающего в режиме вычитания счетчика 14 последний устанав пивается в исходное нупевое состояние, и на его выходе формируется импупьс, поступающий через эпемент ИЛИ 17 на выход цифрового порогового элемента 7, К моменту окончанйя временного интервала Т формироватепя 8 в счетчике 15, работающем в режиме суммирования, фиксируется чиспо Й /2. Следующий импупьс формироватепи 4 уста навпивает в исходное нупевое состояние счетчик 67 1014 и вновь изменяет состояние триггера 16. В резупьтате в течение спедук- щего временного интервапа Т формироватепя 8 в режиме вычитания работает счетчик 15 , при, поступлении на его вход К/2 импупьсов он формирует на своем выходе импупьс, поступающий через эпемент ИЛИ 17 на выход цифрового порогового элемента 7.Исполыуемый в цифровом пороговом элементе 7 число-импупьсный способ сравнения кодов требует минимального чиспа комбинационно-логических узпов, минимапьного чиспа эпектрических связей и позволяет устранить дополнитепьные задержки в формировании выходного импупьса элемента 7.Введение нового эпемента - второго формирователя временного интервале, выпопненного на базе преобразоватепя ,максимальных значений, снабженного элементом памяти, и компаратора - выгодно отпичает предлагаемое устройство отизвестного, так как позволяет искпючить ручные операции по регулировке порога срабатывания и осциппограф; что упрощает процесс формирования отметки ВМТ. Испопьзование при конструировании цифрового порогового эпемента числоимпупьсного способа сравнения кодов пс зволяет упростить конструкцию и повысить точность работы эТого эпемента, и, следоватепьно, отметчика в цэувм.Формирователь временного интервапав известном устройстве выпопнен в вицеобычного порогового устройства, например, триггера Шмитта, порог срабатывания которого регудируется опеРатоРом.Для регупировки порога срабатыванияиспопьзуется включенный в состав устройства осциппограф. Цифровой пороговый элемент выпопнен на базе счетчика,схемы переноса кода, регистра и схемы 1 Осравнения коцов 21.Недостатком известного устройстватакже является спожность процесса формирования отметок ВМТ, так как порогсрабатывания формироватепя временного динтервапа, как и в.предыдущем устройстве, оператор устанавпивает вручную спомощью осциплографа. Сложность самого устройства опредепяется по-прежнемунапичием осциплографа и поразряднымспособом сравнения кодов,Цепью изобретения является увеличение точности и упрощение процесса формирования отметки верхней мертвой точ-:ки. 25Поставпенная цель достигается тем,. что отметчик верхней мертвой точки поршня двигателя внутреннего сгорания, содержащий датчик давления, усипитепь,первый формирователь временного интервала, формирователь импупьсов, генератор квантующих импульсов, кпапан, цифрьвой пороговый эпемент, причем выход генератора квантуюших импульсов через кпапан связан со счетным входомцифрового порогового эпемента, выходдатчика цавпения через поспедоватепьносоединенные усипитель и первый формироватепь временного интервапа связан спервым управляющим входом кпапа-,на и входом формироватепя импульсов,выход которого подключен к управпяющему входу цифрового порогового элемента,снабжен вторым формироватепем временного интервапа, сигнапьный вход которо,45го соединен с выходом усилителя, управ-пяющий вход - с выходом формирователи,импульсов, а выход - с вторым управпяющим входом кпапана,Второй формироватепь временного иитервапа выполнен в виде преобразователямаксимальных значений, снабженного. эпементом памяти, и компаратора, причемсигнапьный и опорный входы последнегоодин непосредственно, а другой черезпреобразоватепь максимальных значенийсвязаны с сигнапьным входом этого фонмирователя, а выход компаратора и управляющий вход преобразователя максимапь. ных значений подкпючены соответственнок выходу и управляющему входу этогоформировате пя.Цифровой пороговый эпемент выполненв вюе делителя частоты, двух перекпючатепей, двух реверсивных счетчиков,триггера и элемента ИЛИ, причем входыпервого перекпючатепя - один непосредственно, а другой через ценитель частоты - подкшочены к сметному входу цифрового порогового эпемента, выхоцы первого перекпючатепя соединены со счетными входами соответствующих реверсивныхсчетчиков, установочные. входы которыхсоединены с соответствующими выходамивторого перекпючатепя; а выходь 1 черезэлемент ИЛИ подключены к выходу цифрового порогового эпемента, оцин из выходов триггера соединен с управпяющимивходами переключателей и с управпякь.щим входом одного из реверсивных счетчиков, другой выход соединен с управпяющим вхоцом другого Реверсивного счетчика, а вход триггера параплепьно свходом второго перекпючатепя подключен к управляющему входу цифрового порогового эпемента,На чертеже. представлена структурнаяэпектрическая сФэма отметчика.Предпагаемое устройство содержитдатчик 1 давления, усипитепв 2, формиро.ватепь 3 временного интервала, формироватепь 4 импульсов, генератор 5 квантующих импульсов, кпапан 6, цифровой пороговый элемент 7. Выход генератора 5квантующих импульсов соединен черезклапан 6 со счетным входом цифрового йорового эпемента 7, выход датчика 1 давления через последоватепьно соеди, ненные усипитель 2 и формироватепь 3 временного интервапа связан с первымуправпяющим входом клапана 6 и входом .1 формирователя 4 импупьсов, выход. ко торого подкпючен к управляющему входу цифрового порогового элемента 7.Отметчик снабжен формироватепем 8 временного интервапа, сигнапьный вход которого соединен с выходом усилитепя 2, управляющий вход - с выходом фор мирователя 4 импульсов, а выход с вторым управляющим входом кпапана 6.формироватепь 8 временного интервапа содержит преобразователь 9 максимапьных значений, снабженный элементом памяти (не показан), и компаратор 10. Сигнвпьный и опорный входы компаратора 10 - один непосредственно, другой через преобразоватепь 9 - связаны с сигнапьным входом формироватепя 8, а1024767 з 4382/38ВНИИПИ Тираж 873 Подпиосударственного кемитета СССРделам юобретвний и открытийМосква, Ж, Раушсзйя набд, 4/ 3035 ПП тент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4. Составитель О. СафововРедактор Т. Кугрышева Тирад .ВЯалекорей Корректор А. Дзят3 а