SU1302162A1

SU1302162A1 - Устройство измерени угла опережени подачи топлива в дизель

Info

Publication number: SU1302162A1
Application number: SU853939479A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Николаевич Борисенко
Original assignee: Харьковский политехнический институт им.В.И.Ленина
Priority date: 1985-08-02
Filing date: 1985-08-02
Publication date: 1987-04-07

Abstract

Изобретение относитс к двига- телестроению и может быть использовано в диагностировании деталей. Целью изобретени вл етс повышение точности измерени путем минимизации среднеквадратичной погрешности определени угла опережени подачи топлива независимо от скоростного режима работы дизелей. Устр-во содержит . датчик 1 перемещени иглы форсунки и датчик 2 верхней мертвой точки, св занные через формирователи 3 и 4 с входами триггера 5. Выход формировател 4 св зан также с входом фильтра 18 низкой частоты, выходное напр жение .короткого пропорционально частоте вращени вала дизел . Выход фильтра 18через переключатель 12 и делитель 19напр жени св зан с входом управл емого генератора 16, частота следовани выходных импульсов которого пропорциональна частоте вращени вала . Благодар этому соотношение частот импульсов на входах первого и второго регистров 8,9 и частоты вращени вала сохран етс неизменным. 1 ил. (/}

Description

Изобретение относитс к двигате-; лестроению и может быть использовано дл циагностировани дизелей по величине угла опережени подачи топлива .

Целью изобретени вл етс повышение точности измерени путем минимизации среднеквадратичной погрешности определени угла опережени подачи топлива независимо от скоростного режима работы как двух-, так и четырехтактных дизелей.

На чертеже представлена блок-схема устройства измерени угла опережени подачи топлива в дизель.

Устройство содержит датчик 1 пе- ремещени иглы форсунки (не показано ) и датчик 2 верхней мертвой точки , первый 3 и второй 4 формирователи импульсов, первый 5 и второй 6 триггеры, первую схему 7 совпадени , первый 8 и второй 9 регистры, блок 10 индикации, кнопку 11 сброса и переключатель 12, включающий первый 13 и второй 14 неподвижные контакты. и один подвижный контакт 15. Датчик 1 перемещени иглы последовательно соединен с первым формирователем 3 импульсов и единичным входом первого триггера 5, датчик 2 верхней мертвой точки последовательно соединен с вторым формирователем 4 импульсов и нулевым входом первого триггера 5, выход которого присоединен к первому входу первой схемы 7 совпадени , последовательно св занной с первым регистром 8, выходы которого подключены к входам блока 10 индикации. Второй вход первой схемы 7 совпадени . присоединен к первому неподвижному контай-у 13 переключател 12 и счетному ВХОДУ второго триггера 6, подключенного к выходу управл емого генератора 16 пр моугольных импульсов. Второй вход первого регистра В присоединен к установочному входу второго регистра 9 второй вход которого св зан с подвижным контактом 15 переключател 12, второй неподвижный контакт 14 которого соединен с выходом второго триггера 6, а кнопка 11 сброса подключена между установочными входами первого 8 и второго 9 регистров и нулевой шиной 17 источника питани (не показан).

Устройство снабжено фильтром 18 низкой частоты, делителем 19 напр жени , второй схемой 20 совпадени .

а переключатель 12 - дополнительной секцией, включающей в себ третий 21 и четвертый 22 неподвижные и второй подвижный 23 контакты. . Вход фильтра 18 низкой частоты подключен к выходу второго формировател 4 импульсов , а выход - к входу делител 19 напр жени и третьему неподвижному контакту 21 переключател -12, второй подвижный контакт 23 которого подключен к входу управл емого генератора 16 пр моугольных импульсов, выход которого св зан с первьм входом второй схемы 20 совпадени , присоединенной своим вторым входом к инверсному выходу второго регистра 9, а выходом - к счетному входу второго триггера 6. При этом коэффициент передачи делител 19 напр жени равен (4) , а произведение коэффициента передачи фильтра 18 низкой частоты на коэффициент передачи управл емого генератора 16 импульсов равно (15N), где N - емкость второго регистра 9.

Устройство работает следующим образом .

Рассмотрим случай измерени угла опережени подачи топлива двухтактного дизел , когда переключатель 12 установлен в первое (верхнее по схеме ) положение,

При работе дизел форсунка вспрыскивает топливо в цилиндр, благодар чему датчик 1 перемещени иглы форсунки вырабатывает электрический импульс , котор 1й преобразуетс с помощью первого формировател 3 импульсов в пр моугольный импульс.нормированной амплитуды (например, равной уровню логической единицы) и длительности , равной продолжительности импульса датчика 1. При этом передний фронт выходного импульса формировател 3 совпадает с моментом начала импульса датчика 1, а задний фронт импульса этого формировател совпадает с моментом окончани сигнала датчика 1. Под действием переднего фронта выходного импульса второго формировател 3 импульсов первый триггер 5 устанавливаетс в единичное состо ние, вследствие чего его выходной сигнал, равйый, например, уровню логической единицы, поступает на первый вход первой схемы 7 совпадени .

При достижении поршнем дизел верхней мертвой точки (ВМТ) датчик 2 вырабатывает электрический импульс, начало которого соответствует моменту ВМТ, С помощью второго формировател 4 импульсов сигнал датчика 2 преобразуетс в пр моугольный импульс нормированных амплитуды и длительности , причем передний фронт этого

импульса формируетс в момент начала сигнала датчика 2.

При действии переднего фронта выходного импульса второго формировател А первый триггер 5 переходит в нулевое состо ние и единичный сигнал на первом входе первой схемы 7 совпадени исчезает. Так как выходной импульс первого триггера 5 начинает- сй в момент начала подачи топлива оканчиваетс в момент достижени поршнем верхней.мертвой точки, то его длительность представл ет собой врем опережени впрыска топлива.

При диагностировании двухтактного дизел подача топлива в цилиндр происходит в каждом обороте коленчатого вала, благодар чему единичный импульс на выходе первого триггера 5 вырабатываетс также в каждом обороте вала. Импульсы второго формировател 4, вырабатывающиес в каждом обороте вала, поступают навходфильт . ра 18 низкой частоты, который формирует посто нное (по знаку) напр жение , пропорциональное частоте следовани указанных импульсов. Это напр жение поступает через замкнутые второй подвижный 23 и третий неподвижный 21 контакты дополнительной секции переключа тел 12 на вход управл емого генератора 16 пр моугольных импульсов. Последний генерирует

импульсы с частотой следовани f

пропорциональный напр жению на его входе. Поскольку произведение коэффициента передачи фильтра 18 низкой частоты на коэффициент передачи управл емого генератора 16 импульсов равно

генератора (15N) то

fj F 4i,

(1)

где F частота следовани выходных импульсов второго формировател 4 импульсов. Импульсы управл емого генератора

16 поступают на первый вход второй .

схемы 20 совпадени , котора nponvc ,

021624

кает импульсы на св занные с ее выходом элементы только в том случае, когда на ее втором входе действует единичный сигнал.

5 Цикл измерени угла опережени подачи топлива начинаетс с момента нажати кнопки 11 сброса, в результате которого первый 8 и второй 9 регистры устанавливаютс в нулевое О состо ние. При этом на табло блока 10 индикации высвечиваютс нули, а с инверсного выхода второго регистра 9 поступает единичный сигнал на второй вход второй схемы 20 совпаде- 5 ни . Последн отпираетс , и на второй вход перТвой схемы 7 совпадени , на счетный вход второго триггера б и на вход второго регистра 9 поступают импульсы, вьфабатываемые гене

-

20 ратором 16 и имеющие частоту fj

F ЧШГ.

На вход первого регистра

8импульсы поступают только тогда, когда перва схема 7 совпадени открыта , т.е. при наличии на выходе

первого триггера 5 единичного импульса . Цикл измерени продолжаетс до тех пор, пока в регистры идет запись кодов. Как только во второй регистр

9записываетс заранее известное 30 число N, равное емкости этого регистра , на его инверсном выходе вместо единичного сигнала устанавливаетс нулевой сигнал, в результате чего втора схема 20 совпадени закры35 ваетс и поступление импульсов на входы регистров прекращаетс . От момента нажати кнопки 11 до момента записи числа N во второй регистр 9 в первый регистр 8 записываетс чис40 ло N,, значение которого в дес тичной системе счислени высвечиваетс

на табло блока 10 индикации. За промежуток времени tj, в течение которого происходит запись указанных чи- 45 сел, коленчатый вал дизел совершает

количество оборотов, равное F. При Зтом числа N и N можно предс . - тавить выражени ми (без погрешностей квантовани )

50

N,

,;

N

где t| - длительность выходного импульса , первого триггера 5, а отношение чисел - следующим образом:

mf..

I L 2V

Q 21Г

513021

где со - углова скорость коленчатого

вала дизел ;

0 - угол опережени подачи топлива; 2 ii - угол поворота на один обо-

рот.

Из последнего вьфажени получают формулу дл вычислени угла опережени подачи топлива (предполага , что преобразовани интервалов времени в JO коды происход т без погрешности).

15

б

2irN, N

или

0

360Ni

N

Задава N 360 - 10 и выбира любые величины К, угол опережени по- дачи получают из показаний блока 10 индикации путем переноса зап той на К знаков влево.

Минимальна величина среднеквадратичной погрешности измерени угла опережени подачи топлива в предложенном устройстве может быть выражена следующей зависимостью:

360

F2 (15N)2

,-- JDU 4- --11±

Р-Р ЩЖ 30F2.N2

180

(2)

Из выражени (2) следует, что ми нимальное значение погрешности измерени угла опережени подачи топлива не зависит от скоростного режима работы дизел .

Дл повторени цикла измерени не- .обходимо снова нажать кнопку 11 сброса.

Рассмотрим работу устройства при диагностировании четырехтактных дизелей .

В этом случае переключатель 12 переводитс вр второе (нижнее по схеме) положение. Поскольку в четьфехтакт- ном дизеле подача топлива в цилиндр происходит один раз в два оборота коленчатого вала, то импульсы поступают на единичный вход первого триггера 5 с частотой, вдвое меньшей частоты вращени этого вала и равной 0,5р. Частота следовани импульсов на нулевой вход первого триггера 5 совпадает с частотой вращени вала и остаетс равной F. В св зи с этим на

JO

20

25

626

выходе указанного триггера каждые два оборота вала по вл етс один пр моугольный импульс, длительность которого равна времени опережени впрыска ,

Цикл измерени начинаетс с нажати кнопки 11 сброса, в результате которого оба регистра 8 и 9 сбрасываютс и на цифровом табло блока 10 индикации высвечиваютс нули. После сброса второго регистра 9 на его инверсном выходе устанавливаетс единичный сигнал, отпирающий вторую схему 20 совпадени . Поскольку переклю- 15 чатель 12 переведен во второе положение , то на вход второго регистра 9 поступают импульсы с выхода второго триггера 6, а на вход управл емого генератора 16 поступает сигнал с выхода делител 19 напр жени . Так как фильтр 18 низкой частоты, делитель 19 напр жени и управл емый генератор 16 пр моугольных импульсов в этом случае соединены последовательно, то частота fj на выходе генератора 16 и частота F на выходе второго формировател 4 импульсов св заны соотношением

30 f, .(3)

Поскольку на вход второго регистра 9 импульсы поступают с выхода второго триггера 6, то частота импульсов записи в этом регистре вдвое ниже частоты импульсов на входе перво- го регистра 8. При записи во второй регистр 9 заранее известного числа N, равного емкости этого регистра,на его инверсном выходе устанавливаетс нулевой сигнал, запирающий вторую схе- hy 20 совпадени ..В результате этого поступление импульсов на входы регистров 8 и 9 и вместе с ним процесс измерени прекращаютс . За врем записи tj в первый регистр 8 записываетс число N,, значение которого в дес тичной системе числени индицируетс блоком 10 индикаии. Поскольку в рассматриваемом случае запись во второй регистр 9 происходит частотой 0,5 f,, то врем записи равно

35

40

45

50

55

t, N/0,5 f, 2N/f,, a вал совершает количество оборотов га t,F . ()

Число, записанное в этом случае в первый регистр 8, определ етс вьфа71302162-8

Claims

жением (без учета погрешности кван-Формула изобретени

товани )

N.

1 . ,,

(множитель 1/2 поставлен потому, что на вьрсоде первого триггера 5 один импульс вырабатываетс каждые два оборота коленчатого вала). После подстановки выражени (4) в последнее fO соотношение получают

N, « NFt

Ntul ti

NtjjW Т T(i

Поскольку to , TO угол opepe женин впрыска можно представить сле- дук цим образом:

в

0

27N, N

360N,

N

Последние два вьфажени определ ют математическое ожидание угла one- режени . Истинное значение угла опережени отличаетс от математического ожидани вследствие наличи погрешности преобразовани интервала времени в числа,

Минимальна величина среднеквадратичной погрешности измерени угла опережени подачи топлива дл четырехтактного дизел может быть выражена следующей зависимостью:

Из выражени (5) также, как и из выражени (2) дл двухтактного дизел , следует, что минимальное значение погрешности измерени угла.опережени подачи топлива не зависит от скоростного режима работы дизел .

Таким образом, предложенное устройство обладает более высокой точностью измерени угла опережени подачи топлива как дл двух-, так и дл четьфехтактных дизелей, посколь- ку оно обеспечивает минимально возможную погрешность определени этого угла независимо от скоростного режима работы дизел .

fO

5

0

30

35

40

5 50

55

Устройство измерени угла опережени подачи топлива в дизель, содержащее датчик перемещени иглы форсунки и датчик верхней мертвой точки, первый и второй формирователи импульсов, первый и второй триггеры, первую схему совпадени , первый и второй ре гистры, блок индикации, кнопку сброса , и переключатель, включающий первый и второй неподвижные и один подвижный контакты, причем датчик перемещени иглы последовательно соединен с первым формирователем импульсов и единичным входом первого триггера , датчик верхней мертвой точки последовательно соединен с вторым формирователем импульсов и нулевым входом первого триггера, выход которого присоединен к первому входу первой схемы совпадени , последовательно св занной с первым регистром, выходы которого подключены к входам блока индикации, второй вход первой схемы совпадени присоединен к первому неподвижному контакту переключател и счетному входу второго триггера , подключенного к выходу управл емого генератора пр моугольных импульсов , второй вход первого регистра присоединен к установочному входу второго регистра, второй вход которого св зан с подвижным контактом переключател , второй неподвижный контакт которого соединен с выходом второго триггера, а кнопка сброса подключена между установочными входами первого и второго реги тров и нулевой шиной источника питани , отличающеес тем, чт-о, с целью повьшгени точности, оно снабжено фильтром низкой частоты, делителем напр жени , второй схемой совпадени , а переключатель - дополнительной секцией, включающей в себ третий и четвертый неподвижные и второй подвижный контакты, причем вход фильтра низкой частоты подключен к выходу второго формировател импульсов, а выход - к входу делител напр жени и третьему неподвижному контакту переключател , выход делител напр жени присоединен к четвертому неподвижному контакту переключател , второй подвижный контакт которого подключен к входу управл емого генератора пр моугольных импульсов, выход ко9 1302162; .10

торого св зан с первым входом второй напр жени равен (4) , а произве- схемы совпадени , присоединенной сво-дение коэффициента передачи фильтра им вторым входом к инверсному выходунизкой частоты на коэффициент переда- второго регистра, а выходом - кчи управл емого генератора импуль- cчeтнoмy входу второго триггера, при5 ов равно (15N) , где N - емкость этом коэффициент передачи делител второго регистра.